DE3248520C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes anhand von Modellen, die mit einer orts­ festen Lichtquelle zu bestrahlen und auf einer Platte ange­ ordnet sind, welche an einem ersten, um eine erste Dreh­ achse drehbaren Tragteil befestigt ist, welche an einem zweiten, um eine zweite Drehachse drehbaren Tragteil be­ festigt ist, wobei die erste Drehachse, die durch die Oberfläche der Platte festgelegte Ebene schneidet und die zweite Drehachse parallel zu dieser Ebene verläuft.

Wenn der Bau hoher Gebäude in einem bebauten Gebiet oder der Bau einer neuen Stadt in einem unbesiedelten Gebiet ge­ plant wird, ist es ein vorrangiges Erfordernis, einen Über­ blick über den Einfluß der zu erstellenden Bauten auf die Um­ gebung im Hinblick auf die Sonneneinstrahlung bzw. den durch das geplante Gebäude hervorgerufenen Schattenwurf zu erhal­ ten, bevor tatsächlich mit dem Bau begonnen wird.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der CH-PS 4 04 248 bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt eine um meh­ rere Achsen drehbar gelagerte Platte, auf der das Modell an­ geordnet wird. Mit einer ortsfesten Lichtquelle wird das Modell beleuchtet. Die Platte kann nach Jahres- und Tages­ zeit und nach Breitengrad so eingestellt werden, daß der Lichteinfall von der Lichtquelle her dem Einfall der Son­ nenstrahlen in der Wirklichkeit gemäß den eingestellten Werten entspricht.

Aus der GB-PS 12 32 335 ist eine ähnliche Vorrichtung zum Be­ stimmen des Schattenwurfes anhand von Modellen bekannt. Je­ doch unterscheidet sich diese Vorrichtung von der aus der genannten CH-PS 4 04 248 bekannten dadurch, daß sie eine kom­ pliziertere Konstruktion aufweist.

In der DD-PS 1 20 723 wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der Aufnahmen des Inneren eines Modells gemacht werden kön­ nen. Auf einem Tisch, auf dem sich ein Modell befindet, wird eine Kamera so angeordnet, daß ihre optische Achse im wesent­ lichen senkrecht zu der Tischplatte verläuft, wobei zwischen dem Objektiv und der Tischplatte ein solcher Abstand vorge­ sehen ist, der ausreicht, einen schräggestellten Spiegel anzuordnen. Auf diese Weise kann in das Modell hinein foto­ graphiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß an der Platte kein Drehmoment um die zu der Oberflä­ che der Platte parallele Drehachse auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte symmetrisch zu der zweiten Drehachse angeordnete Mit­ tel aufweist, an denen Ausgleichsgewichte lösbar befestig­ bar sind.

Wenn beispielsweise das Architekturmodell einer Siedlung oder eines größeren, aus mehreren Baueinheiten bestehenden Gebäudekomplexes auf der Tragplatte angeordnet ist, so wird im allgemeinen keine Symmetrie an der Drehachse vorliegen, welche parallel zu der Oberfläche der Platte verläuft. Infol­ gedessen ergibt sich wegen der ungleichmäßigen Gewichtsver­ teilung ein Drehmoment um diese Drehachse, so daß die Tragplatte kippt. Um dieses zu vermeiden, müssen Feststell­ mittel vorgesehen sein, die die Schwenkachse in jeder belie­ bigen Drehstellung arretieren. Durch die im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Ausgleichsgewichte ist es möglich, Drehmomente im wesentlichen zu vermeiden, die durch eine ungleiche Gewichtsverteilung des auf der Tragplatte angeord­ neten Modells hervorgerufen werden. Somit ist es nicht erfor­ derlich, Arretierungsmittel zum Festsetzen der Drehachse in beliebigen Stellungen vorzusehen. Es ist ausreichend, wenn die Drehachse beispielsweise nicht zu leichtgängig gelagert ist. Wenn Antriebsmittel, die beispielsweise einen Elektro­ motor und ein Getriebe umfassen, zum Drehantrieb der Dreh­ achse vorgesehen sind, so genügen bereits die Reibungsver­ luste des Getriebes, um ein unbeabsichtigtes Verschwenken der Platte zu vermeiden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes er­ geben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine senkrechte Teilschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes in Betrieb,

Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf die sich in Be­ trieb befindende Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes,

Fig. 5 eine senkrechte Teilschnittdarstellung einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 6 eine Teilaufsicht im größeren Maßstab der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes.

Es wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Die Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes umfaßt eine flache Tragplatte 10, welche kreisförmig oder rechteckig ausgebildet sein kann. Die Tragplatte 10 kann ein Modell M z. B. von einem Stadtbereich oder von Gebäuden tragen.

Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine erste Dreheinrichtung be­ zeichnet, welche unmittelbar unter dem mittleren Bereich der Tragplatte 10 angeordnet ist und eine Drehwelle 14 aufweist. Die Tragplatte 10 ist fest an der Drehwelle 14 befestigt und wird durch diese um eine Y-Achse gedreht. Die erste Dreheinrichtung 12 (für die Y-Achse) kann einen Impulsmotor oder einen Schritt­ motor, einen Wechselstrom- oder einen Gleichstrommotor oder eine andere geeignete Einrichtung umfassen, solange diese eine Bewegung über eine kurze Strecke zu einer gegebenen Zeit hervorrufen kann.

Die Dreheinrichtung 12 für die Y-Achse wird von einem Rahmenelement 16 gehalten, welches unterhalb der Tragplatte 10 angeordnet ist. An dem Rahmenelement 16 befindet sich ein hohles, zylinderförmiges Gehäuse 18, welches die Dreheinrichtung 12 sicher aufnehmen und halten kann. Der Rahmen 16 weist eine halbbogenförmige Ausbildung auf, deren Krümmungsmittelpunkt durch die Mitte der Tragplatte 10 festgelegt ist. Horizontale Achsstummel 20 und 22 er­ strecken sich radial an gegenüberliegenden Enden des Rahmens 16 nach außen und sind drehbar von Lagern 24 bzw. 26 gehalten. Eine zweite Dreheinrichtung 28 steht in Antriebsverbindung mit dem Achsstummel 22, so daß der Rahmen 16 für eine Winkeldrehung um eine horizontale X-Achse gedreht werden kann, welche sich längs der oberen Oberfläche des Tisches 10 erstreckt. Auch hier kann die zweite Dreheinrichtung 28 (für die X-Achse) beispielsweise einen Schrittmotor oder einen Im­ pulsmotor, einen Wechselstrom- oder einen Gleichstrommotor umfassen.

Es ist offensichtlich, daß bei der beschriebenen Ausge­ staltung die Tragplatte 10 winkelmäßig nicht nur um die Y-Achse, welche senkrecht zur Tragplatte verläuft, sondern auch um die zur Tragplatte parallel verlaufende X-Achse bewegt werden kann.

Beide Dreheinrichtungen 12 und 28 für die Y-Achse bzw. die X-Achse sind durch elektrische Verbindungen mit einer Steuereinheit 30 verbunden, welche Steuersignale für jene liefert. Die Steuereinheit 30 umfaßt ein Steuerpult, welches mit verschiedenen Knöpfen zur Betätigung aus­ gerüstet ist, um die Dreheinrichtungen 28 und 12 für die X-Achse bzw. die Y-Achse um die erwünschten Winkel zu drehen.

Gemäß den Darstellungen in den Fig. 1, 3 und 4 wird eine künstliche Sonne S ortsfest an einer Z-Achse gehalten, welche senkrecht zu der X-Achse und der Y-Achse und mit Abstand von der Tragplatte 10 verläuft. Die künstliche Sonne S strahlt Licht L aus, um das Modell M auf der Tragplatte 10 zu beleuchten. Somit ändert die Drehung der Tragplatte 10 um die Y-Achse die Richtung (bezüglich der geographischen Breite) des Modells M relativ zu der Sonne S, während eine Drehung der Tragplatte 10 um die X-Achse die Höhe (bezüglich der geographischen Länge) der Sonne S relativ zu dem Modell M verändert.

Eine Vielzahl von Bolzen 32 erstrecken sich von der Unterseite der Tragplatte 10 her in symmetrischen Positionen in bezug auf die horizontale X-Achse, wie es in Fig. 2 dar­ gestellt ist. Jeder Bolzen 32 weist einen Gewindeabschnitt 34 an einem Ende auf, so daß auf dieses ein erforderliches Ausgleichsgewicht 36 aufgeschraubt werden kann. Eine solche Anordnung erlaubt, die Tragplatte 10 in einer ausgeglichenen ortsfesten Lage zu halten, wenn sie durch die zweite Dreh­ einrichtung 28 (für die X-Achse) ge­ neigt wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Arbeitsweise der vorhergehend beschriebenen Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes wird in beispielhafter Weise in bezug auf die Sonnenscheinerfordernisse für hohe Gebäude be­ schrieben, welche in einem bebauten Stadtteil gebaut werden sollen. Mit geeigneten Mitteln ist ein Modell M der Gebäude in dem Stadtteil auf der Tragplatte 10 befestigt. Gleichzeitig wird die Steuereinheit 30 betätigt, um verschiedene Daten einzugeben, welche die ins Auge gefaßte Gegend betreffen, wie z. B. deren geographische Länge und Breite, die Be­ wegungsbahn der Sonne in der speziellen Gegend während des Tages usw. Daraufhin treibt die Steuereinheit 30 die Dreh­ einrichtungen 12 und 28 für die Y-Achse bzw. X-Achse unter Zugrundelegung der Eingabedaten an, so daß die zugeordnete Tragplatte 10 und der Rahmen 16 entsprechend um die Y-Achse und die X-Achse gedreht werden, um den sich ändernden Sonnen­ schein hervorzurufen, welcher dieser Gegend zu eigen ist. Wenn der Sonnenschein bezüglich einer Bedingung festgelegt werden soll, welche einer bestimmten Uhrzeit am Tag entspricht, werden die Dreheinrichtungen 28 und 12 für die X-Achse und die Y-Achse zu der erwünschten Zeit durch die Steuereinheit 30 angehalten.

Die Vorrichtung wird in folgender Weise betrieben, um beispielsweise den Sonnenschein in einer Gegend in der nördlichen Hemisphäre zu simulieren.

Es wird auf die Fig. 4 Bezug genommen. Die Ostlage E, die Westlage W, die Südlage S und die Nordlage N sind an der Trag­ platte 10 markiert und in bezug auf den Zeitpunkt des Sonnen­ aufganges in der betreffenden Gegend angegeben. Dann wird die Tragplatte 10 in der horizontalen Lage zum Zeitpunkt des Sonnenaufganges angehalten, d. h., daß die Sonne von Ost-Nord-Ost her in der betreffenden Jahres­ zeit und Gegend aufsteigt. Wenn die Sonne aufsteigt, wird die Tragplatte 10 fortlaufend um die X-Achse durch die Drehein­ richtung 28 in Richtung zu der Sonne S geneigt, wie es durch einen Pfeil f ₁ in Fig. 3 angedeutet ist. Gleich­ zeitig wird die Tragplatte 10 fortschreitend im Gegenuhrzeiger­ sinn um die Y-Achse durch die Dreheinrichtung 12 gedreht, wie es durch einen Pfeil f ₃ in Fig. 4 angedeutet ist. Wenn die Sonne S am höchsten steht (beispielsweise zu Mittag) ist die Tragplatte 10 um die X-Achse um den maximalen Dreh­ winkel (obgleich dies von der Gegend abhängt) gedreht worden und demgemäß hat der Winkel R der oberen Oberfläche die Tragplatte 10 relativ zu der Horizontalen sein Maximum erreicht. Wenn die Sonne anschließend sinkt, wird die Tragplatte 10 nun im Gegenuhrzeigersinn um die X-Achse gedreht, wie es durch einen Pfeil f ₂ in Fig. 3 angegeben ist, während ihre Drehung im Gegenuhrzeigersinn um die Y-Achse, wenn man auf die Fig. 4 schaut, beibehalten wird. Bei Sonnenunter­ gang ist die Tragplatte 10 durch die Dreheinrichtung 12 für die Y-Achse gedreht worden, bis die angenommene West- Nord-West-Lage mit der Sonne S in Ausrichtung gekommen ist und gleichzeitig war eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung durch die Dreheinrichtung 40 für die X-Achse in die Lage parallel zu der Z-Achse erfolgt. In der gleichen Weise kann der Sonnenschein auf der südlichen Hemisphäre simuliert werden.

Es wird nun auf die Fig. 5 Bezug genommen, in der eine abgewandelte Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt ist, wobei eine Kamera oder ähnliches fest in einer Arbeits­ stellung an dem Sonnenschein-Simulator angeordnet ist. Eine Vielzahl von Pfosten 38 ist lösbar und aufrecht in der Tragplatte 10 z. B. durch Anschrauben an ihrem Umfangsrand befestigt. Eine ringförmige Kamerahalterung 40 wird von den Pfosten 38 so gehalten, daß jene an diesen nach oben und nach unten bewegt werden kann und sich längs der Umfangskante der Trag­ platte 10 erstreckt. Die Kamerahalterung 40 weist rohr­ förmige Abschnitte 42 an beabstandeten Stellen längs des Umfanges auf, um die Pfosten 38 darin aufzunehmen. Jeder rohrförmige Abschnitt 42 ist mit einer Gewindebohrung 44 ausgebildet, in welche eine Klemmschraube 46 eingeschraubt werden kann. Durch Festschrauben der Klemmschrauben 46 in den Gewindelöchern 44 wird die Kamerahalterung 40 an den Pfosten 38 festgeklemmt. Gemäß Fig. 6 ist die Kamera­ halterung 40 mit Gradeinteilungen 48 an ihrer Oberseite versehen, welche Mittelpunktwinkel oder Richtungen in bezug auf die Y-Achse anzeigen. Die Gradeinteilungen 48 geben eine Orientierung einer Kamera an, welche an der Halterung 40 befestigt werden kann. Ein Band 50 und eine Schnalle 52 werden von der Kamerahalterung 40 als Mittel zur Befestigung einer Kamera an der Halterung getragen.

Wenn die Kamerahalterung 40 an den Pfosten 38 auf der Trag­ platte 10 befestigt worden ist, wird die optische Achse einer an der Halterung 40 befestigten Kamera parallel zu der Oberseite der Tragplatte 10 gehalten, obgleich diese geneigt werden kann, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Kamera nimmt das Modell M auf der Tragplatte 10 ebenso wie eine Konstruktion auf einer horizontalen Ebene auf.

Zusammengefaßt ergibt sich, daß die Erfindung eine Vorrichtung zum Be­ stimmen des Schattenwurfes schafft, welche fortlaufend das einfallende Sonnen­ licht und die entstehenden Schatten in irgendeiner Gegend in der Welt und während irgend­ einer der vier Jahreszeiten simulieren kann, wobei die Nachahmung aufgezeichnet werden kann oder nicht. Bei der Gegen kann es sich auch um eine solche nahe am Nordpol oder am Südpol handeln, wo der Tag oder die Nacht einen gesamt Tag dauern. Ferner kann die Vorrichtung die Tragplatte relativ zu der künstlichen Sonne bewegen, welche stationär ist. Dadurch ergibt sich eine einfache und raumsparende Konstruktion, die den Aufbau der Vorrichtung selbst bei be­ grenzten Raumverhältnissen erleichtert.

Weiterhin können die Schritt­ motoren oder die Impulsmotoren, welche bei den vorher­ gehenden Ausführungsformen als Dreheinrichtungen 28 und 12 für die X-Achse bzw. Y-Achse eingesetzt worden sind, durch Antriebseinrichtungen ersetzt werden, welche durch einen Fluiddruck betrieben werden. Die elektrische Verdrahtung zwischen den Dreheinrichtungen 28 und 12 und der Steuer­ einheit 30 wird dann durch Fluidleitungen ersetzt. Ferner kann die Steuereinheit 30 so ausgebildet sein, daß eine Kamera zusätzlich zu den Dreheinrichtungen betrieben wird, wobei die Kamerahalterung automatisch aufwärts und abwärts längs der Pfosten bewegt werden kann.

Claims (3)

1, Vorrichtung zum Bestimmen des Schattenwurfes anhand von Modellen, die mit einer ortsfesten Lichtquelle zu bestrahlen und auf einer Platte angeordnet sind, welche an einem ersten, um eine erste Drehachse drehbaren Trag­ teil befestigt ist, welches an einem zweiten, um eine zweite Drehachse drehbaren Tragteil befestigt ist, wobei die erste Drehachse die durch die Oberfläche der Platte festgelegte Ebene schneidet und die zweite Dreh­ achse parallel zu dieser Ebene verläuft, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Platte (10) symmetrisch zu der zweiten Drehachse (X) angeordnete Mittel (32, 34) aufweist, an denen Ausgleichsgewichte (36) lösbar befestigbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel an der Unterseite der Platte (10) befestigte Bolzen (32) sind, deren freie Endabschnitte Gewindeabschnitte (34) aufweisen, auf die die Ausgleichgewichte (36) schraubbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Drehachse (X) in der durch die Oberfläche der Platte (10) festgelegten Ebene verläuft.