JP2011180125A - Quasi-uniaxial solar trajectory tracking transit system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽軌跡追跡装置に関し、特に、太陽の位置を観測し、太陽の軌跡を記録するために用いられる、研究用又は教材用の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀に関する。 The present invention relates to a solar trajectory tracking device, and more particularly to a multi-axis solar trajectory tracking theodolite for research or teaching materials used for observing the position of the sun and recording the solar trajectory.
天文現象の四季の変化を知りたい場合、天体運行を長期に渡って観測する必要がある。また、地球は、地軸が黄道面に対して２３．５度傾斜した状態で太陽の周囲を公転しているため、太陽の位置は、日々僅かに異なる。従って、太陽の軌跡の変化を観測する場合、所定の観測点において、所定の時刻に、太陽と地面との間の仰角及び方位角を科学的データとして記載する必要がある。また、南北緯度の違いにより、太陽の位置に如何なる差異が生じるかを明らかにしたい場合、緯度の異なる複数の観測点において観測を行うしか方法がない。 If you want to know the seasonal changes in astronomical phenomena, you need to observe astronomical movements over a long period of time. Moreover, since the earth revolves around the sun with the earth axis inclined at 23.5 degrees with respect to the ecliptic plane, the position of the sun is slightly different from day to day. Therefore, when observing changes in the sun's trajectory, it is necessary to describe the elevation angle and azimuth angle between the sun and the ground as scientific data at a predetermined observation point at a predetermined time. In order to clarify the difference in the position of the sun due to the difference between the north and south latitudes, there is only a method of performing observations at a plurality of observation points having different latitudes.
従来より、教育関係者が授業をするとき、学習者に天体運行を理解させるために、太陽軌跡観測装置及び太陽軌跡シミュレーターが開発されている。例えば、図１に示す特許文献１の天体運行記録装置は、平台１１、天幕カバー２０、位置決めリング３０、測定ポール４０及び測定板６０を含む。使用するとき、天幕カバー２０上の測定板を太陽の方向に移動調整することにより、太陽光を測定板の貫通孔から測定ポール４０に照射させる。これにより、天幕カバー２０上に経緯度位置を記すことができ、観測時刻における太陽の方位角及び仰角のデータを取得することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a solar trajectory observation device and a solar trajectory simulator have been developed in order to make a learner understand the astronomical operation when an educator is teaching. For example, the astronomical operation recording device of Patent Document 1 shown in FIG. 1 includes a flat table 11, a awning cover 20, a
上述の特許文献１の天体運行記録装置により、観測時刻の太陽の方位角及び仰角のデータを取得することができる。しかし、特許文献１の天体運行記録装置は、所定の観測点及び所定の時刻において、長期間観測を行う必要であり、研究者が関連研究を行うためにしか適用できない。従って、特許文献１の天体運行記録装置は、教育関係者が授業などで天体運行を、解説及び検証するために用いるには適用されない。また、天候によって実験の進度が影響を受けてしまう。また、操作するとき、太陽光が測定ポール４０に照射されているか否かを目測で確認する必要があるため、初めて実験を行う者にとっては、操作が難しく、理想的ではない。 With the astronomical operation recording device of Patent Document 1 described above, it is possible to acquire data on the azimuth angle and elevation angle of the sun at the observation time. However, the astronomical operation recording device of Patent Document 1 needs to perform long-term observation at a predetermined observation point and a predetermined time, and can be applied only for a researcher to perform related research. Therefore, the astronomical operation recording device of Patent Document 1 is not applied to use by an educated person for explaining and verifying astronomical operations in a class or the like. In addition, the progress of the experiment is affected by the weather. In addition, since it is necessary to visually check whether or not sunlight is applied to the measurement pole 40 when operating, it is difficult and ideal for those who are experimenting for the first time.
また、教育関係者が使用している従来の太陽軌跡観測装置及び太陽軌跡シミュレーターは、観測点の経緯度のみ、或いは、観測点の経緯度及び観測時間のみを設定して太陽の方位角及び仰角のデータを取得するものであるため、これらのデータは、正確ではなく、観測点における太陽の位置を正確に取得することができない。 In addition, the conventional solar trajectory observation device and solar trajectory simulator used by educators involved setting only the longitude and latitude of the observation point, or only the latitude and longitude of the observation point and the observation time, and the azimuth and elevation angle of the sun. Therefore, these data are not accurate, and the position of the sun at the observation point cannot be accurately acquired.
本発明の発明者は、地球上の緯度の異なる地点、毎年の異なる季節及び毎日の異なる時刻における太陽の軌跡を研究した結果、太陽軌跡には、所定の変化法則があることを発見した。本発明の発明者は、この法則を利用し、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀に想到した。 The inventor of the present invention studied the sun trajectory at different latitudes on the earth, at different seasons every year, and at different times every day, and as a result, found that the sun trajectory has a predetermined law of change. The inventor of the present invention has used this law to come up with the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention.
本発明の第１の目的は、観測緯度、観測時刻及び観測季節を設定することにより、太陽光の照射方位を正確に追跡することができ、太陽の方位角、仰角及び軌跡を正確に観測することができる多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を提供することにある。
本発明の第２の目的は、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀によって太陽の位置及び軌跡のシミュレーションを行うことにある。
本発明の第３の目的は、構造が簡単な多軸構造により、太陽の位置の観測及びシミュレーションを行うことができる多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を提供することにある。
The first object of the present invention is to set the observation latitude, observation time, and observation season, so that the irradiation direction of sunlight can be accurately traced, and the azimuth angle, elevation angle, and locus of the sun can be accurately observed. It is to provide a multi-axis solar trajectory tracking theodolite that can.
The second object of the present invention is to simulate the position and trajectory of the sun using the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention.
A third object of the present invention is to provide a multi-axis solar trajectory tracking theodolite capable of observing and simulating the position of the sun with a simple multi-axis structure.
上述の目的を達成するために、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、箱体、天幕カバー、第１の位置決めリング、第２の位置決めリング及び位置決め柱を含む。箱体の上縁には、第１の位置決めリング、第２の位置決めリング及び位置決め柱が収納される開口部が設けられる。天幕カバーは、仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーである。
第１の位置決めリングは、中空であり、第２の位置決めリングが収納される。第１の位置決めリングの両側には、箱体と接続される枢着軸がそれぞれ設けられる。第２の位置決めリングは、扇形の中空であり、位置決め柱が収納される。
第２の位置決めリングの第１の位置決めリングの枢着軸と垂直の両側には、第１の位置決めリングと接続される枢着軸がそれぞれ設けられる。第２の位置決めリングの周縁には、凹溝が設けられる。また、第２の位置決めリングの中心には、中心軸が設けられる。位置決め柱は、一方の端部に中空柱体が設けられ、他方の端部に中実柱体が設けられる。また、中空柱体は、上縁に貫通孔が設けられ、下縁に基準中心が設けられる。
中実柱体は、第２の位置決めリングの中心軸に枢着される。本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を使用するとき、まず、観測点の緯度に基づき、第１の位置決めリングを所定の角度回転させる。次に、第２の位置決めリングを回転させて観測時刻を設定する。最後に、位置決め柱を調整して観測月（季節）を設定する。位置、時刻及び月(季節)を設定することにより、太陽光の照射方位を自動的に正確に追跡し、太陽の方位角及び仰角を正確に観測することができる。
To achieve the above object, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention includes a box, a awning cover, a first positioning ring, a second positioning ring, and a positioning column. An opening for storing the first positioning ring, the second positioning ring, and the positioning column is provided at the upper edge of the box. The awning cover is a transparent hemispherical cover with an elevation scale.
The first positioning ring is hollow, and the second positioning ring is accommodated. On both sides of the first positioning ring, pivot shafts connected to the box are provided. The second positioning ring is a fan-shaped hollow and stores the positioning column.
A pivot shaft connected to the first positioning ring is provided on each side of the second positioning ring perpendicular to the pivot shaft of the first positioning ring. A concave groove is provided on the periphery of the second positioning ring. A center axis is provided at the center of the second positioning ring. The positioning column is provided with a hollow column at one end and a solid column at the other end. The hollow column body has a through hole at the upper edge and a reference center at the lower edge.
The solid column is pivotally attached to the central axis of the second positioning ring. When using the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention, first, the first positioning ring is rotated by a predetermined angle based on the latitude of the observation point. Next, the second positioning ring is rotated to set the observation time. Finally, adjust the positioning column to set the observation month (season). By setting the position, time, and month (season), the irradiation direction of sunlight can be automatically accurately tracked, and the azimuth angle and elevation angle of the sun can be accurately observed.
箱体には、天幕カバーが収納される環状溝が設けられる。また、箱体の天幕カバーが接続される内外周囲には、方位角目盛りが設けられる。 The box is provided with an annular groove for storing the awning cover. An azimuth scale is provided around the inside and outside where the awning cover of the box is connected.
箱体外部の第１の位置決めリングの枢着軸が接続される両側には、緯度目盛りが設けられる。 Latitude scales are provided on both sides to which the pivot shaft of the first positioning ring outside the box is connected.
天幕カバーの仰角目盛りは、天幕カバーの全体、天幕カバーの半分又は天幕カバーの一部に設けられる。 The elevation angle scale of the awning cover is provided on the entire awning cover, half of the awning cover, or a part of the awning cover.
第１の位置決めリングの枢着軸には、観測点の緯度に基づいて角度を調整するために用いられる調整指針が設けられる。これにより、多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、北半球及び南半球における太陽軌跡の観測及びシミュレーションを行うことができる。 An adjustment pointer used for adjusting the angle based on the latitude of the observation point is provided on the pivot shaft of the first positioning ring. Thereby, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite can observe and simulate the solar trajectory in the northern and southern hemispheres.
第１の位置決めリングには、第１の位置決めリングの角度が設定された後、第１の位置決めリングを固定するために用いられる位置決め部が設けられる。
第１の位置決めリングの外径周縁の第２の位置決めリングの枢着軸が接続される両側には、時刻目盛りが設けられる。
The first positioning ring is provided with a positioning portion used for fixing the first positioning ring after the angle of the first positioning ring is set.
A time scale is provided on both sides to which the pivot shaft of the second positioning ring on the outer peripheral edge of the first positioning ring is connected.
第２の位置決めリングの枢着軸には、時刻を設定するために用いられる調整指針が設けられる。
第２の位置決めリングには、第２の位置決めリングの時刻が設定された後、第２の位置決めリングを固定するために用いられる位置決め部が設けられる。
第２の位置決めリングの凹溝周囲には、位置決め柱が月（季節）を設定するために用いられる月目盛りが設けられる。
An adjustment pointer used to set the time is provided on the pivot shaft of the second positioning ring.
The second positioning ring is provided with a positioning portion used for fixing the second positioning ring after the time of the second positioning ring is set.
Around the concave groove of the second positioning ring, there is provided a month scale used for the positioning column to set the month (season).
位置決め柱には、位置決め柱が季節を設定した後、位置決め柱を固定するために用いられる位置決め部が設けられる。
位置決め柱の貫通孔内又は基準中心面上には、レーザーペンを装着してもよい。
The positioning column is provided with a positioning portion used to fix the positioning column after the positioning column sets the season.
A laser pen may be mounted in the through hole of the positioning column or on the reference center plane.
レーザーペンは、貫通孔内側に嵌合又は螺合されるか、或いは、基準中心面上に装着される。 The laser pen is fitted or screwed inside the through hole, or is mounted on the reference center plane.
箱体、第１の位置決めリング、第２の位置決めリング及び位置決め柱は、鉄板、アルミニウム合金、チタン合金などの軽量化された金属、或いは、硬度の高い強化プラスチックからなる。
天幕カバーは、硬度の高い強化プラスチック又はガラスからなる。
第１の位置決めリングの位置決め部、第２の位置決めリングの位置決め部及び位置決め柱の位置決め部は、螺合構造、係合構造又はストッパ構造でもよい。
The box, the first positioning ring, the second positioning ring, and the positioning column are made of a light weight metal such as an iron plate, an aluminum alloy, or a titanium alloy, or a reinforced plastic having high hardness.
The awning cover is made of reinforced plastic or glass having high hardness.
The positioning portion of the first positioning ring, the positioning portion of the second positioning ring, and the positioning portion of the positioning column may have a screwing structure, an engagement structure, or a stopper structure.
本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀によれば、第１の位置決めリングにより、観測点の緯度を設定し、第２の位置決めリングにより、観測時刻を設定し、位置決め柱により、観測月（季節）を設定する。これにより、太陽光の照射方位を正確に追跡することができ、天幕カバー上に経緯度上の位置を直接記し、太陽の正確な方位角及び仰角のデータを取得することができる。 According to the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention, the latitude of the observation point is set by the first positioning ring, the observation time is set by the second positioning ring, and the observation month ( Set the season. Thereby, the irradiation azimuth | direction of sunlight can be tracked correctly, the position on longitude and latitude can be directly described on a tent cover, and the data of the exact azimuth and elevation angle of the sun can be acquired.
また、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀によれば、上述の第１の位置決めリング、第２の位置決めリング及び位置決め柱により、日周期変化に対する微調整及び年周期変化に対する微調整を行うことができる多軸構造であり、太陽軌跡のシミュレーション実験を行うことができる。即ち、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、如何なる観測点、時刻及び季節においても、太陽軌跡の観測及びシミュレーションに使用することができる。 Further, according to the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention, the fine adjustment for the daily cycle change and the fine adjustment for the annual cycle change are performed by the first positioning ring, the second positioning ring and the positioning column described above. It is a multi-axis structure that can perform a solar trajectory simulation experiment. In other words, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention can be used for observation and simulation of the solar trajectory at any observation point, time and season.
本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀の目的、特徴および効果を、実施形態の図面に沿って詳細に説明する。 The objects, features, and effects of the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention will be described in detail with reference to the drawings of the embodiments.
図２及び図３を参照して説明する。
図２は、本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を示す分解斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、天幕カバー１、箱体２、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４及び位置決め柱５を含む。
天幕カバー１は、仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーである。箱体２の上縁には、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４及び位置決め柱５が収納される開口部２１が設けられる。第１の位置決めリング３は、中空であり、第２の位置決めリング４が収納される。第１の位置決めリング３の直径は、箱体２の開口部２１より若干小さい。第１の位置決めリング３の両側には、枢着軸３１がそれぞれ設けられる。第１の位置決めリング３の２つの枢着軸３１は、箱体２と接続される。
This will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view illustrating a multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 2 and 3, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to one embodiment of the present invention includes a awning cover 1, a
The awning cover 1 is a transparent hemispherical cover provided with an elevation scale. At the upper edge of the
第２の位置決めリング４は、扇形の中空であり、位置決め柱５が収納される。第２の位置決めリング４の直径は、第１の位置決めリング３より若干小さく、第２の位置決めリング４の第１の位置決めリング３の枢着軸３１と垂直の両側には、枢着軸４１がそれぞれ設けられる。枢着軸４１の端部は、第１の位置決めリング３と接続される。第２の位置決めリング４の周縁には、凹溝４２が設けられる。また、第２の位置決めリング４の中心には、中心軸４３が設けられる。
The second positioning ring 4 is a fan-shaped hollow and accommodates the
位置決め柱５は、一方の端部に中空柱体５２が設けられ、他方の端部に中実柱体５４が設けられる。また、中空柱体５２は、上縁に貫通孔５１が設けられ、下縁に基準中心５３が設けられる。中実柱体５４は、第２の位置決めリング４の中心軸４３に枢着される。
The
天幕カバー１の仰角目盛りは、天幕カバー１の全体、天幕カバー１の半分又は天幕カバー１の一部に設けられる。また、箱体２の開口部２１の周縁には、天幕カバー１が収納される環状溝が設けられる。また、箱体２の天幕カバー１が接続される内外周囲には、方位角目盛り２３（図８を参照）が設けられる。第１の位置決めリング３の枢着軸３１には、観測点の緯度に基づいて角度を調整するために用いられる調整指針２４が設けられる。
The elevation scale of the awning cover 1 is provided on the entire awning cover 1, a half of the awning cover 1, or a part of the awning cover 1. In addition, an annular groove in which the awning cover 1 is accommodated is provided at the periphery of the
また、第２の位置決めリング４の枢着軸４１には、時刻を設定するために用いられる調整指針３３が設けられる。天幕カバー１は、硬度の高い強化プラスチック又はガラスからなる。箱体２、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４及び位置決め柱５は、鉄板、アルミニウム合金、チタン合金などの軽量化された金属、或いは、硬度の高い強化プラスチックからなる。
The
図３〜図７を参照して説明する。図３〜図７に示すように、本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀の操作方法を以下に示す。 This will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 3 to 7, a method for operating a multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to an embodiment of the present invention will be described below.
本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を使用しないとき、図３に示すように、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４及び位置決め柱５は、何れも箱体２の上面と平行状態であり、如何なる角度にも回転していない。
When the multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to one embodiment of the present invention is not used, the
本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を使用するときにおける各設定ステップを以下に示す。まず、観測点の位置（緯度）に基づき、第１の位置決めリング３を回転させる（図４を参照）。このとき、箱体２外部の第１の位置決めリング３の枢着軸３１が接続される両側の位置に配置された緯度目盛り２２に基づいて第１の位置決めリング３を回転させ、調整指針２４を観測点の緯度に設定する。
Each setting step when using a multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to an embodiment of the present invention is shown below. First, the
その後、第１の位置決めリング３の位置決め部（図示せず）を利用して第１の位置決めリング３を固定し、第１の位置決めリング３が回転するのを防止する。次に、観測時刻（時）に基づき、第２の位置決めリング４を回転させる（図５を参照）。このとき、第１の位置決めリング３の外径周縁で、第２の位置決めリング４の枢着軸４１が接続される両側の位置に配置された時刻目盛り３２（２４時間）に基づいて第２の位置決めリング４を回転させ、調整指針３３を観測時刻に設定する。その後、第２の位置決めリング４の位置決め部（図示せず）を利用して第２の位置決めリング４を固定し、第２の位置決めリング４が回転するのを防止する。
Thereafter, the
最後に、観測月（季節）に基づき、位置決め柱５を回動して調整する（図６を参照）。このとき、位置決め柱５を回動させ、第２の位置決めリング４の凹溝４２周囲に設けられた月（季節）目盛り４４の観測月の位置に調整する。その後、位置決め柱５の位置決め部（図示せず）を利用して位置決め柱５を固定し、位置決め柱５が移動するのを防止する。本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀の第１の位置決めリング３の位置決め部、第２の位置決めリング４の位置決め部及び位置決め柱５の位置決め部は、螺合構造、係合構造又はストッパ構造としてもよい。
Finally, the
上述の設定ステップは、地球の公転軌道及び地球の自転法則に対応して行われるものである。太陽の位置は、地球の緯度に応じて異なるため、太陽軌跡は、２４時間の「日周期変化」（即ち、太陽が東から昇り、西に沈む現象）と、３６５日の「年周期変化」（即ち、季節が変化する現象）と、明白でないため、無視してもよい地球の自転軸の「摂動及び章動」との三種類の天体現象に分類される。
設定ステップ中の観測時刻の設定は、「日周期変化」の現象に基づいて設定される。地球上から見える太陽が東から昇り、西に沈む現象は、地球の自転によるものであり、一般に、太陽が子午線を２度通過する間の時間が一日と定義される（所謂、太陽日）。その後、１つの太陽日が２４時間に細分される。
The setting step described above is performed in accordance with the earth's revolution orbit and the earth's rotation law. Since the position of the sun varies depending on the latitude of the earth, the solar trajectory is a 24-hour “diurnal change” (ie, a phenomenon in which the sun rises from the east and sinks west) and the “annual change” of 365 days It is classified into three types of astronomical phenomena: “perturbation and nutation” of the earth's axis of rotation that can be ignored because it is not obvious (that is, a phenomenon in which the season changes).
The observation time during the setting step is set based on the phenomenon of “daily cycle change”. The phenomenon that the sun seen from the earth rises from the east and sinks to the west is due to the rotation of the earth. Generally, the time during which the sun passes through the meridian twice is defined as one day (so-called solar day). . Thereafter, one solar day is subdivided into 24 hours.
従って、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀では、観測時刻を設定する必要がある。また、設定ステップ中の観測月（季節）の設定は、「年周期変化」に基づいて設定される。地球は、自転以外に、太陽の周りを公転しており、１回の公転が一年と定義される。地球が太陽の周りを公転する軌道平面は、黄道面と称し、黄道面の平面法線の方向と、地球の自転軸との間には、所定の角度（約２３．５度）を有する。
この所定の角度は、自転軸傾斜角と称し、この傾斜角度により、夏季には、日照量が増加し、冬季には、日照量が減少し、冬寒く、夏暑いという季節の変化が生ずる。従って、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀では、観測月（季節）を設定する必要がある。
Therefore, in the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention, it is necessary to set the observation time. The setting of the observation month (season) in the setting step is set based on “annual cycle change”. In addition to rotation, the earth revolves around the sun, and one revolution is defined as one year. The orbital plane on which the earth revolves around the sun is called the ecliptic plane, and has a predetermined angle (about 23.5 degrees) between the direction of the plane normal to the ecliptic plane and the rotation axis of the earth.
This predetermined angle is referred to as a rotation axis inclination angle, and due to this inclination angle, the amount of sunlight increases in the summer, the amount of sunlight decreases in the winter, and seasonal changes occur, such as cold winter and hot summer. Therefore, it is necessary to set the observation month (season) in the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention.
図７を参照して説明する。
図７に示すように、上述の緯度、時刻及び月（季節）の設定ステップ後、箱体２の方位角目盛り２３を正確な方位に配置する（方位磁針を参照する）。次に、天幕カバー１を配置し、箱体２の方位角目盛り２３及び天幕カバー１の仰角目盛りを利用し、太陽の方位角及び仰角のデータを読み取り、記録する。
このとき、太陽光は、位置決め柱５の貫通孔５１に進入する。太陽光が中空柱体５２を貫通し、基準中心５３上に直接照射されているとき、位置決め柱５の貫通孔５１内又は基準中心５３面上に装着されたレーザーペン５５（図２を参照）によって、天幕カバー１上に太陽の方位角及び仰角を記すことができる。レーザーペン５５は、貫通孔５１内側に嵌合又は螺合されるか、或いは、基準中心５３面上に装着される。上述のステップを繰り返すことにより、各時刻における太陽の位置を天幕カバー１上に順番に記し、太陽軌跡のデータを取得することができる。
This will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, after setting the latitude, time, and month (season) described above, the
At this time, sunlight enters the through
また、本発明の一実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀により、太陽軌跡をシミュレートすることができる。太陽軌跡をシミュレートする場合の設定ステップは、上述のステップと同一である。異なる点は、観測点の緯度、観測時刻、観測時の季節に基づく設定を行う必要がない点であり、太陽の位置をシミュレートしたい観測点、時刻及び季節を任意に設定することができる。
設定が完了した後、位置決め柱５の貫通孔５１内又は基準中心５３面上にレーザーペン５５を装着し、天幕カバー１を配置し、方位角を校正した後、太陽の方位角及び仰角をシミュレートすることができる。レーザーペン５５は、貫通孔５１内側に嵌合又は螺合されるか、或いは、基準中心５３面上に装着される。上述のステップを繰り返すことにより、各時刻における太陽の位置を天幕カバー１上に順番に記し、太陽軌跡のデータをシミュレートすることができる。
In addition, the solar trajectory can be simulated by the multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to an embodiment of the present invention. The setting step for simulating the sun trajectory is the same as the above-described step. The difference is that it is not necessary to make settings based on the latitude of the observation point, the observation time, and the season at the time of observation, and the observation point, time, and season for which the position of the sun is to be simulated can be arbitrarily set.
After the setting is completed, the
図９を参照して説明する。図９は、本発明の他の実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を示す斜視図である。図９に示すように、本発明の他の実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、天幕カバー１、箱体２、第１の位置決めリング３及び第２の位置決めリング４を含む。天幕カバー１は、仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーである。箱体２の上縁には、第１の位置決めリング３及び第２の位置決めリング４が収納される開口部２１が設けられる。第１の位置決めリング３は、中空であり、第２の位置決めリング４が収納される。第１の位置決めリング３の直径は、箱体２の開口部２１より若干小さい。第１の位置決めリング３の両側には、枢着軸３１が設けられる。第１の位置決めリング３の２つの枢着軸３１は、箱体２と接続される。
This will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to another embodiment of the present invention includes a awning cover 1, a
第２の位置決めリング４は、中実(中が詰まった)であり、第２の位置決めリング４の直径は、第１の位置決めリング３より若干小さい。第２の位置決めリング４の第１の位置決めリング３の枢着軸３１と垂直の両側には、枢着軸４１がそれぞれ設けられる。枢着軸４１の端部は、第１の位置決めリング３と接続される。第２の位置決めリング４の周縁には、貫通孔４５が設けられる。貫通孔４５は、第２の位置決めリング４の中心まで延伸する。また、第２の位置決めリング４の中心には、基準中心４６が設けられる。本発明の他の実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀の操作ステップを以下に示す。
The second positioning ring 4 is solid (filled), and the diameter of the second positioning ring 4 is slightly smaller than that of the
まず、観測点の緯度に基づき、第１の位置決めリング３を設定角度まで回転させる。次に、第２の位置決めリング４を回転させ、観測時刻を設定する。観測位置及び観測時刻の設定により、太陽光が第２の位置決めリング４の貫通孔４５に進入する。太陽光が基準中心４６上に直接照射されているとき、貫通孔４５と基準中心４６を結ぶ線が太陽の方位角及び仰角となり、この結果、太陽の方位角及び仰角を観測することができる。
First, based on the latitude of the observation point, the
図１０〜図１１を参照して説明する。
図１０〜図１１は、本発明の他の実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀を示す図である。
本発明の他の実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、天幕カバー１、箱体２、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４、位置決め柱５及び位置決め部材６を含む。天幕カバー１は、仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーである。箱体２の上縁には、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４及び位置決め柱５が収納される開口部２１が設けられる。
第１の位置決めリング３は、中空であり、第２の位置決めリング４が収納される。第１の位置決めリング３の直径は、箱体２の開口部２１より若干小さい。第１の位置決めリング３の両側には、枢着軸３１が設けられる。第１の位置決めリング３の２つの枢着軸３１は、箱体２と接続される。位置決め部材６の内部には、磁石６１が配置される。位置決め部材６は、単独の部材であり、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀と分離して使用される。
This will be described with reference to FIGS.
10 to 11 are diagrams illustrating a multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to another embodiment of the present invention.
The multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to another embodiment of the present invention includes a awning cover 1, a
The
第２の位置決めリング４は、扇形の中空であり、位置決め柱５が収納される。第２の位置決めリング４の直径は、第１の位置決めリング３より若干小さく、第２の位置決めリング４の第１の位置決めリング３の枢着軸３１と垂直の両側には、枢着軸４１がそれぞれ設けられる。枢着軸４１の端部は、第１の位置決めリング３と接続される。第２の位置決めリング４の周縁には、凹溝４２が設けられる。
また、第２の位置決めリング４の中心には、中心軸４３が設けられる。位置決め柱５は、一方の端部に中空柱体５２が設けられ、他方の端部に中実柱体５４が設けられる。また、中空柱体５２には、嵌合管５６が設けられる。嵌合管５６の前端には、磁石５６１が配置される。或いは、中空柱体５２内に直接磁石５６１を配置してもよい。中実柱体５４は、第２の位置決めリング４の中心軸４３に枢着される。
The second positioning ring 4 is a fan-shaped hollow and accommodates the
A
本実施形態による天幕カバー１及び位置決め部材６は、硬度の高い強化プラスチック又はガラスからなる。位置決め部材６の半径は、天幕カバー１の半径より小さい。また、位置決め柱５の長さは、天幕カバー１の半径より若干小さい。これにより、位置決め柱５の上端を天幕カバー１の内側表面に貼合させることができる。磁石６１の形状は、球形、半球形、筒形、矩形などであり、磁石５６１の形状は、円柱体、直方体などである。
The awning cover 1 and the positioning member 6 according to the present embodiment are made of reinforced plastic or glass having high hardness. The radius of the positioning member 6 is smaller than the radius of the awning cover 1. Further, the length of the
本実施形態による多軸式太陽軌跡追跡経緯儀の操作方法を以下に示す。
まず、第１の位置決めリング３、第２の位置決めリング４及び位置決め柱５を組み合わせ、箱体２内に配置する。次に、天幕カバー１を箱体２上に配置する。次に、位置決め部材６を磁石５６１が配置された位置決め柱５の上端に位置合わせして天幕カバー１の表面に配置する。位置決め部材６の磁石６１が中空柱体５２の磁石５６１により吸着されることにより、位置決め部材６は、天幕カバー１から脱落しない上、位置決め柱５を連動させる。即ち、位置決め柱５の磁石５６１が位置決め部材６の磁石６１の磁力によって吸着されるため、天幕カバー１表面上の位置決め部材６を動かすことにより、位置決め柱５を移動させることができる。
これにより、第１の位置決めリング３及び第２の位置決めリング４も連動し、シミュレートしたい経度、緯度及び時刻に基づき、位置決め部材６を正確な位置に移動させることができる。また、緯度目盛り２２、方位角目盛り２３、時刻目盛り３２及び月目盛り４４により、位置決め部材６を正確な位置に移動させたか否かを判定することができる。図１２に示すように、位置決め部材６を移動させることにより、太陽の方位角及び仰角をシミュレートし、上述の動作を繰り返すことにより、他の時刻における太陽の位置を天幕カバー１の表面上に順番に表記して太陽軌跡をシミュレートすることができる。また、例えば、油性ペン又は水性ペンを用いて太陽軌跡を表記することにより、軌跡図を作成することができる。
The operation method of the multi-axis solar trajectory tracking theodolite according to this embodiment will be described below.
First, the
Thereby, the
上述したことから分かるように、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、上述の目的を確実に達成することができる。
第１の位置決めリングを調整することにより、観測点の緯度を設定し、第２の位置決めリングを調整することにより、観測時刻を設定し、位置決め柱により、観測月(季節)を設定することにより、太陽光の照射方位を追跡することができ、天幕カバーの経緯線上に太陽の位置を記することができる。これにより、太陽の方位角及び仰角のデータを取得することができる。また、上述の第１の位置決めリング、第２の位置決めリング及び位置決め柱により、太陽光が存在しない状況において、太陽軌跡のシミュレーション実験を行うことができる。
As can be seen from the above description, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention can reliably achieve the above-mentioned object.
By adjusting the first positioning ring, by setting the latitude of the observation point, by adjusting the second positioning ring, by setting the observation time, by setting the observation month (season) by the positioning column The irradiation direction of sunlight can be tracked, and the position of the sun can be marked on the graticule of the awning cover. Thereby, the data of the azimuth angle and elevation angle of the sun can be acquired. Further, a simulation experiment of the sun trajectory can be performed in a situation where sunlight does not exist by the above-described first positioning ring, second positioning ring, and positioning column.
即ち、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀により、太陽軌跡の観測及びシミュレーションを行うことができる。また、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀により、如何なる観測点、時刻及び季節における太陽軌跡をシミュレーションすることができる。また、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、多軸構造であり、太陽軌跡を正確に知ることができる上、構造が簡単であり、教材として使用することができる。
即ち、本発明の多軸式太陽軌跡追跡経緯儀は、実用性、産業上の利用性、新規性及び進歩性を有する。
In other words, the solar trajectory can be observed and simulated by the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention. Further, the solar trajectory at any observation point, time and season can be simulated by the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention. In addition, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention has a multi-axis structure, can accurately know the solar trajectory, has a simple structure, and can be used as a teaching material.
That is, the multi-axis solar trajectory tracking theodolite of the present invention has practicality, industrial applicability, novelty and inventive step.
以上の説明は、本発明の好適な実施形態を示したものであり、本発明の特許請求の範囲に基づく同等効果の変更は、全て本発明に含まれる。 The above description shows a preferred embodiment of the present invention, and all changes in equivalent effects based on the claims of the present invention are included in the present invention.
１ 天幕カバー
２ 箱体
２１ 開口部
２２ 緯度目盛り
２３ 方位角目盛り
２４ 調整指針
３ 第１の位置決めリング
３１ 枢着軸
３２ 時刻目盛り
３３ 調整指針
４ 第２の位置決めリング
４１ 枢着軸
４２ 凹溝
４３ 中心軸
４４ 月目盛り
４５ 貫通孔
４６ 基準中心
５ 位置決め柱
５１ 貫通孔
５２ 中空柱体
５３ 基準中心
５４ 中実柱体
５５ レーザーペン
５６ 嵌合管
５６１ 磁石
６ 位置決め部材
６１ 磁石
Reference Signs List 1
Claims (16)
仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーであり、底部辺縁が前記箱体上縁の開口部周縁を被覆する天幕カバーと、
中空であり、直径が前記箱体の開口部より若干小さく、両側に前記箱体と接続される枢着軸がそれぞれ設けられる第１の位置決めリングと、
扇形の中空であり、直径が前記第１の位置決めリングより若干小さく、前記第１の位置決めリングの枢着軸と垂直の両側には、前記第１の位置決めリングと接続される枢着軸がそれぞれ設けられ、周縁に凹溝が設けられ、中心に中心軸が設けられる第２の位置決めリングと、
一方の端部に中空柱体が設けられ、他方の端部に中実柱体が設けられ、前記中空柱体は、上縁に貫通孔が設けられ、下縁に基準中心が設けられ、前記中実柱体は、前記第２の位置決めリングの中心軸に枢着される位置決め柱とを備え、
前記箱体の開口部には、前記第１の位置決めリングが収納され、前記第１の位置決めリングの中空部分には、前記第２の位置決めリングが収納され、前記第２の位置決めリングの扇形の中空部分には、前記位置決め柱が収納されることを特徴とする多軸式太陽軌跡追跡経緯儀。 A box with an opening at the upper edge;
A transparent hemispherical cover provided with an elevation graduation, and a awning cover whose bottom edge covers the periphery of the opening of the upper edge of the box;
A first positioning ring that is hollow, has a diameter slightly smaller than the opening of the box, and is provided with pivoting shafts connected to the box on both sides;
A fan-shaped hollow having a diameter slightly smaller than that of the first positioning ring, and a pivot shaft connected to the first positioning ring on each side perpendicular to the pivot shaft of the first positioning ring. A second positioning ring provided with a groove on the periphery and a central axis at the center;
A hollow column is provided at one end, a solid column is provided at the other end, the hollow column is provided with a through hole at the upper edge, a reference center is provided at the lower edge, The solid column body includes a positioning column pivotally attached to the central axis of the second positioning ring,
The first positioning ring is accommodated in the opening of the box, and the second positioning ring is accommodated in the hollow portion of the first positioning ring. A multi-axis solar trajectory tracking theodolite characterized in that the positioning column is accommodated in the hollow portion.
仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーであり、底部辺縁が前記箱体上縁の開口部周縁を被覆する天幕カバーと、
中空であり、直径が前記箱体の開口部より若干小さく、両側に前記箱体と接続される枢着軸がそれぞれ設けられる第１の位置決めリングと、
中実であり、直径が前記第１の位置決めリングより若干小さく、前記第１の位置決めリングの枢着軸と垂直の両側には、前記第１の位置決めリングと接続される枢着軸がそれぞれ設けられ、周縁に貫通孔が設けられ、前記貫通孔は、基準中心が設けられた中心まで延伸する第２の位置決めリングとを備え、
前記箱体の開口部には、前記第１の位置決めリングが収納され、前記第１の位置決めリングの中空部分には、前記第２の位置決めリングが収納されることを特徴とする多軸式太陽軌跡追跡経緯儀。 A box with an opening at the upper edge;
A transparent hemispherical cover provided with an elevation graduation, and a awning cover whose bottom edge covers the periphery of the opening of the upper edge of the box;
A first positioning ring that is hollow, has a diameter slightly smaller than the opening of the box, and is provided with pivoting shafts connected to the box on both sides;
It is solid and has a diameter slightly smaller than that of the first positioning ring, and a pivot shaft connected to the first positioning ring is provided on both sides perpendicular to the pivot shaft of the first positioning ring. A through hole is provided at a peripheral edge, and the through hole includes a second positioning ring extending to a center at which a reference center is provided;
The multi-axis sun, wherein the first positioning ring is accommodated in the opening of the box, and the second positioning ring is accommodated in a hollow portion of the first positioning ring. Trajectory tracking theodolite.
仰角目盛りが設けられた透明の半球カバーであり、底部辺縁が前記箱体上縁の開口部周縁を被覆する天幕カバーと、
中空であり、直径が前記箱体の開口部より若干小さく、両側に前記箱体と接続される枢着軸がそれぞれ設けられる第１の位置決めリングと、
扇形の中空であり、直径が前記第１の位置決めリングより若干小さく、前記第１の位置決めリングの枢着軸と垂直の両側には、前記第１の位置決めリングと接続される枢着軸がそれぞれ設けられ、周縁に凹溝が設けられ、中心に中心軸が設けられる第２の位置決めリングと、
一方の端部に中空柱体が設けられ、他方の端部に中実柱体が設けられ、前記中空柱体内には、磁石が収納され、前記中実柱体は、前記第２の位置決めリングの中心軸に枢着される位置決め柱と、
内部に磁石が配置され、単独構造であり、前記天幕カバーの外表面に配置される位置決め部材とを備え、
前記箱体の開口部には、前記第１の位置決めリングが収納され、前記第１の位置決めリングの中空部分には、前記第２の位置決めリングが収納され、前記第２の位置決めリングの扇形の中空部分には、前記位置決め柱が収納され、前記位置決め部材の底部は、前記天幕カバーの外表面上に配置され、
前記位置決め部材を前記天幕カバーの表面上において移動させたとき、前記位置決め柱は、前記位置決め柱の磁石が前記位置決め部材の磁石に吸着されることによって連動し、これにより、前記第１の位置決めリング及び前記第２の位置決めリングが移動することを特徴とする多軸式太陽軌跡追跡経緯儀。 A box with an opening at the upper edge;
A transparent hemispherical cover provided with an elevation graduation, and a awning cover whose bottom edge covers the periphery of the opening of the upper edge of the box;
A first positioning ring that is hollow, has a diameter slightly smaller than the opening of the box, and is provided with pivoting shafts connected to the box on both sides;
A fan-shaped hollow having a diameter slightly smaller than that of the first positioning ring, and a pivot shaft connected to the first positioning ring on each side perpendicular to the pivot shaft of the first positioning ring. A second positioning ring provided with a groove on the periphery and a central axis at the center;
A hollow column is provided at one end, a solid column is provided at the other end, a magnet is accommodated in the hollow column, and the solid column includes the second positioning ring. A positioning column pivotally attached to the central axis of
A magnet is disposed inside, has a single structure, and a positioning member disposed on the outer surface of the awning cover,
The first positioning ring is accommodated in the opening of the box, and the second positioning ring is accommodated in the hollow portion of the first positioning ring. In the hollow portion, the positioning column is housed, and the bottom of the positioning member is disposed on the outer surface of the awning cover,
When the positioning member is moved on the surface of the awning cover, the positioning column is interlocked by the magnet of the positioning column being attracted to the magnet of the positioning member, whereby the first positioning ring And a multi-axis solar trajectory tracking theodolite, wherein the second positioning ring moves.
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