КОПЕРНИКАНСКИЙ ПЛАНЕТАРИЙ Советский патент 1971 года по МПК G09B27/02 

Изобретение относится к области приборостроения при разработке учебных наглядных

ПОСОбиЙ.

Известны коперниканские планетарии, содержащие горизонтальную ферму, модели Меркурия, Венеры, Земли, связанной с Луной посредством водила. Марса, Юпитера и Сатурна с кольцом, электродвигатель и трансмиссию с валом и раздаточными редукторами.

Однако в известных устройствах не учтены эллиптичность орбит планет и неравномерность скоростей орбитального движения каждой планеты, не обеспечено такое вращение орбиты Луны, при котором остается постоянным угол наклона плоскости орбиты Луны к плоскости орбиты Земли, не сохраняется постоянная ориентация в пространстве плоскости кольца Сатурна, а также не предусмотрена возможность быстрой точной установки одной или нескольких планет по заданным гелиоцентрическим долготам.

Предлагаемый планетарий отличается тем, что в нем установлены следящая система, вспомогательный электродвигатель, связанный с трансмиссией посредством вспомогательной электромагнитной муфты, и щесть цевочных колец, эксцентрично расположенных относительно «Солнца и связанных с фермой посредством опорных катков, а с раздаточными редукторами трансмиссии посредством последовательно расположенных звездочки и коитактной электромагнитной муфты, причем на каждом из колец укреплена прозрачная модель планеты с маской и осветителем внутри

нее, в модели Земли установлен привод Луны, в модели Сатурна-привод его кольца, а на валу трансмиссии цевочными кольцами, несущими модели Юпитера и Марса, установлена электромагнитная муфта. Следящая

система планетария содержит щесть щаговых электродвигателей с контактными стрелками на их валу, щесть задающих устройств, каждое из которых выполнено в виде круговой щкалы с задающей контактной стрелкой, и

равномерно расположенные на цевочных кольцах флажки, по обе стороны которых у каждого кольца размещены осветитель и фотоэлемент, связанный с соответствующим щаговым электродвигателем, причем контактная стрелка шагового электродвигателя и задающая контактная стрелка установлены соосно и вместе с соответствующей контактной электромагнитной муфтой замкнуты в одну электрическую цепь.

Привод Луны состоит из наклонного вала с подщипником, моторедуктора и двух кинематически связанных с моторедуктором вертикальных валов, причем наклонный вал свяиз вертикальных валов, а другой вертикальный вал связан с подшипником. Привод кольца Сатурна состоит из электромагнита и храпового механизма, содержащего храповое колесо, кинематически связанное с вертикальной осью, и ползун с зубом, сцепленным с храповым колесом, причем обмотка электромагнита связана с фотоэлементом следящей системы, установленным у цевочного кольца Сатурна, якорь электромагнита кине- Ю матически связан с ползуиом, а вертикальная ось связана с кольцом Сатурна. Такое конструктивное выполнение планетария позволяет сохранить истинную конфигурацию планетных орбит, правильное соотно- 15 шение периодов обрашения планет и добиться быстрой точной установки одной или нескольких планет по заданным гелиоцентрическим долготам. Кроме того, в данном планетарии обеспечено такое вращение орбиты Лу- 20 ны, при котором остается постоянным угол наклоиа плоскости орбиты Луны к плоскости орбиты Земли, а также обеспечена постоянная ориентация в пространстве плоскости кольца Сатурна. Па фиг. 1 изображен общий вид планетария; на фиг. 2-общий вид следящей системы; на фиг. 3 - схема иривода Луны и на фиг. 4 - привод кольца Сатурна. Планетарий содержит ферму 1 с укреплен- 30 ными на ней катками 2, между которыми расположено шесть цевочных колец 3. Цевочные кольца 3 установлены эксцентричио относительно Солнца, и на каждом из них укреплена модель одной из планет: Меркурия 4, 35 Венеры 5, Земли 6 с Луной 7, Марса 8, Юпитера 9 и Сатурна 10 с кольцом 11. .Модели нланет выполнены в виде прозрачных шаров с размешенными внутри осветителями (не показано) и масками, установленными на той 40 стороне модели, которая противоположна модели Солнца. На ферме 1 укреплены также электродвигатели 12 и 13, связанные с цевочными кольцами 3 нри помощи трансмиссии. состоящей из вала 14, редукторов 15, электро- 45 магнитных муфт 16, 17 и 18 и звездочек 19. Размеры моделей планет, радиусов цевочных колец 3 и передаточные отнощения трансмиссии для калсдого цевочного кольца устанавливаются такими, чтобы были соблюдены50 относительные размеры планет, их средние расстояния от Солнца и нериоды их обращения относительно Солнца. Следящая система состоит из флажков 20, равномерно размещенных на цевоч-55 ном кольце 3 и установленных у каждого цевочного кольца 3 по обе стороны от флажков 20 осветителя и фотоэлемента, связанного с шаговым электродвигателем 21, на валу которого установлена контактная стрелка 22.60 Шаговый электродвигатель 21 и контактная стрелка 22 находятся на пульте управления 5 25 задающей контактной стрелки 24. Стрелки 22 и 24 установлены на одной оси, проходящей через центр щкалы 23. Привод модели Луны 7 установлен внутри модели Земли 6 и содержит моторедуктор 25, вертикальный вал 26, связанный с моторедуктором нрп помощи щестерен 27 и 28, вертикальный вал 29, связанный с моторедуктором 25 посредством щестерен 30 - 35 и наклонный вал 36, укрепленный в подщипнике 37 и связанный с валом 26 карданом 38. Подшипник 37 соединен с валом 29. Наклонный вал 36 жестко связан с водилом 39, несущим модель Луны 7. Передаточное отношение систем шестерен 27, 28 и 30-35 устанавливают таким. тобы отношение угловых скоростей вращения валов 36 и 29 было бы равно отношению угловой скорости вращения Луны вокруг Земли и и угловой скорости вращения лунной орбиты относительно оси, иерпендпкулярной плоскости орбиты Земли. Привод кольца // Сатурна 10 установлен внутри модели Сатуриа и состоит из элсктромагиита 40 и храпового мехапизма, содержащего храповое колесо 41, связанное с вертикальной осью 42 при помощи шестерен 43 и 44, собачку 45, ползун 46 с зубом 47 и рычаг 48, связывающий при помощи шарниров 49 нолзун 46 с якорем электромагнита 40. Обмотка последнего соединена с фотоэлементом (не показан) следящей системы, установленным у цевочного кольца 3 Сатурна 10, а на вертикальной оси 42 укреплена прозрачная полусфера 50, несущая кольцо // Сатурна 10. Чис.то зубьев храпового колеса 41 и передаточное отношение шестерен 43 и 44 устанавливается таким, чтобы обеспечить равенство углов поворота цевочного кольца 3, несущего модель Сатурна 10 и углов поворота кольца // Сатурна 10 относительно оси 42. Все цевочные кольца 3 оборудованы токопроводящими шинами, обеспечивающими питание от внешнего источника осветителей, размещенных внутри моделей нланет, а также питание моторедуктора 25 и передачу сигналов следящей системы на электромагнит 40. Планетарий работает следующим образом. Па нульте управления устаиавливают задающие контактные стрелки 24 по круговой шкале 23 Б положение, соответствующее заранее заданным гелиоцентрическим долготам для каждой планеты. Включают муфты 16 и 18, а муфту 17 выключают. Затем включают электродвигатели 12 и 13, которые вращают вал 14 трансмиссии и через редукторы 15, муфты 18 и звездочки 19 это вращение передается на цевочные кольца 3, несущие модели планет. При вращении цевочных колец 3 флажки 20, размешенные на них, нрерывают ноток света, падающий от осветителя на соответствующий фотоэлемент. В результате в цепи фотоэлемента возникает импульс, повораго цевочного кольца 3 за время между двумя последовательными пересечениями флажками 20 светового потока.

В результате такого вращения контактные стрелки 22 и 24 замыкаются и возникающий при этом электрический импульс выключает соответствующую контактную электромагнитную муфту 18. При этом соответствующее цевочное кольцо 3 вместе с моделью нлапеты останавливается в пункте с заданной гелиоцентрической долготой.

После установки всех моделей планет в исходное положение двигатели 12 и 13 выключаются.

Для демонстрации движения планет выключают задающие контактные стрелки 24 и муфту 16, а муфты 17 и 18 включают. Затем включают осветители, расположенные внутри моделей планет и двигатель 12, который описанным выше способом приводит во вращение все цевочные кольца 3 и укрепленные на них модели иланет.

В момент возникновения движения модели Земли 6 автоматически включается моторедуктор 25, вращающий валы 29 и 36, в результате чего происходит вращение модели Луны 7 вокруг модели Земли 6 и вращение плоскости орбиты модели Луны 7 вокруг оси, перпендикулярной плоскости орбиты модели Земли 6.

При врашении цевочного кольца 3, несущего модель Сатурна 10, сигнал от фотоэлемента следящей системы подается в обмотку электромагнита 40. При этом происходит перемещение якоря электромагнита 40, поворот рычага 48, смещение ползуна 46 с зубом 47 и поворот храпового колеса 41, вызывающий поворот шестерен 43 и 44, оси 42, прозрачной полусферы 50 и кольца // Сатурна 10.

В данном планетарии может быть продемонстрировано движение только одной или нескольких планет, для чего необходимо включить только одну или несколько соответствующих муфт IS.

Для быстрой установки моделей Сатурна 10 и Юпитера 9 в заданное исходное положение возможно увеличение скорости вращения моделей этих планет более чем в 10 раз. Для этого двигатель 13 связывают с валом 14 при помощи соответствующего редуктора, а установку этих планет в исходное положение производят описанным выще способом.

Предмет изобретения

1. Коперниканский планетарий, содержащий горизонтальную ферму, модели Меркурия, Венеры, Земли, связа«ной с Луной посредством водила. Марса, Юпитера и Сатурна с кольцом, электродвигатель и трансмиссию с валом и раздаточными редукторами, отличающийся тем, что, с целью соблюдения истинной конфигурации планетных орбит, правильного соотношения периодов обращения планет и быстрой точной установки одной или нескольких планет по заданным гелиоцентрическим долготам, в нем установлены следящая система, вспомогательный электродвигатель, связанный с трансмиссией посредством вспомогательной электромагнитной муфты, и шесть цевочных колец, эксцентрично расположенных отцосительно модели Солнца и связанных с фермой посредством опорных катков, а с раздаточными редукторами трансмиссии посредством последовательно располол енных звездочки и контактной электромагнитной муфты, причем

на каждом из колец укреплена прозрачная модель планеты с маской и осветителем внутри нее. в модели Земли установлен привод Луны, в модели Сатурна - нривод его кольца, а на валу трансмиссии мел-;ду цевочными кольцами, несущими модели Юпитера и Марса, установлена электромагнитная муфта.

2.Планетарий по п. 1, отличающийся тем, что следящая система содержит шесть шаговых электродвигателей с контактными стрелками «а их валу, шесть задаюших устройств, каждое из которых выполнено в виде круговой шкалы с задающей контактной стрелкой, и равномерно расположенные на цевочных кольцах флажки, по обе стороны которых у

каждого кольца размещены осветитель и фотоэлемент, связанный с соответствующим шаговым электродвигателем, причем контактная стрелка шагового электродвигателя и задающая контактная стрелка установлены соосно

и вместе с соответствующей контактной электромагнитной муфтой замкнуты в одну электрическую цепь.

3.Планетарий по пп. I и 2, отличаюшийся тем. что, с целью вращения орбиты Луны,

обеспечивающего постоянство угла наклона плоскости орбиты Луны к плоскости орбиты Земли, привод Лупы состоит из наклонного вала с подщипником, моторедуктора и двух кинематически связанных с моторедуктором

вертикальных валов, причем наклонный вал связан с водилом и посредством кардана с одним из вертикальных валов, а другой вертикальный вал связан с подшипником.

4.Планетарий по пп. 1,2 и 3, отличающийся тем, что, с целью сохранения ориентации в пространстве плоскости кольца Сатурна, привод кольца Сатурна состоит из электромагнита и храпового механизма, содерлсащего храповое колесо, кинелгатически связанное с вертикальной осью, и ползун с зубом, сцепленным с храповым колесом, причем обмотка электромагнита связана с фотоэлементом следящей системы, установленным у цевочного кольца Сатурна, якорь электромагнита кинематически связан с ползуном, а вертикальная ось связана с кольцом Сатурна.

Xi

№ I

3

3 8

«/