Часы с индикатором азимута восхода и захода Солнца Российский патент 2023 года по МПК G04B19/26 

Область техники

Изобретение относится к приборам времени, в том числе к переносным часам (наручным, карманным), стационарным часам (настольным, настенным, встраиваемым и т.п.), а также к хронометрам.

Уровень техники

Известно, что многие задачи астрономии, связанные с видимыми положениями и движениями небесных тел, сводятся к решению сферических треугольников [1]. К таким задачам относятся преобразование координат из одной системы небесных координат в другую, расчет долготы центрального меридиана планеты Солнечной системы, разметка солнечных часов и точное направление спутниковой антенны («тарелки») на нужный спутник для приема каналов спутникового телевидения.

Угол солнечного азимута - это способ определить положение Солнца на небе. Он определяет горизонтальное положение Солнца на местном горизонте. Угол солнечного азимута определяет горизонтальные координаты Солнца относительно наблюдателя. Он определяется как угловое расстояние между проекцией Солнца на воображаемую горизонтальную плоскость, на которой стоит наблюдатель, и опорным направлением. Как правило ориентиром является север.

Таким образом, знание азимутального угла Солнца является важным аспектом при выборе ориентации солнечных панелей.

В уровне техники известны часы, разработанные для целей отображения азимута Солнца, раскрытые в документе [4]. В корпусе данных часов располагается электронный блок, рассчитывающий азимут Солнца, основываясь на географическом положении пользователя. Часы снабжены дисплеем, на периферии которого отображается круговая шкала. Азимут Солнца отображается с помощью указателя азимута, где угол между указателем азимута и направлением на Юг равен вычисленному азимуту Солнца. На циферблате также отображаются время восхода и захода Солнца, причем прямая, проходящая через центр циферблата и строку, содержащую информацию о времени восхода/захода, образует с направлением на Юг угол равный азимуту Солнца в момент восхода/захода.

Таким образом, известные часы являются электронными и указанные определения азимутов вычисляются на базе электронного блока, который совершает вычисления.

Отличием заявленных часов от известных является то, что заявленные часы полностью механические, то есть используется механический блок индикации, а также аналоговое отображения при помощи двух отдельных стрелок для отображения азимута восхода и захода Солнца, использование круговой шкалы с градусной градуировкой, а также использование кулачковой механической системы для перемещения азимутальных стрелок.

Задача настоящего изобретения направлена на реализацию устройства механических часов, в устройстве которых применены конструктивные элементы, основанные на расчете моментов времени и азимуты восхода и захода Солнца в любой день года.

Задача и технический результат

Задачей и техническим результатом заявленного изобретения является создание часов с индикатором азимута восхода и захода Солнца, причем часы являются механическими или электромеханическими, а для индикации азимута восхода и захода Солнца используется механический блок индикации, который имеет простую конструкцию.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности индикации азимута восхода и захода Солнца в механических часах с одновременным обеспечением высокой точности такой индикации в механических часах за счет использования предложенной системы отображения азимута восхода и захода Солнца для определения точного направления, например, спутниковой антенны («тарелки») на нужный спутник для приема каналов спутникового телевидения. Таким образом обеспечивается создание механизма часов, позволяющего отображать точный азимут восхода и захода Солнца. При этом заявленный механизм является надежным и точным за счет использования раздельного отображения азимута восхода Солнца и азимута захода Солнца при помощи вариантов выполнения механизмов привода и индикации азимута восхода и захода Солнца, а также использования круговой шкалы с градусной градуировкой, расположенной на циферблате

Раскрытие сущности изобретения

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что система отображения азимута восхода и захода Солнца, содержит

годовой редуктор, кинематически связанный с часовым механизмом,

кулачок или кулачки азимута восхода и захода Солнца, сопряженные с годовым редуктором, рассчитанные по формуле определения азимутов точек восхода и заката Солнца,

средство привода индикации азимута восхода и захода Солнца, средство индикации азимута восхода и захода Солнца на часах.

При этом азимут А=А_зах, где А_зах - это азимут захода Солнца, а А_восх=360°-А, где А_восх - это азимут восхода Солнца.

Кроме этого годовой редуктор выполнен в виде механического редуктора, состоящего из ряда последовательно соединенных зубчатых колес, передаточное число которых соответствует длине астрономического года.

В свою очередь средство привода индикации азимута восхода и захода Солнца может быть выполнено в виде в виде реечного механизма, в виде гребенок, зубчатая часть которых передает вращение на шестерню привода индикации азимута восхода и/или захода Солнца.

При этом средство индикации азимута восхода и захода Солнца на часах может быть выполнено в виде градуированной по окружности или в секторах окружности шкалы в градусах, расположенной относительно сторон света и указателей азимута захода и восхода Солнца с центром вращения по центру шкалы.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что часы содержат корпус, циферблат, часовой механизм, стрелочный механизм, заводную головку, указатель часов и минут, дополнительно содержат систему отображения азимута восхода и захода Солнца, а также указатель севера на циферблате.

Кроме этого часы дополнительно содержат компас, при этом на циферблате часов дополнительно располагают циферблат компаса со стрелкой компаса.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в способе изготовления системы для отображения азимута восхода и захода Солнца изготавливают кулачок азимута восхода и захода Солнца на основе предварительного расчета азимута восхода и захода Солнца в заданной местности, часовой механизм связывают посредством кинематической связи с годовым редуктором, на оси последнего передающего элемента которого устанавливают кулачок или кулачки азимута восхода и захода Солнца, индикацию на циферблате часов выполняют при помощи средства индикации азимута восхода и захода Солнца на часах, движение на который передается посредством привода индикации азимута восхода и захода Солнца, движение на которое передается от кулачка или кулачков азимута восхода и захода Солнца.

Краткое описание чертежей

Суть изобретения поясняется на фиг. 1-11, на которых изображены варианты выполнения заявленного изобретения.

В предпочтительных, показанных на чертежах вариантах конструктивного исполнения, заявленного прибора времени указаны следующие конструктивные элементы:

1. Корпус

2. Заводная головка

3. Ремень

4. Циферблат

5. Шкала азимута Солнца

6. Часовая стрелка

7. Минутная стрелка

8. Стрелка азимута восхода Солнца

9. Стрелка азимута захода Солнца

10. Минутный триб

11. Вексельный триб

12. Вексельное колесо

13. Часовое колесо

14. Второе часовое колесо

15. Суточное колесо

16. Первый триб редуктора

17. Перовое колесо редуктора

18. Второй триб редуктора

19. Второе колесо редуктора

20. Третий триб редуктора

21. Третье колесо редуктора

22. Кулачок азимута восхода Солнца

23. Кулачок азимута захода Солнца

24. Гребенка азимута восхода Солнца

25. Щуп гребенки азимута восхода Солнца

26. Гребенка азимута захода Солнца

27. Щуп гребенки азимута захода Солнца

28. Шестерня привода индикации азимута восхода Солнца

29. Шестерня привода индикации азимута захода Солнца

30. Зубчатая рейка азимута восхода Солнца

31. Зубчатая рейка азимута захода Солнца

32. Направляющая зубчатой рейки азимута восхода Солнца

33. Направляющая зубчатой рейки азимута захода Солнца

34. Щуп индикации азимутов

35. Колесо привода индикации азимута восхода Солнца

36. Колесо привода индикации азимута захода Солнца

37. Зубчатый сектор индикации азимута восхода Солнца

38. Зубчатый сектор индикации азимута захода Солнца

39. Штифт выборки люфта

40. Пружина выборки люфта

41. Указатель азимута восхода Солнца

42. Указатель азимута захода Солнца

43. Указатель севера.

44. Стрелка компаса

45. Циферблат компаса

46. Кулачок азимута восхода и захода Солнца.

В таблице 1 (см. в графической части) приведен расчет значений азимута восхода и захода Солнца со значениями на каждый день.

На фиг. 1 показан сферический треугольник, используемый при расчетах в сферической тригонометрии.

На фиг. 2 показан параллактический треугольник, где а) вариант треугольника, если светило М находится в западной половине небесной сферы и б) вариант треугольника, если светило М находится в западной половине небесной сферы.

На фиг. 3 показан расчет кулачка азимута восхода и захода Солнца.

На фиг. 4 показана функциональная блок-схема механизма индикации азимута восхода и захода Солнца в часах.

На фиг. 5 показан вариант выполнения годового редуктора индикатора азимута восхода и захода Солнца.

На фиг. 6 показан вариант исполнения механизма привода и индикации азимута восхода и захода Солнца с соосным расположением стрелок индикации и реечным механизмом привода индикации.

На фиг. 7 показан вариант исполнения механизма привода и индикации азимута восхода и захода Солнца с соосным расположением стрелок индикации и приводом индикации с помощью двух кулачков и двух гребенок.

На фиг. 8 показан еще один вариант исполнения механизма привода и индикации азимута восхода и захода Солнца с подвижными зубчатыми секторами индикации и приводом индикации с помощью двух кулачков и двух гребенок.

На фиг. 9 показан вариант исполнения часов с соосными стрелками азимутов и времени.

На фиг. 10 показан вариант исполнения часов с раздельным расположением указателей времени и азимута.

На фиг. 11 показан вариант исполнения в виде настольных часов с раздельным расположением указателей времени и азимута и компасом.

Осуществление изобретения

В предлагаемом изобретении рассмотрены варианты выполнения приборов времени с индикатором азимута восхода и захода Солнца. Особенностью заявленного изобретения является наличие механического блока, который включает рассчитанный специальным образом кулачок или кулачки индикатора азимута восхода и захода Солнца.

Для удобства экспертизы и ясности заявленного изобретения ниже приведены варианты выполнения часов, рассчитанные для отображения азимута восхода и захода Солнца в Москве. Однако следует учитывать, что указанные расчеты приведены исключительно для понимания принципа работы заявленного механизма часов, а также для понимания принципа построения кулачка индикатора азимута восхода и захода Солнца, его взаимосвязи с часовым механизмом в устройстве часов и ни в коей мере не должны расцениваться как сужающие объем правовой охраны настоящего изобретения.

Также в материалах заявки подробно рассмотрен самый популярный вариант расчета азимута восхода и захода Солнца, который изучается на курсе "Общая Астрономия", читаемый студентам первого курса специальностей "Астрономия" и "Астрономогеодезия" на базе учебника [1]. Вместе с тем, экспертизе не следует рассматривать указанный вариант расчета азимута восхода и захода Солнца как единственно возможный. Указанный расчет был представлен для понимания сущности того, каким образом может быть реализован кулачок азимута восхода и захода Солнца. При этом очевидно, что азимут восхода и захода светила может быть рассчитан и по другим известным формулам, которые являются более сложными, но обеспечивают аналогичную точность в получении значений азимутов.

Например, азимут восхода и захода может быть рассчитан на базе формулы (см. https://solarsena.com/solar-azimuth-angle-calculator-solar-panels/):

где

А - угол азимута,

δ - угол склонения,

ϕ - широта,

h - часовой угол,

α - угол возвышения Солнца.

Это уравнение имеет более сложную расчетную систему, так как необходимым условием для вычисления азимута является использование данных об угле склонения, широте, часовом угле и угле возвышения Солнца.

Кроме этого расчет азимута восхода и захода Солнца может быть произведен на основе формуле, известной из учебника [2], стр. 16:

ctgA=sinϕctgt-cosϕtgδcosect, где A - угол азимута,

δ - угол склонения,

ϕ - широта,

t - экваториальные координаты светила.

Указанную формулу используют в том случае, когда высота светила h не известна. При этом указанная формула используется для расчета азимута в авиационной астрономии.

Как видим, в случае рассмотрения этой формулы, разъяснения могут занять большой объем текста. Однако, специалисту в данной области очевидно, что приведенная формула также позволяет вычислить азимут восхода и захода Солнца с высокой точностью.

Помимо вышеперечисленных формул, для расчета азимута восхода и захода Солнца может быть использована и так называемая «формула тангенсов», которая представляет собой систему формул, известная из [3] стр. 30-31:

А - угол азимута,

δ - угол склонения,

ϕ - широта,

t - часовой угол,

h - высота светила,

х - расстояние от экватора до точки пересечения сферического перпендикуляра, который опускают из места светила на меридиан наблюдателя,

у - это алгебраическая формула-правило для отыскания (x~ϕ), при этом знак «тильда» (~) в формуле означает, что при х, одноименном с ϕ, из большего вычитается меньшее; при х и ϕ разноименных они складываются.

Рассмотренная выше формула является логарифмической и искомый азимут находится через более точную формулу тангенсов, что составляет достоинство представленной формулы. Вместе с тем, решение довольно трудоемкое в связи с чем приведение разъяснений ее использования в настоящей заявке заявитель считает нецелесообразным.

Однако все вышеуказанное однозначно указывает на то, что при расчете кулачка азимута захода и восхода Солнца можно применить любое из приведенных в материалах заявки формул расчета азимутов. Вместе с тем, подробно расписанный ниже вариант вычисления был представлен автором для понимания каким образом указанные формулы могут быть использованы при расчете кулачка механизма индикации азимута восхода и захода Солнца применительно к часам.

Как следует из рассмотренных формул, связывающие координатные системы между собой, все они основаны на решении сферических треугольников на небесной сфере.

Нами рассмотрен самый популярный вариант расчета азимута восхода и захода Солнца, который изучается на курсе "Общая Астрономия", читаемый студентам первого курса специальностей "Астрономия" и "Астрономогеодезия" на базе учебника [1]. Изначально, обратимся к основам сферической астрономии. Как известно сферическая тригонометрия основана на соотношениях сторон и углов сферического треугольника (см. фиг. 1). Известны три основных соотношения сферической тригонометрии (см. [1] стр. 59-62).

Это теорема косинусов, где косинус стороны равен произведению косинусов двух других его сторон плюс произведение синусов тех же сторон на косинус угла между ними:

Это теорема синусов, где отношение синуса стороны сферического треугольника к синусу противолежащего угла есть величина постоянная:

И это формула пяти элементов, где произведение синуса стороны на косинус прилежащего угла равняется произведению синуса другой стороны, ограничивающей прилежащий угол, на косинус третьей стороны минус произведение косинуса стороны, ограничивающей прилежащий угол, на синус третьей стороны и на косинус угла, противолежащего первой стороне:

Также известно, что параллактическим треугольником называется треугольник на небесной сфере, образованный пересечением небесного меридиана, вертикального круга и часового круга светила ([1] стр. 62). Его вершинами являются полюс мира Р, зенит Z и светило М.

Если светило М находится в западной половине небесной сферы (рис. 2а), то сторона ZP (дуга небесного меридиана) равна 90°-ϕ, где ϕ - широта места наблюдения, сторона ZM (дуга вертикального круга) равна зенитному расстоянию светила z=90°-h, где h - высота светила, сторона РМ (дуга часового круга) равна полярному расстоянию светила р=90°-δ, где δ - склонение светила; угол PZM=180°-А, где А - азимут светила; угол ZPM=t, то есть часовому углу светила; угол PMZ=q и называется параллактическим углом.

Если светило находится в восточной половине небесной сферы (рис. 2б), то значения сторон параллактического треугольника те же, что и в случае пребывания светила в западной половине, но значения углов при вершинах Z и Р иные, а именно: угол PZM=А-180°, a ZPM=360°-t.

Таким образом вид параллактического треугольника для одного и того же светила, то есть Солнца, зависит от широты места наблюдения и от момента наблюдения, т.е. от часового угла t.

Применяя формулы (1), (2), (3) сферической тригонометрии к параллактическому треугольнику (рис. 2) и считая исходными сторону РМ и угол t, получим:

Формулы (4) служат для перехода от горизонтальных координат светила к его экваториальным координатам.

Если же исходными считать сторону ZM=z и угол 180°-А, то основные формулы (1), (2), (3) в применении к параллактическому треугольнику напишутся в следующем виде:

Формулы (5) служат для вычисления зенитного расстояния z и азимута светила А (для любого момента звездного времени s и для любой широты ϕ) по известному склонению светила δ и его часовому углу t=s-α. Иными словами, формулы (5) служат для перехода от экваториальных координат светила к его горизонтальным координатам.

Кроме того, формулы (4) и (5) используются при вычислении моментов времени восхода и захода светил и их азимутов в эти моменты, а также при решении двух очень важных задач практической астрономии, например, таких как определение географической широты места наблюдения ϕ и определения местного звездного времени s. Однако в заявленном изобретении мы не рассматриваем другие аспекты, кроме определения азимута восхода и захода Солнца.

Зная вышеуказанные формулы, можно вычислить моменты времени и азимутов восхода и захода Солнца.

Часовой угол светила определяется из формулы (5), а именно:

Если какая-нибудь точка небесного свода восходит или заходит, то она находится на горизонте и, следовательно, ее видимое зенитное расстояние z'₉₀=90°. Ее истинное зенитное расстояние z в этот момент вследствие рефракции будет больше видимого на величину ρ=35'. Суточный параллакс понижает светило над горизонтом, т.е. увеличивает видимое зенитное расстояние z' на величину горизонтального параллакса ρ. Следовательно, истинное зенитное расстояние точки в момент ее восхода или захода, с учетом величины видимого углового радиуса R диска, который приблизительно равен 16', будет иметь следующее значение

При вычислении часовых углов восхода и захода Солнца его горизонтальным параллаксом можно пренебречь, и при R=16' и ρ₉₀=35' получим

Наконец, если пренебречь и рефракцией, то часовой угол восхода и захода вычисляется по формуле:

Каждое из приведенных уравнений дает два значения часового угла t. Положительное значение соответствует заходу, отрицательное - восходу Солнца. Местное звездное время восхода и захода получается таким:

S_bocx=α-t, S_зах=α+t

Вследствие этого азимуты точек восхода и заката Солнца без учета рефракции, параллакса и углового радиуса определяются по формуле

что позволяет получить два значения азимута:

А_зах=А и А_восх=360°-А. Первое значение является азимутом точки захода, второе - азимутом точки восхода Солнца.

Наконец, представим формулы (9) и (10) в виде:

Так как косинус не может быть больше 1, то из этих формул следует, что восход и заход Солнца возможны только при условии

|δ|<(90°-|ϕ|)

Теперь, когда есть понимание сущности того, каким образом осуществляется расчет азимута восхода и захода Солнца, приведем демонстрацию примера расчетов, которые были сделаны в настоящей заявке для построения кулачка или кулачков азимутов восхода и захода Солнца.

Первоначально, нам необходимо получить данные на каждый день года для азимутов восхода и захода Солнца. Итак, посчитаем азимут восхода Солнца на 10 февраля 2023 года в Москве.

Известно, что широта Москвы ϕ=55°44'24'' северной широты или 55,75°, а долгота Москвы=37°36'36'' восточной долготы или 37,62°.

С помощью астрономических таблиц (например, в Морском Астрономическом Ежегоднике или онлайн калькуляторов http://www.hmn.ru/index.php?index=41&value=1) вычисляем время восхода Солнца на указанную дату 10.02.2023 - t=8 ч 06 мин (5 ч 06 мин по Гринвичу) и угол склонения на эту дату δ=-14.359°.

Воспользуемся формулой для расчета азимута (10) и получаем:

следовательно,

А_восх=116°, А_зах=360°-116°=244°.

Исходя из этой формулы мы видим, что для индикации может быть использован один тот же кулачок для обеспечения индикации как азимута восхода, так и азимута захода, или же два кулачка, расположенных в зеркальной симметрии.

Создадим таблицу со значениями на каждый день (см. Таблицу 1). Для того, чтобы повысить точность итогового расчета нами взяты первые семнадцать дней января 2023 года. Это позволит выявить закономерность для осуществления расчета на оставшиеся 365 дней 2023 года.

На основе этих данных был рассчитан и построен кулачок азимута восхода и захода Солнца (фиг. 3). На примере он имеет 73 луча, каждый луч - это каждые пять дней года (5×73=365). Каждая окружность - 10 градусов (диапазон для азимута восхода Солнца для Москвы от 43 до 133 градусов).

Аналогичным образом рассчитывается кулачок или кулачки азимута восхода и захода Солнца в любой интересующей нас точке земного шара, основываясь на вышеуказанных сведениях и формулах.

Для понимания работы часов приведена функциональная блок-схема механизма индикации азимута восхода и захода Солнца в часах. На фиг. 4 показано, что кулачок азимута восхода и захода Солнца сопряжен с годовым редуктором, который связан с часовым механизмом. При этом от кулачка азимута восхода и захода Солнца движение передается на средство привода индикации азимута восхода и захода Солнца и далее через этот привод на средство индикации азимута восхода и захода Солнца на часах.

На представленном примере, раскрытом на фиг. 5 кулачок азимута восхода и захода Солнца 46 установлен на оси третьего колеса редуктора 21. Учитывая, что показанный пример редуктора является вариативным, указанный кулачок азимута восхода и захода Солнца насаживается на последний передающий элемент редуктора с тем, чтобы кулачок азимута восхода и захода Солнца совершал один оборот вокруг своей оси за один календарный год.

Разберем подробно пример выполнения годового редуктора, показанного на фиг. 5.

Годовой редуктор кинематически связан с часовым механизмом. Указанный часовой механизм является стандартным часовым механизмом [5]. От стандартного часового механизма, содержащего в том числе минутный триб 10, вексельное колесо 12, весельный триб 11 и часовое колесо 13, делающее один оборот за 12 часов, через дополнительное второе часовое колесо 14 движение передается на суточное колесо 15 делающее один оборот в сутки. На указанном суточном колесе 15 установлен первый триб редуктора 16, который передает вращение на первое колесо редуктора 17. На оси первого колеса редуктора 17 расположен второй триб редуктора 18, который передает вращение на второе колесо редуктора 19. На оси второго колеса редуктора 19 расположен третий триб редуктора 20, который передает вращение на третье колесо редуктора 21, которое совершает один оборот в год.

Очевидно, что указанное вариативное выполнение колесной передачи не является единственно возможным. В частности, часовой механизм может иметь часовое колесо, совершающее один оборот за 24 часа. В этом случае конструкция механизма редуктора будет иметь другое количество передаточных колес. Также количество колес редуктора может варьироваться исходя из других передаточных чисел, близких к длине астрономического года, например 73×5=365.

Тем не менее заявитель считает целесообразным раскрыть конструкцию приведенного примера выполнения годового редуктора для полного понимания сущности настоящего изобретения.

В данном исполнении согласно фиг. 5 годовой редуктор имеет следующие числа зубьев: первый триб редуктора - 6 зубьев, первое колесо редуктора 50 зубьев, второй триб редуктора - 8 зубьев, второе колесо редуктора 51 зуб, третий триб редуктора - 8 зубьев, третье колесо редуктора 55 зубьев. 50/6×51/8×55/8=365,235 что довольно близко к астрономическому году.

Возможно использование и других передаточных чисел, близких к длине астрономического года, например, 73×5=365 или 72/10×57/10×89/10=365,256.

На оси третьего колеса редуктора расположен либо один 46 кулачок азимута восхода и захода Солнца, либо два кулачка 22 и 23 азимута восхода и захода Солнца.

Далее движение от кулачка азимута восхода и захода Солнца передается на средство привода индикации. Автором представлено несколько вариантов исполнения указанного средства привода индикации и его кинематическое соединение с одним или двумя кулачками азимута восхода и захода Солнца.

В частности, на фиг. 6 показан вариант выполнения сопряжения одного кулачка азимута восхода и захода Солнца 46 с приводом индикации, который выполнен в виде реечного механизма. Согласно указанному варианту кулачок азимута восхода и захода Солнца 46 совершает один оборот в год. С ним взаимодействуют две зубчатых рейки 30 и 31 со щупом индикации азимутов 34. При этом позиция 30 - это зубчатая рейка азимута восхода Солнца, а 31 - это зубчатая рейка азимута захода Солнца. Зубчатые рейки 30 и 31 и щуп 34 в данном варианте жестко соединены в один узел. Двигаясь по профилю кулачка 46, щуп индикации азимутов 34 заставляет приподниматься и опускаться зубчатые рейки 30 и 31 по направляющим 32 и 33, где 32 - это направляющая зубчатой рейки азимута восхода Солнца, а 33 - направляющая зубчатой рейки азимута захода Солнца. Зубчатые рейки 30 и 31 имеют две направленных друг к другу зубчатых части, которые взаимодействуют и вращают одновременно в противоположные стороны шестерню привода индикации азимута восхода Солнца 28 и шестерню привода индикации азимута захода Солнца 29, которые расположены соосно друг над другом. На втулках указанных шестерен 28 и 29 расположены стрелки индикации азимутов восхода и захода 8 и 9.

На фиг. 7 показан вариант выполнения сопряжения двух кулачков азимута восхода 22 и захода 23 Солнца с приводом индикации, который выполнен в виде гребенок. Кулачки азимута восхода 22 и захода 23 Солнца расположены на оси третьего колеса редуктора 21 и совершают один оборот в год. Кулачки полностью одинаковы, но установлены зеркально друг относительно друга. С профилем кулачка азимута восхода 22 взаимодействует гребенка 24, которая прижимается щупом к поверхности кулачка. В свою очередь профилем кулачка азимута захода 23 взаимодействует гребенка 26, прижимаясь щупом к поверхности кулачка 23. Зубчатая часть гребенки азимута восхода Солнца 24 передает вращение на шестерню привода индикации азимута восхода Солнца 28, а зубчатая часть гребенки азимута захода Солнца 26 передает вращение на шестерню привода индикации азимута захода 29. На втулках указанных шестерен 28 и 29 расположены стрелки индикации азимутов восхода 8 и захода 9 Солнца.

На фиг. 8 показан вариант сопряжения двух кулачков азимута восхода 22 и захода 23 Солнца с подвижными зубчатыми секторами индикации. Кулачки азимута восхода 22 и захода 23 Солнца расположены на оси последнего колеса редуктора 21 и совершают один оборот в год. Кулачки 22 и 23 полностью одинаковы, но установлены зеркально друг относительно друга. С профилем кулачка азимута восхода Солнца 22 взаимодействует гребенка азимута восхода Солнца 24, прижимаясь щупом гребенки азимута восхода Солнца 24 к поверхности кулачка. 22 Зубчатая часть гребенки 24 передает вращение на шестерню привода индикации азимута восхода Солнца 28, на оси которой расположено колесо привода индикации азимута восхода Солнца 35, которое передает вращение на зубчатый сектор индикации азимута восхода Солнца 37. На секторе 37 расположен указатель азимута восхода Солнца 41, который обеспечивает индикацию азимута восхода Солнца относительно шкалы азимута Солнца 5. На колесе привода индикации азимута восхода Солнца 35 расположен штифт выборки люфта 39, на который давит пружина 40, обеспечивая выборку люфта в индикации и постоянное прижатие щупа 25 к кулачку 22.

С профилем кулачка азимута захода Солнца 23 взаимодействует гребенка азимута захода Солнца 26 прижимаясь щупом 27 гребенки азимута захода Солнца к поверхности кулачка 23. Зубчатая часть гребенки азимута захода Солнца 26 передает вращение на шестерню привода индикации азимута захода Солнца 29, на оси которой расположено колесо привода индикации азимута захода Солнца 36, которое передает вращение на зубчатый сектор индикации азимута захода Солнца 38. На секторе 38 расположен указатель азимута захода Солнца 42, который обеспечивает индикацию азимута захода Солнца относительно шкалы азимута Солнца 5. На колесе привода индикации азимута захода Солнца 36 также расположен второй штифт выборки люфта 39, на который давит вторая пружина выборки люфта 40, обеспечивая выборку люфта в индикации и постоянное прижатие щупа гребенки азимута захода Солнца 27 к кулачку азимута захода Солнца 23.

Как показано на фигуре 9 индикаторы азимута восхода и захода Солнца в стрелочном их исполнении могут быть расположены соосно со стрелками отображения текущего времени (часовой и минутными стрелками). В то же время как показано на фигурах 10 и 11 индикаторы азимута восхода и захода Солнца в стрелочном их исполнении могут быть раздельно расположены от указателей времени.

В свою очередь, часы согласно заявленному изобретению могут также включать в себя компас. Как показано на фиг. 11 в таком варианте выполнения, на циферблате часов располагают циферблат компаса 45 со стрелкой компаса 44.

Как указывалось, угол солнечного азимута определяет горизонтальные координаты Солнца относительно наблюдателя, причем ориентиром как правило является север. Именно поэтому на циферблате часов необходимым условием является отображения указателя севера. Для упрощения использования часов с таким усложненным механизмом индикации азимута восхода и захода Солнца предлагается разделить окружность циферблата на четыре равные части (проводим два перпендикулярных друг другу диаметра под углом 90° от центра окружности). В точках пересечения располагаем указатель сторон горизонта - север, юг, запад и восток. При этом основной и обязательной отметкой на окружности циферблата является указатель севера. Остальные указатели горизонта могут быть обозначены на циферблате часов, а могут и отсутствовать.

При этом для точного отображения азимута восхода и захода Солнца на часах выполняют круговую шкалу с градусной градуировкой, расположенной на циферблате. Такое расположение позволяет точно определить азимут восхода и захода Солнца при помощи стрелки азимута восхода Солнца 8 и стрелка азимута захода Солнца 9.

Таким образом, в заявленном изобретении раскрыт эффективный способ индикации азимута восхода и захода Солнца при использовании системы отображения азимута восхода и захода Солнца, сопряженной с часовым механизмом, и содержащей такие узлы как средство привода индикации, годовой редуктор, кулачок или кулачки азимута восхода и захода Солнца. Именно посредством реализации такой системы отображения обеспечивается возможность осуществления точной индикации азимута восхода и захода Солнца в часах в настоящий момент времени. То есть пользователь часов в режиме реального времени всегда может видеть азимут восхода и захода Солнца.

При этом все описанные в заявке варианты выполнения системы отображения азимута восхода и захода Солнца, точнее варианты выполнения конструктивных узлов этой системы, позволяют обеспечить заявленный технический результат.

Таким образом, обеспечивается достижение требуемого технического результата, а именно создание механизма часов, позволяющего отображать точный азимут восхода и захода Солнца. При этом заявленный механизм является надежным и точным за счет использования раздельного отображения азимута восхода Солнца и азимута захода Солнца при помощи вариантов выполнения механизма привода и индикации азимута восхода и захода Солнца, а также использовании круговой шкалы с градусной градуировкой, расположенной на циферблате.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.

1. П.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз, Курс общей астрономии, изд-е четвертое, исправленное и дополненное, Наука, Москва, 1977, всего 544 стр.

2. М.А. Черный. Авиационная астрономия, М.: Транспорт, 1978, всего 208 с.

3. Красавцев Б.И. Мореходная астрономия. Изд. 2-е перераб. и доп.Учебник для судоводительской специальности высш. учеб. заведений ММФ. М.: Транспорт, 1978. всего 304 с.

4. US 2020218200 А1, 09.07.2020.

5. Парамонов Д.А. Регулировка балансовых часов. Москва, «Машиностроение», 1977, стр. 19-23.

Использование: изобретение относится к приборам времени, в том числе к переносным часам, стационарным часам, а также к хронометрам. Сущность: часы, содержащие корпус, циферблат, часовой механизм, стрелочный механизм, заводную головку, указатель часов и минут, дополнительно содержат систему отображения азимута восхода и захода Солнца, а также указатель севера на циферблате. При этом система отображения азимута восхода и захода Солнца включает кулачок азимута восхода и захода Солнца, который изготавливают на основе предварительного расчета азимута восхода и захода Солнца в заданной местности. Технический результат: создание часов с индикатором азимута восхода и захода Солнца, причем часы являются механическими или электромеханическими, в которых используется для индикации азимута восхода и захода Солнца механический блок индикации, который имеет простую конструкцию. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Система отображения азимута восхода и захода Солнца, содержащая

годовой редуктор, кинематически связанный с часовым механизмом,

кулачок или кулачки азимута восхода и захода Солнца, сопряженные с годовым редуктором, рассчитанные по формуле определения азимутов точек восхода и заката Солнца,

средство привода индикации азимута восхода и захода Солнца, средство индикации азимута восхода и захода Солнца на часах.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что азимут А=А_зах, где А_зах - это азимут захода Солнца, а А - азимут точки, полученной из формулы расчета азимута восхода и заката Солнца.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что А_восх=360°-А, где А_восх - это азимут восхода Солнца, а А - азимут точки, полученной из формулы расчета азимута восхода и заката Солнца.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что годовой редуктор выполнен в виде механического редуктора, состоящего из ряда последовательно соединенных зубчатых колес, передаточное число которых приближено к длине астрономического года.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средство привода индикации азимута восхода и захода Солнца может быть выполнено в виде реечного механизма, в виде гребенок, зубчатая часть которых передает вращение на шестерню привода индикации азимута восхода и/или захода Солнца.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средство индикации азимута восхода и захода Солнца на часах может быть выполнено в виде градуированной по окружности или в секторах окружности шкалы в градусах, расположенной относительно сторон света и указателей азимута захода и восхода Солнца с центром вращения по центру шкалы.

7. Часы, содержащие корпус, циферблат, часовой механизм, стрелочный механизм, заводную головку, указатель часов и минут, отличающиеся тем, что дополнительно содержат систему отображения азимута восхода и захода Солнца по п. 1, указатель севера на циферблате, а также круговую или секторную шкалу с градусной градуировкой, расположенной на циферблате.

8. Часы по п. 7, отличающиеся тем, что дополнительно содержат компас, при этом на циферблате часов дополнительно располагают циферблат компаса со стрелкой компаса.

9. Способ изготовления системы для отображения азимута восхода и захода Солнца по п. 1, при котором изготавливают кулачок азимута восхода и захода Солнца на основе предварительного расчета азимута восхода и захода Солнца в заданной местности, часовой механизм связывают посредством кинематической связи с годовым редуктором, на оси последнего передающего элемента которого устанавливают кулачок или кулачки азимута восхода и захода Солнца, индикацию на циферблате часов выполняют при помощи средства индикации азимута восхода и захода Солнца на часах, движение на который передается посредством привода индикации азимута восхода и захода Солнца, движение на которое передается от кулачка или кулачков азимута восхода и захода Солнца.