DE271957C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

271957 KLASSE 42 m. GRUPPE

WILLIAM PARK und GEORGE SYDNEY SMYTH in BRANTFORD, Ontario, Canada.

Planetarium. Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Oktober 1912 ab.

Es ist bekannt, Erdkugelgetriebe arizuordnen, bei denen um eine Lichtquelle sich eine Erdkugel und um diese eine Mondkugel in dem zur Darstellung der Himmelserscheinungen geeigneten Zeitmaß bewegen. Sie werden hierbei auf den Himmelsbahnen entsprechend gestalteten Bahnen geführt. Diese Anordnungen weisen den Nachteil auf, daß man stets von einem Punkt außerhalb auf die Himmelserscheinungen blickt, d. h. sie also in einer Art sieht, wie sie, von der Erde, aus gesehen, am Himmel niemals erscheinen. Hierdurch wird die Anschaulichkeit der Darstellungen erheblich herabgesetzt. Um diesen Fehler zu vermeiden und die Himmelserscheinungen so darzustellen, wie sie sich dem auf der Erde stehenden Beschauer in der Natur bieten, ist die Erdkugel als hochpolierter Kugelspiegel ausgebildet. Es ergibt sich daraus, daß sämt-

ao liehe Himmelserscheinungen, die Bilder von Mond und Sonne und ihre verschiedenen Stellungen sich in dem Spiegel der Erdkugel so zeigen, wie sie von der Erde aus gesehen werden. Hierbei ist die Erde selbst in bekannter Weise von einer Schattenkappe umgeben, die stets auf der von der Sonne abgewendeten Seite geführt wird. Bisher wurden derartige Schattenkappen so angeordnet, daß sie die Erdkugel auf der Schattenseite verdeckten.

Nach der Erfindung wird die Schattenkappe nicht auf der Erdkugel aufliegend, sondern in einiger Entfernung von ihrer Oberfläche angeordnet; hieraus entsteht die Wirkung, daß die Kappe sich in der Erdkugel derart spiegelt, daß die eine Hälfte der Erdkugel in Nacht gehüllt erscheint, während die andere tageshell erleuchtet ist. Die Mondkugel ist durchsichtig' und mit einer inneren Halbkugel ausgerüstet, die außen dunkel und innen hell gefärbt ist. Diese Halbkugel wird in bekannter Weise von der Sonne abgewendet gehalten. Hierbei ist noch eine Anordnung vorgesehen, um die dunkle Halbkugel des Mondkörpers um eine horizontale Achse zu neigen, um die Neigung zu der Vertikalen der Halbmondphase zu wechseln.

In der beiliegenden Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand dargestellt, und zwar zeigt Fig. ι die Seitenansicht des Planetariums teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht darauf, Fig. 3 in senkrechtem Schnitt- das Getriebe, Fig. 4 in senkrechtem Schnitt den Oberteil des in Fig. 3 gezeigten Getriebes. Fig. 5, 6, 7, 8, 9, 10 zeigen Einzelheiten des Getriebes, Fig. 11 und 12 weitere Einzelheiten von Vorrichtungen zum periodischen Abdecken der dunklen Mondhalbkugel.

Der Ständer 1 trägt ein feststehendes Kronrad 2, vorzugsweise mit 365 Zähnen. Die Spindel 3 trägt die die Sonne darstellende Kugel 4; die Kugel kann entweder undurchsichtig und farbig oder auch durchsichtig sein und mit einer elektrischen Lampe 5 oder einer anderen Lichtquelle versehen sein.

An der Spindel 3 ist ein Arm 6 angebracht, welcher die Erde und den Mond trägt. Innerhalb dieses Armes ist eine Welle 7 angeordnet, welche, benachbart dem Kronrad 2,

ein Zahnrad 8 trägt, das in ein an der Spindel io befestigtes Zahnrad 9 eingreift; die Spindel 10 ist an einem Träger 11 gelagert, der am Arm 6 ausgebildet ist. Auf der Spindel 10 sitzt noch ein" Zahnrad 12, welches in das Kronrad 2 eingreift.

Die Spindel 10 trägt lose eine Muffe 13, welche zum Antrieb mittels der Kupplung 14 mit dem Zahnrad 9 verbunden wird; die eine Kupplungshälfte ist an der Muffe, die andere Hälfte an der Welle dieses Zahnrades ausgebildet. Wenn die Kupplung eingerückt ist, wie in Fig. 1 gezeigt, so kann der Arm 6 um die Spindel 3 durch die an der Muffe 13 befestigte Kurbel 15 gedreht werden.

Auf der Welle 7 ist das Zahnrad 16 befestigt, welches mit dem auf der Welle 18 sitzenden Triebrad 17 in Eingriff steht; die Welle 18 ist in Trägern am Arm 6 angeordnet. Diese Welle treibt mittels der Kegelräder 19 die an der Spindel 3 angebrachte, den Zeiger 21 tragende Muffe 20; der Zeiger 21 ist über der Oberfläche eines von dem Arm 6 getragenen 24-Stundenzifferblatt 22 drehbar. Die Übersetzung ist derart berechnet, daß der Zeiger den Umkreis des Zifferblatts während einer Zeit zurücklegt, in der Arm 6 um einen 365. Teil seiner Umdrehung um die Spindel 3 bewegt worden ist.

Da es insbesondere für Lehrzwecke manchmal erwünscht ist, dem Zeiger 21 eine langsamere Bewegung zu verleihen, so wird die Muffe 13 mit einem Zahnrad 23 versehen, das mittels einer Bewegung der Muffe in Achsrichtung unmittelbar mit dem Zahnrad 16 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise wird der Welle 7 und dementsprechend dem Zeiger 21 ein viel langsamerer Antrieb verliehen, als wenn sie durch die Zahnräder 8 und 9 angetrieben würden.

Die Erde und der Mond werden vom Arm 6 getragen und erhalten ihre Bewegung von der Welle 7 durch folgende Anordnung: Am Ende des Armes 6 ist ein Träger 24 ausgebildet, der eine senkrechte, feststehende Muffe 25 trägt. In dieser Muffe ist eine Spindel 26 angeordnet, auf deren oberem Ende das Kegelrad 27 sitzt (Fig. 3). Das untere Ende der Spindel 26 wird durch das Kegelradpaar 84 und die Welle 7 in Bewegung gesetzt.

Am oberen Ende der Spindel 26 ist ein Ring 28 angeordnet, an welchem der Träger 29 ausgebildet ist; in diesem letzteren ist die Polarachse 30 der Erdkugel angeordnet. Diese Polarachse wird in den richtigen Neigungswinkel gebracht und trägt das Kegelrad 31, welches mit dem Kegelrad 68 der Spindel 69 im Eingriff steht. Die Spindel 69 ist in dem Träger 29 angeorduet; sie trägt ein Kegelrad 70, das mit dem Kegelrad 27 im Eingriff steht. Die Polarachse der Erdkugel kann somit einmal entsprechend einer Umdrehung des Zeigers 21 umgedreht werden, welche die 24 Stunden des Tages darstellt (s. Fig. 1 und 2).

Da die Polarachse in einer konstanten Riehtung erhalten werden muß, während der Arm 6 um die Spindsl 3 gedreht wird, muß für diesen Zweck eine Übersetzung vorgesehen werden.

Das untere Ende des Ringes 28 trägt ein Zahnrad 32. Dieses Zahnrad greift in das Rad 33 ein, das mit dem Zahnrad 34 verbunden ist und sich gemeinsam mit umdreht; das Rad 34 ist entsprechend in dem Gehäuse 35 angeordnet (Fig. 4, 5 und 6).

Das Zahnrad 34 steht im Eingriff mit dem Rad 36, das auf der Spindel 37 in dem Gehäuse 35 befestigt ist. Diese Spindel trägt auch ein Zahnrad 38, welches im Eingriff steht mit dem Rad 39 auf der Spindel 26.

Durch den Antrieb des beschriebenen Vorgeleges wird der Ring 28 derart gedreht, daß die Polarachse der Erdkugel die konstante Richtung im Räume beibehält.

Vor der Beschreibung der eigentlichen Konstruktion des Erdkörpers soll im nachfolgenden das Getriebe erörtert werden, welches die Bewegungen des Mondes auszuführen gestattet.

Unter dem Zahnrad 39 ist das Zahnrad 40 angeordnet, welches an der den nach oben verlängerten Hals der feststehenden Muffe 25 umgebenden Hülse 41 befestigt ist. Das untere Ende dieser Hülse trägt das Exzenter 42. Unter dem Zahnrad 40 ist ein Zahnrad 43 angebracht, welches an der die Hülse 41 umgebenden Röhre 44 befestigt ist. Die Röhre 44 trägt den Arm 45, an welchem der Hebel

47 angelenkt ist; dieser trägt den Mondkörper und ist an seinem äußeren Ende an der Hülse

48 angelenkt. Durch diese Anlenkung des Hebels 47 kann nun der Hülse 48 eine senkrecht schwingende Bewegung erteilt werden, um der Mondbahn die gewünschte Neigung zu verleihen.

Die Schwingbewegung wird durch den Exzenterring 49 erzielt, der mittels eines Universalgelenkes an dem vom Hebel 47 abgezweigten Kniehebel 50 angreift.

Die Zahnräder 40 und 43 werden zwecks Übertragung der gewünschten Bewegung auf die Hülsen 44 und 41 durch folgende Übersetzung angetrieben. An der Spindel 37 ist das Zahnrad 51 befestigt, das unmittelbar in das Zahnrad 43 der Röhre 44 eingreift. Dieselbe Spindel 37 trägt auch ein Triebrad 52, welches mit dem Zahnrad 53 in Eingriff steht; dieses ist in dem Gehäuse 35 angebracht und ist mit dem Triebe 54 verbunden, das in das Zahnrad 40 der Hülse 41 eingreift. Diese Räder sind sämtlich derart berechnet, daß die richtige Zeitfolge der verschiedenen vorgeführten Bewegungen erreicht wird. Während

der Hebel 47 durch das Exzenter ausgeschwungen wird, wird die Hülse 48 in ihrer senkrechten Lage erhalten, und zwar durch eine Geradführung von folgender Anordnung: Das untere Ende der Hülse ist gelenkig mit dem Arm 55 verbunden, dessen inneres Ende an der Röhre 56 angelenkt ist, welch letzteres frei um die feststehende Muffe 25 drehbar ist. Der Mondkörper ist aus einer äußeren durchsichtigen Kugel 57 gebildet, welche am oberen Ende der Röhre 48 befestigt ist. Wenn demnach die Röhre 48 um den Erdkörper herumbewegt wird, den tatsächlichen Verhältnissen entsprechend, so wird stets ein und dieselbe Seite der durchsichtigen Kugel 57 dem Erdkörper gegenüberstehen.

Zur Darstellung der Mondphasen dient die innere Halbkugel 58, die eine dunkle Außenseite und eine weiße oder reflektierende In- nenseite besitzt und im Innern durch eine eingesetzte Lichtquelle beleuchtet werden kann. Es kann aber nach Wahl auch eine Kugel benutzt werden, die aus einer dunklen und einer durchsichtigen Halbkugel besteht. Um die Mondphasen darzustellen, muß die dunkle Halbkugel stets der Sonne abgewendet sein. Zu diesem Zweck ist folgende Übersetzung angeordnet: Innerhalb der Röhre 48 ist eine Hohlwelle 60 angebracht, deren oberes Ende die Halbkugel 58 trägt, und deren unteres Ende mittels des Kegelräderpaares 61 mit der Spindel 62 verbunden ist, die in dem Arm 55 angeordnet ist. Das innere Ende der Spindel ist mit dem Kegelrad 63 versehen, das in das mit der feststehenden Muffe 25 starr verbundene Kegelrad 64 eingreift. Um eine schwingende Bewegung des Armes 55 zu ermöglichen, ist es nötig, daß sein Zapfen möglichst in einer Linie mit dem Schnittpunkt der Teilkreise des^Kegelräderpaares angeordnet ist.

Es sind weitere Mittel vorgesehen, um die Halbkugel 58 zu neigen und die verschiedene Neigung der Halbmondphase zu verschiedenen Jahreszeiten darzustellen. Zu diesem Zwecke wird die Halbkugel von der Hohlwelle 60 mittels des Bügels 72 gestützt, über den ein Querdraht 73 gespannt ist; dieser ist mit seinen Enden an der Halbkugel 58 befestigt. Ein Kurbelarm 74 ist mit dem Draht verbunden und an seinem anderen Ende an die Stange 75 angelenkt, die durch die Hohl·' welle 60 hindurchgeht und sich mit ihrem unteren Ende auf die Stange 76 stützt; die letztere ragt über das Ende der Welle 62 hinaus. Da der Mondkörper in seiner Laufbahn gehoben oder gesenkt werden soll, hebt und senkt sich das Ende der Stange 76 infolge der gelenkigen Verbindung zwischen den Rohren 48 und 62; dadurch wird die Stange 75 nach oben und nach unten geführt und veranlaßt das Neigen der dunklen Halbkugel 58. Eine Schlinge 77 in dem am Draht 73 befestigten Draht 78 dient zum Halten eines Lichtes zwecks Beleuchtung der Mondkugel 57 von innen.

Die Erdkugel ist folgendermaßen aufgebaut: Die Polarachse 30 ist in ,der Kugel 65 befestigt, die aus zurückstrahlendem Stoff besteht, und auf der die Landverffeilung sowie irgendwelche physikalischen Angaben aufgezeichnet sind. Die Kugel besteht vorzugsweise aus poliertem Metall, wobei Land- und Meerflächen in abstechenden Farben eingetragen sind. Die Kugel rotiert gemeinsam mit ihrer Polarachse.

Außerhalb der Kugel 65 ist die Halbkugel 66 angeordnet: sie besteht aus dunklem, durchscheinendem Stofi und läßt Rückstrahlungen der Kugel 65 von außen her erkennen. Diese Halbkugel ist in der dargestellten Art an dem Träger 67 und dem Gehäuse 35 angebracht. Dieses Gehäuse und die Muffe 25 halten eine konstante Lage mit Bezug auf den Arm 6, so daß die dunkle Innenseite der Halbkugel 66 stets nach der Sonne zu offen sein wird; da sich die dunkle Innenseite des Halbkugelrandes in der Kugel 65 wiederspiegeln wird, so wird eine genaue Wiedergabe der beleuchteten und nicht beleuchteten Teile der Erdkugeloberfläche gegeben, wobei der die beleuchteten _go Teile der Erdoberfläche begrenzende Kreis, der Beleuchtungskreis, schärf gekennzeichnet ist. ,

Um die Erscheinung der ringförmigen Finsternisse zur richtigen Darstellung zu bringen, ist es erforderlich, daß die Erdbahn elliptisch ist. Diese elliptische Gestalt der Erdbahn wird erzielt, indem der Arm 6 und die Spindel 7 ineinanderschiebbar sind und Mittel vorgesehen sind, um den Arm 6 bei seiner Bahn um die Sonnenkugel zu verlängern und zu verkürzen. In Fig. 1 ist der Auszug 6^a in den Arm 6 eingesetzt und an ihm ein durch den Schlitz 8o^ragender Stift 79 angeordnet.

Dieser Stift greift in eine Führungsnut 83 auf dem Kronrad 2; mittels dieser Nut wird derJTeil 6^a [des Armes in der erforderlichen Weise verschoben. Die Spindel 7 ist mit einer ineinanderschiebbaren Verbindung 81 versehen, so daß sie sich der wechselnden Länge des Armes 6 anpassen kann. Ein in einen Schlitz 82 des Armes 6 eingreifender Stift 85 an dem Auszug 6" kann angewendet werden, um beide Teile gegen Verdrehung zu sichern. Wenn die Reflektion der Sonnenkugel in der Eidkugel durch den Durchgang des Mondes zwischen der Erde und der Sonne verhindert wird, wird die Finsternis entweder ringförmig oder total sein, je nach der Entfernung der Erde von der Sonne, welche von der Verlängerung und Verkürzung des Armes 6 abhängt.

Aus der oben beschriebenen Anordnung er-

gibt sich, daß die Erde um die Sonne in einer 365 Tage darstellenden Zeit gedreht werden kann, während der Zeiger 21 sich um das Zifferblatt 22 365 mal herumbewegt. In der gleichen Zeit wird der Mond zwölfmal um die Erde gedreht, indem er beständig ein und dieselbe Seite der äußeren Kugel 57 der Erde zugewendet und die dunkle Außenseite der inneren Halbkugel 58 von der Sonne abgewendet hält. Gleichzeitig wird die Kugel 57 gehoben und gesenkt, um ihrer Bahn die gewünschte Neigung von 5,9° zu der Erdbahn zu geben. Die Richtung der Neigung bleibt ebenfalls beständig mit Bezug auf die Erd- _; achse, so daß die Erscheiuung der Finsterniszeiten richtig dargestellt wird. Die Erdkugel •wird ebenfalls synchronisch mit dem Zeiger 21 gedreht.

Ein wichtiges Merkmal der beschriebenen Anordnung ist, daß auf der Oberfläche der Kugel 65 die Reflektion des Mondes gesehen werden kann und genau das Aussehen des Mondes am Himmelsgewölbe zeigt, wie er seine verschiedenen Phasen vom Neu- bis Vollmond durchläuft. Dies trifft zu sowohl wenn der Mond zwischen der Sonne und der Erde als auch die Erde zwischen der Sonne und dem Mond sich befindet. Zum Zweck der Darstellung der Erscheinung der Mondfinsternis kann die Mitte der dunklen durchscheinenden Halbkugel 66 einen dunklen, nicht reflektierenden oder undurchsichtigen kreisförmigen Fleck tragen.· Wenn die Reflexion des Vollmonds sich diesem Fleck nähert, so verschwindet diese allmählich, und die Erscheinung der Finsternis wird dargestellt, wie in Fig. 9 gezeigt. Ein fernerer Vorteil folgt aus dem Gebrauch der reflektierenden Kugel 65, indem einem von der Sonne 4 her beobachtenden Beschauer diese sich reflektiert in der Kugel 65 zeigt; -die Lage der Sonne mit Bezug auf den Äquator zu jeder Jahreszeit ist in Wirklichkeit sichtbar.

Einige Erscheinungen werden von zwei Standpunkten aus beobachtet gezeigt. Auf der reflektierenden Oberfläche der Erde erscheinen sie als von der Erde aus gesehen, während der Beobachter sie zu gleicher Zeit sieht, als wurden sie von einem Standpunkt im Räume aus gesehen. Dies macht es möglieh, den Gesichtskreis beim Unterricht in der astronomischen Geographie zu erweitern. Das Getriebe selbst ist einfach, sicher, selbsttätig und vermeidet den .Kettenantrieb.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Planetarium, bei dem um eine leuchtende oder hell gefärbte Sonnenkugel eine mit einer Schattenkappe versehene Erdkugel und um diese eine Mondkugel in dem zur Darstellung der Himmelserscheinungen geeigneten Zeitmaß und auf den entsprechenden Bahnen bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Erde (65) als Kugelspiegel ausgebildet ist, so daß die Sonne (4), der Mond (57) und die Schattenkappe (66) sowie die an ihnen gezeigten : Himmelserscheinungen auf der Erde im Spiegelbild sichtbar sind.

2. Planetarium nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Mondkörpers, der aus einer äußeren durchsichtigen Kugel (57) und einer inneren Halbkugel (58) mit dunkler Außenfläche und heller Innenfläche besteht wobei Mittel (74, 75) vorgesehen sind, um die innere dunkle Halbkugel des Mondkörpers um eine horizontale Achse (73) zu neigen, zu dem Zwecke, die Neigung zu der Vertikalen der Halbmondphase zu wechseln.

3. Ausführungsform des Erdkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Land- und Wasserflächen durch Metall von abstechenden Farben dargestellt sind.

4. Planetarium, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenkappe (66) der Erdkugel aus einem dunklen durchscheinenden Stoff besteht.

5. Planetarium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der gewölbten Fläche der Kappe (66) ein undurchsichtiger oder . ein nicht reflektierender, kreisförmiger Fleck angebracht ist, der die Reflexion des Mondkörpers an dieser Stelle verhindert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.