Geographisches Zeitinstrument
Die Erfindung betrifft ein gographisches Zeitinstru- ment mit einer kartographischen Darstellung der Erdoberfläche, mit Markiermittel zum Sichtbarmachen der Gebiete, die dem Tag und der Nacht ausgesetzt sind und mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Darstellung und den Markiermitteln, um die von der Erdrotation herrührende Stellung eines Tages sichtbar darzustellen.
Bisherige Versuche, um Tag und Nacht auf einer Karte oder einer Projektion der Erdoberfläche, wie beispielsweise einer Mercator-Projektion, darzustellen, haben sich als grob und ungenau herausgestellt. Dieses beruhte darauf, dass kein genügender Ausgleich für die ständige relative Bewegung der Erde und Sonne vorgenommen wurde und dass die graphische Verzerrung der Erdoberfläche in der Darstellung durch die kartographische Projektion nicht berücksichtigt wurde.
Ausserdem wurden auch nicht die ständig wechselnden Wirkungen der Deklination der Sonne berücksichtigt, die durch die Neigung der Polarachse der Erde hervorgerufen werden.
Es sind schon Uhren, deren Zifferblatt mit einer Erdkarte versehen ist und die starre Masken zum Erzeugen eines Schattens aufweisen, bekannt. Die mittels dieser Masken auf der teilweisen lichtdurchlässigen Darstellung der Erdoberfläche erzeugte Schattengrenze zeigt den Verlauf der effektiven Tag- und Nachtgrenze nur sehr ungenau an.
Weiter ist eine Ausführungsform bekannt, die zwei starre, jedoch bewegliche Masken aufweist. Diese gestatten, die Schattengrenze, wenn auch nicht genau, so doch besser und stetig an den effektiven Verlauf der Tag- und Nachtgrenze anzupassen.
Bei beiden dieser vorbekannten Ausführungen wird eine polare Erdoherflächendarsteilung verwendet. Diese Darstellungsart weist den grossen Nachteil auf, dass einer der Pole sehr stark verkleinert und der andere sehr stark verzerrt dargestellt ist, was eine unübersichtliche Darstellung der Erdoberfläche ergibt.
Die zur Schattenbildung eingesetzten Masken können bei einer kartographischen Darstellung nicht übernommen werden, da ihre beschränkte Einstellmöglichkeit nicht ausreicht, um eine den tatsächlichen Verlauf der Tag- und Nachtgrenze wiedergebende Darstellung zu erhalten.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Zeit instrumentes mit einer kartographischen Darstellung der Erdoberfläche, welches gestattet, die ständig wechselnde Form derjenigen Teile der Erde anzuzeigen, die dem Tageslicht ausgesetzt sind, zum Unterschied von denjenigen Teilen, die der Dunkelheit ausgesetzt sind, wobei die vorerwähnten Erscheinungen in einer geographisch und chronologisch orientierten Weise und in einer leicht verständlichen Form dargestellt werden und dass die von denl Instrument gelieferte Information für die üblichen navigations-astronomischen Bedürfnisse genügt. Weiter soll ein raumsparendes Instrument mit möglichst grosser Ablesefläche geschaffen werden.
Das erfindungsgemässe Zeitinstrument ist dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungsmittel zum geradlinigen Fortbewegen der Darstellung der Erdoberfläche, dass flexible Mittel zum stetigen Anpassen der Grenze zwischen den Tag- und Nachtgebieten an die dauernd wechselnden Bedingungen vorgesehen sind und dass die Darstellung der Erdoberfläche eine in Form eines endlosen Bandes wiederholt hergestellte flache Projektion ist.
Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines geographischen Zeitinstrumentes,
Fig. 7 eine Vorderansicht desselben Instrumcntes, wobei Teile entfernt und weggebrochen sind, um verschiedene innen angeordnete Mechanismen zu zeigen,
Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 111-111 der Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrösserte Vorderansicht des Kartenteiles dzs in Fig. 1 gezeigten Instrumcntes,
Fig. 5 eine vergrösserte Teilansicht gewisser Mechanismen, die in Fig. 2 gezeigt sind,
Fig. 6 eine Teilschnittansicht nach der Linie Vl-VI der Fig. 5,
Fig. 7 eine vergrösserte Teilansicht, gesehen in der Ebene VII-VII der Fig. 6,
Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der Fig.
7, in der die Teile in einer anderen Stellung dargestellt sind, die sie beim Betrieb des Instrumzntes einnehmen,
Fig. 9 eine vergrösserte Teilansicht eines der Wellenaufbauten, die in Fig. 6 im Schnitt gezeigt sind,
Fig. 10 eine vergrösserte Teildraufsicht eines Teiles des den Schatten erzeugenden Mechanismus, der in Fig. 2 dargestellt ist,
Fig. 11 eine Schnittansicht nach der Linie Xl-Xl der Fig. 10,
Fig. 12 einen vergrösserten Teilschnitt eines Teiles des in Fig. 11 gezeigten Mechanismus,
Fig. 13 eine Schnittansicht nach der Linie XIII-XI1I der Fig. 12,
Fig. 14 eine vergrösserte geschnittene Teilansicht nach der Linie XlV-XIV der Fig. 2, wobei einige Elemente aus Gründen der Klarheit fortgelassen sind,
Fig.
15 eine Vorderansicht einer Stundenwinkelskala, die in Fig. 1 gezeigt ist, und die einen Teil des Instrumentes bildet,
Fig. 16 eine Ansicht nach der Linie XVI-XVl der Fig. 15, wobei Teile im Schnitt gezeigt sind,
Fig. 17 eine teilweise im Schnitt gezeigte Teilansicht, in der die Konstruktion der in Fig. 1 gezeigten Skalen Gleitteile dargestellt ist,
Fig. 18 eine Draufsicht eines Teiles des in Fig. 19 gezeigten Mechanismus, wobei Teile im Schnitt dargestellt sind,
Fig. 19 eine Ansicht, in der eine Abwandlung einer der in Fig. 1 gezeigten Skalen dargestellt ist,
Fig. 20 eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform des in Fig. 1 gezeligten Tierkreis- und Jahreszeiten Darstellungsmechanismus.
Nach Fig. 1 hat das Instrument das Aussehen einer Karte 10, die in einem Gehäuse 11 enthalten ist und in einer geeigneten Öffnung oder einem Fenster in der Vorderseite des Gehäuses dargestellt ist. Tatsächlich besteht die Karte jedoch, wie es im einzelnen in der gleichzeitig laufenden Anmeldung, auf die oben Bezug genommen wurde, beschrieben ist, aus drei Karten, die auf einem einzigen Blatt oder einem endlosen Band gedruckt sind, welches nach Fig. 3 über zwei Trommeln
14 und 15 geführt wird, von denen eine durch einen Motor 16 und ein geeignetes Getriebe, welches in Fig. 2 dargestellt ist, mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, welche dem Durchgang der mittleren Zeit entspricht, so dass die Zeit an jedem Punkt auf der Karte durch den Bezug auf eine Zeitskala angedeutet ist, die bei 17 in Fig. 1 dargestellt ist.
Ein über die Trommeln
14 und 15 geführtes Band trägt die Namen der Wochentage, die in einem Fenster 17 erscheinen, welches in dem Kartenband vorgesehen ist und die internationale Datumlinie auf jeder der drei Karten überbrückt, die auf das Band gedruckt sind.
Das Kartenband ist aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt und die Karten sind darauf vorzugsweise in verschiedenen Farben gedruckt. Das Gehäuse cnthält eine Lichtquelle, wie beispielsweise zwei Lampen, die in Fig. 2 und 3 bei 18 gezeigt sind. Die Karte wird also beleuchtet und diejenigen Gebiete der Erdoberfläche, die dem Tageslicht und der Dunkelheit ausgesetzt sind, können durch einen auf die Rückseite des Kartenbandes geworfenen Schatten dargestellt wer- den. Gegenüber einem normalen Schatten sind jedoch Mittel vorgesehen, um das Licht zur Darstellung der Dunkelheit auf der Erdoberfläche durch ein Medium, wie beispielsweise einem durchsichtigen Kunststoff, zu filtern, der z. B. blau gefärbt sein kann.
Da die Darstellung der Nacht und des Tages auf einer flachen Karte, wie beispielsweise einer Mercator Projektion, Linien in Form von sich ständig verändernden Kurven erfordert, muss der Mechanismus, der die Nacht und den Tag abbildet, in ständiger Bewegung sein. Nach Fig. 4 bezeichnet beispielsweise eine gekrümmte Linie 21 das Gebiet, welches dm Tageslicht bei der Wintersonnenwende in der nördlichen Halbkugel ausgesetzt ist. Diese Linie 21 kann als zwei S-Kurven angesehen werden, die sich in der nördlichen Halbkugel treffen.
Diese Kurven verändern sich allmählich oder richten sich gerade, bis sie gerade Linien werden, wie es bei 22 in unterbrochenen Linien angedeu tet ist, wo sie das Tageslicht bei der Frühlings-Tagund -Nachtgleiche darstellen; danach setzen sie ihre Be wiegung oder Krümmung in der entgegengesetzten Richtung fort, bis sie die Sommersonnenwendestellung einnehmen, die durch die gestrichelte Linie 24 dargestellt ist. Nach der Sommersonnenwendestellung wechselt die sich verändernde Krümmung ihre Richtung wieder und geht durch die gerade Phase bei der Herbst-Tag- und -Nachtgleiche hindurch, die durch die Linie 22 dargestellt ist, und dann zurück zu der Wintersonnenwende.
Die eben beschriebene sich ständig verändernd Kurve wird durch ein Paar flexible, abgestimmte Blattfedern ausgeführt, die bei 26 in den Fig. 2, 5, 10 und 11 gezeigt sind. Jede der Blattfedern 26 ist zur oszillierenden Bewegung um ihren Mittelpunkt gestützt und direkt vor einer Führungsstange 27 angeordnet. Die Führungsstange ist ebenfalls in der Mitte für eine oszillierende Bewegung gestützt und wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die sich von der Geschwindigkeit unterscheidet, mit der die Blattfeder in ihrem mittleren Teil angetrieben wird. Die äusseren Enden der Blattfeder befinden sich jedoch in einer gleitenden Verbindung mit der Führungsstange, wo sie sich durch geschlitzte Knöpfe 29 erstrecken (siehe auch Fig. 12).
Da die Mitte der Blattfeder mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird und die Mitte der Führungsstange mit einer anderen Geschwindigkeit angetrieben wird, die geringfügig schneller ist, wird der Blattfeder eine Krümmung erteilt, wenn sie sich von der Tag- und Nachtgleicheln- zu der Sonnenwende-Stellung bewegt, wie es in gestrichelten Linien bei 30 in den Fig. 2 und 5 angedeutet ist. Da die Geometrie dieser Kurve bekannt ist, ist die Blattfeder abgestimmt, so dass sie diese Kurve nachbildet. Dieses kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass die Blattfeder, wie in der Zeichnung gezeigt, verjüngt ist.
Da der Raum zwischen den Blattfedern 26 in dem erfindungsgemässen Instrument die Oberfläche der Erde darstellt, die dem Tageslicht ausgesetzt ist, während der Raum auf den entgegengesetzten Seiten die Nacht dar stellt, ist ein Filter nahe einer jeden Blattfeder an der Nachtseite vorgesehen; eine bevorzugte Form dieses Filters ist in Fig. 10 dargestellt. Der Filter ist aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial in vier gesonderten Stücken hergestellt, die so ausgelegt sind, dass sie der Veränderung in der Krümmung der Blattfeder folgen. Die vier Kunststoffstücke sind in den Fig. 10 und 11 gezeigt und erscheinen in verschiedenen Stellungen in gestrichelten Linien in den Fig. 2 und 5. Ein bei 32 gezeigtes grosses Kunststoff-Filterelement ist mit den entgegengesetzten Enden der Blattfeder verbunden, in dem es die Knöpfe 29 umgreift; es weist eine innere gekrümmte Kante 33 auf.
Ein zweites Filterelemlent ist bei 34 dargestellt, welches einen zentralen Knopf 35 umgreift und von diesem zwecks einer Schwenkbewegung gestützt wird; durch diesen Knopf geht die Blattfeder hindurch. Die bei 36 gezeigten beiden kleinen Filterelemente sind in bezug auf die Knöpfe 29 schwenkbar gelagert. Bei einer relativen Bewegung der Blattfeder und der Führungsstange 27 wird dem Element 34 eine Schwingbewegung durch die gabelförmigen Teile 37 erteilt, die sich nach vorne von der Fläche des Filterelementes erstrecken und die Blattfeder umgreifen.
Gleichartige Teile 38 werden von den Filterelementen 36 getragen und umgreifen die Blattfedern nahe deren Enden. Diese Teile 38 sind ebenfalls in Fig. 13 deutlich dargestellt. Bei einer Schwing- und Kurvenbewegung der Blattfeder neigen die verschiedenen Filterelemente folglich dazu, deren Krümmung zu folgen, wobei sie beispielsweise die in den Fig. 2 und 5 in gestrichelten Linien dargestellten Stellungen einnehmen. Obgleich, wie in der Zeichnung zu ersehen ist, die Krümmungen der Kanten der Filterelemente nicht immer genau mit der Krümmung der Blattfedern übereinstimmen, ist das Resultat im Effekt vollkommen, da die Blattfedern mit einer abgeschrägten oder geschärften Kante versehen sind, die in direkter Berührung mit der Rückseite der Karte 10 steht, wie es in Fig. 12 gezeigt ist.
Nach dieser Fig. 12 sind die Filterelemente 32, 34 und 36 an der Rückseite der Blattfeder angeordnet, so dass durch die verhältnismässig grosse Lichtquelle, welche durch die Lampen 18 nach der Fig. 2 geschaffen ist, der Effekt an einer Seite der Blattfeder, gesehen zur Vorderseite der Karte, vollkommen hell und auf der anderen Seite vollkommen gefiltert ist. Die Linie, welche den Tag von der Nacht trennt, ist also eine klare scharfe Linie, welche, wie später noch erklärt wird, dazu benutzt werden kann, die Länge oder Dauer des Tages an irgendeinem besonderen Punkt auf der Oberfläche der Erde zu messen sowie die genaue Zeit des Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangs darzustellen.
Die Einrichtung zum Oszillieren der Zungen- oder Blattfedern 26 und der Stangen 27, die den Blattfedern die Krümmung erteilen, umfasst einen Synchronmotor 40 (Fig. 2), der über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe 41 (Fig. 14) ein Kettenrad 42 antreibt. Durch eine über das Kettenrad 42 und ein Kettenrad 44 gelegte Kette wird eine Welle 46 gedreht, die eine kombinierte Kurbel- und Nockenanordnung 45 trägt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 soll das Teil 45 zuerst in Verbindung mit seiner Funktion als Kurbel beschrieben werden. Dieses Teil weist einen Kurbelzapfen 46 auf, der mit einem Paar Kasten-Nockenhebeln 47 zusammenwirkt, um den Blattfedern 26 eine oszillierende Bewegung zu erteilen.
Die Konstruktion dieser Kasten Nockenhebel ist in Fig. 6 dargestellt; sie weisen hintere Platten 48 und vordere Platten 49 auf, die zusammen vernietet sind, jedoch durch die Abstandsstücke 50 voneinander getrennt sind. Die hinteren Platten erstrecken sich aufeinander zu und enden in die ineinandergreifenden Zahnsegmente 51, so dass sich die Hebel im Gleichklang um ihre einander entgegengesetzt gelagerten Enden bewegen. Die vorderen Platten sind mit Nockenaussparungen versehen; die Form dieser Kasten-Nockenaussparungen ist bei 54 in gestrichelten Linien dargestellt.
Angenommen, die Kurbeischeibe 45 dreht sich im Uhrzeigersinn gesehen in den Fig. 7 und 8, dann wird der Kurbelzapfen 46 die Kasten-Nockenaussparungen 54 eine zur Zeit und alternierend passieren, so dass beim Nachfolgen des Zapfens die Hebel 47 aus der in Fig. 7 gezeigten oberen Stellung durch die mittlere Stellung der Fig. 8 und dann nach unten in eine Stellung oszillieren, die der in Fig. 7 entgegengesetzt ist. Nach Fig. 9 ist der eine der Hebel 47 an einer Welle 53 mittels einer Buchse und einer bei 54 gezeigten Feststellschraube befestigt. Die Welle 53 ist in Buchsen, wie bei 55 dargestellt, drehbar; an ihrem entgegengesetzten Ende ist der geschlitzte Knopf 35 befestigt, in dem die Blattfeder 26 mittels einer Feststellschraube 56 befestigt ist.
Der Antriebsmechanismus für die Führungsstangen 27, die der Blattfeder eine Biegebewegung erteilen, ist ebenfalls in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Nach diesen.
Figuren ist an dem linken Hebel 47 eine Verlängerung 58 befestigt (siehe auch Fig. 6), die an ihrem äusseren Ende eine Nockenrolle 59 trägt. Diese Nockenrolle wirkt mit einer inneren Nockenfläche 60 an einem Hebel 61 zusammen. Nach Fig. 9 ist der Hebel 61 mittels einer Buchsel 62 auf der Welle 53 gelagert. Sein äusseres Ende ist durch einen Bolzen 63 und einem kurzen Hebel 64 mit einer Hohlwelle 65 verbunden, dessen entgegengesetztes Ende an einer Nabe 66 befestigt ist, die wiederum die Führungsstange 27 trägt.
Diese Stangen 27 werden im Gleichklang durch ein Paar Zahnsegmente bewegt, die bei 67 in Fig. 5 gezeigt sind und die ebenfalls an den Naben 66 befestigt sind.
Aus den Fig. 7 und 8 ist zu ersehen, dass aufgrund des grösseren Hebelarmes, der durch die Verlängerung 58 geschaffen ist, verglichen mit der Länge der Hebel 47, die Führungsstangen mit einer grösseren Geschwindigkeit und über einen grösseren Kreisbogen oszillieren, um die Biegung der Blattfedern hervorzurufen.
Die besondere Gestalt der Nocken 54 und des inneren Nockens 60 sowie die abgestimmte Durchfederung der Blattfedern ist durch die tatsächliche Kurve der Linie bestimmt, die den Tag von der Nacht auf der Fläche einer projizierten Karte der bei diesem Instrument verwendeten Art trennt.
Durch den eben beschriebenen Mechanismus wird sozusagen ein Bild des Tages erzeugt, welches eine helle Fläche darstellt, die in der Mitte der Karte angeordnet ist, wie es in Fig. 4 zu ersehen ist. Dieses Bild des Tages wird in Wirklichkeit jedoch nicht ständig eine mittlere Lage in bezug auf die Karte einnehmen, sondern sich geringfügig in östlicher und westlicher Richtung bewegen. Dieses wird durch die Tatsache hervorgerufen, dass sich die Erde in einer Ekliptik um die Sonne bewegt, so dass die scheinbare Bewegung zwischen der Erde und Sonne, gesehen von der Erde, in ihrer Geschwindigkeit variiert. Folglich scheint die Sonne sogar am Äquator zu einem früheren Zeitpunkt aufzugehen, und auch früher unterzugehen, wo allgemein gesagt, alle Tage als von gleicher Länge angesehen werden können.
Um die Stellung des Tages auf einer Karte genau festzulegen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist es folglich erforderlich, dass alle oben beschriebenen Mechanismen, welche die Linien zur Markierung des Tages und der Nacht erzeugen, bewegbar sind.
Diese Bewegung steht in Beziehung zu einer mittleren Zeitskala und ist die Bewegung, die die scheinbare Zeit zum Unterschied von der mittleren Zeit erzeugt, welches die Verwendung der Zeitgleichung für Navigations- und andere Zwecke erforderlich macht.
Dieses Problem der Zeitbewegung wird mittels der in Fig. 7 und 8 gezeigten Mechanismen bewerkstelligt.
Nach diesen Figuren werden alle Hebel und Mechanismen, die die Blattfedern steuern, von einer bewegbaren Platte 68 getragen, die in einer Öffnung einer Hauptrahmenplatte 69 angeordnet ist. Die vorher beschriebene kombinierte Kurbelscheibe und Nocken 45 treten bei ihrer Drehung mit einer Nockenfolgerolle 70 an einem Bügel 71 in Eingriff, der die Öffnung in der Hauptrahmenplatte überspannt. Eine Feder 72 drückt die Platte 68 und die Nockenfläche oder Kante des Nockens 45 mit der Rolle in Eingriff; durch die Gestaltung der Nockenfläche wird eine reziproke Bewegung auf die Platte übertragen, um die Wirkung der Ekliptik auszugleichen. Für diese Bewelgung wird die Platte durch die Rollen 73 gestützt und durch die Platten 74 geführt.
Die Stellung des Tages in bezug auf die Erde, wic es in Fig. 4 gezeigt ist, und zwar bezüglich der mittleren Zeit, wie es durch die Skala 17 gezeigt ist, wird also genau dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass die Gestalt des Nockens 45 durch die natürlichen lErschei- nungen bestimmt ist und dass die Geschwindigkeit des Vorganges derart ist, dass sich der Nocken einmal pro Jahr dreht. Es ist weiterhin natürlich selbstverständlich, dass es ein Jahr dauert, um einen vollständigen Zyklus des beschriebenen Mechanismus zur Erzeugung des Bildes des Tages und der Nacht durchzuführen.
In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass derselbe Synchronmotor und das Getriebe, welches den Tag- und Nacht Mechanismus antreibt, auch ein Datumband antreibt, welches bei 75 in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt ist, und dessen Funktion und Betrieb in der vorher erwähnten gleichzeitig laufenden Anmeldung beschrieben sind und das dazu dient, den Monat und den Tag an entgegengesetzten Seiten der internationalen Datunilinie anzuzeigen.
Alle die vorher beschriebenen Mechanismen, die die Markierung des Sonnenaufganges und des Sonnenunterganges auf der Fläche der Karte sowie die bezüglichen Wochentage und Stunden steuern, können als Speichermechanismus des Instrumentes angesehen werden, da diese Mechanismen in der Tat die tatsächlichen und graphischen Daten in richtiger Zeitfolge speichern und erzeugen. Andere in Beziehung stehende Tatsachen einschliesslich des Tierkreises und der Jahreszeiten können auf sehr einfache Weise durch denselben Speichermechanismus dargestellt werden. Eine Scheibe zur Darstellung des Tierkreises und der Jahreszeiten ist bei 78 in Fig. 1 gezeigt; nach Fig. 14 wird diese auf derselben Welle 79 getragen, welche die kombinierte Nocken- und Kurbelscheibe 45 antreibt, welche einen einzigen Zyklus pro Jahr durchführt.
Folglich wird durch einen feststehenden Zeiger 80 (Fig. 1) das geltende Zeichen des Tierkreises und der Jahreszeit angezeigt, welches mit den anderen auf dem Instrument gezeigten Informationen in Beziehung steht. Die Stellung des Zeigers in bezug auf die Scheibe hängt davon ab, ob das Instrument in der nördlichen oder südlichen Halbkugel benutzt wird.
Eine abgewandelte Form einer derartigen Scheibe ist in Fig. 20 dargestellt, wo drei Zeiger verwendet werden, einer links von der Scheibe für die nördliche Helmi- sphäre, einer rechts für die südliche Hemisphäre und einer unten für das Zeichen für den Tierkreis. Die rechten und linken Zeiger sind für die Jahreszeiten, die nördlich und südlich des Aquators entgegengesetzt sind, und der unere Zeiger ist für die Tierkreiszeichen, welche auf der ganzen Erde die gleichen sind.
Ein weiterer Informationspunkt, der durch das Gedächtnis des Instruments graphisch dargestellt werden kann, ist die genaue Stellung der Sonne in bezug auf die Erde. Es sei daran erinnert, dass die Sonnenstellung in Wirklichkeit eine Auswirkung der Erdbewegung ist.
In der Navigation und auf anderen Gebieten wird jedoch die Sonne als Bezugspunkt betrachtet, der sich in bezug auf dile Erde bewegt, und wird auch so in der folgenden Beschreibung betrachtet. Die Sonne erscheint an ihrem Zenit an irgendeinem gegebenen Punkt auf der Erde zu einem geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkt an jedem Tag; diese Stellung stellt die scheinbare Mittagszeit oder, navigationsmässig gesprochen, den Meridiandurchgang dar. Um die genaue Stellung der Sonne in bezug auf die Erde anzugeben, ist ein kleiner Zeiger, der bei 85 in Fig. 2 und in vergrössertem Ausmass in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, direkt hinter und in Berührung mit der Platte 10 angeordnet, welcher auf der Fläche der Karte sich kreuzende Linien erzeugt, wie sie bei 85a in den Fig. 1 und 4 gezeigt sind.
Diese erscheinen als Fadenkreuz, sie sind jedoch auf der Zeichnung übertrieben dargestellt. Dieser Knopf wird von einem Rahmen 86 getragen, durch den er sich hindurch in einen senkrechten Schlitz 87 erstreckt, der in einer durchscheinenden tragenden Platte 88 angeordnet ist, welche von demselben Aufbau gestützt wird, der einen Nabenaufbau für die Blattfeder 26 bildet.
Diese Beziehung ist aus Fig. 9 zu ersehen, in der die tragende Platte 88 einen Flansch des Nabenteiles 63 umgreift, in bezug auf den sie lose aufgepresst ist.
Der Rahmen 86 wird in die in Fig. 5 gezeigte mittlere Stellung durch unter Zug stehende Federn 89 gedrückt und oszilliert in einer senkrechten Richtung, in der er durch den Schlitz 87 begrenzt ist, und zwar durch die Hebel 90, die an demselben Mechanismus befestigt sind, welcher die Blattfedern 26 betätigt, und mit dem sie oszillieren. Diese Verbindung ist ebenfalls in Fig. 9 dargestellt. Nach dieser Figur sind die Hebel 90 durch Presssitz mit dem Knopf 35 verbunden, welcher die Blattfedern 26 trägt. Folglich bewegt sich der Sonnenknopf 85 durch einen vollen Zyklus von der Wintersonnenwende zur Sommersonnenwende und zurück zur Wintersonnenwende in dem Zeitraum von einem Jahr.
Da diese Bewegung nicht in ihrer Geschwindigkeit konstant, sondern in der Art einer einfachen harmonischen Bewegung ist, weist die Antriebsverbindung zwischen dem Hebel 90 und dem Rahmen 86 die Form von zwei inneren Nocken auf, die bei 92 in dem Schlitten 86 gezeigt sind, und jeweils mit einem Zapfen 93 an einem der Hebel in Eingriff stehen. Die Nockenflächen sind mathematisch berechnet, um die tatsächliche Bewegung der Sonne in einer nördlichen und südlichen Richtung in bezug auf die Erdoberfläche zu reproduzieren, so dass sie die Deklination der Sonne darstellen.
Wie bereits ausgeführt, ändert sich die Stellung der Sonne in bezug auf die Erde aufgrund der Ekliptik der Erdbahn; diese Veränderung in der Stellung ist in einer östlichen und westlichen Richtung in bezug auf die Erde, welches bereits dadurch berücksichtigt wurde, dass dieser Teil des Speichermechanismus von der Leitplatte 68 (Fig. 7 und 8) getragen wird, die von dem Nocken 45 betätigt wird.
Ein grosser Teil der Informationen, die für viele Zwecke nützlich sind, kann bei dem Instrument leicht durch die Verwendung geeignet angeordneter Skalen erhalten werden, z. B. die Deklination der Sonne, ausgedrückt in Graden, die Zeitgleichung, der Meridiandurchgang der Sonne, der scheinbare oder mittlere Sonnenstundenwinkel, die Länge eines Tages zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang an irgendeinem Ort sowie die Zeit des Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangs an irgendeinem Längengrad und an irgendeinem besonderen Datum. Skalen, die für diese Zwecke geeignet sind, sind in Fig. 1 dargestellt, in der eine Längengradskala 100 gezeigt ist, die gleitbar von einer Stange 101 getragen wird.
Durch Bewegung dieser Skala in eine Stellung nahe der Sonnenstellung, die durch die Markierung 85a angezeigt wird, kann die Deklination der Sonne leicht ersehen werden, und zwar in Graden ausgedrückt, dar übrige Teil der Skala kann dazu nützlich verwendet werden, um verschiedene Stellungen auf der Karte, ausgedrückt in Längengraden, festzulegen. Die Zeitgleichung und der Sonnenmeridiandurchgang werden von einer Stundenskala 102 abgelesen, die gleitbar von einer Stange 103 getragen wird und an ihrem anderen Ende durch eine Führung 104 gehalten wird.
Ein Vergleich der Stellung der Sonnenmarkierung 85a und der mittleren Stunde 12 ergibt eine Ablesung der Zeitgleichung und des Sonnenmeridiandurchgangspunktes. Die Länge des Tages bei einem beliebigen Längengrad wird dadurch erhalten, indem die Skala 102 zu dem fraglichen Längengrad geschoben wird und die Stunden- und Minutenzahl zwischen Markierungslinien für den Sonnenaufgang und Sonnenuntergang abgelesen werden. Um eine direkte Ablesung der Tageslänge zu erleichtern, kann eine abgewandelte Stütze für die Gleitskala verwendet werden, wie sie beispielsweise in den Fig. 1 8 und 19 gezeigt ist. Nach diesen Figuren ist die Skala mit einer Zahnstange 105 versehen, die mit einem Ritzel 106 kämmt, welches von einer Fingerscheib 107 gesteuert wird, um die Skala waagrecht vor der Karte zu bewegen.
Durch ein Bewegung der Skala, diel bis 0 mit der Sonnenaufgangslinie übereinstimmt, wird eine direkte Ablesung der Tageslänge auf der Markierungslinie des Sonnenuntergangs erscheinen. Auf dies Weise wird die Notwendigkeit für eine Interpolation vermieden und es wird durch das Instrument, wie bei anderen Daten, eine direkte Ablesung erhalten.
Der Stundenwinkel der Sonne, und zwar entweder der scheinbare oder mittlere und entweder der bei Greenwich oder der bei einem anderen gegebenen Ort auf der Karte, kann von einer Stundenwinkelskala 110 abgelesen werden, die nahe dem unteren Ende der Karte angeordnet ist. Es ist zu ersehen, dass der Stundenwinkel für irgendeinen gegebenen Punkt auf der Karte dadurch erhalten wird, dass die Skala 100, welche in diesem Fall als richtlinear benutzt wird, auf einen Punkt geschoben wird, der den in Frage kommenden Ort durchkreuzt und dass die von dem Teil 100 angezeigten Winkel auf der Stundenwinkelskala abgelesen werden können.
Da der Greenwicher Stundenwinkel für die Navigation wichtig ist, kann er ohne Benutzung des Teiles 10 bestimmt werden, indem die Ablesung auf einer Vernierskala vorgenommen wird, die auf der Karte, wie bei 100a gezeigt, bei Greenwich oder Null Grad Längengrad aufgedruckt ist. Der so angegebene Stundenwinkel ist der mittlere Stundenwinkel, falls die Skala 110 in bezug auf den Rahmen festgelegt ist, und ebenfalls die Zeitskala 17 an dem oberen Ende der Karte. Der scheinbare Stundenwinkel kann ebenfalls abgelesen werden, indem die Stundenwinkelskala in be- zug zur Bewegung mit dem Sonnenabbild auf der Fläche der Karte festgelegt wird. In den Fig. 14, 15 und 16 ist dargestellt. wic dieses durchgSführt wird.
Nach Fig. 14 ist die Stundenwinkclskala 110 durch einen Bolzen 112 mit einem Bügel 113 verbunden, der an der Stützplatte 68 befestigt ist und mit dieser bewegbar ist, die ausserdem den Sonnenanzeiger 85 der Fig. 5 und 6 trägt. Die Stundenwinkelskala 1 10 ist gleitbar auf der Vorderseite des Gchäuses durch den Bolzen und Schlitzmechanismus 114 (Fig. 16) befestigt; diese Figur zeigt ebenfalls den Bolzen 112. Dieser Bolzen kann durch die Löcher 115 und 116 in die Skala bzw. in das Ge häusc eingesetzt und aus diesem cntfernt werden, wenn cs erwünscht ist, die Skala gegen eine Bewegung mit der Sonne zum Ablesen zeigt, die an irgendeinem zukünftigen oder vergangenen Datum herrschen bzw. herrschten.