Инсоляционный прибор Советский патент 1993 года по МПК G01W1/12 

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть .использовано для построения солнечных карт, дополнительных к ним инсоляционных графиков для любой широты и для определения показателей инсоляции, параметров солнцезащитных -устройств светопроемов при проектировании гражданских и промышленных зданий или генеральных планов.

Целью изобретения является повышение универсальности и удобства в эксплуатации прибора, а также повышение точности определения всех показателей инсоляции для любого часа, даты и широты земли.

На фиг. 1 показан инфляционный прибор, общий вид; на фиг. 2 - сектор I планшета, общий вид; на фиг. 3 - секторы II и 111 планшета, общий вид; на фиг...4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5, 6 - секторы IV, V планшета, примеры построения инсоляционных

графиков; на фиг. 7 - шкальная линейка со стрелкой - указателем, общий вид; фиг. 8 - солнечная карта- ЭПП, общий вид; фиг. 9 - инсометрика-ЭПП, общий вид.

Инсоляционный прибор содержит планшет 1 с координатными сетками и примера- ми построения, состоящий из пяти секторов, ось 2 в виде специального винта с декоративной головкой и острым кончиком (иголкой), линейку 3 со стрелкой-указателем и маленькими отверстиями 6 и 7, зажим 4 (фиг. 1,4),

Инсоляционный прибор работает следующим образом. На планшет 1 накладывается прозрачная бумага - калька (на фиг. 1 показана штриховыми линиями) и крепится при помощи зажима 4. Проводится циркулем окружность радиусом R соответствующей широты р - окружность горизонта (например, (f 55° с.ш, г, Москва, ,0 см). В дальнейших примерах будет рассматри00 GJ

О

ю

со

ваться этот же пример (пр., когда 55° с.ш.. и запишется в скобках). Для построения видимых траекторий солнца, находя- щихся в любом заданном месте объектов, пользуемся сектором 1. На нем имеются две координатные сетки Сб и Re и две группы ломаных линий. Так как согласно настоящему изобретению, все траектории солнца и часовые линии представляют собой окружности, задача сводится к определению смещения центра Сб, . относительно осей С-Ю, В-3 и радиуса Re, . С этой целью по оси В-3 от центра вправо и влево отложены значения географических широт от р 35°с.ш. по 75° с.ш., по вертикали С-Ю размещена шкала мер А в сантиметрах, а каждая ломаная соответствует 22 числу каждого месяца, проставленному на ней римскими числами. Левая часть сектора 1 - для определения геометрического места всех центров окружностей траектории солнца, а правая часть для определения числовых значений по шкале мер А их радиусов для всех месяцев года и широт. Для нахождения указанных параметров окружностей, от точек пересечения ломаных с вертикальной линией, проведенной через принятую точку (пр. р 55° с.ш.) на шкале широт р, опускают перпендикуляры на шкалу мер А (пр. Сб,,4 см, R6,,0 CM, C6,v.,15 см, R6,v,,9 см и т.д.). Получив геометрическое место всех центров Cei, числовые значения радиусов Рб на шкале А можно провести окружности траектории солнца для каждого месяца до пересечения с окружностью горизонта. При этом траектория солнца в дни весеннего {22.Ill, ) и осеннего (22.IX, ) равноденствия проходит через две точки, принадлежащие одновременно окружности горизонта и оси В-3 (фиг. 5, сектор IV, верхняя фигура).

Для построения часовых окружностей пользуемся симметричными относительно оси секторами II и III, В этих секторах точки пересечения ломаных с горизонтальной широтной линией принятой широты (пр. 55° с.ш.) определяют геометрическое место всех центров +Oj; y,-Gr x часовых окруж- ностей. Все эти часовые окружности проходят через точку s, принадлежащую оси С-Ю, наяэдящейся в I секторе. Точка s принятой широты определяется аналогично Re посредством ломаной s. Еще предлагается другой вариант определения местонахождения точки s на шкале мер А. Взяв в качестве точки пересечения принятой горизонтальной широтной линии с осью С-Ю, проводим окружность через точки восхода или захода окружности горизонта, отмеченной 90°. Про0

веденная через указанные точки окружность пересечет шкалу мер А в искомой точке s (фиг. 5, сектор IV, нижняя фигура). При необходимости с помощью горизонтальных и вертикальных шкал мер можно получить все необходимые числовые значения окружностей - траектории Солнца, часовых линий и горизонта.

Проводится окружность, определяющая расчетное начало и конец инсоляции

или отмечающая угол па дения солнечного луча на землю в за пределами которой прямые солнечные лучи теряют эффективность.

5 Получен основной график солнечная карта - ЭПП (фиг, 8), который позволяет решать комплекс инфляционных задач и основан на применении соответствующих сменных графиков, образующих единую се0 рию, Одним из основных таких графиков является инсометрика-ЭПП (фиг. 9), предназначенный для расчетов показателей инсоляции помещений и открытых территорий застройки с учетом затеняющего влияния

5 расчетных точек окружающей средой (здания, стационарные деревья, балконы, лоджии, козырьки и т.п.) и для определения параметров солнцезащитных устройств. Инсометрику-ЭПП выполняют на про0 зрачной бумаге (кальке) и при расчетах накладывают на солнечную карту - ЭПП, одевая при этом их центры К на иголку винта 3,

Инсометрика-ЭПП строится следую5 щим образом. Калька накладывается на планшет 1 и зажимается зажимом 4. Проводится окружность горизонта/ радиусом (пр. Н55°с.ш., ,OcM), и взаимно перпендикулярные оси. Вкручивается винт Зс

0 иголкой в паз 5 снизу планшета 1. На иголку надевается отверстие 7 линейки 3, На линейке 3 шкала Св представляет геометрическое место всех центров окружностей. Совмещая край линейки 3 с осью С-Ю, пе5 реносим центры Св на ось С-Ю и проводим окружности, проходящие через две точки - точки восхода (6 ч) и захода окружности горизонта, Радиальные линии строятся вращением линейки вокруг иголки, отсчитывая

0 при этом азимут от осевой линии С-Ю вправо и влево на азимутальной шкале, расположенной на наружной окружности планшета 1 (фиг. Ь; сектор, верхняя фигура).

Существуют солнечные карты, на кото5 рых нанесена координатная сетка, основан ная на радиально-кольцевой системе и предназначенная.для определения координат (азимуты и высоты) Солнца. Для построения таких координатных сеток достаточно снять линейку 3 с иголки и надеть второе

отверстие 6 из иголку. Шкала на линейке 3 указывает величины радиусов окружностей высоты Солнца от центра К. Зная RH, можно провести концентрические окружности, служащие для определения высоты Солнца, радиальные линии, построение аналогично радиальным линиям на инсометрике-ЭПП, позволяют отсчитывать азимуты Солнца от южного направления меридиана вправо и влево. Если нет необходимости построения таких сеток, то предлагается другой вариант определения координат Солнца. В какой- нибудь заданный момент на солнечной карте линейку разворачивают вокруг иголки так, чтобы край линейки совпал с точкой нахождения Солнца. Тогда в виде прямоугольного треугольника стрелка на конце линейки 3 соответствующей широты укажет его азимут, а по шкале RH на линейке 3 определяют высоты Солнца.

Шкальную линейку 3 удобно использовать для определения продолжительности инсоляции (П,И.) объектов с учетом их ориентации. Например, для определения п.и. вертикального фасада зданий достаточно, чтобы стрелка-указатель линейки показывала принятую ориентацию, а внутренний край линейки разделял солнечную карту на две части - та часть, где лежит стрелка-указатель покажет п.и. фасада зданий в тече- ние года, а другая часть покажет время нахождения их в тени.

В совокупности солнечная карта- ЭПП, инсометрика-ЭПП и шкальная линейка 3 на планшете 1 позволяют решать все геометрические задачи по расчетам инсоляции и солнцеэащиты с высокой точностью и большой скоростью, вызванной тем. что всегда используются только закономерные линии - окружности и прямые линии, которые легко и просто строятся с помощью циркуля и линейки. Для расчетов показателей инсоляции, солнцезащитных средств, основанных на применении заявляемого инфляционного прибора (планшет, солнеч-

ная карта - ЭПП, инсометрика - ЭПП, шкальная линейка) можно использовать существующие методы: комплексный метод расчетов показателей инсоляции и солнцезащитных средств (Б.А. Дунаев. Инсоляция жилища, М., Стройиздат, 197У, глава V, А.Я. Штейнберг. Расчет инсоляции зданий, Киев, Буд вельник, 1975, с. 24, 25,40. Руководство по проектированию солнцезащитных средств в промышленных зданиях, Москва, Стройиздат, 1980, с. 54-56): метод теневых масок (Е. Харкнесс, М. Мехта: Регулирование солнечной радиации в зданиях. М., Стройиздат, 1984, с. 38-45, 126-137, 171, 172 (Приложение 2).

Предлагаемый инсоляционный прибор по сравнению с прототипом позволяет повысить точность построения солнечных карт и графиков и на основе их решать комплекс геометрических задач инсоляции и солнце- защиты для любого часа, даты и широты Земли, что свидетельствует об универсальности заявляемого прибора. При этом отпадает необходимость накладывания на чертеж большого количества графиков, все расчеты выполняются непосредственно на планшете и прибор не требует дополнительных операций (например; размещения его на линейках кульмана), что доказывает удобство данного прибора в эксплуатации.

Формула изобретения Инсоляционный прибор, включающий планшет с инсоляционным графиком, закрепленную на нем перпендикулярно его плоскости ось, установленную на оси с возможностью вращения стрелку, линейку и транспортир со шкалой, отличающий- с я тем, что. с целью повышения точности измерения, в него введен зажим для крепления бумаг, стрелка жестко связана с линейкой, а шкала транспортира и инсоляционный график в виде прямоугольной и ломанной координатной сетки нанесена на планшете.

Фиг.1

Использование; изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для построения соленчных карт и к ним дополнительных инсоляционных графиков для любой географической широты, предназначенных для решения комплекса геометрических задач инсоляции и солнцезащиты для любого часа и даты, что свидетельствует об универсальности заявленного прибора, Прибор позволяет повысить точность расчетов инсоляции и солнцезащиты. Сущность изобретения состоит в том, что на планшете нанесены прямоугольные, ломаные координатные сетки, что позволяет легко и быстро найти параметры окружностей траектории движения Солнца и часовых линий, и их построения выполняются только с помощью циркуля и линейки. Прибор в комплексе с линейкой и полученными графиками позволит с высокой точностью решать указанные выше задачи, используя известные методы, 9 ил,

ЮЗ

ЈЈxaro/ jr

CJ

Ъ

I

u ««

/Г

фиг 4

в

&V2 $

54

с

ч-Ч

.°

« о

т si.a-,

аа

Фиг.

Сел/я0р у

Фс/г.Ј

1831702

СОЛНЕЧНАЯ КАРТА - эпп

ф-55-с.

Фиг. 8

ik Ф 55 с.ш.

Н max - g + 25 Д « 58,5 60

ь

ъ

н.-,

Составитель в.Михайленко Техред М.МоргенталКорректор С.Юско

Ю

Фиг. 9