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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ringsonnenuhr gemäß Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Die
Ringsonnenuhr geht auf das 16. Jahrhundert zurück. Einen Überblick über den Stand der Technik gibt
das Buch „ZENKERT,
ARNOLD: Faszination Sonnenuhr, 4. Aufl. 2002, Verlag Harri Deutsch
GmbH, Frankfurt am Main" Seite
89-90.
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Diese
tragbare Sonnenuhr wurde aus der Armillarsphäre entwickelt. Die Ringsonnenuhr
darf nicht mit der ebenfalls ringförmigen Sonnenuhr verwechselt
werden, die im deutschen Sprachgebrauch „Bauernring" oder „Sonnenring" genannt wird. Im
Gegensatz zu dieser Bauart ist die Ringsonnenuhr universell einsetzbar,
das heißt,
sie ist für
einen großen Breitengradbereich
einstellbar und normalerweise für die
Verwendung auf der nördlichen
und südlichen Hemisphäre geeignet.
Sie besteht aus zwei senkrecht zueinander stehenden Ringen, dem
Meridianring und dem Äquatorring,
der auch oft Stundenring genannt wird. Senkrecht zum Äquatorring
wird eine drehbare Achse durch den Meridianring geführt, die die
Polachse darstellt. Die Polachse ist mit einer Lochblende, Lochgnomon
genannt, ausgerüstet.
Der Lochgnomon ist axial verschiebbar und mit Hilfe einer Skala
wird er für
das Tagesdatum justiert. Die Ringsonnenuhr wird freihängend eingesetzt,
der Aufhängepunkt
ist in der Ebene des Meridianrings drehbar, an einer Skala wird
der Breitengrad des Standorts eingestellt. Um die Zeit abzulesen,
wird die Ringsonnenuhr so lange um die senkrechte Achse gedreht bis
das punktförmige
Bild (Lichtpunkt), das die durch die Lochblende fallenden Sonnenstrahlen
erzeugen, auf den Äquatorring
fällt.
Nun kann dort, wo der Lichtpunkt zu sehen ist, auf der Zeitskala
des Äquatorrings
die wahre Ortszeit abgelesen werden. Durch diesen Einstellvorgang
ist die Ringsonnenuhr richtig zur Sonne ausgerichtet, der Meridianring
liegt nun in der Meridianebene, der Äquatorring parallel zur Äquatorebene
und die Polachse parallel zur Erdachse.
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Nachteilig
ist, dass der Lochgnomon in Richtung Sonne gedreht werden muss,
damit das Sonnenlicht durchfallen kann. Da man vor dem Einstellvorgang
noch nicht weiß,
wie die Ringsonnenuhr ausgerichtet sein wird, ist dies ein iterativer
Prozess, der die Handhabung erschwert. Nach jedem Eingriff zum Drehen
des Lochgnomons muss erst gewartet werden, bis die frei hängende Ringsonnenuhr
nicht mehr pendelt. Ein weiterer Nachteil ist, dass man von der
Ringsonnenuhr nur die wahre Ortszeit ablesen kann, das Ablesen der
gültigen
Zonenzeit unter Berücksichtigung
der Zeitgleichung ist nicht möglich. Nachteilig
ist auch, dass die geografische Position der oberen Kulmination
der Sonne nicht ermittelt werden kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringsonnenuhr
zur Verfügung
zu stellen, auf der die wahre Ortszeit, die mittlere Ortszeit und
jede auf der Welt gültige
Zonenzeit einfach einzustellen und eindeutig abzulesen ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß in Verbindung
mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff
von Patentanspruch 1 dadurch gelöst,
dass die Anzeigeeinrichtung um die Polachse drehbar ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass die Anzeigeeinrichtung eine Skala zum Ablesen der
Tageszeit aufweist und die Anzeigeeinrichtung derart einzustellen
ist, dass wahlweise die wahre Ortszeit, die mittlere Ortszeit, die
Zonenzeit oder Sommerzeit des eigenen Standorts oder jede andere
auf der Welt gültige
Zonenzeit oder Sommerzeit abgelesen werden können.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn man die Anzeigeeinrichtung mit einer Skala zur Einstellung der
Zeitgleichung versieht, so dass man die Differenz aus wahrer und
mittlerer Ortszeit berücksichtigen kann,
als eine der Voraussetzungen, dass eine auf der Welt gültigen Zonenzeit
ablesbar ist.
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Eine
besonders zweckmäßige Ausführungsform
sieht vor, dass die erfindungsgemäße Ringsonnenuhr eine Landkarte
aufweist.
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Besonders
bevorzugt ist die Ausführungsform,
dass diese Landkarte um die Polachse drehbar ist.
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Eine
besonders zweckmäßige Ausführungsform
sieht vor, dass die Landkarte gegen ungewolltes Verstellen fixierbar
ist.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn die Landkarte eine Abbildung der Welt darstellt, so dass das
Ablesen der aktuellen geografischen Position der oberen Kulmination
der Sonne ermöglicht
wird.
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Besonders
bevorzugt ist die Ausführungsform,
wenn die Landkarte mit Hilfe einer Skala zur Einstellung des Längengrads
derart eingestellt werden kann, dass die Landkarte zur Meridianebene
korrekt positioniert ist.
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Eine
bevorzugte Ausführung
sieht vor, dass die Einrichtung zur Einstellung des Datums von der Abbildungseinrichtung örtlich getrennt
ist, so dass die Abbildung nicht gestört wird und genügend Platz
für die
Datumsskala zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, dass die Einrichtung zur Einstellung des Datums gegen ungewolltes
Verstellen gesichert werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist die mechanische Koppelung der Einrichtung zur Einstellung
des Datums mit der Einrichtung zum Ablesen der Zeitgleichung. Dies
ist vorteilhaft, da nach dem Einstellen des Datums, der Wert für die Zeitgleichung
sofort abgelesen und eingestellt werden kann.
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Eine
weitere besonders vorteilhafte Ausführung ist, dass die Abbildungseinrichtung
mit einer Kugel oder einem Ellipsoid oder einem Zylinder oder einem
anderen rotationssymmetrischen Körper
ausgestattet ist, dessen Schatten zur Ausrichtung der Ringsonnenuhr
zur Sonne und zum Zeitablesen dient. Der Vorteil liegt darin, dass
die Abbildungseinrichtung unabhängig
von der Richtung der Sonne und ohne die Notwendigkeit eines äußeren Eingriffs
immer ihre Funktion erfüllt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
sowie der dazugehörige Figur
deutlich.
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Es
zeigen:
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1 eine
beispielhafte Ausführung
der Ringsonnenuhr gemäß Oberbegriff
aus Patentanspruch 1
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1 zeigt
eine beispielhafte Ausführung der
erfindungsgemäßen Ringsonnenuhr.
Ihre äußere Form
bildet der Meridianring 1. Dieser enthält eine Einrichtung zum Einstellen
des Breitengrads 2, an der der Aufhänger 3 befestigt ist.
Der Meridianring 1 ist weiterhin mit einer Einrichtung
zum Einstellen des Datums 4 und eine Einrichtung zum Ablesen
der Zeitgleichung 5 ausgestattet. Zwischen der Einrichtung zum
Einstellen des Datums 4 und der Einrichtung zum Ablesen
der Zeitgleichung 5 ist ein Drahtseil 6 gespannt,
das in der Mitte die Abbildungseinrichtung 7 in Form eines
Ellipsoids trägt.
Im Inneren des Meridianrings 1 ist der Äquatorring 8 aufgehängt. Im Äquatorring 8 ist
die Anzeigeeinrichtung 9 drehbar geführt. Die Anzeigeeinrichtung 9 besteht
aus einem weiteren Ring auf der abgewandten Seite des Äquatorrings 8,
der zentral mit dem Ring auf der Oberseite verbunden ist, so dass
jede Einstellung, die am oberen Ring der Anzeigeeinrichtung 9 vorgenommen wird,
auf den unteren Ring übertragen
wird und umgekehrt.
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Im Äquatorring 8 ist
die Landkarte 10 drehbar geführt. Die Landkarte 10 weist
eine azimutale Projektion der Welt auf. In 1 ist die
nördliche
Hemisphäre
sichtbar, die südliche
Hemisphäre
befindet sich auf der abgewandten Seite der Landkarte 10. Auf
der Landkarte 10 sind die die 24 Zeitzonen repräsentierenden
Längengradlinien
eingezeichnet. Der Winkel des Längengrads östlich oder
westlich von Greenwich sowie die Abkürzungen einer am jeweiligen
Längengrad
gemessenen Zonenzeit stehen am äußeren Rand
der Landkarte 10. Im Mittelpunkt des Äquatorrings 8 ist
eine kreisförmige
Aussparung, durch die das Drahtseil 6 mit der Abbildungseinrichtung 7 durchgeführt wird.
Auf dem Äquatorring 8 ist der
Anschlag 11 befestigt, der zur Drehbegrenzung des Äquatorrings 8 dient
und diesen in eine zum Meridianring 1 senkrechten Stellung
hält. Im
Anschlag 11 ist ein pfeilförmiger Zeiger integriert, der
genau in der Ebene des Meridianrings liegt.
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Die
Bedienung der erfindungsgemäßen Ringsonnenuhr
erfolgt in folgenden Schritten.
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Zuerst
wird die eingebaute Landkarte 10 so gedreht, dass der eigene
Standort auf der Landkarte 10 in der Ebene des Meridianrings 1 liegt.
Um diesen Vorgang einfach durchzuführen, wird dazu auf der Anzeigeeinrichtung 9 eine
Skala zum Einstellen des Längengrads 12 bei
0 Uhr bereitgestellt, die bei bekanntem Längengrad des eigenen Standorts
als Einstellhilfe dient. Der eigene Standort liegt immer zwischen
zwei eingezeichneten Längengrade.
Man berechnet nun die Längengraddifferenz
zu dem östlich oder
westlich gelegenen Längengrad,
stellt den Pfeil, der sich bei 0 Uhr auf der Anzeigeeinrichtung 9 befindet,
auf den gewählten
Längengrad
und dann die Längengraddifferenz
auf den pfeilförmigen
Zeiger am Anschlag 11, in dem man die Anzeigeeinrichtung 9 zusammen
mit der Landkarte 10 dreht. Abschließend wird die Landkarte 10 durch
die am Äquatorring 8 angebrachte
Rändelschraube
gegen ungewolltes Verdrehen fixiert.
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Falls
man die geografischen Koordinaten des eigenen Standorts nicht kennt,
kann man auch das in der Anzeigeeinrichtung 9 integrierte
Lineal bei 6 Uhr auf den eigenen Standort auf der Landkarte 10 stellen
und Lineal und Landkarte 10 so lange drehen, bis 6 Uhr
auf den pfeilförmigen
Zeiger am Anschlag 11 steht. Von der Skala auf dem Lineal
kann man dann auch die geografische Breite des eigenen Standorts
ablesen. Abschließend
wird die Landkarte 10 durch die am Äquatorring 8 angebrachte
Rändelschraube
gegen ungewolltes Verdrehen fixiert.
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Die
geografische Breite des eigenen Standorts wird an der Einrichtung
zur Einstellung des Breitengrads 2 durch Bewegen des dafür vorgesehenen Schieber
in einer kreisförmigen
Nut eingestellt. Die Skala ist für
Breitengrade zwischen 70° südliche Breite
und 70° nördliche
Breite vorgesehen. In diesem Bereich ist die erfindungsgemäße Ringsonnenuhr zur
Zeitmessung einsetzbar.
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Die
Einrichtung zum Einstellen des Datums 4 ist ebenfalls mit
einem in einer Nut laufenden Schieber, der einen pfeilförmigen Zeiger
und eine Rändelschraube
zum Fixieren aufweist, ausgerüstet.
In 1 ist die Datumsskala 13 für die aufsteigende Sonne
dargestellt, das heißt,
diese wird von der Wintersonnenwende bis zur Sommersonnenwende,
also im Winter und Frühling
verwendet. Für
die absteigende Sonne, also im Sommer und im Herbst, ist die dazugehörige Skala
auf der Rückseite
zu finden. Gegenüber
der Datumsskala 13 ist eine Tierkreisskala 14 für die aufsteigende
Sonne dargestellt, die alternativ zum Datum verwendet werden kann.
Auch kann man dort nach der Einstellung des Datums ablesen, in welchem
Tierkreis sich die Sonne gerade befindet. Analog zur Datumsskala 13 ist
auf der Rückseite
der Tierkreis für
die absteigende Sonne dargestellt. Nachdem das Datum am pfeilförmigen Zeiger
des Schiebers eingestellt ist, wird dieser durch Anziehen der Rändelschraube
fixiert.
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Anschließend wird
der Schieber der Einrichtung zum Ablesen der Zeitgleichung 5 in
seiner dafür vorgesehenen
Nut nach unten geschoben, bis das Drahtseil 6 gespannt
ist. Dieser Schieber wird ebenfalls durch Anziehen der Rändelschraube
fixiert. Am pfeilförmigen
Zeiger des Schiebers kann man nun an Hand der Zeitgleichungskurve 15 den
zum Datum gehörigen
Zeitgleichungswert ablesen. Dieser wird zur korrekten Einstellung
der am eigenen Standort gültigen
Zonenzeit benötigt.
Man stellt dazu die Anzeigeeinrichtung 9 derart ein, dass
die 12 Uhr-Markierung auf dem Zeitzonenmeridian steht und stellt
dann an der bei 3 Uhr befindlichen Skala zum Einstellen der Zeitgleichung 16 die
Zeitgleichung ein.
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Nun
sind die Vorbereitungen für
die Zeitmessung getroffen, die Ringsonnenuhr wird am Aufhänger 3 gehalten
und so lange um die Zenitachse Z gedreht, bis die obere Kante des
von der Abbildungseinrichtung 7 erzeugten Schattens mit
der oberen Kante der Innenseite der Anzeigeeinrichtung 9 abschließt. Nun
kann an dieser Stelle die Zeit abgelesen werden. Der Schatten des
aus der Abbildungseinrichtung 7 heraustretenden Drahtseils 6 dient
hier als Ablesehilfe.
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Neben
der eigenen Zonenzeit ist jede andere Zeit auf der Anzeigeeinrichtung 9 ablesbar.
Beispielsweise kann die Sommerzeit angezeigt werden, wenn die Markierung
bei 13 Uhr auf den Zeitzonenmeridian und dann die Zeitgleichung
eingestellt wird. Wenn man neben der eigenen Zonenzeit auch andere
Zonenzeiten der Welt bestimmen möchte,
wird genauso verfahren. Die wahre Ortszeit wird eingestellt, in
dem 12 Uhr auf die pfeilförmige
Markierung am Anschlag 11 gestellt wird. Wenn anschließend die
Zeitgleichung eingestellt wird, erhält man die Mittlere Ortszeit.
Auch das Ablesen der aktuellen geografischen Position der oberen
Kulmination der Sonne auf der Landkarte 10 ist möglich.
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Die
in der Darstellung der 1 sichtbare Seite des Äquatorrings 8 wird
bei Einsatz der erfindungsgemäßen Ringsonnenuhr
auf der nördliche Hemisphäre zum Ablesen
der Zeit und der geografischen Position der oberen Kulmination der
Sonne im Frühling
und im Sommer verwendet. Wenn es Herbst oder Winter auf der nördlichen
Hemisphäre
ist, wird auf der in 1 abgewandten Seite des Äquatorrings 8 abgelesen.
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In
dem in 1 dargestellten Beispiel hat der Standort die
geografischen Koordinaten 50° nördliche
Breite und 8° östliche
Länge von
Greenwich. Das Tagesdatum ist der 15. Mai. Der abgelesene und eingestellte
Zeitgleichungswert ist + 4 min. Die am Standort gültige Zeitzone ist
die mitteleuropäische
Zeit (MEZ). Die Ringsonnenuhr zeigt gerade 11:30 Uhr mitteleuropäische Sommerzeit
an. Die obere Kulmination der Sonne findet gerade über Moskau
statt.
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Für den Transport
ist die erfindungsgemäße Ringsonnenuhr
zusammenklappbar. Der Äquatorring 8,
der im Meridianring 1 drehbar gelagert ist, wird um 90° eingeklappt,
so dass die erfindungsgemäße Ringsonnenuhr
eine flache, für
den Transport geeignete Lage einnimmt. Die Rändelschrauben der Einrichtung
zum Einstellen des Datums 4 und der Einrichtung zum Ablesen
der Zeitgleichung 5 werden vorher gelöst, die dazugehörigen Schieber
nach innen geschoben, so dass das Drahtseil 6 nicht mehr gespannt
ist und den Einklappvorgang nicht behindert.
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- 1
- Meridianring
- 2
- Einrichtung
zum Einstellen des Breitengrads
- 3
- Aufhänger
- 4
- Einrichtung
zum Einstellen des Datums
- 5
- Einrichtung
zum Ablesen der Zeitgleichung
- 6
- Drahtseil
- 7
- Abbildungseinrichtung
- 8
- Äquatorring
- 9
- Anzeigeeinrichtung
- 10
- Landkarte
- 11
- Anschlag
- 12
- Skala
zum Einstellen des Längengrads
- 13
- Datumsskala
- 14
- Tierkreisskala
- 15
- Zeitgleichungskurve
- 16
- Skala
zum Einstellen der Zeitgleichung