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Die
Erfindung betrifft eine Äquatorialsonnenuhr.
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Derartige
Uhren sind bekannt, z. B. aus Zenkert, Arnold: Faszination Sonnenuhr,
Verlag Harri Deutsch, S. 23. An derartigen Uhren ist von Nachteil, dass
sie erstens ungenau sind und zweitens nicht an beliebigen Orten
aufgestellt werden können,
da sie in der Regel über
keine (oder unzureichende) Verstell-Möglichkeiten verfügen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Äquatorialsonnenuhr zu schaffen,
die die oben genannten Nachteile vermeidet und an jedem Ort der Welt
die exakte Bestimmung der Zeit ermöglicht. Mittels mehrere Korrekturelemente
besteht bei dieser Erfindung die Möglichkeit alle möglichen
Zeiten (WOZ, MOZ, MEZ, MESZ) präzise
zu bestimmen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mittels einer Sonnenuhr gemäß dem unabhängigen Anspruch.
Hierbei ist von Vorteil, dass sie über ein Korrekturelement verfügt, mittels
dem die geographischen Breite exakt eingestellt werden kann. Besonders
vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit
der stufenlosen Einstellung mittels der Mikrometerschraube.
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Ein
weiterer Vorteil ist die sekundengenaue Einstellung der geographische
Länge z.
B. mittels einer mikrometergenau gesteuerten Schnecke, die die Präzision der
Zeitmessung weiter erhöht.
Einer anderer Vorteil ist die Korrektur gemäß der Zeitgleichung, die berücksichtigt,
dass die wahre Ortszeit im Laufe eines Jahres periodischen Abweichungen
unterliegt. Grund dafür
ist die elliptische Bahn der Erde um die Sonne sowie die um 23,44° zum Himmelsäquator geneigte
Ekliptik. Die maximalen Differenzwerte zur WOZ werden periodisch
am 12.2 (–14,3
min) und am 4.11. (+16,4 min) eines jeden Jahres erreicht In der vorliegenden
Erfindung wird nun mittels einer umlaufenden Kurve die stufenlose
und taggenaue Korrektur ermöglicht
(3).
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass das Ziffernblatt der Sonnenuhr
drehbar bzw. schwenkbar ausgeführt
ist. Dies hat einmal den Vorteil, dass die Korrektur bzw. die Anpassung
an die geographische Breite mittels der Drehung um die xy-Drehachse
(20) möglich
ist, andererseits wird durch die mögliche Drehbarkeit um die Gnomon-Achse
die Korrektur bzw. die Anpassung an die Winter- bzw. Sommerzeit
und die Zeitgleichung erst möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
sich mit der Uhr der geographische Längengrad bestimmen läßt.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Äquatorialsonnenuhr
eine zusätzliche
Uhr, vorzugsweise eine Digitaluhr nebst Stromversorgung aufweist.
Durch die Ermittlung der wahren Ortszeit mittels der Sonnenuhr einerseits
und der in der Uhr (21) mitgeführten GMT (Greenwich Mean Time)
lässt sich
aufgrund der Zeitdifferenz die geographische Länge bzw. der Längengrad
ermitteln.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist
vorgesehen, dass die Sonnenuhr ein Armband aufweist. Somit ist die
Sonnenuhr sehr handlich am Armgelenk zu tragen und in beinahe jeder
Lebenslage zur Ermittlung der Zeit oder des Längengrades einzusetzen. Durch
die zusätzliche
Verwendung eines Kompaß und
einer Wasserwaage in der Uhr kann die Justierung der Sonnenuhr in
kürzester
Zeit erfolgen, ohne sie vom Arm nehmen zu müssen.
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Weiterhin
ist auch der Einsatz einer derartigen Sonnenuhr überall dort möglich, wo
keine Stromversorgung vorhanden ist wie z.B. auf Segelbooten, Berghütten etc.
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Ein
erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
wird ebenfalls in den nachfolgend aufgeführten Zeichnungen dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt der Äquatorialsonnenuhr
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2 eine
Draufsicht der Äquatorialsonnenuhr
aus 1
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3 Ausgleich
der Zeitgleichung, insbesondere Detail nach 2
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Das
Gehäuse 1 der
in 1 dargestellten Äquatorialsonnenuhr besteht
aus Springdeckel und Boden 19, wobei die beiden Gehäusehälften mittels Gelenk 27 verbunden
sind. Im Boden 19 ist der Ring 5 angeordnet, der
seinerseits am Drehpunkt 20 drehbar angeordnet ist. An
der innenseitigen Oberfläche des
Ringes 5 ist das Ziffernblatt 6 verschiebbar bezüglich des
Ringes 5 angebracht. Am Ring 5 ist ein Gnomon 7 drehbar
um Achse 8 angeordnet. so dass er in der dargestellten
Arbeitsposition rechtwinklig zum Ring 5 und somit auch
zum sichtbaren Ziffernblatt 6 einrastet. Im Gehäuseboden 19 ist
der flüssigkeitsgelagerte
Kompaß 9 integriert.
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Die
zur Korrektur bzw. zur Einstellung der geographischen Breite vorgesehene
Stellschraube 10 mit der hierfür notwendigen Skala 11 ist
im Bereich der Unterseite des Gehäusebodens 19 angeordnet. Die
parabolisch geformte Ambossplatte 12 der Stellschraube 10 sorgt
für eine
gleichförmige
Umsetzung der Linear- in eine Drehbewegung, die der Hebel 13 auf
den Ring überträgt. Alternativ
hierzu kann auch eine Reliefscheibe verwendet werden. Um eine langsame Öffnung der
Einheit Ring/Zifferblatt/Gnomon zu bewerkstelligen ist im Hebelwerk 13 ein
Dämpfer 14 integriert.
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Das
Gehäuse 1 ist
in 2 von oben in geschlossenem Zustand dargestellt
und besteht aus Springdeckel 2, der sich nach der Betätigung des Knopfes
zum Öffnen
des Springdeckels 3 öffnet
und Boden 19. Nach der Betätigung eines weiteren Knopfes 4,
nämlich
vom Knopf zum Öffnen
von Ring bzw. Ziffernblatt 4 stellt sich der Ring 5,
der das Ziffernblatt 6 umfaßt in Arbeitsposition auf.
Der Gnomon oder auch Schattenstab 7 sitzt auf der Achse
des Schattenstabes 8 und rastet in Arbeitsstellung, wie
dies bereits in 1 zu sehen ist. rechtwinklig
zum Ziffernblatt ein. Im Boden 19 des Gehäuses 1 ist
ein Kompass 9 zur Ermittlung der Himmelsrichtung integriert. Die
unter dem Boden 19 angeordnete Stellschraube für die geographische
Breite 10 weist eine Skala 11 auf, die die sekundengenaue
Einstellung des Breitengrades gestattet, auf dem gemessen werden
soll. Im Bereich der Lagerung des Ringes 5 und des verstellbaren
Ziffernblattes 6 ist die Stellschraube für die geographische
Länge 15 angeordnet,
mittels derer der Längengrad
sekundengenau eingestellt werden kann, auf dem man sich gerade befindet.
Ebenfalls im Bereich der Lagerung des Ringes 5 ist die
Stellschraube für
die Zeitgleichungskurve 16 angeordnet, mittels derer die
Korrektur bzw. Einstellung für
das jeweilige Tagesdatum erfolgt. Die Stellschraube 16 wirkt
auf eine Kurve, die die sogenannte Zeitgleichung berücksichtigt.
Die Zeitgleichung korrigiert die tagesdatumsabhängigen Sonnenlaufanomalien
um in den entsprechenden Korrekturfaktor. Des weiteren ist eine
Stellschraube zum Umstellen von Sommer- auf Winterzeit und zurück 17 vorhanden,
die das Zifferblatt um exakt 15° verstellt,
was exakt 1 Stunde entspricht. Zum bequemen Tragen der Uhr am Arm ist
ein Armband 18 vorgesehen. Der Drehpunkt(xy) 20 entspricht
der Achse durch die Stellräder 15, 16. Im
Armband 18 ist eine zusätzliche
digitale Uhr 21 integriert.
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In 3 wird
die Umsetzung der Zeitgleichung in eine Kurve dargestellt, die auf
das verschiebbare Ziffernblatt 6 mittels eines Führungsstiftes
zur Verstellung bzw. Korrektur einwirkt. Im Bereich der Lagerung
des Ringes 5 ist die Stellschraube für die Zeitgleichungskurve 16 angeordnet,
mittels derer die Korrektur bzw. Einstellung für das jeweilige Tagesdatum
erfolgt. Die Stellschraube 16 wirkt auf eine Kurve, die
die Zeitgleichung berücksichtigt,
wie in 3 als Diagramm und als Tabelle dargestellt. Die
Zeitgleichung korrigiert die tagesdatumsabhängigen Sonnenlaufanomalien
um in den entsprechenden Korrekturfaktor. Beispielsweise ist an
jedem 12. Februar eines Jahres eine Abweichung bzw. Korrektur bei
der Sonnenuhrzeitmessung von –14,3
Minuten zu berücksichtigen,
was einer Winkelverstellung von 3,575° entspricht. Jeweils am 16.4
und am 2.9. eines Jahres bedarf es keiner Korrektur. Weitere Korrekturwerte
sind der 3 zu entnehmen.
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Nachfolgend
wird mittels einer Funktionsbeschreibung der Gebrauch der Äquatorialsonnenuhr näher erläutert. Die
tragbare Sonnenuhr kann an jedem Ort der Erde die wahre Ortszeit
(WOZ), die mittlere Ortszeit (MOZ), die mitteleuropäische Zeit
(MEZ) und die mitteleuropäische
Sommerzeit (MESZ) ermitteln. Hierzu ist es zunächst erforderlich. den Knopf 3 zu
drücken,
der dann den vorgespannten Springdeckel 2 freigibt, der
seinerseits im Ruhezustand die Mechanik schützt. Anschließend muß noch Knopf 4 betätigt werden.
der den Ring 5 samt Ziffernblatt 6 nach oben um
die Drehachse (xy) 20 schwenkend freigibt bis der Hebel 13 an
der parabolisch geformten Ambossplatte 12 anschlägt. Die
Parabel auf der Ambossplatte ist derart geformt, dass aus der linearen
Vorschubbewegung der der Stellschraube 10 nachgeordneten
Spindel eine gleichmäßige Winkelverstellung
entsteht. Diese Anschlagposition wird mittels der Stellschraube 10 vorgegeben
und entspricht der geographischen Breite des Messortes (z.B. N 52,5° für Berlin).
Beim Hochschwenken des Ringes 5 schwenkt ebenfalls der
Gnomon 7 aus seiner Ruhelage parallel zum Ring 5 um
die Achse 8 in eine Position, in der der Winkel zwischen
Ring 5 bzw. Ziffernblatt 6 ein Rechter ist. Die
derart vorbereitete Uhr wird nun mit Hilfe des Kompass exakt in
Nord – Süd Richtung
ausgerichtet. Weiterhin ist es erforderlich die Sonnenuhr exakt
horizontal auszurichten um zu präzisen
Messergebnissen zu gelangen. Eine derart justierte Sonnenuhr zeigt
nun die wahre Ortszeit (WOZ). Wenn man nun die vorgesehene Stellschraube 16 auf
das auf ihrer Datumsskala vorgesehene Tagesdatum einstellt, wird
mittels einer Zeitgleichungskurve das Ziffernblatt 6 um
einen definierten Winkel verdreht, so dass sich nun auf dem Ziffernblatt
die mittlere Ortszeit (MOZ) ablesen lässt. Um die mitteleuropäische Zeit
(MEZ) zu ermitteln ist es notwendig mittels der Stellschraube 15 die
entsprechende geographische Längengraddifferenz
einzustellen (Bsp.: Görlitz
O 15°, Berlin
O 13,4°,
Differenz: 1.6°).
Der abgelesene Wert entspricht nun der MEZ. Zur Umstellung von Winter-
auf Sommerzeit oder umgekehrt, ist der Gebrauch der Stellschraube 17 angezeigt,
der das Ziffernblatt mittels eines Getriebes exakt um 15° verdreht,
was einer Zeitdifferenz von einer Stunde entspricht.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Springdeckel
- 3
- Knopf
zum Öffnen
des Springdeckels
- 4
- Knopf
zum Öffnen
von Ring bzw. Ziffernblatt
- 5
- Ring
- 6
- Ziffernblatt
- 7
- Gnomon
(Schattenstab)
- 8
- Achse
Schattenstab
- 9
- Kompass
- 10
- Stellschraube
für geographische
Breite
- 11
- Skala
- 12
- parabolisch
geformte Ambossplatte
- 13
- Hebel
- 14
- Dämpfer
- 15
- Stellschraube
für geographische
Länge
- 16
- Stellschraube
für die
Zeitgleichungskurve
- 17
- Stellschraube
zum Umstellen von Sommer- auf Winterzeit und zurück
- 18
- Armband
- 19
- Boden
- 20
- Drehachse
Ring/Zifferblatt
- 21
- Uhr
- 27
- Gelenk