EP2183650A2 - Rotationssymmetrische brechungssonnenuhr - Google Patents

Rotationssymmetrische brechungssonnenuhr

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Publication number
EP2183650A2
EP2183650A2 EP08784814A EP08784814A EP2183650A2 EP 2183650 A2 EP2183650 A2 EP 2183650A2 EP 08784814 A EP08784814 A EP 08784814A EP 08784814 A EP08784814 A EP 08784814A EP 2183650 A2 EP2183650 A2 EP 2183650A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dial
sundial
sundial according
annular recess
lines
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08784814A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Kretschmann
Peter Zacharias
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2183650A2 publication Critical patent/EP2183650A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B49/00—Time-pieces using the position of the sun, moon or stars
    • G04B49/02—Sundials
    • G04B49/04—Graduation or shaping of dials

Definitions

  • the invention relates to a sundial of a rotationally symmetrical, translucent body, in particular of a cylindrical body whose outer surface contains a translucent, light-scattering dial, wherein the part of a body shell, which is not covered by the dial, incident sunlight broken, bundled and from the inside is thrown on the dial.
  • a sundial of the type mentioned above is known to the person skilled in the art and is described, for example, in US Pat. No. 5,056,232.
  • half of the cylinder jacket is provided with a light-translucent dial on the side facing away from the sun.
  • On the sun-facing side of the cylinder is uncovered, so fully translucent.
  • the core idea of the invention is that the role of a shadow projector in generally known sundials according to the invention assumes an annular recess of the dial (hereinafter this annular recess is referred to as a "transparent ring.") This annular recess is arranged according to the invention perpendicular to the axis of the body ,
  • the sunlight which falls through this transparent ring, is broken on the body, bundled (the body acts here as a cylindrical lens) and hits from the inside as a bright narrow band of light on the dial.
  • This position of the light band on the dial indicates the time of day and the date (month, day).
  • the key significant improvement of the present invention is the annular recess of the dial, wherein both the dial and the annular recess completely enclose the cylinder in the periphery. This ensures that the sundial, for example.
  • z. B. can serve a glass filled with water as the body of the sundial.
  • the angular range of the measurement is basically not limited.
  • the dial may include an image of the entire surface of the earth projected onto the cylinder surface, where the hourly lines are longitudes and the datum lines are latitudes of the earth. Thus, one can additionally also indicate the place over which the sun is vertical.
  • the axis of the rotationally symmetrical sundial according to the invention can be aligned as desired.
  • the dial must be calculated accordingly for each location separately.
  • Advantageous orientations are the pole clock (the axis of symmetry pointing in the direction of the sky pole), the horizontal clock (the axis of symmetry is parallel to the earth's surface, preferably north or east) and the vertical clock (the axis of symmetry is vertical).
  • Fig. 1 shows a sundial
  • Fig. 2a, 2b, 2c dials for the sundial of Fig. 1 according to the invention.
  • FIG. 1 a sundial 100 is shown
  • the sundial is in the form of a rotationally symmetrical body 11, which in the embodiment shown here is a cylinder made of Plexiglas.
  • the peripheral surface of the cylinder contains the translucent dial 12.
  • the dial contains an annular recess 14.
  • the body 11 thus has a fully transparent in the form of the recess 14 for light horizontal, that is perpendicular to the cylinder axis. the narrow ring on (transparent ring). This ring replaces the role of the shadow bar in a conventional sundial.
  • the incident sunlight 13 penetrates through the annular surface 14 and is refracted at this curved surface of the body 11.
  • the transparent ring 14 acts like the entrance region of a cylindrical lens, which collects the light 13.
  • the sun point is always below the transparent ring (vertical sundial).
  • the dial 12 has hour lines 16 which assign the sun point 21 the times of the day.
  • the hour lines 16 take the form of the time equation loop 19.
  • the dial 12 also includes date lines 17, which assign the sun point the date (month, day).
  • the dial 12 may also include an illustration of the earth's surface (location of the continents).
  • the sun point then indicates the location on the earth above which the sun is standing straight.
  • the hour lines 16 correspond to longitudinal circles at a distance of 15 ° on the earth's surface.
  • the date lines 17 correspond to latitude circles on the earth's surface.
  • the dials for a pole clock (FIG. 2 b) and a horizontal clock (FIG. 2 c) are also indicated.
  • the present invention is not limited in its embodiment to the above-mentioned preferred embodiment, but a number of variants are conceivable. Since, for example, in a vertical sundial, the sun point 21 always below the recess 14, d. H. is the transparent ring, the part of the dial 12 above the ring is not essential in this case. Consequently, the boundary of the ring can also be formed by the dial 12 and the upper edge of the body 11 (cylinder). The transparent ring lies in this case at the upper end of the cylinder.
  • sundial 100 When used at location A 1 for which a scale has been calculated, it must be oriented vertically. If sundial 100 is to be used at another location B, then it must be tilted so that its orientation at location B coincides with that at location A.
  • a simple adjustment aid can be auxiliary lines on the scale, from which the tilt angles can be read off.
  • a combination of map and circular level is more comfortable: on the cylinder cover of the sundial 100, a suitable map with the locations A and B is attached. Above this is a transparent circular level. When its bubble is above location B, sundial 100 at location B is correctly aligned.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sonnenuhr (100) aus einem rotationssymmetrischen, lichtdurchlässigen Körper (11), insbesondere aus einem zylinderförmigen Körper, dessen Mantelfläche ein lichtdurchscheinendes, lichtstreuendes Zifferblatt (12) enthält, wobei auf den Teil eines Körpermantels, der nicht von dem Zifferblatt (12) bedeckt ist, einfallendes Sonnenlicht (13) gebrochen, gebündelt und von innen auf das Zifferblatt (12) geworfen wird. Um eine Sonnenuhr (100) zur Verfügung zu stellen, bei der die Tageszeit und das Datum gleichzeitig bestimmt werden können und die auch senkrecht gestellt werden kann sowie der Winkelbereich der Messung grundsätzlich keine Einschränkung erfährt, schlägt die Erfindung vor, dass das Zifferblatt (12) und der nicht bedeckte Teil in Gestalt einer ringförmigen Aussparung (14) den Körper (11) im Umfang ganz umschließen, wobei die ringförmige Aussparung (14) senkrecht zur Achse des Körpers (11) angeordnet ist.

Description

Rotationssvm metrische Brechunqssonnenuhr
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Sonnenuhr aus einem rotationssymmetrischen, lichtdurchlässigen Körper, insbesondere aus einem zylinderförmigen Körper, dessen Mantelfläche ein lichtdurchscheinendes, lichtstreuendes Zifferblatt enthält, wobei auf den Teil eines Körpermantels, der nicht von dem Zifferblatt bedeckt ist, einfallendes Sonnenlicht gebrochen, gebündelt und von innen auf das Zifferblatt geworfen wird.
Stand der Technik
Eine Sonnenuhr der eingangs genannten Art ist dem Fachmann bekannt und wird bspw. in dem US-Patent Nr. 5,056,232 beschrieben. Bei dieser vorbekannten Sonnenuhr ist der Zylindermantel zur Hälfte auf der son- nenabgewandten Seite mit einem lichtdurchscheinenden Zifferblatt versehen. Auf der sonnenzugewandten Seite ist der Zylinder unbedeckt, also voll lichtdurchlässig.
Mit dieser Ausgestaltung der vorbekannten Sonnenuhr sind jedoch verschiedene Nachteile verbunden. Um den Stundenwinkel zu messen, muss man die Zylinderachse bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Sonnenuhr in Richtung des Himmelspols schräg stellen. Mit nur einem Zylinder ist zudem die gleichzeitige Messung von Tageszeit und Datum nicht möglich. Bei der vorbekannten Sonnenuhr ist darüber hinaus der Winkelbereich der Messung des Stundenwinkels stark eingeschränkt. Eine Justierung der in dem US-Patent Nr. 5,056,232 offenbarten Sonnenuhr ist ohne Kenntnis der Nordrichtung zudem nicht möglich.
Darstellung der Erfindung. Aufgabe, Lösung. Vorteile Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sonnenuhr der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Tageszeit und das Datum gleichzeitig bestimmt werden können. Zudem soll die Sonnenuhr auch senkrecht gestellt werden können und der Winkelbereich der Messung grundsätzlich keine Einschränkung erfahren.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Kernidee der Erfindung ist es, dass die Rolle eines Schattenwerfers bei allgemein bekannten Sonnenuhren erfindungsgemäß eine ringförmige Aussparung des Zifferblattes übernimmt (im Weiteren wird diese ringförmige Aussparung als „transparenter Ring" bezeichnet). Diese ringförmige Aussparung ist gemäß der Erfindung senkrecht zur Achse des Körpers angeordnet.
Das Sonnenlicht, das durch diesen transparenten Ring fällt, wird an dem Körper gebrochen, gebündelt (der Körper wirkt hier als Zylinderlinse) und trifft von innen als ein helles schmales Lichtband auf das Zifferblatt. Diese Lage des Lichtbandes auf dem Zifferblatt zeigt die Tageszeit und das Datum (Monat, Tag) an. Die entscheidende wesentliche Verbesserung der vorliegenden Erfindung ist die ringförmige Aussparung des Zifferblattes, wobei sowohl das Zifferblatt als auch die ringförmige Aussparung den Zylinder im Umfang ganz umschließen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Sonnenuhr, bspw. in Form eines Zylinders, auch senkrecht gestellt werden kann, so dass auch z. B. ein mit Wasser gefülltes Glas als Körper der Sonnenuhr dienen kann. Zudem ist gemäß der Erfindung der Winkelbereich der Messung grundsätzlich nicht eingeschränkt. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Tageszeit (aus dem Stundenwinkel der Sonne) und das Datum (aus der Höhe der Sonne) gleichzeitig zu bestimmen. Damit ist auch eine Justierung der Sonnenuhr ohne Kenntnis der Nordrichtung möglich. Das Zifferblatt kann ein auf den Zylindermantel projiziertes Abbild der ganzen Erdoberfläche enthalten, bei dem die Stundenlinien Längengrade und die Datumslinien Breitengrade der Erde sind. Somit kann man zusätzlich auch noch den Ort anzeigen, über dem die Sonne senkrecht steht.
Die Achse der rotationssymmetrischen Sonnenuhr gemäß der Erfindung kann man beliebig ausrichten. Das Zifferblatt muss dabei entsprechend für jeden Standort gesondert berechnet werden. Vorteilhafte Ausrichtungen sind die Poluhr (die Symmetrieachse weist in Richtung auf den Himmelspol), die Horizontaluhr (die Symmetrieachse ist parallel zur Erdoberfläche gerichtet, vorzugsweise nach Norden oder nach Osten) und die Vertikaluhr (die Symmetrieachse steht senkrecht).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen in schematischen Darstellungen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sonnenuhr und
Fig. 2a, 2b, 2c Zifferblätter für die Sonnenuhr aus Fig. 1 gemäß der Erfindung.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung In Fig. 1 ist eine Sonnenuhr 100 dargestellt
Die Sonnenuhr liegt in Gestalt eines rotationssymmetrischen Körpers 11 vor, der in der hier gezeigten Ausführungsform ein Zylinder aus Plexiglas ist. Die Mantelfläche des Zylinders enthält das lichtdurchscheinende Zifferblatt 12. Das Zifferblatt enthält eine ringförmige Aussparung 14. Der Körper 11 weist also einen in Gestalt der Aussparung 14 für Licht voll transparenten waagerechten, d. h. senkrecht zur Zylinderachse verlaufen- den schmalen Ring auf (transparenter Ring). Dieser Ring ersetzt die Rolle des Schattenstabs bei einer herkömmlichen Sonnenuhr. Das einfallende Sonnenlicht 13 dringt durch die als Ring vorliegende Fläche 14 und wird an dieser gekrümmten Fläche des Körpers 11 gebrochen. Der transparente Ring 14 wirkt dabei wie der Eintrittsbereich einer Zylinderlinse, die das Licht 13 sammelt. Auf dem Zifferblatt 12, welches dem eindringenden Sonnenlicht 13 gegenüberliegt, findet sich folglich ein helles, schmales schleifenförmiges Lichtband 20. Bei steilem Einfall des Sonnenlichtes 13 wird das Lichtband 20 zu einer sehr schmalen Schleife. Der unterste Punkt 21 auf dem Lichtband 20 („Sonnenpunkt") definiert in eindeutiger Weise die Richtung und die Höhe, aus der das Sonnenlicht 13 kommt.
Bei der hier vorliegenden Sonnenuhr 100 liegt der Sonnenpunkt stets unterhalb des transparenten Ringes (vertikale Sonnenuhr).
Das Zifferblatt 12 weist Stundenlinien 16 auf, die dem Sonnenpunkt 21 die Tageszeiten zuordnen. Für die Anzeige der mittleren Sonnenzeit haben die Stundenlinien 16 die Form der Zeitgleichungsschleife 19.
Das Zifferblatt 12 enthält zudem Datumslinien 17, die dem Sonnenpunkt das Datum (Monat, Tag) zuordnen.
Das Zifferblatt 12 kann auch eine Abbildung der Erdoberfläche (Lage der Erdteile) enthalten. Der Sonnenpunkt zeigt dann jeweils den Ort auf der Erde an, über dem die Sonne gerade senkrecht steht. Die Stundenlinien 16 entsprechen Längenkreisen im Abstand von 15° auf der Erdoberfläche. Die Datumslinien 17 entsprechen Breitenkreisen auf der Erdoberfläche.
Bei ausreichender Länge des Körpers 11 in Form des Zylinders kann die gesamte Erdoberfläche auf das Zifferblatt 12 abgebildet werden. Die Figuren 2a, 2b, 2c zeigen die vollständigen Zifferblätter für eine Sonnenuhr 100 aus Glas mit der Brechzahl n=1.5 für den Standort 50 Grad nördliche Breite und 10 Grad östliche Länge. Neben dem Zifferblatt 12 für eine Vertikalsonnenuhr (Fig. 2a) werden auch die Zifferblätter für eine Poluhr (Fig. 2b) und eine Horizontaluhr (Fig. 2c) angegeben.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel, vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar. Da bspw. bei einer vertikalen Sonnenuhr der Sonnenpunkt 21 stets unterhalb der Aussparung 14, d. h. des transparenten Rings liegt, ist in diesem Fall der Teil des Zifferblatts 12 oberhalb des Ringes nicht unbedingt notwendig. Folglich kann die Begrenzung des Ringes auch vom Zifferblatt 12 und der oberen Kante des Körpers 11 (Zylinders) gebildet werden. Der transparente Ring liegt in diesem Fall am oberen Ende des Zylinders.
Auch ist eine Anordnung des transparenten Ringes am unteren Ende des Zylinders möglich. Dabei nutzt man aus, dass das Licht am glatten, geraden Boden des Zylinders total reflektiert wird oder man verwendet einen eingebrachten Spiegel. Durch diese Spiegelung nehmen die auf dem Zifferblatt 12 gezeigten Erdteile bzgl. der Himmelsrichtungen die gewohnte Geografie an.
Weiterhin kann man das Zifferblatt 12 bei kleiner Zylinderhöhe auf den Zylinderdeckel oder den Zylinderboden übergreifen lassen. Die Funktion der Sonnenuhr als ein kleines Abbild der Erde wird dann besonders deutlich.
Wenn man zudem in der Symmetrieachse (Zylinderachse) einen schmalen Stab vorsieht, der aus einem anderen Material besteht, wird besonders bei Lichteinfall nahezu senkrecht zur Symmetrieachse die Ablesegenauigkeit der Sonnenuhr 100 erhöht. Der Schattenbereich des Stabs im Lichtband zeigt dann den Sonnenpunkt.
Die einfachste Art der erfindungsgemäßen Sonnenuhr 100 ist die Vertikaluhr. Bei einer Benutzung am Ort A1 für den eine Skala berechnet wurde, ist sie senkrecht auszurichten Soll die Sonnenuhr 100 an einem anderen Ort B benutzt werden, dann muss sie so gekippt werden, dass ihre Orientierung am Ort B mit der am Ort A übereinstimmt.
Eine einfache Justierhilfe können Hilfslinien auf der Skala sein, aus denen sich die Kippwinkel ablesen lassen.
Komfortabler ist eine Kombination aus Landkarte und Dosenlibelle: Auf dem Zylinderdeckel der Sonnenuhr 100 wird eine geeignete Landkarte mit den Orten A und B angebracht. Über dieser befindet sich eine durchsichtige Dosenlibelle. Wenn ihre Luftblase über dem Ort B steht, ist die Sonnenuhr 100 am Ort B korrekt ausgerichtet.
Bezuαszeichenliste
100 Sonnenuhr
11 Körper
12 Zifferblatt
13 einfallendes Licht
16 Stundenlinien
17 Datumslinien
19 Zeitgleichungsschleife 0 Lichtband 1 Sonnenpunkt

Claims

Ansprüche
1. Sonnenuhr (100) aus einem rotationssymmetrischen, lichtdurchlässigen Körper (11), insbesondere aus einem zylinderförmigen Körper, dessen Mantelfläche ein lichtdurchscheinendes, lichtstreuendes Zifferblatt (12) enthält, wobei auf den Teil eines Körpermantels, der nicht von dem Zifferblatt (12) bedeckt ist, einfallendes Sonnenlicht (13) gebrochen, gebündelt und von innen auf das Zifferblatt (12) geworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (12) und der nicht bedeckte Teil in Gestalt einer ringförmigen Aussparung (14) den Körper (11) im Umfang ganz umschließen, wobei die ringförmige Aussparung (14) senkrecht zur Achse des Körpers (11) angeordnet ist.
2. Sonnenuhr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) aus einem lichtdurchlässigen Material ist.
3. Sonnenuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) aus Glas ist.
4. Sonnenuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) ein Hohlkörper ist.
5. Sonnenuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) mit einer lichtdurchlässigen Flüssigkeit gefüllt ist.
6. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (12) Stundenlinien (16) zum Ablesen der Tagesstunden aufweist.
7. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (12) mit einer oder mehreren Zeitgleichungsschleifen (19) versehen ist.
8. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (12) Datumslinien (17) zum Ablesen des Datums aufweist.
9. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (12) eine den Stundenlinien (16) und Datumslinien (17) zugeordnete Abbildung der Erdoberfläche aufweist.
10. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (12) auf die Grund und/oder Deckfläche übergreift.
11. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die ringförmige Aussparung (14) oberhalb des Zifferblattes (12) liegt.
12. Sonnenuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Aussparung (14) unterhalb des Zifferblattes (12) liegt und dabei die Bodenfläche des Körpers (11) als ebener Reflektor wirkt, z. B. durch Totalreflexion oder einen eingebauten Spiegel.
13. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Symmetrieachse des Körpers (11) ein Stab aus einem von dem Körpermaterial abweichenden Material befindet.
14. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Aussparung (14) den Körper (11) nicht gänzlich umschließt.
15. Sonnenuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Ausrichtung an verschiedenen Orten durch Hilfslinien auf einer Skala oder einer Kombination aus Landkarte und Dosenlibelle gegeben ist.
EP08784814A 2007-08-02 2008-07-16 Rotationssymmetrische brechungssonnenuhr Withdrawn EP2183650A2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2125583B (en) * 1982-08-17 1986-01-02 Ann Mary Slonims Time display devices
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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