专利名称：平面圆形时空仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地面空间与时间直观对应的装置，特别是涉及一种平面圆形时空仪。
背景技术：
当今的世界地图归类有两种，一是球形地图，它客观真实科学动感强，但它不能一目了然，不便于展示和悬挂；二是平面地图，具体形状有近椭圆形，双圆形和矩形等，但它们呆板无动感，与地球的运动和时间难以联系起来。通用的传统时钟不便于国际间的交往。而世界时钟，发明的多，进入实用的鲜有，其缘故大体上有，一类是时钟盘面上解读文字或使用指示繁多，使用起来看似简实为繁；另一类是时钟盘面上分区过多、仅时数都需要进行两次以上的认读或换算，并不简便。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种平面圆形时空仪，该平面圆形时空仪弥补了现今相关领域中地图和时钟相互孤立，世界时钟不够简明便捷等方面的不足。
本实用新型的技术方案为一种平面圆形时空仪，包括双层结构，上层为国家轮廓世界地图面盘，下层为里层圆板，其中里层圆板直径大于上层为国家轮廓世界地图面盘，其超出部分形成时区及时数环，时区及时数环上标有时区及时数的刻度和数字，国家轮廓世界地图面盘和里层圆板均可绕同一中心转轴顺时或逆时方向转动，中心转轴上设有分针和秒针。
本实用新型为圆盘形。国家轮廓世界地图面盘为透明玻璃或透明塑料，内置国家轮廓世界地图、24节气名称；里层为透明的塑料圆板，上面置晨昏线、太阳直射点和时区；里层圆板与底座间设置驱动、传动和控制装置。
国家轮廓世界地图是以地球一极为中心的圆平面地图，图上绘制世界标准时各区时所在的24条经线，经线长度均不变，但其形状变换成以一极为中心的一组辐射直线，纬线变成一组以一极为圆心的同心圆，以该极点到各纬线所在处的经线长为各相应纬线圈的半径。各国家轮廓均用线条描出；采用同一地方时的区域以同一颜色显示，相邻的地方时区以不同的颜色相间。在各地方时区范围内，在区名城市附近、对应的世界标准时的区时所在经线以反差的颜色显示，本地方时区内的该段经线称作本地方时区的地方时经线。极少数国家或地区不以世界标准时作为本地地方时，而是以首都或重要商埠的平太阳时作为本地的地方时，则经过其地方时所在的城市绘制一小段地方时经线。地方时经线充当各地方时区的区时指针。
地图可以直接绘制在国家轮廓世界地图面盘内表面，也可将预制好的地图贴在面盘内表面。环绕地图周边设置时区，分为24格，地图以北极为中心逆时针方向、地图以南极为中心顺时针方向依次注明从1到24或从1到12再从1到12共24个时数。国家轮廓世界地图面盘中心处设置指针式分秒区，以北极为中心的分秒数及刻度圈置于南纬60度纬圈上、以南极为中心的分秒数及刻度圈置于南纬30度纬圈上。国家轮廓世界地图面盘地图可固定不动也可以转动，国家轮廓世界地图面盘不动时以当地地方时经线居地图中垂线下方，时区数环不动时以12时居面盘中垂线下方。根据1至5式给定的晨昏线形状和太阳直时射点的位置，以太阳直射点在黄道上每扫过3度为一个变化单位设置一根晨昏线和一个太阳直射点，两者都以电致冷光线制作并分布于里层圆板上固定消隐。太阳直射点在黄道上每扫过15度为一个节气，对应地将太阳直射点沿地面南北方向移动历经某一相应纬度区设为该节气的节气区，沿日期变更线分布，并以电致冷光线制成相应的节气名称固定于面盘内表面消隐。冬至往夏至各节气区分布于日期变更线西方，夏至往冬至各节气区分布于日期变更线东方。
时区时数环与国家轮廓世界地图面盘共面与里层圆板固定连接，里层圆板以和国家轮廓世界地图面盘3毫米的间距绕国家轮廓世界地图面盘中心相对国家轮廓世界地图面盘转动，或国家轮廓世界地图面盘相对于里层圆板转动，分秒针如通用时钟里的分秒针一样转动，两者共轴于国家轮廓世界地图面盘中心，其机械转动的驱动和控制如同现今通用电动机械时钟，只不过将其中时针的转动周期调整为24小时，也就是将前者相对于面盘的转动周期确定为24小时。分针相对于每小时、秒针相对于每分钟其周期仍为每周60格。太阳直射点沿南北方向的移动、晨昏线形状的变化，周期为一年，以内置万年历控制其变动的顺序，另以单独电开关控制其是否显示。节气名称的激活由内置万年历控制。里层圆板与底座间设置均匀面光源。
读地点，各个国家或主要城市从地图上直接读出。国家轮廓及其在地图上的方位容易形成定势便于记忆和识别，这比在一堆纯文字中查找城市名容易得多。
读时间。读当地时间，当地地方时经线指对的时区数为时数，分秒数直接由分秒针指示读出。读世界各城市的时间，该城市的地方时经线指对的时区数为该地时数，分秒数如上直接由同一分秒针指示读出。极少数地方时区的地方时经线与世界标准时区时所在经线不重合，其分秒数由读者自行按经度差的比例读出。读各地距正午或晨昏的时间，太阳直射点、晨昏线与当地的经度间隔，每相隔15度时间相差1个小时，不足15度的部分按比例读出。以地方时经线充任地方时指针读时，比起时钟盘面上用多个时针读时，既显得面盘简洁美观，顺经线读时又简明便捷。
晨昏线的变化规律由tgθ＝ctgαsinβ(--π/2≤θ≤π/2) 1决定，式中各量的意义参见图4、图5。根据1式在以经纬度为坐标描绘的平面圆形地图上得到太阳直射点处于纬度α时的晨昏线图象，参见图6。
太阳直射点沿南北方向移动的规律以及各节气对应太阳直射点南北移动所跨越的纬度范围由sinα＝sinΦ sinΩ2S(Ω)=SOAB=∫0Ωf(Ω)d(Ω)---3]]>t＝S(Ω)/S4S＝πab/T 5决定，式中T为地球公转周期，t为时间，式中其余各量的意义参见图7、图8、图9本实用新型的优点在于建立地面空间与时间相连系的直观图象，倡导科学的时空观。将动态的三维空间球形地面图转化为动态的二维圆形平面地面图，与流逝的时间一一对应，既保留了地球球面空间的运动特征，给传统平面地图赋予了生命力，又使地面空间上各处与对应的时间一目了然，客观真实地反映了地球自转与公转的状态，具有知识性和趣味性。面盘设置简明，便于读世界上任何地方的地方时。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的第一个实施例的面盘时区正视图。
图2是图1的面盘正视图。
图3是图1的里层圆板和时区的正视图。
图4是图1中晨昏线的形状变化规律1式中各有关量的空间示意图。
图5是图1中晨昏线的形状变化规律1式中各有关量间关系的推导示意图。
图6是图1中晨昏线的形状变化规律1式的图象。
图7是图1的太阳直射点在黄道上移动规律2式-5式中各有关量的空间示意图。
图8是图1的太阳直射点在黄道上移动规律2式-5式中各有关量间关系的推导示意图。
图9是图1的太阳直射点在黄道上移动过程中形成的张角与时间的关系示意图。
图10是本实用新型的第二个实施例的面盘时区正视图。
具体实施方式
实施例1、图1是本实用新型的第一个实施例，图中国家轮廓世界地图面盘1以北极为中心，以南极为圆周，国家轮廓世界地图面盘1固定不动，以当地地方时经线居国家轮廓世界地图面盘1中垂线下方，时区及时数环2和里层圆板3固定连接一起以24小时为周期顺时针方向转动。
实施例2、它是实施例1的设置基础上改动内部的传动装置，使图中国家轮廓世界地图面盘1相对于时区及时数环以24小时为周期逆时针方向转动，时数按从1到12再从1到12的顺序分布，上午时数以红色显示，下午时数以兰色显示。图中时区及时数环2固定不动，以上午时数12居国家轮廓世界地图面盘1中垂线下方。
实施例3、图6是本实用新型的实施例3，图中国家轮廓世界地图面盘1以南极为中心，以北极为圆周，国家轮廓世界地图面盘1固定不动，以当地地方时经线居国家轮廓世界地图面盘1中垂线上方，时区及时数环2和里层圆板3固定连接一起以24小时为周期逆时针方向转动。其它方面都如前述技术方案设置实施。
实施例4、它是实施例3的设置基础上改动内部的传动装置，使图中面盘及国家轮廓世界地图相对于时区及时数环以24小时为周期顺时针方向转动，图中时区及时数环2固定不动，以时数24居国家轮廓世界地图面盘1中垂线上方。
实施例5、一种平面圆形时空仪，包括双层结构，上层为国家轮廓世界地图面盘1，下层为里层圆板3，其中里层圆板3直径大于上层为国家轮廓世界地图面盘1，其超出部分形成时区及时数环2，时区及时数环2上标有时区及时数的刻度和数字，国家轮廓世界地图面盘1和里层圆板3均可绕同一中心转轴13顺时或逆时方向转动，中心转轴13上设有分针6和秒针7。
实施例6、平面圆形时空仪，国家轮廓世界地图面盘1为透明面板，里层圆板3上设有可活动变化的晨昏线9和可活动变化的太阳直射点10。其余同实施例5。
实施例7、平面圆形时空仪，国家轮廓世界地图面盘1是以地球一极为中心的圆平面地图，图上绘制世界标准时各区时所在的24条经线，经线长度均不变，其形状变换成以极点为中心的一组辐射直线，纬线变换成一组以地球一极为圆心的同心圆，以极点到各纬线所在处的经线长为各相应纬线圈的半径；各国家轮廓均用线条描绘；采用同一地方时的区域以同一颜色显示，相邻的地方时区以不同的颜色相间；在各地方时区范围内，在区名城市附近、对应的世界标准时的区时所在经线以反差的颜色显示，本地方时区内的该段经线称作本地方时区的地方时经线；极少数国家或地区不以世界标准时作为本地标准时，而是以首都或重要商埠的平太阳时作为本地的标准时，则经过其标准时所在的城市绘制一小段地方时经线；地方时经线充当各地方时区的区时指针。其余同实施例5。
实施例8、平面圆形时空仪，太阳直射点10以电致冷光小圆面按其沿南北方向移动过程中的不同位置、晨昏线9以电致冷光线按其变形过程中的不同形状预置在里层圆板3上，由内置万年历控制显示其变化；节气名称用电致冷光线制作在面盘内表面、沿国际日期变更线11按适当纬度分布消隐，形成一个节气显示区12，地球公转过程中太阳直射其适当纬度范围时由内置万年历激活显示相应的节气名称。其余同实施例6。
实施例9、平面圆形时空仪，国家轮廓世界地图面盘1以北极为地图中心。其余同实施例5。以南极为地图中心的平面圆形时空仪能更多的体现了陆地的时空对应的变化。
实施例6、平面圆形时空仪，国家轮廓世界地图面盘1以南极为地图中心。其余同实施例6。以南极为地图中心的平面圆形时空仪能更多的体现了海洋的时空对应的变化。
实施例10、平面圆形时空仪，时区及时数环2分为24格，北极为地图中心的逆时针方向、南极为地图中心的顺时针方向依次注明从1到24或从1到12再从1到12共24个时数；在地图中心处设置世界通用的指针式分秒区，以北极为地图中心的则分秒数及刻度圈置于陆地较少的南纬60度纬线上，以南极为地图中心的则分秒数及刻度圈置于陆地较少的南纬30度纬线上。其余同实施例6。
实施例11、根据权利要求1所述的平面圆形时空仪，其特征是里层圆板3以中心转轴13为中心的截面呈凹槽型，国家轮廓世界地图面盘1嵌于里层圆板3的槽盘内，里层圆板3的外沿形成的时区及时数环2与国家轮廓世界地图面盘1处在同一平面上。其余同实施例5。
实施例12、图6是本实用新型的实施例3，图中国家轮廓世界地图面盘1以南极为中心，以北极为圆周，时区及时数环2置于南纬30度纬圈上。国家轮廓世界地图面盘1固定不动，以当地地方时经线居国家轮廓世界地图面盘1中垂线上方，时区及时数环2和里层圆板3固定连接一起以24小时为周期逆时针方向转动。其它方面都如前述技术方案设置实施。
以上实施例与图中，国家轮廓世界地图面盘1，时区及时数环2，里层圆板3，世界标准时所在经线4，纬线5，分针6，秒针7，分秒数及刻度圈8，晨昏线9，太阳直射点10，国际日期变更线11，节气显示区12，中心转轴13，地球半径R14，太阳直射点所在纬度α15，晨昏线与赤道平面的交线和晨昏线上某研究点所在子午面间的交角β16，晨昏线上某研究点所在子午面与晨昏线平面的交线和赤道平面间的交角17，亦即晨昏线上某研究点所在纬度θ17，1式里的β在图6中的起始边ρ18，地球自转轴19，晨昏线与赤道交点所在的子午面20，太阳直射点所在的子午面21，晨昏线上某研究点22，晨昏线上某研究点所在的子午线23，赤道24，黄道25，北极26，南极27，太阳所在位置28，地球29，地球公转轨道30，地球在春分点时的位置31，地球在研究时刻的位置32，地球公转轨道长半径a33，地球公转轨道短半径b34，地球公转过程中太阳直射点在黄道上的张角Ω35，黄道和赤道的交角Φ，α的最大值36。
权利要求1.一种平面圆形时空仪，包括双层结构，上层为国家轮廓世界地图面盘(1)，下层为里层圆板(3)，其特征是里层圆板(3)直径大于上层为国家轮廓世界地图面盘(1)，其超出部分形成时区及时数环(2)，时区及时数环(2)上标有时区及时数的刻度和数字，国家轮廓世界地图面盘(1)和里层圆板(3)均可绕同一中心转轴(13)顺时或逆时方向转动，中心转轴(13)上设有分针(6)和秒针(7)。
2.根据权利要求1所述的平面圆形时空仪，其特征是国家轮廓世界地图面盘(1)为透明面板，里层圆板(3)上设有可活动变化的晨昏线(9)和可活动变化的太阳直射点(10)。
3.根据权利要求1所述的平面圆形时空仪，其特征是国家轮廓世界地图面盘(1)是以地球一极为中心的圆平面地图，图上绘制世界标准时各区时所在的24条经线，经线长度均不变，其形状变换成以极点为中心的一组辐射直线，纬线变换成一组以地球一极为圆心的同心圆，以极点到各纬线所在处的经线长为各相应纬线圈的半径；各国家轮廓均用线条描绘；采用同一地方时的区域以同一颜色显示，相邻的地方时区以不同的颜色相间；在各地方时区范围内，在区名城市附近、对应的世界标准时的区时所在经线以反差的颜色显示，本地方时区内的该段经线称作本地方时区的地方时经线；极少数国家或地区不以世界标准时作为本地标准时，而是以首都或重要商埠的平太阳时作为本地的标准时，则经过其标准时所在的城市绘制一小段地方时经线；地方时经线充当各地方时区的区时指针。
4.根据权利要求2所述的平面圆形时空仪，其特征是太阳直射点(10)以电致冷光小圆面按其沿南北方向移动过程中的不同位置、晨昏线(9)以电致冷光线按其变形过程中的不同形状预置在里层圆板(3)上，由内置万年历控制显示其变化；节气名称用电致冷光线制作在面盘内表面、沿国际日期变更线(11)按适当纬度分布消隐，形成一个节气显示区(12)，地球公转过程中太阳直射其适当纬度范围时由内置万年历激活显示相应的节气名称。
5.根据权利要求1所述的平面圆形时空仪，其特征是国家轮廓世界地图面盘(1)以北极为地图中心。
6.根据权利要求2所述的平面圆形时空仪，其特征是国家轮廓世界地图面盘(1)以南极为地图中心。
7.根据权利要求2所述的平面圆形时空仪，其特征是时区及时数环(2)分为24格，北极为地图中心的逆时针方向、南极为地图中心的顺时针方向依次注明从1到24或从1到12再从1到12共24个时数；在地图中心处设置世界通用的指针式分秒区，以北极为地图中心的则分秒数及刻度圈置于陆地较少的南纬60度纬线上，以南极为地图中心的则分秒数及刻度圈置于陆地较少的南纬30度纬线上。
8.根据权利要求1所述的平面圆形时空仪，其特征是里层圆板(3)以中心转轴(13)为中心的截面呈凹槽型，国家轮廓世界地图面盘(1)嵌于里层圆板(3)的槽盘内，里层圆板(3)的外沿形成的时区及时数环(2)与国家轮廓世界地图面盘(1)处在同一平面上。
9.根据权利要求6所述的平面圆形时空仪，其特征是时区及时数环(2)置于南纬30度纬圈上。
专利摘要本实用新型涉及一种地面空间与时间直观对应的装置，特别是涉及一种平面圆形时空仪，包括双层结构，上层为国家轮廓世界地图面盘，下层为里层圆板，其中里层圆板直径大于上层为国家轮廓世界地图面盘，其超出部分形成时区及时数环，时区及时数环上标有时区及时数的刻度和数字，国家轮廓世界地图面盘和里层圆板均可绕同一中心转轴顺时或逆时方向转动，中心转轴上设有分针和秒针。本实用新型建立了一种地面空间与时间相联系的直观图象、显示任一地方的空间运动和时间流逝一一对应的动态关系、充当指示世界上任意地点地方时的工具，具有良好的实用性又可作为工艺品。本实用新型以简单的平面圆形结构就体现了复杂的地面时空对应变化，结构简单，使用方便。
文档编号G04B19/22GK2684237SQ200420019669
公开日2005年3月9日 申请日期2004年1月14日 优先权日2004年1月14日
发明者胡岸, 胡小鹏 申请人:胡小鹏