Вычислительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G1/08 

(5) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговым, вычислительным устройствам с ручным управлением и предназначено для использования в тех отраслях на родного хозяйства, в которых производствр работ в течение суток связано с условиями освещенности местности сельское хозяйстве, боевая подготовка войск на местности, разн го рода экспедиции, организации занимающиеся заменой естественного ос вещения электрическим освещением и т.п., а также в обыденной жизни, ры баками , охотниками, туристами и той частью населения, чья деятельность связана или зависит от освещенности местности, кроме астрономической пр тики, имеющей для этого более совер шенные приборы. Известны вычислительные устройства с круглыми Ш1 :алами, предназначенные для расчетов гидравлических систем и снабженные кругль ми и спиральными шкалами, имеют пустотелый цилиндр, на котором расположёна выполненная из прозрачного материала втулка с пазом и рисками для отсчета результативных величин. Внутри цилиндра установлен валик, на поверхности .которого нанесены шкалы различных видов гидравлических напряжений. В кольцевых пазах пустотелого цилиндра размещены выступы линейки, связанной с втулкой посредством паза. Определение искомых величин на этом устройстве производится установкой втулки, поворотом цилиндра и валика до совмещения с исходными величинами. Отсчет искомой величи ны производится по соответствующей шкале в точке пересечения 3Toif шкалы с риской втулки. С помощью этого устройстваможно определить четыре величины 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является вычислительное устройство, содержащее корпус, в котором размещены цилиндры, оси вращения которых параллельны и расположены в одной плоскости 21. Однако известные вычислительные устройства обладают ограниченностью функциональных возможностей и позволяют определять не более четырех искомых величин, что явно недостаточ- Ю

но для расчета явлений Солнца, так как при этом необходимо определять восемнадцать величин, определяющих освещенность местности, которые бывают необходимы в производственной и обыденной жизни, в связи с чем известные вычислительные /Ьтройства с их ограниченными функциональными возможностями, не могут быть использованы при расчетах явлений Солнца, определяющих освещенность местности.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач путем создания такого малогабаритного и общедоступного в пользовании устройства, с помощью которого можно было бы заблаговременно рассчитывать явления. Солнца определяющие освещенность местности.

Поставленная цель достигается тем, что в вычислительном устройстве, содержащем корпус, в котором размещены цилиндры, оси вращения которых параллельны и расположены в одной плоскости, корпус снабжен .прозрачной крышкой, на которой нанесены визирные линии, параллельные образующим цилиндров, на цилиндры нанесена информация центральный цилиндр выполнен цельным один крайний цилиндр выполнен трехсекционным, а другой - двухсекционным, причем в секционных цилиндрах одна секция неподвижно свяос(на с общей осью цилиндра, а остальные секции выполнены поворотными относительно нее и зафиксированы с помощью гаек закрепленных на осях цилиндров. С целью повышения быстродействия вычислений средний и один из крайних цилиндров кинематически связаны между собой посредством зубчатой передачи. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 то же, вид справа; на фиг. Ц - крышка корпуса; на фиг. 5 развертка информации на тре секционном цилиндре; на фиг. 6 - разВертка информации на среднем

определяющих освещенность местности, имеет корпус 1, боковые стенки 2 корпуса 1, крышки 3 корпуса 1, выполненную из прозрачного материала. корпусе 1 установлен трехсекционный цилиндр k, цельный цилиндр 5 и двухсекционный цилиндр 6. В секционных цилиндрах t и 6 большие секции неподвижно связаны с общей для всей секций осью 7. Крайние секции этих цилиндров выполнены с полыми выступами 8, выходящими за пределы корпуса 1 устройства, скрепленные в рабочем положении с помощью гаек 9, навинченных на концы осей.

Средний цельный цилиндр 5 имеет левую полусь 10 и правую, утол1цэнную полуось Л, на которую наглухо одето зубчатое колесо 12, связанное через промежуточное зубчатое колесо 13, с зубчатым колесом 1, одетым на ось 7 цилиндра 6, закрепляемое на ней с помощью гайки 9. Вращательное движение цилиндров произ94цилиндре; на фиг. 7 - развертка информации на нижнем двухсекционном цилиндре; на фиг. 8 - грамма из сопряженных шкал для определения разности долгот осевого меридиана часового пояса Москвы и пункта наблюдения, в часовой мере, помещенная на обороте корпуса. Вычислительное устройство, осуществляющее расчет явлений Солнца, водится с помощью устансгвочных головок 15. На крышку 3 корпуса 1 нанесены визирные линии 16 для установки- цилиндров 4-6 в рабочее положение и снятия результативных величин. На среднюю секцию 17 цилиндра k нанесены входная шкала 18 дат восхода Солнца и входная шкала 19 дзт захода Солнца. На секции 17 нанесена также шкала 20. поправок во время восхода и захода Солнца за долготу пункта наблюдения. На левую секцию 21 цилиндра k нанесена шкала 22 времени восхода Солнца, а на правую сек цию 23 - шкала 2k времени захода Солнца (без поправок за широту пункта наблюдения). Кроме того, на секции 21 и 23 нанесены стрелки 25 для установки этих секций на значение поправки за долготу пункта наблюдения по шкалам 20. На всех шкалах цилиндра содержание, относящееся к летнему времени, на образце устройства нанесено красным цветом, а на чертежах заключено в скобки. На цилиндре 5 нанесена шкала 2б дат и номограмма 27 для определения поправок во время восхода и захода Солнца за широту пункта наблюдения с линиями и надписями 28 равных значений этих поправок в минутах, а так же шкала 29 широт Пунктов наблюде/ния от kO .до 60° сверенойшироты На секции 30 цилиндра 6 нанесена номограмма 31 с линиями и надписями 32 в минутах, служащая для определения значений продолжительности гра данских сумерек по датам шкалы 26. Линии 28, 32 значение которых равно нулю или кратко 30 мин, утолщены. Точки с цифрами 33 указывают значение результативных величина которые не могли быть выражены линиями 28 и 32. Штрих 1 3 на линиях 28 и 32 указывают направление убывания абсолютных значений величин, обозначаемых этими линиями. На этом же цилиндре 6 нанесена шкала 35 широт пунктов наблюдения от Q до 60 северной широты и шкала 36 входных величин для определения характерных явлений, обуславливающих условия освещенности мес ности за северным полярным кругом. Н секцию 37 цилиндра 6 для определения высоты Солнца в полдень нанесена шка ла -38, устанавливаемая в рабочее положение с помощью стрелки: 39 на сек ции 30 цилиндра 6. Та часть этой шка лы которая явно относится к летнему бремени, на образце нанесена красным цветом, а на чертежах применены скоб ки. Для юстировки синхронной работы цилиндров на эти цилинлры нанесены юстировочные линии tO, которые прФ1 юстировке устройства совмещаются с визирными линиями 16 на крышке 3, закрепляемой на корпусе 1 с помощью винтов 1. На обратной стороне корпуса 1 устройства нанесена номограмма k2 из сопряженных шкал (.фиг.В На ней нанесены входная шкала 43 вос точных долгот пунктов наблюдения в градусной мере и результативная шкала ЦЦ разностей долгот осевого меридиана часового пояса Москвы и пунк та наблюдения, выраженных в часовой мере с делениями через 10 мин. Надписи на шкалах Ц, 4 выполнены в дв ряда, причем внутренним значением величин на шкале 43 соответствуют внутренние значения на шкале kЦ, а внешним - внешние. Шкалы 18-19 дат восхода и захода Солнца на цилиндре 4 построены от- носител1 но выбранных размеров шкал 22 и 23 по усредненным значениям декретного времени восхода и з ахода Солнца, для точки с ко рдинатами: 56 северной широты и 30 восточной долготы, полученных с использ9ванием Астрономических календарей. Шкала дат 26 на цилиндре 5 посроена по значениям склонений Солнца в даты обозначенные на этой шкале. Номограмма 27 на цилиндре 5 построена по данным, полученным путём вычисления по аргументам: широта (от 40 до 60° северной широты) и азимуты точек восхода и захода Солнца от 47° до . Номограмма 31 на цилиндре 6 построена по усредненным значениям про должительности гражданских сумерек. Нулевое деление щкалы 36 с учётом рефракции и видимого радиуса Солнца, смещено на OfSS вниз относительно остировочной линии 40, цилиндра 6, в связи с чем при определении дат начала и конца сумеречных дней и белых ночей в расчетах применяется дополнение до -6 , равное -5 2 При установке крайних секций трехсекционного цилиндра на значение поправки на долготу пункта наблюдения, эта поправка автоматически вводится во время восхода и захода Солнца для всех дней года. При установке среднего цилиндра на нужную дату он устанавливается на значение величины поправки во время восхода и захода Солнца на широту пункта наблюдения, а нижний цилиндр посредством зуб чатой передачи автоматически устанавливается на значение продолжительности гражданских сумерек и на значение высоты Солнца над горизонтом. При установке нижнего цилиндра . на значение входных величин средний цилиндр автоматически устанавливается: при положительных значениях этих величин - на даты начала и конца полярного дня или на даты начала и конца белых ночей, а при отрицательных значениях этих величин - на даты начала и конца полярной ночи или на даты начала и конца сумеречных дней в полярную ночь.. Устройство дает возможность определять в любом пункте СССР и Европы

в полосе между 4О и 60 северной широты следующие явления Солнца, определяющие освещенность местности по поясному, декретному и летнему времени: время восхода и захода Солн ца; долготу дня или ночи; время наступления рассвета или темноты; долготу светлого или темного времени; время истинного полдня; высоту Солнц в поддень; даты наступления и окончания полярного дня или полярной ночи , даты начала или конца белых ночей, даты начала или конца суммеречный дней в полярную ночь в С&верном полушарии,

Работу с устройством разберем на примере, в котором необходимо отпределить все результативные величины для пункта наблюдения с координатами, определенными по географической арте: ЦЦ°3 северной широты и восточной долготы 2 августа. Разност принятого местного времени и московского времени равна +k ч. Работа с устройством начинается с вычисления постоянных величин для нужного пункТа наблюдения.

При этом определяются:

РВ - pasHOCTJa принятого местного времени и московского времейи, известная местным жителям, равна +k ч.

ПД РДч + РВ 3 ч 37 мин + Ц ч« +2 мин Ответ. ПЛ +23мин.

ПВ - 90°- . Ответ ПВ А5°5.

Подготовка устройства к работе про изводится путем установки на нем вычисленных постоянных величин, для чего необходимо: отвинтить винты 41. и снять крышку 3 с корпуса 1, ослабить гайки 9 на оси 7с обеих сторон цилиндра и, вращая секцию 21 вокруг

своей оси, совместить стрелку 25 со значением ПД (ПД +23 мин) на шкале 20 секции 17. Удерживая в этом положении секции 17 и 21, закрепить гайку 9. Такую же операцию проделать для совмещения стрелки 25 на секции 23 со значениями ПД на шкале 20 секции 17,

Ослабить гайку 9 на оси 7 цилиндра 6 и совместить значение ПВ.(ПВ на шкале 38 секции 37 со стрелкой 39 на секции 30. Удерживая в этом положении секции 30 и 37 закрепить гайку 9 на оси 7 цилиндра 6.

Если пункт наблюдения постоянный, то рекомендуется на цилиндры 5-6 нанести линии, Ьбозначающие значение его широты, для чего сначала острие карандаша совмещают со значением широты () на шкале 29 цилиндра 5 и в таком положении повернуть цилиндр на ЗбО, а затем то же проделать на цилиндре 6 по шкале 35- Точки пересечения полученных линий с визирными линиями 1б навсегда будут служить местом снятия результативных величин с цилиндров .

Установить крышку 3 на корпус 1 и завинтить винты 41.

Определяют время восхода Солнца(ВВ

С помощью установленной головки 15 цилиндра Ц установить шкалу 18 так, чтобы визирная линия 16 этого цилиндра обозначила дату 2 августа на шкале 18. В этом положении на шкале 22 снять отсчет времени восхода Солнца (ВВ) i.BB 6 ч 29 мин.

С помснцью установочной головки 15 цилиндра 5.установить шкалу 26 на дату 2 августа и с номограммы 27 снять значение поправки за широту пункта наблюдения во время восхода Солнца .(nw) относительно линий 28 равных зна чёнйй этих поправок. ПШ +44 мин, а с номограммы 3 снять значение про должительности гражданских сумерек (ПГС) относительно линий 32. ПГС Зб мин. Одновременно со шкалы 38 по визирной линии 16 снимается значение высоты Солнца в полдень(ВС). ВС 63°.

Вычисляют время восхода Солнца (ВВ), которое равно сумме ВВи ПШ. ВВ 6 ч 29 мин + 44 ч 13 мин Ответ. Восход Солнца в 7ч 13 мин.

захода Солнца

Определяют (33).

Устанавливаем цилиндр l| на дату по шкапе Э, а отсчет времени захода Солнца ЯВЗ)снять со шкалы 2. 83, 22 ч 30 мин.

Вычисляем время захода Солнца(В:31. S которое равно разности ВЗЦ и ПШ.

83 22 ч 30 мин - +kk мин 21 ч 6 мин.

Ответ. Заход Солнца в 21 ч k6twH, Примечание: Время эосхода и за- 0 хода Солнца вычисляется, как правило в уме.

Определяют долготу дня (ДД).

Долгота дня, т.е. промежуток времени от восхода до захода Солнца, VS определяется как разность времени захода Солнца 83 и времени восхода Солнца (ВВ)..

ДД ВЗ-ВВ Zi ч ЦЬ мин - 7 ч 13 1 ч. 33 мин.20

Ответ. Долгота дня равна Im 33 мин.

Определение долготы ночи (ДН).

Долгота ночи (ДН), т.е. промежуток времени от захода до восхода . Солнца определяется как разность яоет 25 мени восхода Солнца на следующий день. т.е. 3 августа, увеличенного на 2А ч и времени захода Солнца в начале ночи. ДН ДВ + ч - ВЗ 7ч 15 мин +24 ч - 21 ч Ц6 мин 30 9 ч 29 мин.

Ответ. Долгота ночи с 2 на 3 августа равна 9ч 29 мин, где ВВ 7ч 15 мин - время вЬсхода Солнца 3 абгуста.

Определяют время включения (вечером) и выключения.(утром) уличного освещения.

Определение времени включения и выключения уличного освещения сводится к определению времени наступле- о ия темноты и рассвета. Пояснение: часть суток после захода Солнца называется вечерними сумерками, а перед его восходом - утренними сумерками. При безоблачном небе в конце « гражданских сумерек освещенность горизонтальной поверхности равна 0,1 лк и сОЕ падает с необходимостью включения искусственного освещения для безопасности дорожного движения. Про- 50 должительность гражданских сумерек ПГС « 36 мин.

Время наступления темноты (ВТ) определяётся как сумма времени захода Солнца ) и продолжительности, граж- 55 данских сумерек (ПГС).

ВТ ВЗ + ПГС 21 ч 6 мин -«4- 36 МИН 22 ч 22 мин.

Ответ. Уличное освещение необходимо включать в 22 ч 22 мин.

Время наступления расвета (ВР,)определяётся как разность времени восхода Солнца С ВВ) на следукиций день, т.е. 3 августа и продолжительности гражданских сумерек (ПГС). Время восхода Солнца 3 августа мин ВР ВВ-ПГС 7ч 15 мин 36 мин 6 ч. 39 мин.

Ответ. Время выключения уличногоосвещения 6 ч 39 .мин.

Определить время, в течение которого уличное освещение должно быть включенным и определить долготу наиболее благоприятного на уборке урожая светлого времени.

Пояснение. Определение этих величин сводится к определению долготы темного-и светлого времени.

Долгота темногЪ времени (Дтв) определяется как разность времени наступления рассвета (ВР на следующий день, т.е. 3 августа ( 39мин) . увеличенного йа 2 ч и времени нас тепления темноты 2 августа(ВТ 22 ч 22 мин.

-ВТ «бч 39 мин +. + 2М 4,22 мин 8ч 17 мин.

Ответ. Бремя освещения упиц ночью со 2 на 3 августа равно 8 ч 17 мин.

Долгота светлого времени (ДСВ чи ленно равна разности времени наступления темноты ВТ и рассвета(ВР) в одну и ту же дату - 2 августа. ДСВ ВТ-ВР.

ВР определяется для 2 августа ВР ВВ-ПГС 13 мин мин. ВР ВВ-ПГС 7ч 13 МИН 36 мин 6 ч 37 мин.

ДСВ «ВТ-ВР 22 ч 22. мин гб ч 37 мин 15 ч U5 мин.

Ответ. Долгота наибйлеё благоприятного на уборке урожая светлого времени 2 августа равна 15 ч м

Определяют время максимальной Освещенности местности Солнцем. Решение этой задачи сводится к определению времени истинного полдня и к определению высоты Солнца в это время.

Время истинного полдня (ВИП) определяется как полусумма времени . восхода ( 13 мин) и захода Солнца ( ч kb мин .)

ВИП(ВВ+83):2 17ч 13 мин + +21 ч А6 мин) : 2 Т ч 29,5 мин.

Ответ. Время Истинного полдня 1 ч 29,5 «ин. Высота Солнца СВС в истинный по день и равна 63 . Примечание. 3 истинный полдень направление на Солнце совпадает с направлением на юг. Обозначенное на местности оно может быть использовано при ориентировании, например телевизионных антенн, если азимут на телепередатчик получен по карте, а также при ориентировании по Солнцу с помощью часов, считая, что место полдня на циферблате часов является место на циферблате, равное вычисленному времени истинного полдня. Оно равно округлено Т ч 30 мин по летнему времени. Определяют даты наступления и окончания полярного дня и полярной ночи, даты начала и конца белых ночей, даты начала и конца сумеречных дней в полярную ночь на параллели 69 северной широты. Пояснение. Определение дат сводится к вычислению входных величин в шкалу 36 на цилиндре 6: Д| - первичного значения этого дополнения значенияшироты пункта наблюдения 6sP до Д- - вторичного значения этого дополнения. Д,Д -5°2, . . Вычисляются положительные и отрицательные значения . Д. Положительные значения Д 90-б9 21, Д5 21-5° . Отрицательные значения Д Д,-21 -5 2 -2б .Устанавливают Шкалы 36 цилиндра 6 поочередно на положительные и отрицательные значения R, и Д, приче при установке шкалы Зб на положител /ное значение Д. и Дополучаем на шк пе 26 по визирной линии 16 цилиндра 5 соответственно даты начал и конца полярного дня и даты начала и ко ца белых ночей, а при установке цилиндра 6 на отрицательные значения Д и Д- получаем соответственно дат начала и конца полярной ночи и даты начала и конца суммеречных дней в п лярную ночь. Примечание, Начало полярного дня и белых ночей всегда приходится на первое полугодие, а начало полярной ночи и суммеречных дкей в ней - на второе полугодие. Даты начала и кон белых ночей можно определить с ши/роты более 60 S . Решение, Действуя, как указано в ше получаем: начало полярного дня ЗЭ 21 мая, конец - 23 июля, начало белых ночей 1 мая, конец - 12 августа (а между ними - полярный день). Начало полярной ночи 2 декабря, конец - 11 января. Примечание.. Установить цилиндр 6 на отрицательное значение Д нельзя, так как это значение выходит за пределы шкалы 36, Это значит, что в период с 2 декабря по 11 января полярная ночь на этой параллели не имеет круглосуточной темноты, а в течение всего периода прерывается сум речными полярными днями. Таким образом, предлагаемое вычислительное устройство позволяет заранее получать данные о явлениях Солнца, определяющих освещенность местности на любую дату: время восхода или захода Солнца, время наступления рассвета или темноты и т.п. необходимых там, где человек связан или его деятельность зависит от этих явлений, например в сельском хозяйстве, военнослужащими при организации боевой подготовки врйск на местности в любое время суток/ участниками разного рода экспедиций, рыбаками, охотниками и той частью населения, чья деятельность зависит от освещенности местности в течение суток, а также при определении времени перехода от естественного освещения к электрическому освещению и обратно в целях обеспечения безопасности уличного движения в наиболее обжитой части страны и в заполярных районах СССР, подвергающихся интенсивному освоению. Формула изобретения 1, Вычислительное устройство, содержащее корпус в котором размещены цилиндры, оси вращения которых параллельны и расположены в одной плоскости, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, корпус снабжен прозрачной крышкой, на которой нанесены визирные линии, параллельные образующим цилиндров,на цилиндры нанесена информация, Ц6нtpaльный цилиндр выполнен цельным, один крайний цилиндр выполнен трехсекционным, а другой двухсекционным, причем в секционных цилиндрах одна секция неподвижно связана с. общей осью цилиндра, а остальные секции выполнены поворотны ми относительно нее и зафиксированы с помощью гаек, закрепленных на осях цилиндров. 2, Устройство по п.1, о т л и мающееся тем, что, с целью повышения быстродействия вычисле-иий, средний и один из крайних ципйндров

iPut.3

игЛ 9 посредством зубчатой передаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 565301, кл. G Об G 1/08, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G Об G 1/06, (прототип). 20 232 X УХ4/ В