CN2206466Y - 多用时钟地图仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是将挂在墙上的地图与时钟组合在 一起，代替普通时钟时针的是一幅从地球极点观看的 每24小时转动一周的地图。它除了具有时钟与地 图的功能外还产生了一些新的功能。即：1.直接显示 本地及格林威治时间、世界各主要城市的时间。2.形 象地显示了世界各地处在白昼或黑夜，以及在各季节 的日出日落时间。3.将分别挂在墙上的时钟与地图 合并将使墙面整洁清爽。

Description

一、本实用新型叙述的是一种模拟地球自转的壁挂式大型多用途时钟，同时它也是一幅便于观察的世界地图，在此代替时钟时针的是一幅每24小时旋转一周的以极点为中心的世界地图，可以直观地确定世界各大城市的地区时间及各个季节的日出日没时间。

二、93年7月，中央电视台新闻节目报导了以每日旋转一周的地球仪显示各城市的地区时间的时钟，其功能与本实用新型有相似之处。

三、提出本实用新型的目的是发展一种多用途的壁挂式时钟，其特点有三，其一，可一目了然地得知世界主要城市的地区时间，还可查出其在不同季节的日出日落时间，其二，如果该仪表有一幅大尺寸的世界地图，那么对它的观察将比对同样尺寸的普同地图更为方便，因为人们能将欲详察的地域转动到察看者眼前，其三，以一幅世界地图填充了普通指针式时钟表盘上不传送信息的中部可使表盘的面积得以充分利用。更进一步若仪器为方形外壳，其未被时钟及地图利用的四角可用于加装电子数字式日历，温度，温度及气压计，如此可将所有日用壁挂仪表集中于一体，成为一集实用性和装饰性于一体的多用途仪器，使墙面干净整洁。

四、本实用新型的内容可用附图加以说明，图（1）是一幅以北极为中心的园形地图，是从北极绘到赤道的，地图印刷在透明薄膜的反面，再将其粘贴在泡沫塑料圆盘上，为减轻盘重和增加刚性盘上有形成辋、辐、毂的加厚部分，毂就紧固在时针轴上，该轴通过一系列中间齿轮与由晶振分频的秒脉冲驱动的步进电机相啮合，为与地球自转相符合，地图按逆时针方向每24小时旋转一周。

图的***为有24等分刻度且固定不动的刻度环（2），按装在地图东经120°黑色箭头（3）在刻度环上的指数即为北京时间，按装在东经45°上的箭头（4）指示着莫斯科时间，印在地图0°经度的虚线箭头（5）指示出格林威治时间（GMT），如欲了解更多城市的时间可按装更多的其他颜色的箭头分别指示之。

由图（1）还可看出刻度环下部标示的是白昼时刻，上部系黑夜时刻，这样安排的理由是仪表挂在墙上，其下部距人眼近，而白昼是人们察看地图的主要时间，还可想象如此布置就好象太阳位于仪表的正下方，那么刻度6（点）与18（点）的连线应为日出（左段）日落（右段）线，实际上由于地球自转与其绕太阳轨道平面有66.5°的倾斜角，此线仅在春分和秋分时正确，通过作图和计算还可求出其他节气的日出日落线（见附录），这是一组与北极圈相切或相交的曲线，图1中的（7）为夏至适用的与北极圈相切的曲线，另一相切的边是与（7）对称的是冬至线，其他曲线均与北极圈相交，由于这些曲线是不动的，只好将其印制在不动的表蒙上，为便于确定现时的季节线，可增设一每年转动一周的季节针，即图1的（6），针长应等于地图上北极圈的半径，与此针配套的是印制地表蒙上的不动的北极圈，此圈上刻有平均分布的且与各季节线相关的24个节气点。为保证指针准确地每年转动一周，采用一组其比值相当近似的减速齿轮与地图轴相连，齿数比相约后为：

（33×89×97）／（6×10×13）＝365.2423

图2为时钟机芯之截面图，图中（1）为旋转地图，（2）为透明表蒙，（3）为分针，（4）为与机壳相连的支撑套，（5）为秒针，（6）为季节针，（7）为驱动地图的减速用中间齿轮，（8）为介于秒针及分针间的齿轮，（9）为分针齿轮，（10）为地图齿轮，（11）秒针齿轮，（12）连接秒针与步进电机轴的齿轮，（14）为电机转子，（13）是与季节针相连的齿轮，（10）与（13）间的365.2423：1的减速齿轮没有绘出。

图3给出了有北南两幅地图的时钟地图仪，由于重要国家均在北半球高纬度上，南北两图在北纬18°分界，如此则北图比南图比例尺大1.5倍，在两幅圆图相接处的上方装有普通时钟的秒针和分针，其刻度盘与普通时钟基本相同，不同的是它印制在透明表壳上，其内部结构如图4所示，石英钟机芯（3）通过分针齿轮（4）带动中间齿轮（5）再通过中间齿轮（2）带动北图齿轮（1），同时中间齿轮（5）直接驱动南图齿轮（6），各齿轮转动方向如图中箭头所示。（7）为季节指针的减速组件，放大后如图5。其中（1）为地图齿轮，13齿，（2）、（3）为连成一体的两个中间齿轮，可称之为第一中间齿轮，分别为97齿和15齿。（4）、（5）称之为第二中间齿轮，分别为89齿和12齿。（6）为指针齿轮，99齿。

通过如上叙述，可以看出时钟地图仪比普通钟表，增加了一些新功能。它们都是与地图结合而得到的。

为了得到更好的地图功能，圆形地图应能随意转动。即使想要观察之区域处与圆图之下方。对单图仪表而言，解决方法之一是转动仪表之主体（包括刻度盘及全部指针），对双图仪表特别是大型仪表必须增设一套电动转图及对时（调整时刻）机构。其原理如图4所示。14为盒式录音机电机（无速度控制电路，可以正反转），其轴上之齿轮与中间轮2啮合，可通过按＋（9）及－（8）按钮使电机正反转，由于石英钟机芯已有离合器，因此地图可不受机芯走时机构（步进电机、减速齿轮等）的控制而快速向前或向后转动，从而满足了对时及观看地图的要求。图中10为一盒式录音机用的磁带记数器。它通过有齿皮带与电机啮合，功能是保证每次因观看地图而转动地图后能准确地复位。过程是每当对时完成后按一下复位钮，使计数器复零。如再因观看地图使电机转动后，必然在计数器中留下一数字。结束看图时，通过按相反转动的按钮使计数器复零，如此就保证了时钟恢复到原始时刻。在电动机停止时，为使其不致成为石英钟机芯的负载和计数器不走字，电机轴上的齿轮应与中间齿轮2脱离啮合。具体做法可有多种，例如可以将电机支撑在通过其自身重心的摆动轴上，轴心与中间齿轮2的切线方向平行，通过一与电机并或串连的电磁铁摆动电机使之与齿轮2啮合，电机停止后由于复位弹簧使之脱离啮合。再例如可以借用双电机式盒式磁带录音机机芯常用的收供带电机轴上之齿轮与收供带轴的啮合的方法，即增加两个安装在一个摆动臂两端且始终与电机轴齿轮啮合的齿轮，由于摆动臂中心与电机轴同心且二者间存在一不大的但足以克服一复位弹簧的摩擦力矩，因此当电机正反转时分别使正转或反转中介齿轮与齿轮2啮合，而当电机停止时，复位弹簧使二中介齿轮均脱离与齿轮2的接触。

图4中的15′，15系一对放大镜，安装在一透明长臂16的两端，16的中点有一轴，插装在支架17的轴承中，因此两个放大镜可绕臂中心转动一角度，由于其重量相等，借助与臂中心的摩擦力可使两放大镜停留在任意角处，如此即可将不同纬度的地图加以放大。更进一步当放大器中心与观察点在经度方向相差甚小的时候，将会感到转动地图并不是方便之举，也就是说最好是用手掌握的放大镜能左右移动一下，这就是图4中的连杆18，19，20的用途即当放大镜沿16的长度方向移动18，19，16组成的三角形变形，而此三角形与18，20，16组成的三角形永远为一对全等的三角形，也就是说放大镜14，15总是往相反的方向作等距离的运动，从而保证了两个放大镜自重形成的力距相等。使16能在工作的角度内随意停留。

在单圆图的情况下放大镜的移动可采用图6的方式，其中1为放大镜，2为透明支架，3为仪器底座上长孔（或槽），4为移动放大镜之把手，6为底座上之长齿条，7为放大镜支架上的短齿条，当移动放大镜时即将把手移向左方，7与6脱开。再将4移上或移下，最后使把手向右恢复到原始右边位置，借助于放大镜的重力，支架绕5逆时针方向转动，使6与7啮合，支架之位置即得以固定。

当然利用微型直流电动机经减速后转动一其轴向受底座限位的螺母，并将放大镜支架连接在一根不旋转并穿过上述螺母和垂直于地平面的螺杆上，当电机通过按向上或向下按钮使螺母正或反转时，支架连同放大镜就会向上或向下运动。

通过放大镜在地图纬度方向的移动，加上地图本身的转动，等于放大镜可以扫描地图的任何地区。如果制图技术能够保证清晰的细节，就可将地图的信息量增加到放大镜放大倍数的平方倍。

再者，普通大幅世界地图的上部总是处于人眼之上以致不登高则难以看清其细节。这里通过转动地图，使全图都有机会处于下部，即减少了欲观察部位与人眼的距离。

综上所述可以说本时图仪具有更好的地图功能。

本实用新型也可以采取另一形式，即每小时旋转一周的是按24小时分度的刻度盘，作为时针用的圆形地图保持固定，这样做的优点是因观看地图而将其转动后可以无需要复位计数器便可以准确地复位，缺点是失去了形象地表明地球自转的功能。

五、本实用新型与每日转动一周的地球仪相比具有某些优点，首先是地图是平面的，不占据三维空间，能方便地挂在墙上。尺寸可以做得很大，即可得到一幅更为详细的地图。其次，图上的全部地区及城市均直接处于视界下，不象球体只能看见面对观察者的一面，往往需要转动球体才能见到想观看的地区。

六、申请人认为实现本时钟地图仪较好的方式是采用图1所示的仅有一幅北半球的地图。因为它结构简单，且表现了世界上最重要的地区，更好的方案是地图从北极绘至北纬18°，因为所有重要大国几乎都位于北半球的高纬度，也包括了我国除了南海诸岛的所有地区，如此地图的比例将得到扩大，同时还减少了地图边沿地区的几何失真，最好的方案是在上述方案的基楚上将底座（与墙壁紧固部分）与仪表间保持一种可转动的连接即图1中仪表上有槽8，底座上有槽9，中间填以钢球10，以便用手转动仪表，使地图上欲观察的地区处于眼前。

        附录：24节气日出日落线绘制方法

严格地说在一年365天，甚至一连若千年中每天的日出日落是时间都不一样。因此不能按月日绘此曲线簇。中国农历的24节气正好平分了地球绕日轨道，即地球每运动15°相当于15.218天，为一个节气，因此本实用新型按节气来绘此曲线簇，容易理解的是春分秋分线为一直线，其余的曲线可按如下步骤绘制：

首先由于地球距离太阳甚远，太阳光为一组平行光，正好将地球向日的一半照亮。背日的一半则为黑夜，交界处正是日出日落处，下面再借图7作进一步的解释。图7a中的圆形为地球的一半，通过其中心的水平线是赤道，上方的平形线为纬度线，右侧的SS箭头为夏至时的阳光，与赤道有23.5°夹角，SS′为SS的垂线，即太阳处于地平线的一个环，图7b为图7a的投影，SS′环在图7b上变成一个与北极圈相切的椭圆，其它节气的椭圆应先从图8求得短轴，图8中

与夏至差一个节气的日不落区之纬度

La₁₅＝90°－Sin^－1Sin23.5°·Cos15°＝67.3462°

与夏至差二个节气的日不落区之纬度

La₃₀＝90°－Sin^－1Sin23.5°·Cos30°＝69.7980°

与夏至差三个节气的日不落区之纬度

La₄₅＝90°－Sin^－1Sin23.5°·Cos45°＝73.623°

与夏至差四个节气的日不落区之纬度

La₆₀＝90°－Sin^－1Sin23.5°·Cos60°＝78.499°

与夏至差75°的日不落区之纬度

La₇₅＝90°－Sin^－1Sin23.5°·Cos75°＝84.076°

以上各纬度可以在图7a上画成各节气的处于SS′到90°之间的斜线（环）这些线与0°～67.5°纬度线之交点投影到图7b上就变成了各节气的椭圆线。若将图7b的纬度线绘成图1的沿径向等分的样子，椭圆就变成了图1中的4。

Claims (5)

1、一种模拟地球自转的多用途壁挂式仪表，适用于显示不同经度的城市的现实时刻及作为地图观察，仪表由受基准秒脉冲控制之步进电机带动且24小时转动一周的地球模拟体、处于圆形模拟体边缘或直接刻印在模拟体正前方表蒙且相对静止的按24小时分度的刻度盘、复盖整个模拟体的透明表蒙、支承着步进电机和刻度盘以及表蒙的仪表壳及底座组成，其特征为：a.模拟体为一或二幅从地球极点观看的平面地图，b.在透明表蒙上印制有反映不同季节不同纬度日出日落时间的一组曲线及中国特有的24节气点，c.地图中心有一枚指示现实节气的指针，d.仪表壳与挂在墙上的底座之间为可转动连接的。

2、根据权利要求1所述的仪表，其特征是平面地图粘贴在一个每24小时的转动一周的带有辋、辐、毂的泡沫塑料园盘上。

3、根据权利要求2所示的地图，其特征是根据需要可在其边沿按装数个彩色透明的箭头，箭头与箭头间的最小角度（经度）为15°。

4、根据权利要求1所述的仪表，其特征是透明表蒙上印制有13条反映不同节气不同纬度的日出日落曲线，最上方为夏至线，最下方为冬至线，并绘有一园与此二线相切，其他节气线与此园相交，重要的不是园本身而是均匀分布于园上的24个节气点，正上方为夏至点，正下方为冬至点，正左正右为春分和秋分点。

5、根据权利要求1所述的仪表，其特征是指示现实季节的指针应每365.2422天旋转一周，系通过一组减速齿轮由地图轴驱动，最简化的齿轮减速比为（33×89×97）／（6×10×13），指针指向着表蒙上的节气点。

Images