FR2695241A1 - Mechanical device for representing relative positions of Sun and planets - has rotors with reference points for Sun and planets, made with toothed edges and connected by manually rotated pinions - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un appareil mécanique pour représenter les mouvements relatifs des planètes autour du soleil. The invention relates to a mechanical device for representing the relative movements of planets around the sun.
Pour simplifier, cet appareil sera par la suite désigné comme étant un "appareil planétaire". To simplify, this device will subsequently be designated as a "planetary device".
Un but de l'invention est de fournir un appareil planétaire de construction simple et robuste permettant de visualiser les positions respectives des planètes à tout moment d'une période s'étendant sur plusieurs dizaines d'années, avec une précision correcte, suffisante pour l'utilisation de l'appareil comme instrument didactique ou ludique. An object of the invention is to provide a planetary device of simple and robust construction making it possible to visualize the respective positions of the planets at any time of a period extending over several decades, with correct precision, sufficient for the use of the device as a didactic or playful instrument.
Un autre but de l'invention est de fournir un appareil planétaire qui soit relativement compact et dont les organes mobiles soient protégés par un boîtier laissant apparaître des repères représentant les planètes. Another object of the invention is to provide a planetary device which is relatively compact and whose movable members are protected by a housing revealing markers representing the planets.
L'invention a aussi pour but de fournir un appareil planétaire tel que les mouvements des planètes soient provoqués par une commande manuelle unique. The invention also aims to provide a planetary device such that the movements of the planets are caused by a single manual control.
L'invention a encore pour but de fournir un appareil planétaire permettant à son utilisateur de déterminer à tout moment les directions des planètes. Another object of the invention is to provide a planetary device enabling its user to determine the directions of the planets at any time.
L'appareil planétaire de Invention comprend essentiellement un repère fixe représentant le soleil, une pluralité de rotors qui tournent autour d'un axe commun passant par le repère soleil, qui sont munis chacun d'un repère représentant une planète du système solaire et qui comportent chacun une couronne dentée engrenant avec un pignon respectif, des moyens pour régler la position dans le temps du repère de la planète TERRE et des moyens pour commander manuellement la rotation de l'ensemble des pignons. The planetary apparatus of the invention essentially comprises a fixed mark representing the sun, a plurality of rotors which rotate around a common axis passing through the sun mark, which are each provided with a mark representing a planet of the solar system and which comprise each a toothed crown meshing with a respective pinion, means for adjusting the position in time of the reference mark of the planet EARTH and means for manually controlling the rotation of all the pinions.
Dans des modes de réalisation préférés, cet appareil présente encore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'un des rotors est un rotor menant apte à être mis en rotation manuellement et qui entraîne en rotation les pignons. In preferred embodiments, this device also has one or more of the following characteristics: - one of the rotors is a driving rotor capable of being rotated manually and which rotates the pinions.
- les pignons sont montés sur un arbre commun, - le rotor menant est celui qui porte le repère TERRE, - l'appareil comporte un boîtier fermé par un couvercle rotatif transparent qui entraîne en rotation les pignons, - ledit couvercle est solidaire en rotation du rotor qui porte le repère
TERRE, - lesdits rotors tournent dans un espace circonscrit par une couronne centrée sur ledit axe et qui porte des représentations d' étoiles, - l'appareil comporte une graduation circulaire centrée sur ledit axe, cette graduation représentant les jours d'une révolution de la terre autour du soleil, - les rotors sont constitués par des disques à bords rabattus comme des cloches, ayant des diamètres et des ouvertures centrales croissant, permettant de les empiler avec emboîtement, la tranche du bord rabattu de chaque rotor étant munie d'une denture dont le nombre de dents est en rapport avec la durée de révolution de la planète dont le repère est porté par le rotor, et l'appareil comporte un arbre d'entraînement qui est disposé perpendiculairement à la direction d'empilage des rotors et qui porte des pignons, répartis le long de l'arbre et de diamètres décroissants, en prise directement ou indirectement avec les dentures des rotors, - les rotors portent les repères des planètes MERCURE, VENUS,
TERRE, MARS, JUPITER, SATURNE et URANUS et ont des diamètres croissant dans l'ordre de ces planètes, tandis que les planètes
NEPTUNE et PLUTON sont représentées par des repères fixes et des dates, - les engrenages sont calculés pour que 84 tours du rotor qui porte le repère TERRE fassent tourner d'un seul tour le rotor qui porte le repère URANUS, - le rotor qui porte le repère TERRE est muni d'un cercle horaire qui est centré sur ce repère et qui peut être tourné sur lui-même autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du rotor, - ledit cercle horaire porte également au moins un repère indiquant une direction géographique, - l'un des rotors comporte une graduation en années représentant la période de la planète dont le repère est porté par ce rotor et l'appareil comporte un repère fixe devant lequel défile cette graduation lorsque le rotor tourne, - le rotor qui porte la graduation en années est celui qui porte le repère de la planète URANUS.- the pinions are mounted on a common shaft, - the driving rotor is that which bears the EARTH mark, - the device comprises a housing closed by a transparent rotary cover which drives the pinions in rotation, - said cover is integral in rotation with the rotor bearing the mark
EARTH, - said rotors rotate in a space circumscribed by a crown centered on said axis and which bears representations of stars, - the apparatus comprises a circular graduation centered on said axis, this graduation representing the days of a revolution of the earth around the sun, - the rotors are formed by disks with folded edges like bells, having increasing diameters and central openings, making it possible to stack them with interlocking, the edge of the folded edge of each rotor being provided with teeth the number of teeth of which is related to the duration of revolution of the planet, the reference mark of which is carried by the rotor, and the apparatus comprises a drive shaft which is arranged perpendicular to the stacking direction of the rotors and which carries sprockets, distributed along the shaft and of decreasing diameters, engaged directly or indirectly with the teeth of the rotors, - the rotors bear the marks es of the planets MERCURY, VENUS,
EARTH, MARCH, JUPITER, SATURN and URANUS and have diameters increasing in the order of these planets, while the planets
NEPTUNE and PLUTON are represented by fixed marks and dates, - the gears are calculated so that 84 turns of the rotor which bears the EARTH mark make the rotor which bears the URANUS mark turn in one turn, - the rotor which carries the EARTH mark is provided with a time circle which is centered on this mark and which can be turned on itself around an axis parallel to the axis of rotation of the rotor, - said time circle also carries at least one mark indicating a geographic direction, - one of the rotors has a graduation in years representing the period of the planet whose mark is carried by this rotor and the device has a fixed mark before which this graduation scrolls when the rotor turns, - the rotor which carries the graduation in years is that which carries the reference mark of the planet URANUS.
On décrira ci-après un exemple de réalisation d'un appareil planétaire conforme à l'invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est une vue latérale extérieure de l'appareil, - la figure 2 est une vue de dessus de l'appareil, et - la figure 3 est une coupe partielle de l'appareil dans un plan vertical passant par l'axe de rotation commun des rotors et par l'axe de l'arbre d'entraînement commun. An exemplary embodiment of a planetary device according to the invention will be described below, with reference to the figures of the attached drawing in which - FIG. 1 is an external lateral view of the device, - FIG. 2 is a view from above of the device, and - Figure 3 is a partial section of the device in a vertical plane passing through the common axis of rotation of the rotors and through the axis of the common drive shaft.
La description et les figures feront apparaître d'autres particularités de la présente invention. The description and the figures will show other features of the present invention.
L'appareil représenté sur les figures comprend un boîtier généralement cylindrique constitué d'un corps inférieur opaque 1 et d'un corps supérieur transparent 2. Dans l'exemple représenté, ces corps sont bombés. The apparatus shown in the figures comprises a generally cylindrical housing consisting of an opaque lower body 1 and a transparent upper body 2. In the example shown, these bodies are curved.
Le corps supérieur 2 du boîtier est monté sur le corps inférieur de façon à pouvoir tourner sur lui-même. The upper body 2 of the housing is mounted on the lower body so that it can rotate on itself.
Dans le corps inférieur 1 du boîtier est logé un support 5 (en plusieurs parties) qui porte une couronne cylindrique 3 centrée sur l'axe du boîtier. In the lower body 1 of the housing is housed a support 5 (in several parts) which carries a cylindrical crown 3 centered on the axis of the housing.
La couronne 3, porte sur sa face interne 3a, des représentations des principales étoiles voisines du plan de l'écliptique, comme schématisé pour rexemple sur la figure 3 et, sur sa face externe 3b, une graduation (non visible sur les figures) qui représente les mois et les jours d'une révolution de la terre, et le corps supérieur porte un index 23 qui déflle devant cette graduation lorsque le corps est tourné (figs. 1 et 2). The crown 3, carries on its internal face 3a, representations of the principal stars close to the plane of the ecliptic, as shown diagrammatically for example in FIG. 3 and, on its external face 3b, a graduation (not visible in the figures) which represents the months and days of an earth revolution, and the upper body carries an index 23 which deflates before this graduation when the body is turned (figs. 1 and 2).
La couronne 3 est solidaire d'un disque horizontal 4 percé d'une fenêtre 4' dont le rôle sera expliqué plus loin. The crown 3 is integral with a horizontal disc 4 pierced with a window 4 'whose role will be explained below.
Le support 5 comporte un arbre fixe 6 qui constitue l'axe vertical 7 de l'appareil et qui porte un repère central 8 qui représente le soleil. Ce repère est de préférence lumineux. The support 5 comprises a fixed shaft 6 which constitutes the vertical axis 7 of the device and which carries a central reference 8 which represents the sun. This mark is preferably luminous.
Le support 5 porte à rotation un arbre horizontal 9 qui est dirigé suivant un axe 10 orthogonal à l'axe 7 et qui peut tourner sur lui-même. Cet arbre porte une série de pignons transversaux A à G dont les diamètres vont en décroissant depuis le pignon A le plus proche de l'axe 7 jusqu'au pignon G qui en est le plus éloigné. The support 5 rotatably carries a horizontal shaft 9 which is directed along an axis 10 orthogonal to the axis 7 and which can rotate on itself. This shaft carries a series of transverse pinions A to G whose diameters decrease from the pinion A closest to the axis 7 to the pinion G which is the farthest.
Sur l'arbre vertical fixe 6 sont empilés de proche en proche des rotors 11 à 17 en forme de cloches. Le rotor 1 1 comprend une paroi supérieure 1 la en forme de disque qui porte un repère 11' représentant une planète et une paroi latérale 1 lb qui constitue une jupe de révolution dirigée vers le bas et dont la tranche inférieure est munie d'une denture 1 lc dirigée vers le bas et engrenant avec le pignon A de l'arbre horizontal 9. On the fixed vertical shaft 6 are stacked step by step rotors 11 to 17 in the form of bells. The rotor 1 1 comprises an upper wall 1 la in the form of a disc which carries a mark 11 ′ representing a planet and a side wall 1 lb which constitutes a skirt of revolution directed downwards and whose lower edge is provided with teeth 1 lc directed downwards and meshing with the pinion A of the horizontal shaft 9.
Le repère 11' est par exemple constitué par un petit axe vertical 1 l'a enfiché dans la paroi supérieure 11 et terminé par une boule ll'b. The reference 11 'is for example constituted by a small vertical axis 1 plugged into the upper wall 11 and terminated by a ball ll'b.
Les autres rotors 12 à 17 ont des structures analogues mais présentent des ouvertures centrales et des diamètres croissants pour pouvoir être enfilés les uns sur les autres de proche en proche et pour pouvoir être entraînés, de proche en proche, par les pignons successifs portés par l'arbre horizontal 9. The other rotors 12 to 17 have similar structures but have central openings and increasing diameters so that they can be threaded one on top of the other step by step and to be able to be driven, step by step, by successive pinions carried by the horizontal shaft 9.
En tant que de besoin, le support 5 comporte des parties aptes à soutenir les rotors et à les maintenir en position correcte pour pouvoir être entraînés par l'arbre. As necessary, the support 5 has parts capable of supporting the rotors and of keeping them in the correct position so that they can be driven by the shaft.
Les rotors 11 à 17 portent respectivement les repères des planètes MERCURE, VENUS, TERRE, MARS, JUPITER, SATURNE et
URANUS.Rotors 11 to 17 respectively bear the marks of the planets MERCURY, VENUS, EARTH, MARCH, JUPITER, SATURN AND
URANUS.
Les nombres de dents des rotors et des pignons sont choisis en fonction des périodes des planètes et des désidérata mécaniques de façon à éviter de devoir utiliser des dents trop fines susceptibles de casser ou difficiles à réaliser avec une précision sufflsante. The numbers of teeth of the rotors and pinions are chosen according to the periods of the planets and the mechanical requirements so as to avoid having to use teeth that are too fine that are liable to break or that are difficult to produce with sufficient precision.
Dans une réalisation préférée, on détermine le nombre des dents des rotors et des pignons, en sorte que le rapport entre le nombre de dents d'un pignon d'entraînement et le nombre de dents du rotor qu'il entraîne soit sensiblement proportionnel au rapport entre la période de la planète représentée par ce rotor à la période d'une planète servant de référence. In a preferred embodiment, the number of teeth of the rotors and of the pinions is determined, so that the ratio between the number of teeth of a drive pinion and the number of teeth of the rotor which it drives is substantially proportional to the ratio between the period of the planet represented by this rotor to the period of a planet serving as a reference.
Par exemple, si l'on prend pour référence la planète
MERCURE, on choisit les nombres de dents r du rotor de VENUS et p du pignon qui entraîne ce rotor, en sorte que le rapport p/r soit approximativement égal au rapport des périodes de VENUS et de
MERCURE, soit environ 0,391.For example, if we take the planet as a reference
MERCURY, we choose the numbers of teeth r of the VENUS rotor and p of the pinion which drives this rotor, so that the ratio p / r is approximately equal to the ratio of the periods of VENUS and
MERCURY, about 0.391.
Par exemple, on choisit p et r dans la gamme 65/166, 74/189, 83/212, 92/235 et leurs multiples ou sous-multiples. For example, we choose p and r in the range 65/166, 74/189, 83/212, 92/235 and their multiples or submultiples.
On détermine de façon analogue les nombres des dents des autres rotors et de leurs pignons. The numbers of the teeth of the other rotors and of their pinions are determined in an analogous manner.
Les rotors 11 à 16 sont en prise directement avec les pignons respectifs A à F de l'arbre 9 mais le rotor 17 est entraîné par le pignon G par l'intermédiaire d'une transmission à deux pignons, ceci pour limiter les dimensions de l'appareil. L'un seulement de ces pignons satellites 19 est visible sur la figure 3. The rotors 11 to 16 are engaged directly with the respective pinions A to F of the shaft 9 but the rotor 17 is driven by the pinion G via a transmission with two pinions, this to limit the dimensions of the 'apparatus. Only one of these satellite pinions 19 is visible in FIG. 3.
Le rotor 13 porte un petit arbre vertical 21 solidaire du couvercle 2 du boîtier en sorte que la rotation du couvercle sur luimême provoque la rotation du rotor 13, et un petit disque horizontal 22 est monté à rotation sur l'arbre 21 à l'extérieur du couvercle, par exemple autour du petit axe 13'a qui porte le repère TERRE 13'b. The rotor 13 carries a small vertical shaft 21 integral with the cover 2 of the housing so that the rotation of the cover on itself causes the rotation of the rotor 13, and a small horizontal disc 22 is rotatably mounted on the shaft 21 outside of the cover, for example around the minor axis 13'a which bears the mark EARTH 13'b.
L'arbre 21, le disque 22 et le repère 13' sont représentés sur la fig. 1 mais ont été omis sur la fig. 3 pour la clarté de la figure. The shaft 21, the disc 22 and the reference 13 'are shown in FIG. 1 but have been omitted in fig. 3 for clarity of the figure.
Le disque 22 porte une graduation horaire de 24 heures et une rose des vents sur laquelle on a indiqué l'Est et l'Ouest en correspondance avec les graduations 6 et 18. Disc 22 has a 24-hour hourly graduation and a compass rose on which the East and West have been indicated in correspondence with the graduations 6 and 18.
Des moyens sont prévus pour maintenir le disque 22 dans une position angulaire choisie et réglable. Par exemple, les graduations du disque sont constituées par des tétons 22a et le couvercle comporte un creux 2a apte à venir en prise avec un téton, ou inversement. Means are provided for holding the disc 22 in a selected and adjustable angular position. For example, the graduations of the disc consist of studs 22a and the cover has a recess 2a capable of engaging with a stud, or vice versa.
Le rotor 17 qui porte le repère 17' de la planète URANUS présente une graduation qui défile sous la fenêtre 4' du disque 4 solidaire de la couronne 3 lorsque le rotor tourne et cette graduation indique les années terrestres correspondant exactement ou approximativement à une rotation complète du rotor 17, c'est à dire à la période d'URANUS. Sachant que 84 tours du rotor 13 qui porte le repère TERRE sont nécessaires pour faire effectuer un tour au rotor 17 qui porte le repère URANUS. Le rotor 17 est par exemple gradué en 80 années de 1940 à 2020. The rotor 17 which bears the reference 17 'of the planet URANUS has a graduation which scrolls under the window 4' of the disc 4 secured to the crown 3 when the rotor turns and this graduation indicates the terrestrial years corresponding exactly or approximately to a complete rotation of rotor 17, ie during the URANUS period. Knowing that 84 turns of the rotor 13 which bears the EARTH mark are necessary to make one turn of the rotor 17 which bears the URANUS mark. The rotor 17 is for example graduated in 80 years from 1940 to 2020.
Cet appareil est réglé par construction pour correspondre à l'état du ciel à un moment précis, par exemple au premier janvier 1992, à 3 heures du matin (figure 2): on voit notamment JUPITER se coucher à l'Ouest. This device is adjusted by construction to correspond to the state of the sky at a specific time, for example on January 1, 1992, at 3 am (figure 2): we see in particular JUPITER lying in the West.
En faisant tourner le couvercle, dans un sens ou dans l'autre, l'utilisateur provoque une rotation du rotor 13 lié au couvercle et qui porte le repère TERRE et ce rotor fait tourner l'arbre 9 dont les pignons entraînent en rotation les autres rotors qui portent les repères des autres planètes : l'utilisateur peut donc observer sur l'appareil les positions relatives des planètes, à tout moment. By rotating the cover, in one direction or the other, the user causes a rotation of the rotor 13 linked to the cover and which bears the mark EARTH and this rotor rotates the shaft 9 whose pinions drive the others in rotation rotors which bear the marks of the other planets: the user can therefore observe on the device the relative positions of the planets, at any time.
Le disque 22 lui permet de plus de connaître les direction des planètes : il lui suffit d'orienter dans la direction du repère SOLEIL 8 la graduation du disque qui correspond à l'heure de l'observation et de lire sur la rose des vents les orientations des repères 11', 12', 14', 15', 16' et 17' des planètes MERCURE, VENUS, MARS, JUPITER,
SATURNE et URANUS.The disc 22 also allows him to know the directions of the planets: he just has to orient the graduation of the disc in the direction of the SUN reference mark 8 which corresponds to the time of observation and to read the wind rose on the orientations of the benchmarks 11 ', 12', 14 ', 15', 16 'and 17' of the planets MERCURY, VENUS, MARCH, JUPITER,
SATURN and URANUS.
Pour les planètes NEPTUNE et PLUTON difficiles à observer et qui ont des révolutions très lentes par rapport à celle de la planète
URANUS, on a choisi de ne les représenter que par des repères fixes et des dates sur le disque 4, par exemple pour indiquer leurs positions tous les dix ans. Sur la fig. 2, les points P et N correspondent aux positions de PLUTON et de NEPTUNE le ler
JANVIER 1992.For the planets NEPTUNE and PLUTON difficult to observe and which have very slow revolutions compared to that of the planet
URANUS, we chose to represent them only by fixed landmarks and dates on disc 4, for example to indicate their positions every ten years. In fig. 2, points P and N correspond to the positions of PLUTON and NEPTUNE the 1st
JANUARY 1992.
L'invention n'est pas limitée à la réalisation qui a été décrite. The invention is not limited to the embodiment which has been described.
Dans des variantes, notamment, le mouvement des rotors est commandé à partir d'une molette qui attaque l'un des rotors ou un arbre, les pignons sont répartis sur plusieurs arbres. In variants, in particular, the movement of the rotors is controlled from a wheel which attacks one of the rotors or a shaft, the pinions are distributed over several shafts.
Claims (16)
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FR2695241A1 true FR2695241A1 (en) | 1994-03-04 |
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FR (1) | FR2695241B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1992-09-03 FR FR9210526A patent/FR2695241B1/en not_active Expired - Fee Related
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FR2695241B1 (en) | 1994-11-18 |
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Date | Code | Title | Description |
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ST | Notification of lapse |
Effective date: 20120531 |