KR20050107334A - 교습용 천체 3구의 - Google Patents

Abstract

본 발명 교습용 천체 3구의는 학교 등 교육기관에서 태양과 지구와 달의 운행 현상을 학생들이 이해하기 쉽게 교습용으로 창안한 것으로서 종래의 교습용 3구의가 가지고 있는 문제점과 한계를 해소했다. 종래 3구의는 천체를 배제하고 태양과 지구와 달만 형상화하여 3구의 운행 모습만 연출한 관계로 학생들의 우주관을 협소하게 만들었으며 천체 속의 3구라는 인식을 가질 수가 없는 등 비효과적인 교육을 할 수밖에 없는 문제점을 가지고 있었으나 본 발명은 천체를 형상화하여 그 천체 내부에서 태양과 지구와 달의 운행을 관찰할 수 있게 하므로서 종래 3구의의 문제점과 한계를 해소하고 교육효과를 극대화했다.

종래의 3구의가 가지고 있는 문제점과 한계를 해소하기 위하여 창안한 본 발명 교습용 천체 3구의는 그 구성에 있어서 천체를 형상화하여 천체 내부에서 태양을 중심으로 지구와 달이 운행하는 것을 특징으로 하는 것과:

구동모터 단 1개를 이용하여 지구의 공전, 자전, 달의 공전을 모두 구동하므로서 각각의 회전 비율이 비과학적이었던 종래의 3구의에 비해 본 발명 교습용 천체 3구의는 지구의 공전을 전담하는 모터와 지구의 자전과 달의 공전을 구동하는 모터가 별도로 마련되어 2개 이상의 모터가 구동하기 때문에 실제 지구의 공전과 자전에 의한 회전 비율이 자연 현상에 근접하여 지구의 공전과 자전, 그리고 달의 공전 속도 비교를 비교적 정확하게 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 것과:

동력전달 장치에 있어서 종래의 3구의는 수많은 기어의 연결에만 의존하여 동력을 전달하는 것에 비해 본 발명 교습용 천체 3구의는 동력 전달 과정에 두 개의 팔을 이용해서 지구를 공전시키는 것을 특징으로 하고 있다.

상기와 같은 구성과 특징을 가진 본 발명 교습용 천체 3구의는 종래의 교습용 3구의에 천체를 추가 보완하여 1차원이 높은 교육효과를 거둘 수가 있다.

Description

교습용 천체 3구의{SOLAR, EARTH AND LUNAR IN HEAVENLY}

본 발명은 태양과 지구와 달의 운행관계를 교습할 때 학습자들이 쉽게 이해할 수 있도록 구성한 천체 3구의로서, 특히 천체를 구성하여 천체 속에서 태양을 중심으로 지구가 공전과 자전을 하고 지구를 중심으로 달이 도는 모습을 자연 현상 그대로 표현한 천체 3구의에 관한 것이다.

종래에 우주 과학을 교습할 때 사용한 교습용 3구의는 원탁 반상 내부 중심에 모터 1개를 장착하고, 그 모터에 1개의 팔을 장착하여 팔 끝 부분에 지구축을 세우고 그 축 상부에 지구를 부착하였으며, 지구축 주변에 달의축을 세우고 그 축 상부에 달을 부착한 상태로, 모터 1개의 동력으로 팔을 회전시켜 지구를 공전 시키고, 모터에 장착된 기어로부터 수많은 기어를 연결 장착하여 지구의 자전과 달의 공전을 동시에 구동시켰다.

또한 이 3구의는 지구가 4계절 공히 1 방향으로 23.5도 기울어져 공전과 자전하는 상태를 수개의 기어 연결로 해결하였으며 천구의 형상은 배제하고 단순히 태양을 중심으로 지구가 공전과 자전을 하며 달이 지구를 돈다는 회전상태만 보여주기 위해 태양과 지구와 달만 장착하고 있다.

종래의 3구의에 관해서 보완해야할 문제점을 지적하면

첫째 천체의 형상을 배제하였으므로 천체와 무관하게 단순히 태양을 중심으로 지구가 공전하면서 자전한다는 사실과 지구를 중심으로 달이 공전하고 있다는 사실만 보여 주므로서 천체와 태양과 지구와 달의 관계 즉 항성과 행성의 관계를 밀도 있게 설명하기에 부족한 점이 있다.

둘째 지구의 공전과 자전 그리고 달의 공전을 단 하나의 모터에 수개의 기어를 연결하여 구동하므로 지구가 태양의 주위를 1회전 공전할 때 365회전 자전해야 하는 지구의 회전 비율을 맞추기 어려우며, 더욱이 달이 회전하는 비율을 맞추기 어려운 문제점이 있다.

셋째 이 3구의는 4계절 공히 1 방향으로 기울어져 있는 23.5도의 지구 기울기를 많은 기어 구동으로 유지하고 있으므로 기어 구성이 복잡하여 교육현장에서 일단 고장이 발생하면 기계의 구조상 교육자가 수리하기에 난점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 교습용 3구의의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 태양과 지구와 달이 천체 속에 포함되어 있음을 보여주기 위해 친구를 형상화하여 천구속에 태양, 지구, 달을 내장하고, 모터 2개를 사용하여 그 중 1 개는 지구의 공전 전용으로 장착하고, 나머지 1개는 지구의 자전과 달의 공전을 전담하도록 장착하여 지구의 공전과 자전의 회전비, 그리고 지구의 공전과 달의 공전에 관한 회전비를 자연 현상에 맞게 해결하고, 종래의 기어 중심 3구의에서 동력 전달 장치에 두 개의 팔을 장착하여 기어 연결을 단순화해서 누구라도 고장수리를 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 가지고 안출된 본 발명에 따른 천체 3구의는 각종 별자리가 인쇄된 투명 상반구와 하반구를 마주보게 결합하여 천구를 형성하고, 상반구 내부 천정에 태양을 매달아 태양이 천구의 중심에 위치하도록 설치하고, 하반구 밑바닥에 전동모터를 설치하여 그 전동 모터의 동력에 의해 지구가 태양을 중심으로 공전하면서 자전하고, 또 별도의 전동 모터의 동력에 의해 달이 지구를 돌도록 장치하여, 천구와 태양과 지구와 달이 하나의 천체를 이루는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에 있어서 각종 별자리가 인쇄된 투명 상반구와 하반구를 마주보게 하여 결합된 천구속에 지구 공전모터와 자전모터를 장치하여 공전모터는 지구 공전만 구동하고, 자전모터는 기어에 의해 지구 자전과 달의 공전을 동시에 구동한다.

또한 공전모터의 동력에 의해 기구를 공전방향으로 운반하는 한 쌍의 팔이 형으로 되어 있으며 휨 부분의 내각이 모두 90˚ 이상을 이루므로 두 팔이 일정한 거리에서 같은 속도로 회전할 때 서로 간섭하지 않는다는 특징이 있다.

이하 본 발명의 일 실시에 따른 교습용 천체 3구의의 구성과 작용을 바람직한 실시 예를 통하여 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 내부 구성을 볼 수 있도록 천체의 일부를 절개한 사시도이고,

도 2는 지구의 공전모터 동력전달 과정과 지구의 자전과 달의 공전을 구동하는 자전모터 동력전달 과정을 도시한 것이고,

도 3은 자전모터의 동력이 지구의 자전과 달의 공전으로 분리되어 전달되는 과정을 도시한 것이고,

도 4는 공전모터 동력에 의하여 지구를 공전방향으로 운반하는 팔 한 쌍의 구성과 두 팔이 일정한 거리에서 360˚ 를 서로 간섭하지 않고 각각 자유스럽게 회전하는 모습과, 두 팔의 특징에 의해 지구 축이 항상 동 방향으로 23.5˚ 기울기를 유지할 수 있음을 도시한 실시도이다.

본 발명의 구성을 구체적으로 상세히 설명하면, 전선구멍(30)이 형설된 받침대(1) 위에, 각종 별자리(26)가 인쇄되고 태(31)가 있는 하반구(2)를 태(31)가 하늘을 향하도록 설치하고, 하반구(2) 내부 밑바닥에 공전모터 베이스(3)을 설치하고, 그 베이스에 시계 방향으로 1 rpm 회전하는 공전모터(4)를 고정 부착하고, 그 모터 회전축에 20t 기어를 장착하고, 20t 기어에 상대적으로 맞물리는 60t 기어(6)를 고정 장착한 형의 한팔(10)과 마찬가지로 60t 기어(6-1)를 고정 장착한 형의 반팔(7)을 각각 세웠다. 이러한 구조상에서 공전모터(4)가 시계방향으로 1 rpm 속도로 회전하면 20t 기어(5)가 60t 기어(6),(6-1)를 시계 반대 방향으로 1/3 rpm 속도로 회전시켜 자전모터 베이스(11)상에 장치된 지구를 시계 반대 방향으로 1/3 rpm 속도로 공전시킨다.

또 공전모터(4)의 동력에 의해 자전모터 베이스(11)를 회전 방향으로 운반하는 한팔(10)과 반팔(7),(7-1), 파이프(8), 스프링의 구성과 각 부품의 목적, 그리고 작동을 상세히 설명하면, 한팔(10)은 형으로 양 끝이 서로 반대 방향을 향하도록 두 부분을 꺾어 휘고, 휘어진 부분의 내각이 각각 90˚ 이상 되는 동각을 가진 일체이고, 한 편 다른 팔은 형으로 두 개의 반팔(7),(7-1)로 이루어지는데 한 쪽 끝을 각각 파이프(8)의 양 끝에 삽입하여 팔을 만들고, 각 반팔(7),(7-1)의 휘어진 부분의 내각이 한팔(10)의 휘어진 부분 내각과 동각을 이루게 하였다. 또 두 반팔(7),(7-1)이 파이프에서 이탈하지 않도록 하기 위하여 스프링(9)의 양쪽 끝을 두 개의 반팔(7),(7-1) 휘어진 부분에 각각 고정하여 파이프(8) 겉에서 스프링(9)의 힘으로 두 팔(7),(7-1)이 서로 잡아당기도록 하였으며 이렇게 두 개의 반팔(7),(7-1)로 구성된 팔의 길이가 한팔(10)의 길이보다 약간 짧게 구성한 것이다. 두 개의 팔을 구성한 목적은 도 4의 실시도에 도시한 바와 같이 지구축((20)이 항상 한 방향으로 23.5˚ 기울어진 상태로 공전을 할 수 있게 하려는 것이고, 한팔(10)의 짝을 이루는 다른 팔을 두 동강으로 나누어 파이프(8) 내부에 삽입하여 구성한 목적은 만약 두 팔의 길이가 약간의 편차만 생겨도 두 팔이 공전모터(4)에 의해 회전할 때 원만하게 회전할 수 없기 때문에 두 팔 중 한 개는 그 길이가 자유롭게 신축하여 회전을 원만하게 하기 위한 것이다.

또한 자전모터 베이스(11)에 장착된 120 rpm 자전모터(12)의 동력은 지구(25)와 달(19)을 동시에 회전시키기 위해 동력전달 방향을 두 방향으로 나누게 하였다, 즉 지구(25)를 자전시키는 방향과 달(19)을 공전시키는 방향으로 동력을 분리 전달하기 위해 자전모터(12)의 회전축 상에 60t 기어(13)와 20t 기어(13-1)가 일체로 형성된 2단 기어를 장착하여, 60t 기어(13)는 지구기어(16)와 맞물려 지구(21)를 120rpm으로 직접 자전시키고, 20t 기어(13-1)는 120rpm을 12rpm으로 감속하여 달(19)을 회전시키기 위해 자전모터(12)와 달(19) 사이에 기어(14)와 기어(14-1)가 일체로 형성된 2단 기어, 그리고 기어(15)와 기어(15-1)가 일체로 형성된 2단 기어를 장착하였다.

또한 공전모터 베이스(3) 부분과 자전모터 베이스(11) 부분이 완전하게 장착된 후, 하반구(2) 태(31) 상에 춘분(27)과 추분(28)과 하지(29)를 비롯한 각 절기들을 표기하고, 투명 반구 상에 각종 별자리가 인쇄되고 반구 내부 중심에 태양(25)을 메단 상반구(2-1)를 하반구(2)와 마주 보게 하여 접합하면 교습용 천체 3구의가 완성된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 ; 플러그(22)를 통하여 전원이 전달되면 1 rpm의 공전모터(4)와 120 rpm의 자전모터(12)가 동시에 구동하고, 공전모터(4)의 회전축상에 장착된 기미(5)가 한팔(10)과 반팔(7)의 하부에 고정된 기어(6)와 기어(6-1)를 회전시켜 한글(10)과 반팔(7)이 1/3 rpm으로 회전하면서 자전모터 베이스(11)를 회전방향으로 운반하게 되고 따라서 자전모터 베이스(11) 상에 장치된 지구가 1/3 rpm의 속도로 3분 간에 1회전 공전하게 된다.

한 편 자전모터(12)는 회전축에 장착된 기어(13)와 기어(13-1)로 동력이 분리되어 기어(13)는 지구축(20) 하부에 고정된 기어(16)를 시계 반대 방향 즉 실제 지구의 자전 방향으로 직접 회전시켜 지구를 자전하게 하고, 기어(13-1)는 60t 기어(14)와 20t 기어(14-1)가 일체로 형성된 2단 기어의 60t 기어(14)에 맞물려 회전하므로서 20t 기어(14-1)가 또 다른 60t 기어(15)와 18t 기어(15-1)가 일체로 형성된 2단 기어의 60t 기어(15)에 맞물려 회전하므로 18t 기어(15-1)가 달기어(17)를 4rpm으로 감속하여 구동시키므로 지구(21)가 120 rpm으로 3분 동안 1회전 공전할 때 달(19)은 4rpm 속력으로 3분동안에 지구(21)를 12회 돌게 된다. 이때 지구축(20)에 끼워있는 달기어는 지구축(20)에 고정되지 않고 헛 돌게 되어 있으므로 지구축(20)의 회전과 상관없이 달기어((17)가 회전하여 달(19)의 공전이 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 교습용 천체 3구의는 천체를 형상화하여 구성하였으므로 한 차원 더 높은 효과를 거둘 수 있는 교육 기자재이며, 모터를 2개 사용하고 있으므로 지구가 태양을 중심으로 1년간 공전할 때 지구의 자전 수를 자연 현상과 딱 맞아 떨어지는 365회전으로 정확 하게 할 수 있고, 1년 동안 달이 지구를 12회전 도는 현상도 맞추게 되므로 종전에 사용하던 3구의보다 과학적으로 월등히 우수한 교육 기자재이며 그로 인해 이해력이 부족한 학생들까지도 쉽게 우주과학을 이해할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일부를 절개한 본 발명의 사시도

도 2는 구동 부위도

도 3은 지구의 자전과 달의 공전을 위한 구동장치도

도 4는 지구를 공전 방향으로 운반하는 팔의 운동 실행도

＜도면에 사용된 주요 부분의 부호설명＞

1 : 받침대

2 : 하반구 2-1 : 상반구

3 : 공전모터 베이스 4 : 공전모터

5 : 기어 6 : 기어

7 : 반팔 7-1 : 반팔

8 : 파이프 9 : 스프링

10 : 한팔 11 : 자전모터 베이스

12 : 자전모터

13 : 기어 13-1 : 기어

14 : 기어 14-1 : 기어

15 : 기어 15-1 : 기어

16 : 지구 기어 17 : 달 기어

18 : 달 샤프트 19 : 달

20 : 지구축 21 : 지구

22 : 플러그

23 : 전선 23-1 : 전선

24 : 태양 끈 25 : 태양

26 : 별자리 27 : 춘분

28 : 추분 29 : 하지

30 : 전선구멍

Claims (4)

1. 태(31)를 가진 투명 하반구(2)와 상반구(2-1)에 각종 별자리(26)를 인쇄하고, 하반구(2)와 상반구(2-1)를 접합하여 만든 천구와;

   천구 내부에서 지구(21)의 공전모터(4) 동력에 의해 지구를 공전 방향으로 운반하고, 지구가 항상 한 방향으로 23.5˚ 의 기울기를 유지하기 위해 두 개의 팔을 사용하는 것:을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 교습용 천체 3구의.
2. 지구의 공전과 자전, 달의 공전에 있어서 자연 현상과 근접한 회전비율로 맞추기 위해 공전모터(4)와 자전모터(12)를 포함해서 2개 이상의 모터를 사용하는 것을 특징으로 하는 교습용 천체 3구의.
3. 청구항 1에 있어서

   지구(21)의 공전모터(4) 동력에 의해 지구의 공전 방향으로 지구를 운반하는 두 개의 팔 중 한 팔(10)은 절단 부분 없이 양끝을 반대 방향으로 꺾어 휘기만 하고, 나머지 팔 하나는 절단하여 반팔(7),(7-1) 상태로 파이프(8)의 양 단에 각각 삽입하여 만든 팔을 구비한 교습용 천체 3구의.
4. 청구항 3에 있어서

   반팔(7),(7-1)을 파이프(8) 양끝에 각각 삽입한 후 반팔(7),(7-1)이 파이프(8)에서 이탈하지 아니하도록 스프링(9)을 반팔(7),(7-1)의 휨 부분에 걸어 서로 잡아당기도록 구성한 팔을 가진 교습용 천체 3구의.