專利名稱：平面圓形時空儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地面空間與時間直觀對應的裝置，特別是涉及一種平面圓形時空儀。
背景技術：
當今的世界地圖歸類有兩種，一是球形地圖，它客觀真實科學動感強，但它不能一目了然，不便于展示和懸掛；二是平面地圖，具體形狀有近橢圓形，雙圓形和矩形等，但它們呆板無動感，與地球的運動和時間難以聯(lián)系起來。通用的傳統(tǒng)時鐘不便于國際間的交往。而世界時鐘，發(fā)明的多，進入實用的鮮有，其緣故大體上有，一類是時鐘盤面上解讀文字或使用指示繁多，使用起來看似簡實為繁；另一類是時鐘盤面上分區(qū)過多、僅時數(shù)都需要進行兩次以上的認讀或換算，并不簡便。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種平面圓形時空儀，該平面圓形時空儀彌補了現(xiàn)今相關領域中地圖和時鐘相互孤立，世界時鐘不夠簡明便捷等方面的不足。
本實用新型的技術方案為一種平面圓形時空儀，包括雙層結構，上層為國家輪廓世界地圖面盤，下層為里層圓板，其中里層圓板直徑大于上層為國家輪廓世界地圖面盤，其超出部分形成時區(qū)及時數(shù)環(huán)，時區(qū)及時數(shù)環(huán)上標有時區(qū)及時數(shù)的刻度和數(shù)字，國家輪廓世界地圖面盤和里層圓板均可繞同一中心轉(zhuǎn)軸順時或逆時方向轉(zhuǎn)動，中心轉(zhuǎn)軸上設有分針和秒針。
本實用新型為圓盤形。國家輪廓世界地圖面盤為透明玻璃或透明塑料，內(nèi)置國家輪廓世界地圖、24節(jié)氣名稱；里層為透明的塑料圓板，上面置晨昏線、太陽直射點和時區(qū)；里層圓板與底座間設置驅(qū)動、傳動和控制裝置。
國家輪廓世界地圖是以地球一極為中心的圓平面地圖，圖上繪制世界標準時各區(qū)時所在的24條經(jīng)線，經(jīng)線長度均不變，但其形狀變換成以一極為中心的一組輻射直線，緯線變成一組以一極為圓心的同心圓，以該極點到各緯線所在處的經(jīng)線長為各相應緯線圈的半徑。各國家輪廓均用線條描出；采用同一地方時的區(qū)域以同一顏色顯示，相鄰的地方時區(qū)以不同的顏色相間。在各地方時區(qū)范圍內(nèi)，在區(qū)名城市附近、對應的世界標準時的區(qū)時所在經(jīng)線以反差的顏色顯示，本地方時區(qū)內(nèi)的該段經(jīng)線稱作本地方時區(qū)的地方時經(jīng)線。極少數(shù)國家或地區(qū)不以世界標準時作為本地地方時，而是以首都或重要商埠的平太陽時作為本地的地方時，則經(jīng)過其地方時所在的城市繪制一小段地方時經(jīng)線。地方時經(jīng)線充當各地方時區(qū)的區(qū)時指針。
地圖可以直接繪制在國家輪廓世界地圖面盤內(nèi)表面，也可將預制好的地圖貼在面盤內(nèi)表面。環(huán)繞地圖周邊設置時區(qū)，分為24格，地圖以北極為中心逆時針方向、地圖以南極為中心順時針方向依次注明從1到24或從1到12再從1到12共24個時數(shù)。國家輪廓世界地圖面盤中心處設置指針式分秒?yún)^(qū)，以北極為中心的分秒數(shù)及刻度圈置于南緯60度緯圈上、以南極為中心的分秒數(shù)及刻度圈置于南緯30度緯圈上。國家輪廓世界地圖面盤地圖可固定不動也可以轉(zhuǎn)動，國家輪廓世界地圖面盤不動時以當?shù)氐胤綍r經(jīng)線居地圖中垂線下方，時區(qū)數(shù)環(huán)不動時以12時居面盤中垂線下方。根據(jù)1至5式給定的晨昏線形狀和太陽直時射點的位置，以太陽直射點在黃道上每掃過3度為一個變化單位設置一根晨昏線和一個太陽直射點，兩者都以電致冷光線制作并分布于里層圓板上固定消隱。太陽直射點在黃道上每掃過15度為一個節(jié)氣，對應地將太陽直射點沿地面南北方向移動歷經(jīng)某一相應緯度區(qū)設為該節(jié)氣的節(jié)氣區(qū)，沿日期變更線分布，并以電致冷光線制成相應的節(jié)氣名稱固定于面盤內(nèi)表面消隱。冬至往夏至各節(jié)氣區(qū)分布于日期變更線西方，夏至往冬至各節(jié)氣區(qū)分布于日期變更線東方。
時區(qū)時數(shù)環(huán)與國家輪廓世界地圖面盤共面與里層圓板固定連接，里層圓板以和國家輪廓世界地圖面盤3毫米的間距繞國家輪廓世界地圖面盤中心相對國家輪廓世界地圖面盤轉(zhuǎn)動，或國家輪廓世界地圖面盤相對于里層圓板轉(zhuǎn)動，分秒針如通用時鐘里的分秒針一樣轉(zhuǎn)動，兩者共軸于國家輪廓世界地圖面盤中心，其機械轉(zhuǎn)動的驅(qū)動和控制如同現(xiàn)今通用電動機械時鐘，只不過將其中時針的轉(zhuǎn)動周期調(diào)整為24小時，也就是將前者相對于面盤的轉(zhuǎn)動周期確定為24小時。分針相對于每小時、秒針相對于每分鐘其周期仍為每周60格。太陽直射點沿南北方向的移動、晨昏線形狀的變化，周期為一年，以內(nèi)置萬年歷控制其變動的順序，另以單獨電開關控制其是否顯示。節(jié)氣名稱的激活由內(nèi)置萬年歷控制。里層圓板與底座間設置均勻面光源。
讀地點，各個國家或主要城市從地圖上直接讀出。國家輪廓及其在地圖上的方位容易形成定勢便于記憶和識別，這比在一堆純文字中查找城市名容易得多。
讀時間。讀當?shù)貢r間，當?shù)氐胤綍r經(jīng)線指對的時區(qū)數(shù)為時數(shù)，分秒數(shù)直接由分秒針指示讀出。讀世界各城市的時間，該城市的地方時經(jīng)線指對的時區(qū)數(shù)為該地時數(shù)，分秒數(shù)如上直接由同一分秒針指示讀出。極少數(shù)地方時區(qū)的地方時經(jīng)線與世界標準時區(qū)時所在經(jīng)線不重合，其分秒數(shù)由讀者自行按經(jīng)度差的比例讀出。讀各地距正午或晨昏的時間，太陽直射點、晨昏線與當?shù)氐慕?jīng)度間隔，每相隔15度時間相差1個小時，不足15度的部分按比例讀出。以地方時經(jīng)線充任地方時指針讀時，比起時鐘盤面上用多個時針讀時，既顯得面盤簡潔美觀，順經(jīng)線讀時又簡明便捷。
晨昏線的變化規(guī)律由tgθ＝ctgαsinβ(--π/2≤θ≤π/2) 1決定，式中各量的意義參見圖4、圖5。根據(jù)1式在以經(jīng)緯度為坐標描繪的平面圓形地圖上得到太陽直射點處于緯度α時的晨昏線圖象，參見圖6。
太陽直射點沿南北方向移動的規(guī)律以及各節(jié)氣對應太陽直射點南北移動所跨越的緯度范圍由sinα＝sinΦ sinΩ2S(Ω)=SOAB=∫0Ωf(Ω)d(Ω)---3]]>t＝S(Ω)/S4S＝πab/T 5決定，式中T為地球公轉(zhuǎn)周期，t為時間，式中其余各量的意義參見圖7、圖8、圖9本實用新型的優(yōu)點在于建立地面空間與時間相連系的直觀圖象，倡導科學的時空觀。將動態(tài)的三維空間球形地面圖轉(zhuǎn)化為動態(tài)的二維圓形平面地面圖，與流逝的時間一一對應，既保留了地球球面空間的運動特征，給傳統(tǒng)平面地圖賦予了生命力，又使地面空間上各處與對應的時間一目了然，客觀真實地反映了地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的狀態(tài)，具有知識性和趣味性。面盤設置簡明，便于讀世界上任何地方的地方時。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的第一個實施例的面盤時區(qū)正視圖。
圖2是圖1的面盤正視圖。
圖3是圖1的里層圓板和時區(qū)的正視圖。
圖4是圖1中晨昏線的形狀變化規(guī)律1式中各有關量的空間示意圖。
圖5是圖1中晨昏線的形狀變化規(guī)律1式中各有關量間關系的推導示意圖。
圖6是圖1中晨昏線的形狀變化規(guī)律1式的圖象。
圖7是圖1的太陽直射點在黃道上移動規(guī)律2式-5式中各有關量的空間示意圖。
圖8是圖1的太陽直射點在黃道上移動規(guī)律2式-5式中各有關量間關系的推導示意圖。
圖9是圖1的太陽直射點在黃道上移動過程中形成的張角與時間的關系示意圖。
圖10是本實用新型的第二個實施例的面盤時區(qū)正視圖。
具體實施方式
實施例1、圖1是本實用新型的第一個實施例，圖中國家輪廓世界地圖面盤1以北極為中心，以南極為圓周，國家輪廓世界地圖面盤1固定不動，以當?shù)氐胤綍r經(jīng)線居國家輪廓世界地圖面盤1中垂線下方，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2和里層圓板3固定連接一起以24小時為周期順時針方向轉(zhuǎn)動。
實施例2、它是實施例1的設置基礎上改動內(nèi)部的傳動裝置，使圖中國家輪廓世界地圖面盤1相對于時區(qū)及時數(shù)環(huán)以24小時為周期逆時針方向轉(zhuǎn)動，時數(shù)按從1到12再從1到12的順序分布，上午時數(shù)以紅色顯示，下午時數(shù)以蘭色顯示。圖中時區(qū)及時數(shù)環(huán)2固定不動，以上午時數(shù)12居國家輪廓世界地圖面盤1中垂線下方。
實施例3、圖6是本實用新型的實施例3，圖中國家輪廓世界地圖面盤1以南極為中心，以北極為圓周，國家輪廓世界地圖面盤1固定不動，以當?shù)氐胤綍r經(jīng)線居國家輪廓世界地圖面盤1中垂線上方，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2和里層圓板3固定連接一起以24小時為周期逆時針方向轉(zhuǎn)動。其它方面都如前述技術方案設置實施。
實施例4、它是實施例3的設置基礎上改動內(nèi)部的傳動裝置，使圖中面盤及國家輪廓世界地圖相對于時區(qū)及時數(shù)環(huán)以24小時為周期順時針方向轉(zhuǎn)動，圖中時區(qū)及時數(shù)環(huán)2固定不動，以時數(shù)24居國家輪廓世界地圖面盤1中垂線上方。
實施例5、一種平面圓形時空儀，包括雙層結構，上層為國家輪廓世界地圖面盤1，下層為里層圓板3，其中里層圓板3直徑大于上層為國家輪廓世界地圖面盤1，其超出部分形成時區(qū)及時數(shù)環(huán)2，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2上標有時區(qū)及時數(shù)的刻度和數(shù)字，國家輪廓世界地圖面盤1和里層圓板3均可繞同一中心轉(zhuǎn)軸13順時或逆時方向轉(zhuǎn)動，中心轉(zhuǎn)軸13上設有分針6和秒針7。
實施例6、平面圓形時空儀，國家輪廓世界地圖面盤1為透明面板，里層圓板3上設有可活動變化的晨昏線9和可活動變化的太陽直射點10。其余同實施例5。
實施例7、平面圓形時空儀，國家輪廓世界地圖面盤1是以地球一極為中心的圓平面地圖，圖上繪制世界標準時各區(qū)時所在的24條經(jīng)線，經(jīng)線長度均不變，其形狀變換成以極點為中心的一組輻射直線，緯線變換成一組以地球一極為圓心的同心圓，以極點到各緯線所在處的經(jīng)線長為各相應緯線圈的半徑；各國家輪廓均用線條描繪；采用同一地方時的區(qū)域以同一顏色顯示，相鄰的地方時區(qū)以不同的顏色相間；在各地方時區(qū)范圍內(nèi)，在區(qū)名城市附近、對應的世界標準時的區(qū)時所在經(jīng)線以反差的顏色顯示，本地方時區(qū)內(nèi)的該段經(jīng)線稱作本地方時區(qū)的地方時經(jīng)線；極少數(shù)國家或地區(qū)不以世界標準時作為本地標準時，而是以首都或重要商埠的平太陽時作為本地的標準時，則經(jīng)過其標準時所在的城市繪制一小段地方時經(jīng)線；地方時經(jīng)線充當各地方時區(qū)的區(qū)時指針。其余同實施例5。
實施例8、平面圓形時空儀，太陽直射點10以電致冷光小圓面按其沿南北方向移動過程中的不同位置、晨昏線9以電致冷光線按其變形過程中的不同形狀預置在里層圓板3上，由內(nèi)置萬年歷控制顯示其變化；節(jié)氣名稱用電致冷光線制作在面盤內(nèi)表面、沿國際日期變更線11按適當緯度分布消隱，形成一個節(jié)氣顯示區(qū)12，地球公轉(zhuǎn)過程中太陽直射其適當緯度范圍時由內(nèi)置萬年歷激活顯示相應的節(jié)氣名稱。其余同實施例6。
實施例9、平面圓形時空儀，國家輪廓世界地圖面盤1以北極為地圖中心。其余同實施例5。以南極為地圖中心的平面圓形時空儀能更多的體現(xiàn)了陸地的時空對應的變化。
實施例6、平面圓形時空儀，國家輪廓世界地圖面盤1以南極為地圖中心。其余同實施例6。以南極為地圖中心的平面圓形時空儀能更多的體現(xiàn)了海洋的時空對應的變化。
實施例10、平面圓形時空儀，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2分為24格，北極為地圖中心的逆時針方向、南極為地圖中心的順時針方向依次注明從1到24或從1到12再從1到12共24個時數(shù)；在地圖中心處設置世界通用的指針式分秒?yún)^(qū)，以北極為地圖中心的則分秒數(shù)及刻度圈置于陸地較少的南緯60度緯線上，以南極為地圖中心的則分秒數(shù)及刻度圈置于陸地較少的南緯30度緯線上。其余同實施例6。
實施例11、根據(jù)權利要求1所述的平面圓形時空儀，其特征是里層圓板3以中心轉(zhuǎn)軸13為中心的截面呈凹槽型，國家輪廓世界地圖面盤1嵌于里層圓板3的槽盤內(nèi)，里層圓板3的外沿形成的時區(qū)及時數(shù)環(huán)2與國家輪廓世界地圖面盤1處在同一平面上。其余同實施例5。
實施例12、圖6是本實用新型的實施例3，圖中國家輪廓世界地圖面盤1以南極為中心，以北極為圓周，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2置于南緯30度緯圈上。國家輪廓世界地圖面盤1固定不動，以當?shù)氐胤綍r經(jīng)線居國家輪廓世界地圖面盤1中垂線上方，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2和里層圓板3固定連接一起以24小時為周期逆時針方向轉(zhuǎn)動。其它方面都如前述技術方案設置實施。
以上實施例與圖中，國家輪廓世界地圖面盤1，時區(qū)及時數(shù)環(huán)2，里層圓板3，世界標準時所在經(jīng)線4，緯線5，分針6，秒針7，分秒數(shù)及刻度圈8，晨昏線9，太陽直射點10，國際日期變更線11，節(jié)氣顯示區(qū)12，中心轉(zhuǎn)軸13，地球半徑R14，太陽直射點所在緯度α15，晨昏線與赤道平面的交線和晨昏線上某研究點所在子午面間的交角β16，晨昏線上某研究點所在子午面與晨昏線平面的交線和赤道平面間的交角17，亦即晨昏線上某研究點所在緯度θ17，1式里的β在圖6中的起始邊ρ18，地球自轉(zhuǎn)軸19，晨昏線與赤道交點所在的子午面20，太陽直射點所在的子午面21，晨昏線上某研究點22，晨昏線上某研究點所在的子午線23，赤道24，黃道25，北極26，南極27，太陽所在位置28，地球29，地球公轉(zhuǎn)軌道30，地球在春分點時的位置31，地球在研究時刻的位置32，地球公轉(zhuǎn)軌道長半徑a33，地球公轉(zhuǎn)軌道短半徑b34，地球公轉(zhuǎn)過程中太陽直射點在黃道上的張角Ω35，黃道和赤道的交角Φ，α的最大值36。
權利要求1.一種平面圓形時空儀，包括雙層結構，上層為國家輪廓世界地圖面盤(1)，下層為里層圓板(3)，其特征是里層圓板(3)直徑大于上層為國家輪廓世界地圖面盤(1)，其超出部分形成時區(qū)及時數(shù)環(huán)(2)，時區(qū)及時數(shù)環(huán)(2)上標有時區(qū)及時數(shù)的刻度和數(shù)字，國家輪廓世界地圖面盤(1)和里層圓板(3)均可繞同一中心轉(zhuǎn)軸(13)順時或逆時方向轉(zhuǎn)動，中心轉(zhuǎn)軸(13)上設有分針(6)和秒針(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的平面圓形時空儀，其特征是國家輪廓世界地圖面盤(1)為透明面板，里層圓板(3)上設有可活動變化的晨昏線(9)和可活動變化的太陽直射點(10)。
3.根據(jù)權利要求1所述的平面圓形時空儀，其特征是國家輪廓世界地圖面盤(1)是以地球一極為中心的圓平面地圖，圖上繪制世界標準時各區(qū)時所在的24條經(jīng)線，經(jīng)線長度均不變，其形狀變換成以極點為中心的一組輻射直線，緯線變換成一組以地球一極為圓心的同心圓，以極點到各緯線所在處的經(jīng)線長為各相應緯線圈的半徑；各國家輪廓均用線條描繪；采用同一地方時的區(qū)域以同一顏色顯示，相鄰的地方時區(qū)以不同的顏色相間；在各地方時區(qū)范圍內(nèi)，在區(qū)名城市附近、對應的世界標準時的區(qū)時所在經(jīng)線以反差的顏色顯示，本地方時區(qū)內(nèi)的該段經(jīng)線稱作本地方時區(qū)的地方時經(jīng)線；極少數(shù)國家或地區(qū)不以世界標準時作為本地標準時，而是以首都或重要商埠的平太陽時作為本地的標準時，則經(jīng)過其標準時所在的城市繪制一小段地方時經(jīng)線；地方時經(jīng)線充當各地方時區(qū)的區(qū)時指針。
4.根據(jù)權利要求2所述的平面圓形時空儀，其特征是太陽直射點(10)以電致冷光小圓面按其沿南北方向移動過程中的不同位置、晨昏線(9)以電致冷光線按其變形過程中的不同形狀預置在里層圓板(3)上，由內(nèi)置萬年歷控制顯示其變化；節(jié)氣名稱用電致冷光線制作在面盤內(nèi)表面、沿國際日期變更線(11)按適當緯度分布消隱，形成一個節(jié)氣顯示區(qū)(12)，地球公轉(zhuǎn)過程中太陽直射其適當緯度范圍時由內(nèi)置萬年歷激活顯示相應的節(jié)氣名稱。
5.根據(jù)權利要求1所述的平面圓形時空儀，其特征是國家輪廓世界地圖面盤(1)以北極為地圖中心。
6.根據(jù)權利要求2所述的平面圓形時空儀，其特征是國家輪廓世界地圖面盤(1)以南極為地圖中心。
7.根據(jù)權利要求2所述的平面圓形時空儀，其特征是時區(qū)及時數(shù)環(huán)(2)分為24格，北極為地圖中心的逆時針方向、南極為地圖中心的順時針方向依次注明從1到24或從1到12再從1到12共24個時數(shù)；在地圖中心處設置世界通用的指針式分秒?yún)^(qū)，以北極為地圖中心的則分秒數(shù)及刻度圈置于陸地較少的南緯60度緯線上，以南極為地圖中心的則分秒數(shù)及刻度圈置于陸地較少的南緯30度緯線上。
8.根據(jù)權利要求1所述的平面圓形時空儀，其特征是里層圓板(3)以中心轉(zhuǎn)軸(13)為中心的截面呈凹槽型，國家輪廓世界地圖面盤(1)嵌于里層圓板(3)的槽盤內(nèi)，里層圓板(3)的外沿形成的時區(qū)及時數(shù)環(huán)(2)與國家輪廓世界地圖面盤(1)處在同一平面上。
9.根據(jù)權利要求6所述的平面圓形時空儀，其特征是時區(qū)及時數(shù)環(huán)(2)置于南緯30度緯圈上。
專利摘要本實用新型涉及一種地面空間與時間直觀對應的裝置，特別是涉及一種平面圓形時空儀，包括雙層結構，上層為國家輪廓世界地圖面盤，下層為里層圓板，其中里層圓板直徑大于上層為國家輪廓世界地圖面盤，其超出部分形成時區(qū)及時數(shù)環(huán)，時區(qū)及時數(shù)環(huán)上標有時區(qū)及時數(shù)的刻度和數(shù)字，國家輪廓世界地圖面盤和里層圓板均可繞同一中心轉(zhuǎn)軸順時或逆時方向轉(zhuǎn)動，中心轉(zhuǎn)軸上設有分針和秒針。本實用新型建立了一種地面空間與時間相聯(lián)系的直觀圖象、顯示任一地方的空間運動和時間流逝一一對應的動態(tài)關系、充當指示世界上任意地點地方時的工具，具有良好的實用性又可作為工藝品。本實用新型以簡單的平面圓形結構就體現(xiàn)了復雜的地面時空對應變化，結構簡單，使用方便。
文檔編號G04B19/22GK2684237SQ200420019669
公開日2005年3月9日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權日2004年1月14日
發(fā)明者胡岸, 胡小鵬 申請人:胡小鵬