DE8813725U1 - Mehrfunktions-Planetarium - Google Patents

Description

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HEGEL & DICKEL ZUGELASSEN 8EIM EUROPAISCHEN PATENTAMT HEGEL* DICKEL. JULIUS-KREIS-STR. 33.D-IOOOMuNCHEN 40

DR. O. DOELLNER (IWO-1945) DR. KARL TH. HECiEL (1927-1982) DIPL.ING. KLAUS DICKFL

Ihr zeichen SERZEItHEN: H 3846

UNSER

JULIUS-KREIS-STR 33 D-8000 MÜNCHEN 60

TELEFON: 089-885210 TELEX: 52 16739 dpald TELEGRAMM nOELLNERPATENT

MÜNCHEN

DATUM

Shui-Tan Tzeng

7F #1, No. 2, Lane 34

Mo Fan St.

Taichung City

Taiwan

Mehrfunktions-Plane tarium

Die Erfindung betrifft ein Mehrfunktions-Planetarium als Gerät zur Darstellung des mechanischen Umlaufes der Erde um die Sonne sowie deren Eigenrotation und den Mondumlauf um die Erde, wie es beispielsweise als Lehrmodell eingesetzt Verden kann. Darüber hinaus ist es mittels des Gerätes möglich, die Funktion eines dauerhaften Kalenders darzustellen, Unter Anzeige des jeweiligen Datums und des Wochentages.

Die Geheimnisse und Zusammenhänge des Universums sind über einen laugen Zeitraum von Wissenschaftlern in der ganzen Welt studiert worden. Die dem Menschen im Universum am nahestehendsten Gestirne bzw. Planeten sind die Sonne, der Mond und die Erde. Dementsprechend sind über viele Generationen bis zum heutigen Tage gerade diese drei Gestirne besonderen Studien unterzogen worden. Aus den Beziehungen der Eigenrocation sowie ihres Umlaufes ergeben sich die vier Jahreszeiten sowie Tag und Nacht. All diese komplizierten Phänomene und Umdrehungsbeziehungen sind in vielfältigen Büchern niedergeschrieben worden. Es erscheint jedoch unzulänglich, die Beziehungen lediglich in Schriftform, d.h. in Worten, Zahlen, Tabellen und Darbtellungen wiederzugeben. Dieser Mangel hindert viele am Verständnis für die Zusammenhänge der Astronomie und deren Auswirkungen.

Angesichts dieses Mangels liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Verfügung zu stellen, das in einer einfachen und deutlichen Weise die Zusammenhänge zwischen der Eigenrotation und dem Umlauf der Planeten darzustellen vermag und sich auch als Lehrmode11 an Schulen und Universitäten eignet.

Dabei soll es möglich sein, die Beziehungen des synchronen Revolutions- und Rotationsablaufes unter den drei Gestirnen (Erde, Sonne und Mond) darzustellen.

Es soll ein Lehrmodell zur Verfügung gestellt werden, bei welchem mit Hilfe mechanischer Übertragungen die Eigenrotation und der Umlauf der Gestirne dargestellt werden kann, um die Erläuterung und Erklärung der Entstehung der Jahreszeiten sowie Tag und Nacht zu erleichtern.

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Es soll weiterhin möglich sein, die laufenden Zeitzonen, entsprechend den Längengraden der Erde wiederzugeben und auch ein System zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Datum sowie der Wochentag als fortlaufender Kalender darstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Im wesentlichen umfaßt die Erfindung einen Rahmen zur Halterung der Gesamtanordnung, eine Antriebseinrichtung, einen Aufbau zur Übertragung der Rotationsbewegungen, eine Basis für die Erdumlaufbahn, eine Mondführungseinrichtung, einen Sonnenkörper, einen Erdkörper, eine Kalendereinrichtung,sowie eine Energieversorgung. Bei der Energieversorgung ist ein manueller Betrieb oder ein elektromotorischer Betrieb möglich, um einen angetriebenen Rahmen in Bewegung zu setzen. Durch die übertragung der Bewegung treibt die Rotationskraft die Erde an und führt sie gleichzeitig um die Sonne. Dabei dreht sich die Sonne mit der Umdrehung der Erde. Eine Glasfläche des Sonnenkörpers ist stets der Erde zugewandt, so daß dies einer realen Sonnenstrahlung in Richtung auf die Erde gleichkommt. Eine geneigte und ovale Basis für die Erdumlaufbahn wird zur Führung der Erde eingesetzt, um den Umlauf um die Sonne darzustellen. Der Mond vermag sich mit Hilfe einer mechanischen Übertragungseinheit um die Erde zu drehen. Mit Hilfe einer Kalenderscheibe und der Rotation eines Verbindungshebels kann das Datum und der Wochentag durch ein Fenster an dem Verbindungshebel angezeigt werden. Das Lehrmodellplanetarium gemäß der Erfindung ist nicht nur in der Lage, die Drehungen und Positionsbeziehungen unter den drei Gestirnen darzustellen, sondern gleichzeitig werden die Jahreszeiten, das Datum, die Wochentage und die Zeitzonen entsprechend der Längengrade wie^rgegeben.

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Darüber hinaus liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß eine Korrektur hinsichtlich der Umdrehungen der Erde um die Sonne in einem Neigungswinkel von 23 1/2° durchgeführt wurde. Stattdessen ist die Umlaufbahn der Erde in einem Winkel von 66 1/2° zur Achse der Erde ausgeführt. Wenn die Erde sich um die Sonne entlang der geneigten Umlaufbahn bewegt, kann der Strahlungswinkel des Sonnenscheines auf die Erde in jedem Punkt gezeigt werden (d.h. in jedem von 360°), so daß die Jahreszeiten auf der Erde exakt dargestellt werden können. Bei einem herkömmlichen System sind nur vier Punkte gezeigt, die für die vier Positionen der vier Jahreszeiten stehen sollen.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. !Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. IA eine Seitenansicht einer Ausführungsform des £ifindungsgeraäßen Multifunktionsplanetariums,

Fig. IB die Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Gerät,

Fig. 2 den Übertragungsmechanismus des erfindungsgemäßen Gerätes in Seitenansicht,

Fig. 2A einen Schnitt durch die Zahnradanordnung gemäß der Darstellung in Fig. 2,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Anordnung der Bahnführungselemente ,

Fig. 4 eine Ausführungsform der Kalenderanzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4&Agr; einen Ausschnitt aus einer Kalenderscheibe gemäß der Erfindung,

Fig. 4B eine Ausführung einer Wochentagsscheibe gemäß der Erfindung,

Fig. 5 die Zeitanzeigeeinrichtung des erfindungsgemäßen Gerätes in Drauf- und Seitenansicht,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Bewegungsübertragungsmechanismus für die Umlaufbahn des Mondes,

Fig. 6A die Draufsicht auf den Mechanismus gemäß Fig. 6,

Fig. 7 einen Schnitt durch den Sonnenkörper gemäß der Erfindung,

Fig. 8 eine schema tische Darstellung der Erdpositionen relativ zur Sonne,

Fig. 8A die Draufsicht auf die Erdpositionen relativ zur Sonne, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Schaltkreises für das erfindungsgemäße Gerät.

Das erfindungsgemäße Multifunktionsplanetarium umfaßt als wesentliche Elemente einen Stützrahmen, eine Kraftübertragungseinrichtung, eine Einrichtung zur Durchführung der Umlaufbewegung, eine Basis für die Erdumlaufbahn, eine Einrichtung zur Übertragung der Umlaufbewegung auf den Mond, einen Sonnenkörper, einen Erdkörper, eine Kalendereinrichtung, sowie eine Einrichtung für die Energiezufuhr.

Der Stützrahmen umfaßt eine ovale Basisplatte 01, mehrere Füße 02, sowie mehrere Horizontalrahmen 04. Der Stützrahmen hält und stützt andere Teile des erfindungsgema'ßen Gerätes. An den unteren Endsn der Füße 02 sind Laufrollen 03 angeordnet, so daß das Gerät verschiebbar ist (entsprechend der Darstellung in Fig. IA).

Die Fig. 2 zeigt den Aufbau der Bewegungsübertragung mit einem manuellen Betätigungssystem einerseits, das ein Handrad 11 und andere Teile umfaßt, sowie einem automatischen Betätigungssystem andererseits, das einen Gleichstrommotor 116 mit veränderlicher Geschwindigkeit und andere Teile umfaßt. Bei dem manuellen Betätigungssystem ist ein Ende einer Welle 111 fest mit einem Handrad 11 verbunden, das einen Griff 110 trägt. Im mittleren Bereich der horizontalen Welle 111 befindet sich ein Zahnbereich 112, der mit einer Zahnplatte 141 einer drehbaren Scheibe 14 in Eingriff steht, die an einer Scheibenwelle 132 derart gehalten ist, daß eine Drehung der Welle die Scheibe 14 um die Scheibenwelle 132 dreht. Die vorgenannte Drehbewegung kann jedoch nur dann durchgeführt werden, wenn ein vertikal ausgerichtetes, an der Welle 111 gehaltenes Zahnrad 113 nicht in Eingriff mit einem angetriebenen Zahnrad 114 des Getriebes 115 steht, indem die Horizontalwelle 111 durch das Handrad 11 um einen kleinen Abstand zurückgezogen ist. Bei einer Drehung der Scheibe 14 führen ein erster Verbindungshebel 12 sowie Verlängerungshebel 121 und 122 einen Rahmen 2, der am anderen Ende der Hebel 12, 121 und 122 gehalten ist, unter einer synchronen Drehung mit der Scheibe 14. Da die Erdstützwelle 63 fest ir einen Hohlstab 20 des angetriebenen Rahmens 2 eingesteckt ist, wird die Erdstützwelle 63 entlang der Umlaufbahn 33 auf der Basis 3 für die Erdumlaufbahn geführt, wenn sich der Rahmen 2 und die Scheibe 14 synchron drehen. Zur gleichen Zeit drehen sich die Planeten (die Erde und der Mond) auf der Erdstützwelle 63 um die Scheibenwelle 132. Da die Scheibenwelle 132 auf der Stützwelle 51 für die Sonne 5 gehalten ist, dreht sich die Erde 6 ura die Sonne 5. Gleichzeitig führt die Umdrehung des ange-

triebenen Rahmens 2 zu einem Rotationsantrieb der Erde 6, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist und bewirkt aufiierdem, daß der Mond Al sich um die Erde 6 dreht, entsprechend der Darstellung in Fig. 6. Bei dem selbsttätigen Betriebssystem wird ein Gleichstrommotor 116 sowie ein Getriebe 115 dem Bewegungsablauf hinzugefügt. Ein angetriebenes Zahnrad 114 ist das letzte Zahnrad des Getriebes 105 und steht mit einem Zahnrad 113 auf der Horizontalwelle 111 in Eingriff, so daß die Welle gedreht wird (bei der gezeigten AusfUhrungsform dreht sie sich mit einer Geschwindigkeit von 1/2 Umdrehung pro Tag). Dann treibt der Zahnbereich 112 der Horizontalwelle 111 die Scheibe 11.4 an, die hierdurch in Drehung versetzt wird (mit einer Geschwindigkeit von 1/365 Umdrehungen pro Tag, entsprechend der Ausführungsform). In diesem Fall wird ein Stift in ein Stiftloch lila der Welle 111 eingesteckt, so daß das Zahnrad 113 der Welle 111 und das angetriebene Zahnrad 114 über eine Feder 118, die zischen dem Zahnrad 113 und dem Lageblock 117 angeordnet ist, dicht zur Anlage und damit zum Eingriff gebracht werden. Die Fig. 2A zeigt einen Schnitt durch das Getriebe 115 mit einer Schnecke 1150 und den Zahnrädern 1151 bis 1159. Das letzte Zahnrad 114 in dem Getriebe vermag das hiermit in Eingriff stehende vertikal ausgerichtete Zahnrad 113 der Horizontalwelle 111 anzutreiben. Die jeweilige Anzahl der Zähne der Zahnräder in dem Getriebe sind wie folgt:

Zahnrad 1151 M2 36T

Zahnrad 1152 M2 10T

Zahnrad 1153 M2 6OT

Zahnrad 1155 M2 60T

Zahnrad 1157 M2 6OT

Zahnrad 1159 M2 60T

Zahnrad 1154 M2 60T

Zahnrad 1156 M2 15T

Zahnrad 1158 M2 15T

Zahnrad 114 M2 12T

Zahnrad 113 M2 24T

Die Steigung der Schnecke 1150 ist 6,28 m/m, so daß sie an die Steigung von M2 angepaßt ist. Entsprechend der votgenannten Daten und Eingriffsbeziehungen ist klar, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Horizontalwelle 111 1/2880 U.p.M. beträgt, d.h., es erfolgt eine Drehung alle 48 Stunden. Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 14 ist gleich einer Zahnteilung 3 m/m acht Zähne der Welle 111 und gleich einer Zahnteilung 3 m/m der Zahnplatte 141, d.h., eine Umdrehung ist gleich 1460 Zähne. Mit anderen Worten, dreht eich die Scheibe 14 um vier Zähne (1/365 Umdrehungen) an einem Tag. Die Welle dreht sich einmal pro 48 Stunden und kann die Scheibe 14 um acht Zähne (48 Stunden) weiterbewegen und bei einer halben Drehung (1/2) ist eine Bewegung um vier Zähne vollzogen (24 Stunden).

Die Fig. 3 zeigt den Aufbau zur Übertragung der Umlaufbewegung gemäß der Erfindung. Der angetriebene Rahmen 2 wird mit Hilfe einer Kraftübertragungseinrichtung gedreht, die außerdem die Rotation der Erde 6 bewirkt. Eine Glasfläche 506 des Sonnenkörpers 5 verfolgt die Erde 6 dauerhaft während des Erdumlaufes um die Sonne. Der Führungsaufbau umfaßt im wesentlichen ein C-förmiges Element 25 unterhalb des angetriebenen Rahmens 2. Innerhalb des Elementes 25 ist eine Welle 26 angeordnet, deren unterer Teil einen Zahnabschnitt 23 trägt, der mit einem Zahnring 24 in Eingriff steht, der auf der Innenseite der Erdüislüvfbasis 3 angeordnet ist. Wenn der Rahmen 2 durch den ersten Verbindungshebel 12 gezogen wird und sich entlang der Umlaufaussparung 33 der Erdumlaufbasis 3 bewegt, greift der Zahnabschnitt 23 in den Zahnring 24 neben der Zahnumlaufbasis 3 ein und dreht synchron ein Zahnrad 22 auf der Welle 26. Gleichzeitig greift das Zahnrad 22 in das Zahnrad 21 der Erdstützwelle 63 ein und bewirkt eine Drehung der Erdstützwelle 63 in entgegengesetzter Richtung (um eine Drehung piro Tag auszuführen). Diese Drehung bewirkt, daß die Erde 6 sich auf der

Erdstützwelle 63 um eine Umdrehung pro Tag dreht. Der Rahmen 2 ist fest mit einem Zweiten Verbindungshebel 71 verbunden, dessen eines Ende fest an einem festen Block 72 gehalten ist, der an der Sonnenstützwelle 51 befestigt ist. Wenn der Rahmen 2 die Erdstützwelle 63 und die Erde entlang der Umlaufbahn 33 auf der Erdumlaufbasis 3 führt, drehen der Hebel 71 und der feste Block 72 die Sonnenstützwelle 51 synchron mit, so daß die Glasfläche 506 der Sonne 5 während der gesamten Umdrehung der Erde um die Sonne der Erde zugewandt ist. Dies zeigt, daß der Sonnenschein ständig auf die Erde gerichtet ist und dabei den Unterschied zwischen Tag und Nacht erzeugt.

Die Ebene der Erdumlaufbasis 3 und die Rotationsachse der Erde (die im Gerät senkrecht angeordnet ist) schließen einen Winkel von 66,5° ein, wie dies in den Figuren IB und 8 wiedergegeben ist (d.h., es wird ein Winkel von 23,5° zwischen der Ebene der Erdumlaufbf?«sis 3 und der Ebene dfcs Erdäquators eingeschlossen). Mit anderen Worten, es ist eine geneigte und ovale Umlaufbasis vorgesehen, wie die Figuren 8A und 6A zeigen. Die Erdumlaufbasis 3 trägt eine Umlaufaussparung 33 zur Aufnahme des unteren Endes der Erdstützwelle 63. Die geneigte ErdumlaufbasLS 3 wird von zwei Stützstäben 31 und 32 auf der Basisplatte 01,die horizontal ausgerichtet ist, abgestützt.

Figur 6 zeigt die Übertragungseinrichtung der Bewegung auf den Mond 41, die über die Bewegung der Erdstützwelle 63 angetrieben wird, um den Mond um die Erde 6 zu führen. Die Bewegungseinrichtung für den Mond umfaßt ein Getriebegehäuse 4. das unterhalb der Erde 6 an der E~dstützwelle 63 gehalten ist. Damit das Getriebegehäuse 4 und die Erdstützwelle 63 eine freie Rotation einander gegenüber aufrechterhalten können, ist das Getriebegehäuse 4 um die Stützwelle 63 über ein Laser 631 gehalten. Die Erdstützwelie 63 wird drehbar von einem Getriebegehäusestützzylinder 42 umgriffen. Der -Jt;-■„-■; agehäusestützzylinder 42 ist fest an einer Umlaufbahnscheibe 43 der

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Mondumlaufbahn 31 gehalten. Die Scheibenoberfläche 432 der Umlaufbahnscheibe 43 hat eine Neigung von 5°, wobei es sich : hierbei im wesentlichen um den Umlaufsbahnneigungswinkel des ^ Mondes zur Erdachse handelt. Unter der Scheibe 43 ist ein j§ ovales Zahnrad 442 fest um den Getriebegehäusestützzylinder | 42 gehalten und steht mit einem angetriebenen Zahnrad 455 einer Mondrotationswelle 454 in Eingriff. Das andere Ende &iacgr; der Welle 454 ist fest mit einem Zahnrad 453 verbunden, das mit einem angetriebenen Zahnrad 452 in Eingriff steht, um f das Zahnrad 454 und das angetriebene Zahnrad 455 zu drehen, wodurch das ovale Zahnrad 442 gedreht wird und damit wiederum das Getriebegehäuse 4 (einschließlich des Mondes 42) entlang der geneigten Mondumlaufbahn 431 der Scheibe 43 um die Erde (die Rotationsgeschwindigkeit des Mondes ist derart, daß dann, wenn die Erde sich um ihre Achse 29 1/ mal dreht, der Mond eine Drehung um die Erde ausführt). Das angetriebene Zahnrad 452 der Welle 457 wird über das Zahnrad 451 gedreht, das in Eingriff mit dem Zahnrad 46 steht, das an der Erdstützwelle 63 gehalten ist. Dementsprechend wird bei einer Drehung der Erdstützwelle 63 (d.h., bei einer Rotation der Erde) das Getriebegehäuse 4 durch die vorgenannte übertragungseinrichtung um die Erdstütztwelle 63 entlang der Mondumlaufbahn 431 auf der Scheibe 43 gedreht, so daß die Mondstützwelle und der Mond 41 sich um die Erde drehen. Um die erforderliche Justierung durchzuführen, oder einen getrennten Betrieb zu ermöglichen, wenn ein Umdrehungsirrtum vorliegt, oder eine getrennte Erklärung benötigt wird, ist der Deckel 40 mit einem Bogenschlitz 401 versehen, wie sich aus Fig. 6A ergibt. Unter normalen Umständen befindet sich das obere Ende der Welle 454, die eich über den Deckel 40 hinauserstreckt, in der Position B des Bogenschlitzes 401. Wenn eine erforderliche Justierung vorgenommen werden soll, wird das obere Ende der Welle 454 in die Position A am Ende des Bogenschlitzes 401 geführt, und die Welle 454 wird in dieser Position mit

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Hilfe einer Sperrklinke 47 und eines Bolzens 48 gehalten, die neben dem Schlitz 401 am Deckel 40 vorgesehen sind. In diesem Fall kommt das getriebene Zahnrad 454 der Welle 454 außer Eingriff mit dem ovalen Zahnrad 442 und unterbricht die Drehung des Getriebegehäuses 4 (die Umdrehung des Mondes), Hierauf wird die Position der Mondstützwelle 410 (d.h._: das Getriebegehäuse 4) oder eine andere Bezugsposition (beispielsweise lediglich nach einer Erklärung des Mondumlaufes) eingestellt werden. Nach der Einstellung wird die Sperrklinke 47 freigegeben, so daß die Zahnradhalterung 45 von einer Feder 456 zurückgezogen wird, wobei das angetriebene Zahnrad 455 mit dem» ovalen Zahnrad 442 wieder in Eingriff tritt. Bei der Beschreibung des «arfindungsgemäßen Gerätes sind viele Teile und Anordnungen, wie Wellen und Lager, weggelassen, da es sich hierbei um übliche Teile handelt. Die Rolle 441 an der Rollenhalterung 44 unter der Welle 457 läuft entlang der Mondumlaufbahn 431 auf der Scheibe 43, so daß die Zahnradhalterung 45 (und damit das Getriebegehäuse) sich drehen kann.

Die Figur 7 zeigt den Aufbau der Sonne, bei welcher es sich im wesentlichen um einen runden ballförmigen Körper 5 handelt, dessen eine Hälfte aus einem Metallkörper 52 besteht, während die andere Hälfte eine Glasfläche 506 darstellt, so daß das Licht von der Lampe 503 innerhalb des Sonnenkörpers 5 in Richtung auf die Erde 6 zu strahlen vermag. Sowohl in der oberen als auch der unteren Hälfte des Metallküpers 52 sind zwei runde Löcher 504 vorgesehen, zur Ableitung der von der Lampe 503 ausgehenden Wärme. Um zu verhindern, daß das Licht durch die Löcher 504 austritt, sind zwei Abschirmungen 505 hinter den Löchern 504 vorgesehen, ohne daß dadurch die Wärmeableitung beeinflußt wird, infolge eines hinreichend großen Zwischenraumes 507, der hinter den jeweiligen Löchern 504 vorgesehen ist. Innerhalb des Sonnekörpers 5 befindet sich eine Sockelhalterung 50,

sowie ein schalenförmiger Reflektor 501 in einer solchen Weise, daß der Lampensockel 502 innerhalb des schaligen Reflektors 501 gehalten ist. Der Sonnenkörper 5 ist auf einer Sonnenstützwelle 51 gehalten, die in die Scheibenwelle 132 eingesteckt ist, wobei die Scheibenwelle 132 über den Verbindungshebel 71 gedreht wird. Zwischen der Sonnenstützwelle 51 und der Scheibe 132 befindet sich eine Kalenderscheibe 7, die auf einer KaleEderscheibenhalterung 29 befestigt ist. Die Kalenderscheibe 7 ist mit einer Liste markiert, zur Anzeige der Monate, der Tage, der Wochentage, sowie der Feiertage, entsprechend der Darstellung in Figur 4. Das Datum wird durch das Fenster 73 in dem Verbindungshebel 71 angezeigt, während sich der Verbindungshebel 71 fortbewegt. Unter der Sonnenstützwelle 51, der Kalenderscheibenhalterung 29 und der Scheibenwelle 132 befindet sich ein getrennter Aufbau. Um auch die zu erwartenden Ergebnisse dieser drei Elemente mit einer hinreichenden Genauigkeit zu erhalten, ist eine Nadelspindel 511 vorgesehen, wie dies die Fig. 7 zeigt, um so die Reibung 2wicchen den Teilen zu minimieren und dementsprechend eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Elektrische Anschlußdrähte für die Lampe 503 sind durch einen hohlen Kern der Sonnenstützwelle 51 und die Scheibenwelle 132 gefütrt, wobei der Mittelbereich mit zwei Kontaktelementen 84 und 85 versehen ist, um die elektrischen Drähte 82 bzw. 83 anzuschließen.

Die Fig. 5 zeigt den Aufbau des Erdkörpers 6,auf welchem die Längengrade und Breitengrade aufgedruckt sind (wobei ein auf dem Markt verfügbarer Globus eingesetzt werden kann). Die Erde 6 wird auf einer Erdstützwelle 63 gehalten, die drehbar in der Erdumlaufbahnaussparung 33 auf der Basis für die Erdumlaufbahn 3 geführt ist. Mit Hilfe von Lagern kann die Erdstützwelle glatt entlang der Bahnaussparung 33 geführt werden und dabei die Sonne 5 umlaufen. Im hohlen Kern der Erdstützwelle 63 be-

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findet sich ein dünner Stab 62, dessen unteres Ende im Boden der Erdumlaufbahnbasis 3 mit Hilfe eines Halteblocks 64 geführt ist. Das obere Ende des dünnen Stabes 62 ist mit einer Zeitscheibe 61 versehen, die nicht durch die Drehung der Erdstützwelle 63 beeinflußt wird, so daß sie geneu die Zeit in &zgr; den verschiedenen Zeitzonen der Erde anzuzeigen vermag. Die

t Zeitscheibe 61 ist mittels einer Mutter 66 am oberen Ende des

. dünnen Stabes 62 gehalten.

Die Fig. 4 zeigt eine Kalenderanordnung mit einer Kalenderscheibe 7 und einem Verbindungshebel 71. Die Kalend^rscheibe 7 ist markiert mit Monaten, Tagen, Wochentagen und Feiertagen. Wenn der Verbindungshebel 71 durch den Rahmen 2 bewegt wird, wird das Datum durch das Fenster 73 auf den Verbindungshebel 71 gezeigt.

; Die Kalenderscheibe 7 besitzt zwei Abschnitte. Der eine ist

der Grundabschnitt (entsprechend der Darstellung in Fig. 4A), der auf der Kalenderscheibenhalterung 29 an der Scheibenwelle 132 gehalten ist. Der Grundabschnitt der Kalenderscheibe besitzt vier ringförmige Zonen mit einem Monatsring, einen. Tagesring (für 365 Tage, ausschließlich des Schaltjahres), einen Wochenring, auf welchem in einander gegenüberliegenden Positionen die Sommersonnenwende und die Wintersonnenwende markiert sind, \ während sieben Stiftlöcher vorgesehen sind, um die Wochentage

: des Wochtagsringes (der in Fig. 4B gezeigt ist) genau dem

entsprechenden Datum gegenüberliegen zu lassen, mittels zweier Stifte, die in das Stiftloch am Wochenendring und in das Stiftloch auf dem Grundabschnitt der Kalenderscheibe eingesteckt werden. In diesem Fall wird dass dem Wochentag entsprechende Datum fur die Dauer eines Jahres eingestellt. Die innerste ringförmige Zone ist der "Jahreszeitenring" zur Anzeige der Änferung der vier Jahreszeiten im Laufe eines Jahres.

der Kalenderscheibe sind 365 Tage markiert, während für jede Woche sieben Tage markiert sind, d.h., es gibt 52 Wochen

und einen Tag für ein Jahr. Dementsprechend müssen der Wochentagsring und der Tagesring einmal im Jahr ausgerichtet werden. Mit Hilfe der beiden bewegbaren Abschnitte (der Kalenderscheibe und der Wochentagsscheibe) ist es ziemlich einfach, das Datum und den Wochentag aufeinander auszurichten. Die Wochentagsscheibe ist mit 365 Abschnitten versehen, die in 52 Wochen und 1 Tag (der freigelassen wird) eingeteilt werden, wie dies in Fig. 7B gezeigt ist, wobei der obere Teil des Stiftloches freigelassen wird. Wenn der freie Teil in einer Woche in einem vorgegebenen Jahr auftritt, müssen die beiden Stifte herausgezogen werdet:. Sie werden wieder eingesteckt, wenn der Wochentag auf das gewünschte Datum ausgerichtet ist, und zwar für mindestens die Dauer eines Jahres. Die Erfindung läßt sich auch mit einer elektrischen Energiezufuhr betreiben, wobei der Scheltkreis in Fig. 9 wiedergegeben ist. Er umfpßt einen Stecker 81, einen Motorschalter 87, einen Lampenschalter 86, zwei Kontaktelemente 84 und 85, einen Transformator 88, einen Gleichrichter 89, einen Motor 116 sowie eine Sonnenlampe 503. Bei diesem System handelt es sich im wesentlichen um eine Hilfskomponente, das beudetet,eine allgemeine und einfache Schaltung ohne Steuerfunktionen, wobei die allgemeinen Funktionen nachfolgend kurz beschrieben werden sollen:

Die Antriebsleistung für das erfindungsgemäße Gerät wird durch einen Gleichstrommotor 116 zur Verfugung gestellt, der mit 24 Volt Gleichstrom beschickt wird. Die Sonnenlampe 503 für die Sonne ist eine übliche Lampe für einen Gleichstromanschluß von 110 V und 60 Hertz. Die Sonnenlampe 503 ist an ein Paar Kontaktelemente 84 und 85 (entsprechend der Darstellung in Fig. 7) angeschlossen, die mit koaxialen, sich nicht drehenden Leitern in Verbindung stehen. Die Sonnenlampe 503 wird über einen Lampenschalter 86 ein- oder ausgeschaltet. Ein Transformator 88 ist

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vorgesehen, um 110 Volt Gleichstrom in 24 Volt Wechselstrom umzusetzen, der gleichgerichtet wird in einen 24 Volt Gleichstrom zum Antrieb des Motors 116. In der Primärspule des Transformators ist ein Motorschalter 87 installiert zur Steuerung der Motorleistung.

Das integrale System des erfindungsgemäßen Gerätes, wie es in der Fig. IA dargestellt ist, kann nach zwei Verfahren betrieben werden, nämlich in einer manuellen Betriebsweise oder einer automatischen motorgetriebenen Betriebsweise.

Bei der motorischen Betriebsweise kann das Planetarium mit Erde, Sonne und Mond automatisch mit. Hilfe des Motors 116 (Fig. 2) betrieben werden, wobei das Getriebe 115 mit dem angetriebenen Zahnrad 114 in das vertikal ausgerichtete Zahnrad 113 auf der Horizontalwelle 111 eingreift. Der Zahnabschnitt auf der Horizontalwelle 111 greift in die Scheibe 14 ein, die sich um die Scheibenwelle 132 dreht. Dann führen der Verbindungshebel 12 auf der Scheibe 14 und die Verlängerungshebel 121 und 122 den Rahmen 2 und die Erdstützwelle 63 entlang der Erdumlaufaussparung 33 der Erdumlaufbahnbasis 3 um die Welle 132. Da die Welle 132 und die Sonnenstützwelle 51 sich koaxial drehen, wird sich die Erde selbst auf der Erdstützwelle 63 um die Sonne 5 drehen, wie dies der tatsächlichen Situation in dem System entspricht. (Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Zahnzahl eines jeden Zahnrades so ausgelegt, daß die Scheibe um 1/365 pro Tag gedreht wird, so daß dies einer Umdrehung der Erde 6 um die Sonne 5 im Gegenuhrzeigersinn einmal im Jahr, d.h., in 365 Tagen, entspricht.) Da der Rahmen 2 mit dem Verbindungshebel 71 und dem festen Block 72 verbunden ist, drehen sich die Sonnenstützwellen und die Sonne synchron, so daß die Glasfläche 506 der Sonne 5 stets der Erde 6 zugewandt ist, d.h., der Sennenschein ist stets auf die Erde 6 gerichtet.

Während des Umlaufes des Verbindungshebels 71 können der laufende Monat, der Tag und der Wochentag auf der Kalenderscheibe 7 in dem Fenster 73 des Verbindungshebels angezeigt werden. Während der Rahmen 2 umgeführt wird, dreht sich der Zahnabschnitt 23 auf der Welle 26 in dem C-förmigen Element 25, da es in Eingriff steht mit dem Zahnring 24 neben der Erdumlaufbahnbasis 3,und das Zahnrad 22 greift in das Zahnrad 21 ein, so daß sich die Erdstützwelle 63 und die Erde 6, die sich auf dieser Welle befindet, in östlicher Richtung drehen. Wenn sich die Erdstützwelle 63 dreht, greift das hierauf befindliche Zahnrad 46 in das Zahnrad 451 ein, und das Zahnrad 452 kämmt mit dem Zahnrad 453, so daß das getriebene Zahnrad 455 auf der Welle 454 das ovale Zahnrad 442 dreht, wodurch sich das Getriebegehäuse 4 um die Erde 6 dreht, entlang der Mondumlaufbahnführung 431 auf der Uir laufbahn scheibe 43 mittels der Laufrolle 441 unter der Zahnradhaiterung 45. (Die Rotationsgeschwindigkeit ist derart ausgelegt, daß bei einer Erdrotation von 29 1/2 Umdrehungen der Mond sich etwa einmal um die Erde dreht.) Diese Umdrehung entspricht dem tatsächlichen Mond bei seiner wirklichen Umdrehung um die Erde. Wenn sich die Erde 6 um ihre eigene Achse dreht, kann die Zeitscheibe 61 die laufende Zeit für eine bestimmte Zeitzone und den Unterschied EU anderen Zeitzonen anzeigen.

Der manuelle Betrieb ist zu Lehrzwecken in Schulklassen be-Etifiiiiii , um wahlweise die verschiedenen Positionen zwischen der Erde und dem Mond zueinander einzustellen. Zum Betrieb zieht der Benutzer das Handrad 11 mit der Horizontalwelle 111 nach außen, bis das vertikal ausgerichtete Zahnrad 113 außer Eingriff mit dem angetriebenen Zahnrad 114 kommt (gleichzeitig wird der Motorschalter ausgeschaltet). Der Benutzer sollte außerdem einen Stift in das Stiftloch 111b einstecken, um die Horizontalwelle 111 in einer festen Position zu halten, nachdem

■ie vorgezogen ist. Der Benutzer hält dann den Griff 110 und dreht das Handrad 11, so daß die Horizontalwelle 111 rotiert. Der Betrieb der nachfolgenden Schritte ist der gleiche wie derjenige bei motormischem Betrieb mit der Ausnahme, daß die Rotationsgeschwindigkeit höher ist und zu jeder Zeit an jeder beliebigen Position eingehalten v/erden kann, zur Erlüuterung in einer Klasse oder vor einem anderen Publikum. Für den Fall, daß lediglich der Mond erklärt werden soll, oder eine erforderliche Justierung erforderlich ist, wird nur die Zahnradwelle 454, die oben aus dem Deckel 40 des Getriebegehäuses 4 herausragt, von oem Ende B zum Ende A des Bogenschlitzes geführt, worauf die Sperrklinke 47 und der Bolzen 48 die Welle 454 am Ende A des Schlitzes halten, so daß das angetriebene Zahnrad 455 auf der Welle 454 außer Eingriff mit dem ovalen Zahnrad 441 tritt. In dieser Stellung können das Zahnrad 45 und die MondstutzweHe 410 justiert oder frei bewegt werden.

Entsprechend der voranstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Gerätes stellt dieses nicht nur ein Lehrhilfsmittel zur Erläuter der Beziehung zwischen Erde, Sonne und Mond dar, sondern es bildet gleichzeitig ein Globussystem, das einen Kalender und Zeitanzeige in einer Einheit integriert.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angefünrt werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt und das verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne d^bei den Rahmen der Erfindung zu verlasen.

Claims (4)

Schutzansprüche:

1. Mehrfunktionsplanetarium, gekennzeichnet durch

eine im wesentlichen horizontal angeordnete Basisplatte (01),

ein auf der Basisplatte (01) gehaltenes Getriebe (115) mit einem angetriebenen Zahnrad (114), sowie einem Motor (116), der in Treibverbindung mit dem Getriebe (115) steht,

eine auf der Basisplatte (01) in ihrer Längsrichtung verschiebbar gehaltenen Welle (101), die mit dem angetriebenen Zahnrad (114) in und außer Eingriff führbar ist, wobei die Welle (111) einen Zahnabschnitt (112) aufweist,

ei'.e um eine an der Platte (01) im wesentlichen vertikal gehaltenen Weli.e (132) drehbar angeordnete Scheibe (14), die an ihrem Umfa g eine Zahnplatte (141) trägt, welche mit dem Zahnbereich (112) der Horizontalwelle (111) kämmt,

ein Handrad (11), das endseitig an der Horizontalwelle (111) gehalten ist und über welches die Welle (111) drehbar und in axialer Richtung in und außer Eingriff mit dem angetriebenen Zahnrad (114) führbar ist,

eine Erdumlaufbahnbasis (3), die auf der Basisplatte (01) gehalten und mit einer umlaufenden Bahnaussparung (33) versehen ist, welche zur Basisplatte (01) in einem spitzen Winkel geneigt ist,

eine Erdstützwelle (63), deren unteres Ende in der Bahnaussparung (33) gehalten und entlang dieser führbar ist, während ein angetriebener Rahmen (2) in Zeitverbindung mit der Erdstützwelle (63) steht,

eine Erdkugel (6), die drehfest an der Erdstützwelle (63) gehalten ist, wobei die Erdstützwelle (63) vertikal zur Basisplatte (01) ausgerichtet und in einem Winkel von 66 1/2° zur Ebene der Erdumlaufbahnaussparung (33) angeordnet ist,

eine Zahnringplatte (24), die. an der Erdumlauf basis (3) im Bereich der Umlaufbahnaussparung (33) gehalten ist,

eine Erddrehwelle (26) mit Zahnrädern (21, 22, 23), die mit der Ringzahnplatte (24) einerseits und der fcrdstützwelle (63) andererseits in Dreheingriff steht, zur Rotation der Erdstützwelle (63) bei umlaufendem Rahmen (2),

eine Sonnenstützwelle (51), die in vertikaler Ausrichtung an der Basisplatte (01) gehalten ist,

einen ersten Verbindungshebel (12), der schwenkbar an die Drehscheibe (14) und den angetriebenen Rahmen (2) angelenkt ist, zur Führung des Rahmens (2) entlang der Bahnaussparung (33) mit der Drehung der Scheibe (14),

einen zweiten Verbindungshebel (71), der schwenkbar an den angetriebenen Rahmen (2) und die Sonnenstützwelle (51) angelenkt ist, zur Drehung der Sonnenstützwelle (51) iitit der Bewegung des angetriebenen Rahmens (2), entlang der Umlaufbahnaus sparung (33), einen Sonnenkörper (5), der endseitig an der Sonnenstützwelle (51) gehalten ist, und einen halbkugelförmigen Metallkörper (52) sowie einen hiermit verbundenen halbkugelförmigen transparenten Körpsr (506) umfaßt, wobei der zweite Verbindungshebel (71) den transparenten Körper (506) stets der Erde (6) zugewandt hält,

eine innerhalb des Sonnenkörpers (5) angeordnete Lichtquelle (503) zur Abstrahlung des Lichtes durch den traüsptrenten

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Körper (506) auf die Erde (6), wobei der Metallkörper (52) mindestens eine öffnung (504) zur Wärmeableitung aufweist,

ein die Erdstützwelle (63) umgreifender Stützzylinder (42) für ein Getriebegehäuse (4), welcher die Erdstützwelle (63) drehbar aufnimmt,

ein Getriebegehäuse (4), das mit dem Stützzylinder (42) verbunden und um die Erdstützwelle (63) drehbar gehalten ist,

eine innerhalb des Getriebegehäuses (4) in Wirkeingriff mit dem StUtzzylinder (42), dem Getriebegehäuse (4) und der Erdstützwelle (63) stehende Zahnradanordnung zur Simulation des Umlaufes des Mondes (41) um die Erd* (6),

einen Mondkörper (41), der an das Getriebegehäuse (4) angeschlossen ist, zur Drehung um den Erdkörper (6), wobei der kugelförmig ausgebildete Erdkörper (6) am Ende der Erdstützwelle (63) gehalten und mit Längen- und Breitengraden versehen ist,

einen dünnen Stab (62), der die Erdstützwelle (63) sowie den Erdkörper (6) axial durchgreift,

einen drehfest und translatorisch verschiebbar in der Erdumlauf· bahnaussparung (33) gehaltener Block (64), der das untere Ende des dünnen Stabes (62) drehfest trägt,

eine Zeitscheibe (61), die am oberen Ende des dünnen Stabes (62) oberhalb des Erdkörpers (6) gehalten ist, und Tageszeitmarkierungen für den Erdkörper (6) während dessen Umlaufens trägt,

eine Kalenderscheibe (7), die Monats-, Tages- und Wochentagsmarkierungen trägt und in einer Ebene parallel zu der Umlauf-

buhnaussparung (33) an der Umlaufbahnbasis (3) gehalten
ist,

wobei der zweite Verbindungshebel (71) ein Fenster (73)
aufweist, das auf die Monats-, Tages- und Wochentagsmarkierungen der Kalenderscheibe (7) bei einer vorbestimmten
Position des Erdkörpers (6) bei seinem Umlauf um die Sonne
(5) ausrichtbar ist, sowie

einen elektrischen Anschluß für die Lichtquelle (502) sowie
den Elektromotor (116).

2. Planetarium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein j; vertikal ausgerichtetes Zahnrad (113) an der Horizontalwelle y (111) gehalten ist, wobei ein von der Basisplatte (01) getragener J Lagerblock (117) die Welle (111) drehbar hält, und eine Feder f (118) das Zahnrad (113) mit dem angetriebenen Zahnrad (114) | in Eingriff drückt, während an der Welle (111) ein Stiftloch i (lila) mit einem Stift vorgesehen sind, über welche die Zahnränder (113, 114) außer Eingriff haltbar sind.

3. Planetarium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß :' das Getriebegehäuse (4) einen Deckel (4Ö) trägt, der mit einem I Bogensc'hlitz (401) versehen ist, und das Getriebe ein mit dem | Stützzylinder (42) verbundenes Zahnrad (442) umfaßt, das mit { einem an der Mondrotationswelle (454) gehaltenen Zahnrad (455) | kämmt, wobei ein Ende der Mondrotationswelle (454) in den Bogen- ). schlitz (401) eingreift und in diesem \n eine zweite Position I verschiebbar ist, in welcher der Treibeingriff unterbrochen ist, f während die Eingriffsposition über eine Sperrklinke (47) f fixierbar ist.

4. Planetarium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
an dem Stützzylidner (42) eine Mondumlaufbahnscheibe (43)

mit einer Bahnführungsaussparung (431) gehalten ist, mit welcher
eine Laufrolle (441) in Eingriff steht, über welche das Ge-

triebegehäuse (4) während des Umlaufes um die Erde (6) anhebbar und absenkbar ist, wobei die Neigung der Mondumlauibahnaussparung (431) in einem Winkel von etwa 5° zur Erdstützwelle (63) geneigt ist.