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.
Geographical time instrument
The invention relates to a graphical time instrument with a cartographic representation of the earth's surface, with marking means for making the areas exposed to day and night visible, and with means for generating a relative movement between the representation and the marking means around that resulting from the earth's rotation To show the position of a day.
Previous attempts to represent day and night on a map or a projection of the earth's surface, such as a Mercator projection, have turned out to be rough and imprecise. This was due to the fact that insufficient compensation for the constant relative movement of the earth and sun was made and that the graphic distortion of the earth's surface in the representation by the cartographic projection was not taken into account.
In addition, the constantly changing effects of the sun's declination, which are caused by the inclination of the Earth's polar axis, have not been taken into account.
There are already clocks whose dial is provided with a map of the world and which have rigid masks for creating a shadow, known. The shadow border created by means of these masks on the partially translucent representation of the earth's surface shows the course of the effective day and night border only very imprecisely.
An embodiment is also known which has two rigid but movable masks. These allow the shadow boundary, if not exactly, at least better and steadily to adapt to the effective course of the day and night boundary.
In both of these previously known designs, a polar earth surface representation is used. This type of representation has the major disadvantage that one of the poles is very much reduced in size and the other is shown very much distorted, which results in a confusing representation of the earth's surface.
The masks used to create shadows cannot be used in a cartographic display, since their limited setting options are not sufficient to obtain a display that reproduces the actual course of the day and night boundary.
The object of the invention is to provide a time instrument with a cartographic representation of the earth's surface, which allows to display the constantly changing shape of those parts of the earth that are exposed to daylight, as opposed to those parts that are exposed to darkness, wherein the above-mentioned phenomena are presented in a geographically and chronologically oriented manner and in an easily understandable form and that the information supplied by the instrument is sufficient for the usual astronomical navigation needs. Furthermore, a space-saving instrument with the largest possible reading area is to be created.
The time instrument according to the invention is characterized in that movement means are provided for moving the representation of the earth's surface in a straight line, that flexible means are provided for continuously adapting the boundary between the day and night regions to the constantly changing conditions and that the representation of the earth's surface is in the form of an endless band is repeatedly made flat projection.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, for example. Show it:
Fig. 1 is a front view of a geographic time instrument,
Fig. 7 is a front view of the same instrument, with parts removed and broken away to show various internal mechanisms;
Fig. 3 is a sectional view along the line 111-111 of Fig. 2,
FIG. 4 shows an enlarged front view of the map part of the instrument shown in FIG. 1,
Fig. 5 is an enlarged partial view of certain mechanisms shown in Fig. 2,
6 is a partial sectional view along the line VI-VI of FIG. 5,
7 shows an enlarged partial view, seen in the plane VII-VII of FIG. 6,
FIG. 8 is a view similar to FIG.
7, in which the parts are shown in a different position which they assume when the instrument is in operation,
FIG. 9 is an enlarged partial view of one of the shaft assemblies shown in section in FIG. 6;
Fig. 10 is an enlarged partial plan view of a portion of the shadow generating mechanism shown in Fig. 2;
11 shows a sectional view along the line Xl-Xl of FIG. 10,
FIG. 12 shows an enlarged partial section of part of the mechanism shown in FIG. 11,
13 shows a sectional view along the line XIII-XI1I of FIG. 12,
14 shows an enlarged sectional partial view along the line XIV-XIV of FIG. 2, with some elements being omitted for the sake of clarity,
Fig.
Figure 15 is a front view of an hour angle scale shown in Figure 1 which forms part of the instrument.
16 shows a view along the line XVI-XVl of FIG. 15, parts being shown in section,
Fig. 17 is a fragmentary view, partially in section, showing the construction of the scale slide members shown in Fig. 1;
Fig. 18 is a plan view of a portion of the mechanism shown in Fig. 19, with parts shown in section;
19 is a view showing a modification of one of the scales shown in FIG. 1;
FIG. 20 is a view of an alternative embodiment of the zodiac and seasons display mechanism shown in FIG.
Referring to Fig. 1, the instrument has the appearance of a card 10 contained in a housing 11 and shown in a suitable opening or window in the front of the housing. In fact, however, as described in detail in the co-pending application referred to above, the card consists of three cards printed on a single sheet or endless belt which, as shown in FIG. 3, is over two drums
14 and 15, one of which is driven by a motor 16 and a suitable gearbox, which is shown in Fig. 2, at a speed which corresponds to the passage of the mean time, so that the time at each point on the map is indicated by reference to a time scale, which is shown at 17 in FIG.
One over the drums
14 and 15 bears the names of the days of the week which appear in a window 17 which is provided in the card tape and bridges the international date line on each of the three cards printed on the tape.
The card tape is made of a translucent material and the cards are preferably printed thereon in different colors. The housing contains a light source, such as two lamps, shown at 18 in FIGS. 2 and 3. The map is thus illuminated and those areas of the earth's surface that are exposed to daylight and darkness can be represented by a shadow cast on the back of the map tape. Compared to a normal shadow, however, means are provided to filter the light to represent the darkness on the surface of the earth through a medium such as a transparent plastic, the z. B. can be colored blue.
Since the representation of night and day on a flat map, such as a Mercator projection, requires lines in the form of constantly changing curves, the mechanism that depicts night and day must be in constant motion. According to FIG. 4, for example, a curved line 21 designates the area which is exposed to daylight at the winter solstice in the northern hemisphere. This line 21 can be viewed as two S-curves that meet in the northern hemisphere.
These curves gradually change or straighten until they become straight lines, as indicated in broken lines at 22, where they represent daylight at the vernal equinox; thereafter they continue to bend or bend in the opposite direction until they assume the summer solstice position shown by the dashed line 24. After the summer solstice position, the changing curvature changes direction again and goes through the straight phase at the autumn equinox represented by line 22 and then back to the winter solstice.
The continuously changing curve just described is implemented by a pair of flexible, tuned leaf springs shown at 26 in FIGS. 2, 5, 10 and 11. Each of the leaf springs 26 is supported for oscillating movement about its center point and is arranged directly in front of a guide rod 27. The guide rod is also supported in the center for an oscillating movement and is driven at a speed different from the speed at which the leaf spring is driven in its central part. The outer ends of the leaf spring are, however, in a sliding connection with the guide rod, where they extend through slotted buttons 29 (see also FIG. 12).
Because the center of the leaf spring is driven at one speed and the center of the guide rod is driven at another speed which is slightly faster, the leaf spring is given a curvature as it moves from the equinox to the solstice position as indicated in dashed lines at 30 in FIGS. 2 and 5. Since the geometry of this curve is known, the leaf spring is tuned so that it reproduces this curve. This can for example be achieved in that the leaf spring is tapered, as shown in the drawing.
Since the space between the leaf springs 26 in the inventive instrument represents the surface of the earth which is exposed to daylight, while the space on the opposite sides represents the night, a filter is provided near each leaf spring on the night side; a preferred form of this filter is shown in FIG. The filter is made of a translucent plastic material in four separate pieces that are designed to follow the change in curvature of the leaf spring. The four pieces of plastic are shown in Figures 10 and 11 and appear in various positions in dashed lines in Figures 2 and 5. A large plastic filter element shown at 32 is connected to the opposite ends of the leaf spring in which there are buttons 29 encompasses; it has an inner curved edge 33.
A second filter element is shown at 34 which engages around a central knob 35 and is supported by this for the purpose of pivoting movement; the leaf spring goes through this button. The two small filter elements shown at 36 are pivotably mounted with respect to the buttons 29. With a relative movement of the leaf spring and the guide rod 27, the element 34 is given an oscillating movement by the fork-shaped parts 37 which extend forwardly from the surface of the filter element and encompass the leaf spring.
Similar parts 38 are carried by the filter elements 36 and embrace the leaf springs near their ends. These parts 38 are also clearly shown in FIG. When the leaf spring oscillates and curves, the various filter elements consequently tend to follow their curvature, taking up, for example, the positions shown in FIGS. 2 and 5 in dashed lines. Although, as can be seen in the drawing, the curvatures of the edges of the filter elements do not always exactly match the curvature of the leaf springs, the result is perfect in effect, since the leaf springs are provided with a beveled or sharpened edge that is in direct contact with the back of the card 10 is as shown in FIG.
According to this FIG. 12, the filter elements 32, 34 and 36 are arranged on the rear side of the leaf spring so that the effect on one side of the leaf spring is seen through the relatively large light source created by the lamps 18 according to FIG on the front of the card, is perfectly bright and on the other side is completely filtered. The line separating day from night is thus a clear, sharp line which, as will be explained later, can be used to measure the length or duration of the day at any particular point on the surface of the earth, as well as the to represent the exact time of sunrise and sunset.
The device for oscillating the tongue or leaf springs 26 and the rods 27 which impart the curvature to the leaf springs comprises a synchronous motor 40 (FIG. 2) which drives a chain wheel 42 via a suitable reduction gear 41 (FIG. 14). A shaft 46 carrying a combined crank and cam assembly 45 is rotated by a chain placed over the sprocket 42 and a sprocket 44. With reference to FIGS. 7 and 8, the part 45 will first be described in connection with its function as a crank. This part has a crank pin 46 which cooperates with a pair of box cam levers 47 to give the leaf springs 26 an oscillating movement.
The construction of these box cam levers is shown in Figure 6; they have rear panels 48 and front panels 49 that are riveted together but separated from one another by spacers 50. The rear plates extend towards one another and terminate in the interlocking toothed segments 51, so that the levers move in unison about their opposite ends. The front plates are provided with cam recesses; the shape of these box cam recesses is shown at 54 in dashed lines.
Assuming that the crank disk 45 rotates clockwise as seen in FIGS. 7 and 8, then the crank pin 46 will pass the box cam recesses 54 one at a time and alternately, so that when the pin follows the lever 47 from the position shown in FIG oscillate through the middle position of FIG. 8 and then down to a position which is opposite to that in FIG. 7. According to FIG. 9, one of the levers 47 is attached to a shaft 53 by means of a bushing and a locking screw shown at 54. The shaft 53 is rotatable in sockets, as shown at 55; the slotted button 35, in which the leaf spring 26 is fastened by means of a locking screw 56, is fastened at its opposite end.
The drive mechanism for the guide rods 27, which give the leaf spring a bending movement, is also shown in FIGS. After these.
Figures an extension 58 is attached to the left lever 47 (see also FIG. 6), which carries a cam roller 59 at its outer end. This cam roller cooperates with an inner cam surface 60 on a lever 61. According to FIG. 9, the lever 61 is mounted on the shaft 53 by means of a bush 62. Its outer end is connected by a bolt 63 and a short lever 64 to a hollow shaft 65, the opposite end of which is fastened to a hub 66 which in turn carries the guide rod 27.
These rods 27 are moved in unison by a pair of tooth segments, shown at 67 in FIG. 5, which are also attached to the hubs 66.
From FIGS. 7 and 8 it can be seen that due to the larger lever arm created by the extension 58 compared to the length of the lever 47, the guide rods oscillate at a greater speed and over a larger arc of a circle in order to avoid the bending of the Cause leaf springs.
The particular shape of the cams 54 and the inner cam 60 as well as the coordinated deflection of the leaf springs is determined by the actual curve of the line which separates day from night on the surface of a projected map of the type used in this instrument.
The mechanism just described produces a picture of the day, so to speak, which represents a light area which is arranged in the center of the map, as can be seen in FIG. In reality, however, this image of the day will not always occupy a central position in relation to the map, but will move slightly in an easterly and westward direction. This is caused by the fact that the earth moves in an ecliptic around the sun, so that the apparent movement between the earth and the sun, as seen from the earth, varies in speed. Consequently, the sun seems to rise earlier even at the equator, and also to set earlier, where generally speaking, all days can be regarded as being of equal length.
In order to precisely determine the position of the day on a map, as is shown in FIG. 4, it is consequently necessary that all of the mechanisms described above, which generate the lines for marking the day and night, are movable.
This motion is related to a mean timescale and is the motion that creates apparent time as distinct from mean time, which requires the use of the equation of time for navigation and other purposes.
This problem of time movement is accomplished by means of the mechanisms shown in Figs.
According to these figures, all of the levers and mechanisms that control the leaf springs are carried by a movable plate 68 which is arranged in an opening of a main frame plate 69. The previously described combined crank disk and cam 45, as they rotate, engage a cam follower roller 70 on a bracket 71 which spans the opening in the main frame plate. A spring 72 urges plate 68 and the cam surface or edge of cam 45 into engagement with the roller; the design of the cam surface transfers a reciprocal movement to the plate to compensate for the effect of the ecliptic. For this movement the plate is supported by the rollers 73 and guided through the plates 74.
The position of the day with respect to the earth, as it is shown in Fig. 4, and specifically with respect to the mean time, as it is shown by the scale 17, is thus precisely represented. It goes without saying that the shape of the cam 45 is determined by natural phenomena and that the speed of the process is such that the cam rotates once a year. It is further understood, of course, that it takes a year to complete a full cycle of the described mechanism for generating the image of the day and night.
In this connection it should be noted that the same synchronous motor and the gearbox which drives the day and night mechanism also drives a date band which is shown at 75 in FIGS. 1, 2 and 4, and its function and operation in the previous one mentioned concurrent application and which serves to display the month and the day on opposite sides of the international data line.
All the mechanisms described above, which control the marking of sunrise and sunset on the surface of the map, as well as the relevant days of the week and hours, can be regarded as the memory mechanism of the instrument, since these mechanisms do in fact save the actual and graphic data in the correct time sequence and generate. Other related facts including the zodiac and the seasons can very easily be represented by the same storage mechanism. A disk representing the zodiac and the seasons is shown at 78 in Figure 1; 14, this is carried on the same shaft 79 which drives the combined cam and crank disk 45 which performs a single cycle per year.
Thus, a fixed pointer 80 (FIG. 1) indicates the applicable zodiac and season sign which is related to the other information displayed on the instrument. The position of the pointer in relation to the disk depends on whether the instrument is used in the northern or southern hemisphere.
A modified form of such a disk is shown in FIG. 20, where three pointers are used, one to the left of the disk for the northern helmet sphere, one to the right for the southern hemisphere and one below for the symbol for the zodiac. The right and left hands are for the seasons that are opposite north and south of the equator, and the bottom hand is for the signs of the zodiac, which are the same all over the world.
Another point of information that can be graphed by the instrument's memory is the exact position of the sun with respect to the earth. It should be remembered that the position of the sun is actually an effect of the earth's movement.
In navigation and other fields, however, the sun is considered to be a point of reference moving with respect to the earth, and is also considered to be in the following description. The sun appears at its zenith at any given point on earth at a slightly different time each day; this position represents the apparent noon or, speaking in terms of navigation, the passage through the meridian. To indicate the exact position of the sun in relation to the earth, a small pointer is shown at 85 in FIG. 2 and to an enlarged extent in FIGS 6, located directly behind and in contact with the plate 10 which creates intersecting lines on the face of the card as shown at 85a in FIGS.
These appear as crosshairs, but they are exaggerated in the drawing. This button is carried by a frame 86 through which it extends into a vertical slot 87 located in a translucent support plate 88 which is supported by the same structure that forms a hub structure for the leaf spring 26.
This relationship can be seen in Fig. 9, in which the load-bearing plate 88 engages around a flange of the hub part 63, with respect to which it is loosely pressed on.
The frame 86 is urged to the central position shown in Fig. 5 by springs 89 under tension and oscillates in a vertical direction in which it is bounded by the slot 87 by the levers 90 attached to the same mechanism which actuates the leaf springs 26 and with which they oscillate. This connection is also shown in FIG. According to this figure, the levers 90 are connected by a press fit to the button 35 which carries the leaf springs 26. Thus, the sun button 85 moves through a full cycle from the winter solstice to the summer solstice and back to the winter solstice in the one year period.
Since this movement is not constant in speed but in the nature of a simple harmonic movement, the drive connection between the lever 90 and the frame 86 is in the form of two inner cams shown at 92 in the carriage 86 and respectively engage a pin 93 on one of the levers. The cam surfaces are mathematically calculated to reproduce the actual motion of the sun in a north and south direction with respect to the earth's surface so that they represent the sun's declination.
As already stated, the position of the sun with respect to the earth changes due to the ecliptic of the earth's orbit; this change in position is in an easterly and westerly direction with respect to the earth, which has already been taken into account by the fact that this part of the storage mechanism is carried by the guide plate 68 (Figs. 7 and 8) which is operated by the cam 45 .
Much of the information which is useful for many purposes can easily be obtained from the instrument through the use of suitably arranged scales, e.g. B. the declination of the sun, expressed in degrees, the equation of time, the meridian passage of the sun, the apparent or mean sun hour angle, the length of a day between sunrise and sunset in any place, and the time of sunrise and sunset at any degree of longitude and in any particular Date. Scales suitable for this purpose are shown in FIG. 1, which shows a longitude scale 100 slidably supported by a rod 101.
By moving this scale to a position near the sun position, indicated by marker 85a, the declination of the sun can be easily seen, expressed in degrees, the remainder of the scale can be usefully used to indicate various positions on the Map, expressed in degrees of longitude. The equation of time and the passage of the solar meridian are read from an hourly scale 102 which is slidably supported by a rod 103 and held at its other end by a guide 104.
A comparison of the position of the sun marking 85a and the middle hour 12 gives a reading of the equation of time and the point of passage of the sun meridian. The length of the day at any longitude is obtained by sliding the dial 102 to the longitude in question and reading the hours and minutes between marker lines for sunrise and sunset. In order to facilitate a direct reading of the day length, a modified support for the sliding scale can be used, as shown, for example, in FIGS. 18 and 19. According to these figures, the scale is provided with a rack 105 which meshes with a pinion 106 which is controlled by a finger washer 107 in order to move the scale horizontally in front of the card.
By moving the scale that coincides with the sunrise line to 0, a direct reading of the length of the day will appear on the sunset marker line. In this way the need for interpolation is avoided and a direct reading is obtained by the instrument as with other data.
The hour angle of the sun, either apparent or mean and either that at Greenwich or any other given location on the map, can be read from an hour angle dial 110 located near the bottom of the map. It can be seen that the hour angle for any given point on the map is obtained by moving the scale 100, which in this case is used as a straight line, to a point which crosses the location in question and that of the angle indicated by the part 100 can be read on the hour angle scale.
Since the Greenwich hour angle is important for navigation, it can be determined without using part 10 by taking a reading on a vernier scale printed on the map at Greenwich or zero degrees longitude as shown at 100a. The hour angle so indicated is the mean hour angle if the scale 110 is fixed with respect to the frame, and also the time scale 17 at the top of the card. The apparent hour angle can also be read off by setting the hour angle scale in relation to the movement with the image of the sun on the surface of the map. In Figs. 14, 15 and 16 is shown. how this is carried out.
According to FIG. 14, the hour angle scale 110 is connected by a bolt 112 to a bracket 113 which is fastened to the support plate 68 and can be moved with the latter, which also carries the sun indicator 85 of FIGS. The hour angle scale 110 is slidably attached to the front of the housing by the bolt and slot mechanism 114 (Fig. 16); this figure also shows the bolt 112. This bolt can be inserted through the holes 115 and 116 in the scale or in the housing and removed therefrom, if it is desired, the scale shows against movement with the sun for reading, which prevailed or existed on any future or past date.