FR2686166A1

FR2686166A1 - Panoramic official-time sundials

Info

Publication number: FR2686166A1
Application number: FR9200333A
Authority: FR
Inventors: Aebischer Nicole
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-07-16
Anticipated expiration: 2012-01-13
Also published as: FR2686166B1

Abstract

The invention relates to sundial shapes allowing direct reading of the official time, from sunrise to sunset. These are dished hollow shapes bounded by a horizontal plane passing through the tip of the style. A great variety of possible shapes satisfy this condition. All the hour lines are 8s (meridians of mean time), the reading ambiguity of which is removed with a seasonal colour code; the change to summer time is provided for. They operate only at a given geographical location and may serve there as precision compass. The calculation and plotting of the hour lines, repeated for each shape and each location, can be done rapidly using "Computer Aided Draughting". The field for viewing the time is greatly increased when the walls are made from translucent material.

Description

CADRANS SOLAIRES A HEURE LEGALE PANORAMIQUES
La présente invention concerne des formes de cadran solaire ayant deux caracteristiques essentielles
10) permettant de lire directement l'heure légale,
2") du lever au coucher du soleil.PANORAMIC LEGAL TIME DIALS
The present invention relates to sundial shapes having two essential characteristics
10) allowing the legal time to be read directly,
2 ") from sunrise to sunset.

Cette deuxième caractéristique, justifiant le qualificatif "panoramique", implique de placer le produit en un lieu où le maximum de ciel est degage (plaine, panorama...) pour qu'aucun obstacle (arbre, maison...) ne cache le soleil quelle que soit sa place dans le ciel.This second characteristic, justifying the qualifier "panoramic", involves placing the product in a place where the maximum amount of sky is clear (plain, panorama ...) so that no obstacle (tree, house ...) hides the sun regardless of its place in the sky.

Etat de la technique antérieure
Les cadrans solaires classiques indiquent l'heure locale. Ils ont un rôle décoratif plus que fonctionnel ; en effet pour trouver l'écart D entre l'heure légale et l'heure locale, il faut connaître
1") l'écart D1 entre l'heure légale moyenne et l'heure locale du iridien d'origine (1 heure en hiver, 2 heures en été)
2") l'encart D2 correspondant à la longitude du lieu, ex :Besançon 6" est, D2 : 6 x 4 mn = 24 mn d'avance sur l'heure du méridien d'origine
3 ) l'écart D3 fourni par la courbe de "l'équation du temps (due à la trajectoire elliptique et non circulaire de la terre autour du soleil) variable tout au long de l'année entre - 14 mn et + 16 mn.State of the prior art
Classic sundials indicate local time. They have a decorative role more than a functional one; indeed to find the difference D between the legal time and the local time, it is necessary to know
1 ") the difference D1 between the average legal time and the local time of the original iridian (1 hour in winter, 2 hours in summer)
2 ") insert D2 corresponding to the longitude of the place, eg Besançon 6" east, D2: 6 x 4 min = 24 min ahead of the time of the original meridian
3) the difference D3 provided by the curve of "the equation of time (due to the elliptical and non-circular trajectory of the earth around the sun) variable throughout the year between - 14 min and + 16 min.

D = D1 + D2 + D3. D = D1 + D2 + D3.

A cause de cette complexité, personne ne pretend, en pratique, utiliser le soleil pour avoir l'heure, mne approximative.Because of this complexity, nobody pretends, in practice, to use the sun to get the time, even an approximate one.

Par exemple à Besançon, l'ecart D peut varier entre 20 mn (1 h 24 mn - 16 mn) le 4 novembre et 1 h 42 mn (2 h - 24 mn + 6 mn) le 26 juillet. For example in Besançon, the difference D can vary between 20 min (1 h 24 min - 16 min) on November 4 and 1 h 42 min (2 h - 24 min + 6 min) on July 26.

Seuls accèdent de rares spécialistes et passionnes d'astronomie.Only rare specialists and passionate astronomers have access.

D'autre part, les cadrans solaires classiques les plus habituels, dessines sur le plan vertical de façades de maisons, fonctionnent seulement une partie de la journée ensoleillée : soit le milieu, soit le début, soit la fin, selon l'orientation de la façade. On the other hand, the most usual classic sundials, drawn on the vertical plane of house facades, work only part of the sunny day: either the middle, or the beginning, or the end, depending on the orientation of the facade.

Trois versions, moins habituelles, de cadrans solaires connus peuvent fonctionner tout le long du jour, donc être dit panoramiques :
1 - les cadrans horizontaux,
2 - les cadrans équatoriaux,
3 - les cadrans "hémisphériques" ou "sphères armillaires" (appellations d'ailleurs impropres car il s'agit de surfaces cylindriques et non spheriques ; "équatorial cylindrique" serait plus approprié).Three less common versions of known sundials can operate throughout the day, so be said to be panoramic:
1 - the horizontal dials,
2 - the equatorial sundials,
3 - "hemispherical" or "armillary spheres" dials (moreover improper names because they are cylindrical and not spherical surfaces; "cylindrical equatorial" would be more appropriate).

Mais pour les deux premières, l'ombre du style s'allonge à l'infini, pour l'un au lever et au coucher du soleil, pour l'autre aux équinoxes : ils ne se prêteraient pas à une lecture directe de l'heure légale par la transformation dont il sera question ci-après. But for the first two, the shadow of style grows endlessly, for one at sunrise and sunset, for the other at the equinoxes: they would not lend themselves to a direct reading of the legal time by the transformation which will be discussed below.

Par contre la troisième version sty prête, nous le verrons. On the other hand the third sty version ready, we will see it.

Expose de l'invention
A - La première caractéristique du produit : lecture directe de l'heure légale, est realisable pour les cas les plus généraux, mne non panoramiques, sur toute surface éclairée par le soleil quelques heures dans la journée.Exhibition of the invention
A - The first characteristic of the product: direct reading of the legal time, is achievable for the most general cases, even non-panoramic, on any surface lit by the sun a few hours during the day.

Les lignes horaires d'un tel produit sont tout simplement le lieu, tout au long de l'annee à la mne heure légale de chaque jour, de l'ombre projetee par le soleil sur une surface quelconque, de la pointe d'un style quelconque. Pour chaque heure, ce lieu dessine une sorte de 8, qui oorrespond à la meridienne de temps moyen des astronomes, traduction de "ltéquation du temps". The hour lines of such a product are simply the place, throughout the year at the same legal time of each day, of the shade cast by the sun on any surface, of the tip of a style any. For each hour, this place draws a kind of 8, which corresponds to the meridian of average time of astronomers, translation of "ltéquation du temps".

La surface de projection de l'ombre peut être un plan horizontal, incline ou vertical, et dans ce dernier cas : plein sud, plein est ou plein ouest ; "déclinant est" ou "déclinant ouest". The shadow projection surface can be a horizontal, incline or vertical plane, and in the latter case: due south, due east or due west; "declining east" or "declining west".

La surface de projection peut aussi être courbe régulière cylindre, sphère ... ; ou irregnliere : gauche, vallonnée, ou même comportant des "pliures". The projection surface can also be a regular cylinder, sphere ... curve; or irregnliere: left, hilly, or even with "folds".

Le style peut être une simple tige se terminant en pointe, à peu près perpendiculaire à la surface, mais aussi toute autre forme, qui présente une pointe ou un point bien repérable, fixe par rapport à la surface de projection. The style can be a simple rod ending in a point, roughly perpendicular to the surface, but also any other shape, which has a point or a clearly identifiable point, fixed relative to the projection surface.

La surface et le style une fois décides, les lignes horaires peuvent donc être effectivement tracées point par point, en posant un point sur l'ombre de la pointe du style à chaque heure de chaque journée ensoleillée d'une annee complète ; puis en joignant les points par une ligne continue. The surface and the style once decided, the hour lines can therefore be effectively drawn point by point, by placing a point on the shadow of the tip of the style at each hour of each sunny day of a full year; then joining the points with a solid line.

Pour lire l'heure les années suivantes, une ambigüité subsisterait entre les branches gauche et droite du 8, si au moins deux couleurs différentes ne les distinguaient ; la clarte de lecture est totale en prenant quatre couleurs, une par Saison. Par exemple : printemps vert, ete rouge, automne brun, hiver bleu : ces couleurs évoquent assez bien leur saison respective et sont de contraste equivalent sur fond clair. Les changements de couleur se font aux solstices (extrémités haut et bas des 8) et aux équinoxes (moitié du parcours des 8). Les dates des equinoxes : fin mars et fin septembre, sont pratiquement celles des changements d'heure, d'été et d'hiver, en France actuellement.La ligne d'équinoxe (qui est toujours une droite sur un plan) est donc aussi la ligne de changement d'heure : à partir de celle-ci on effectue un décalage de numérotation des heures entre le haut et le bas du 8 (fig. 1). Cela intègre l'écart D1. Si le changement d'heure était supprime, la numérotation des heures serait tout simplement la meme en haut et en bas du 8. To read the time in the following years, an ambiguity would remain between the left and right branches of the 8, if at least two different colors could not distinguish them; the clarity of reading is total by taking four colors, one per Season. For example: green spring, red summer, brown autumn, blue winter: these colors evoke their respective seasons quite well and are of equivalent contrast on a light background. The color changes are made at the solstices (top and bottom ends of the 8) and the equinoxes (half of the course of the 8). The dates of the equinoxes: end of March and end of September, are practically those of the time changes, summer and winter, in France today. The line of equinox (which is always a straight line on a map) is therefore also the time change line: from this, the hours are dialed between the top and bottom of the 8 (fig. 1). This incorporates the difference D1. If the time change were removed, the numbering of the hours would simply be the same at the top and bottom of the 8.

Lorsque les surfaces de projection sont relativement simples (plans, cylindre...) ces lignes horaires en 8 peuvent être retrouves par le calcul, au moyen de la transformation systématique suivante. When the projection surfaces are relatively simple (planes, cylinder ...) these hour lines in 8 can be found by calculation, by means of the following systematic transformation.

Les lignes horaires droites des cadrans solaires classiques, à heure locale, calculées en fonction de la latitude du lieu, sont tracees, et ensuite decalees en tenant compte de la longitude du lieu (intégration de l'encart D2), puis chaque ligne horaire décale est déformée en dessinant autour d'elle la méridienne de temps moyen en 8 donnez par les tables astronomiques (intégration de D3). The straight time lines of conventional sundials, at local time, calculated according to the latitude of the place, are drawn, and then shifted taking into account the longitude of the place (integration of insert D2), then each time line shifts is deformed by drawing around it the meridian of mean time in 8 give by the astronomical tables (integration of D3).

Cette transformation est connue des astronomes, donc n'est pas revendiquée ici comme invention ; mais elle est très rarement appliquee et pratiquement inconnue du public, en raison sans doute de sa lenteur de réalisation, aussi bien point par point que par calcul. En effet, sauf exception, toutes les courbes en 8 doivent être redessinées entièrement chaque fois que l'on change de lieu, couvrant 40 km à la ronde pour une précision de 2 minutes de temps. La précision est limitée par le diamètre angulaire du disque solaire qui est d'un demidegré. 1 degré de longitude (75 km en France) correspond à 4 mn de temps. La précision théorique d'un cadran solaire est donc 2 mn de temps ; mais une variation d'une minute est très discernable. This transformation is known to astronomers, so is not claimed here as an invention; but it is very rarely applied and practically unknown to the public, no doubt because of its slowness of realization, both point by point and by calculation. In fact, barring exceptions, all the curves in 8 must be completely redrawn each time we change places, covering 40 km around for an accuracy of 2 minutes of time. The precision is limited by the angular diameter of the solar disc which is half a degree. 1 degree of longitude (75 km in France) corresponds to 4 minutes of time. The theoretical precision of a sundial is therefore 2 minutes time; but a variation of a minute is very discernible.

Actuellement son exécution rapide par calcul, à la demande, est envisageable au moyen de DAO (dessin assiste par ordinateur), donc commercialisable. Currently its rapid execution by calculation, on demand, is possible by means of CAD (drawing assisted by computer), therefore marketable.

B - La deuxième caracteristique du produit : panoramique, est réalisée par des formes adéquates de la surface de projection du style. B - The second characteristic of the product: panoramic, is produced by suitable forms of the style projection surface.

Diverses formes sont possibles ; elles ont en commun la proprieté de recueillir à courte distance l'ombre de la pointe du style dans toutes les positions du soleil. Various forms are possible; they have in common the property of collecting at a short distance the shadow of the tip of the style in all positions of the sun.

Dans tous les cas il s'agit d'une forme creuse ou concave, en cuvette, limitée par un plan horizontal passant par la pointe du style. In all cases it is a hollow or concave shape, in a bowl, limited by a horizontal plane passing through the tip of the style.

Une forme quelconque de ce genre, équipée de son style, peut fournir un cadran solaire à heure legale panoramique, en traçant point par point les lignes horaires tout au long de l'annee, tout comme dans le cas general. Any form of this kind, equipped with its style, can provide a sundial at panoramic legal time, by drawing hourly lines point by point throughout the year, as in the general case.

Cependant une commercialisation du produit requiert des formes géométriques simples qui se prêtent au calcul. However, marketing the product requires simple geometric shapes that lend themselves to calculation.

Ces cuvettes peuvent être constituées de plusieurs plans de projections. La recherche de simplicite de calcul et d'exécution conduit à choisir des orientations remarquables de ces plans, par exemple
- 4 plans : horizontal, vertical plein sud, vertical plein est,
vertical plein ouest : Fig. 2.These bowls can be made up of several projection planes. The search for simplicity of calculation and execution leads to choosing remarkable orientations of these plans, for example
- 4 shots: horizontal, vertical facing south, vertical facing east,
vertical due west: Fig. 2.

- 3 plans : vertical sud, vertical est, vertical ouest : Fig. - 3 shots: vertical south, vertical east, vertical west: Fig.

3 (et 9). 3 (and 9).

- 3 plans : horizontal, vertical est, vertical ouest : Fig. 4
(et 10).- 3 shots: horizontal, vertical east, vertical west: Fig. 4
(and 10).

- 3 plans : polaire (plan incliné plein sud, parallèle à la ligne
des pôles), vertical est, vertical ouest : Fig. 5 (et 11).- 3 planes: polar (inclined plane due south, parallel to the line
poles), east vertical, west vertical: Fig. 5 (and 11).

- 2 plans : vertical declinant est, vertical déclinant ouest
Fig. 6 (et 12).- 2 shots: vertical declining east, vertical declining west
Fig. 6 (and 12).

Ces cuvettes peuvent aussi être constituees d'une surface de projection cylindrique unique, par exemple
- cylindre polaire (ou equatorial cylindrique) : Fig. 7 (et 13).These bowls can also be made up of a single cylindrical projection surface, for example
- polar cylinder (or cylindrical equatorial): Fig. 7 (and 13).

Dans ce cas particulier remarquablement simple, tous les 8 sont égaux et équidistants (Fig. 1) ; en changeant de longitude il suffit de translater l'ensemble dessine une fois pour toutes.In this remarkably simple particular case, all 8 are equal and equidistant (Fig. 1); by changing longitude it is enough to translate the whole drawing once and for all.

Cette forme : cylindre polaire limité par un plan horizontal passant par la pointe du style, rejoint celle faisant l'objet d'un brevet précédent (Brevet français n" 87 10188). Mais le produit en question, faute de toutes les lignes horaires en 8, ne fournit la lecture de l'heure légale qu'indirectement, au prix de manutentions savantes et quotidiennes. This form: polar cylinder limited by a horizontal plane passing through the tip of the style, joins that which is the subject of a previous patent (French patent no. 87 10188). 8, only provides the legal time reading indirectly, at the cost of scholarly and daily handling.

- Cylindre vertical - Fig. 8 (et 14). - Vertical cylinder - Fig. 8 (and 14).

Tous les exemples cités ont été effectivement calculs et réalises sous forme de prototypes portatifs opérationnels pour Besançon. All the examples cited were actually calculated and produced in the form of operational portable prototypes for Besançon.

Mais ils ne sont pas les seuls possibles. On peut concevoir des formes ou des orientations diffé-rentes, eventuellement plus compliquees, qui répondront également à la définition et à l'utilisation en question. But they are not the only ones possible. We can conceive different forms or orientations, possibly more complicated, which will also meet the definition and the use in question.

Remarquons que la forme creuse en cuvette requise rejoint celle des "scaphes" de l'antiquite. Note that the hollow bowl shape required meets that of the "scaphes" of antiquity.

C - Une troisième caractéristique est facultative mais ajoute un plus important : c'est la constitution des surfaces de projection en materiau translucide. L'ombre du style est alors visible non seulement sur la face avant de projection, mais aussi sur la face arriere (planche 4/4) : le champ de vision de l'heure est beaucoup plus grand que lorsque le matériau est opaque (Fig. 2). C - A third characteristic is optional but adds a more important one: it is the constitution of the projection surfaces in translucent material. The shadow of the style is then visible not only on the front projection side, but also on the rear side (sheet 4/4): the field of vision of the time is much larger than when the material is opaque (Fig 2).

D - Un cadran solaire à heure légale panoramique de petites dimensions (portatif), possédant un plan vertical plein est (et plein ouest) peut servir de boussole de précision (dans la région pour lequel il est construit) à condition de disposer d'un niveau, d'une montre et... du soleil. D - A sundial with a panoramic legal time of small dimensions (portable), having a vertical plane due east (and due west) can be used as a precision compass (in the region for which it is built) provided that you have a level, a watch and ... the sun.

On le pose sur un plan rendu horizontal grâce au niveau ; on l'oriente de façon à ce qu'il marque l'heure de la montre (de préference à une heure entière), le plan vertical est (ou ouest), étant parallèle au plan meridien contenant l'axe Nord-Sud geographique, materialise cette direction à moins de 0,5 près. It is placed on a horizontal plane thanks to the level; it is oriented so that it marks the time of the watch (preferably an entire hour), the vertical plane is (or west), being parallel to the meridian plane containing the North-South geographic axis, materialize this direction to within 0.5.

Cette manoeuvre est d'ailleurs celle de la mise en place definitive du produit en un lieu choisi. This maneuver is also that of the final implementation of the product in a chosen place.

E - Ce produit peut se concevoir de toutes dimensions, depuis le portatif pouvant servir de boussole, en passant par une dimension moyenne : modèle pour jardin public ou particulier, jusqu'au "monumental" visible de très loin. E - This product can be conceived of all dimensions, from the portable being able to be used as compass, while passing by a medium dimension: model for public or private garden, until "monumental" visible from very far.

Il est aidant, pour l'interpolation des heures non entières, d'intercaler, entre les 8 horaires, les 8 des demi-heures (en pointillé leger par exemple pour maintenir la clarté de lecture). On peut y ajouter des lignes transversales de dates interessantes, en plus des lignes des dates de solstice et d'equinoxe (Fig. 1). Ces dates pourraient également figurer le long d'un des 8 s'il est de dimension assez grande pour supporter des surcharges d'ecritures. It is helpful, for the interpolation of non-whole hours, to insert, between the 8 schedules, the 8 of the half-hours (light dotted for example to maintain clarity of reading). One can add to it transverse lines of interesting dates, in addition to the lines of the dates of solstice and equinox (Fig. 1). These dates could also appear along one of the 8 if it is large enough to support writing overloads.

REMARQUE
Les prototypes photographies font apparaitre le nom "soleilheur" qui est une marque déposée (le 28 juin 1991) désignant l'expression "cadran solaire à lecture directe de l'heure lSgale" et donnant le code de couleur par saison.NOTE
The prototype photographs show the name "soleilheur" which is a registered trademark (June 28, 1991) designating the expression "sundial with direct reading of the legal time" and giving the color code by season.

Un "soleilheur" n'est pas nécessairement panoramique. A "soleilheur" is not necessarily panoramic.

Claims

1 - Sundial allowing the direct reading of the legal time, throughout a sunny day, characterized in that it has a hollow shape, in a bowl, limited by a horizontal plane passing through the tip of the style, this bowl being preferably made up of assembly of simple surfaces (plane, cylinder), of simple orientations (vertical, horizontal, polar), to facilitate the calculation of time lines.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the time lines are 8 (meridian of average time), the ambiguity of reading is raised by means of a location such as colors, said lines being calculated for a specific geographic location; the transverse line for the change of season at the equinoxes is also the line for the change of time: the numbering is then shifted by one between the top and the bottom of the 8.

3 - Device according to claims 1 and 2, characterized in that the walls of the bowl are made of translucent material, so that the shadow of the style and the time curves are also visible on the rear face of the projection of the shadow .

4 - Device according to claims 1 and 2 or 3, characterized in that one of the forms containing a vertical plane materializing the North-South direction, allows, after leveling then setting the time in the sun, to give the North geographic with an accuracy of 0.5V, for use as a compass.