專利名稱：?jiǎn)吻蚴教煜駜x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種表演天文現(xiàn)象的儀器，特別是一種單球式天像儀，屬天文、光學(xué)、機(jī)械領(lǐng)域。
天像儀是一種表演天文現(xiàn)像的儀器，又稱為“假天儀”，如宋代的“水運(yùn)儀象臺(tái)”，是通過(guò)輪齒機(jī)械來(lái)表演某地、某時(shí)的星空情況。1923年，德國(guó)蔡斯公司制造出鮑爾斯費(fèi)爾德設(shè)計(jì)的光學(xué)天像儀，自此以后近80年來(lái)，天像儀發(fā)展品種繁多，性能各異。
(1)針孔式天像儀它是利用小孔成像的原理，對(duì)一薄殼球體上近似準(zhǔn)確的天文座標(biāo)上的孔，孔的大小對(duì)應(yīng)不同的星，在小型天幕上(一般幕的半徑不大于3M)投射出近似準(zhǔn)確的星空，加上各類附屬投影機(jī)構(gòu)，可展現(xiàn)如天文座標(biāo)銀河、金、木、水、火、土、太陽(yáng)、月亮等，(如日本GOTO公司生產(chǎn)的E-2、E-3、E-5型，國(guó)內(nèi)本申請(qǐng)人生產(chǎn)的S-5、S-5A型等)，由于針孔成像有其局限性，小孔成像將燈絲的像成于天幕上，孔的大小對(duì)像的大小無(wú)影響，而對(duì)燈絲的形狀、功率要求很高，星像的位置精度誤差較大。
(2)電子成像天像儀如美國(guó)E&S公司生產(chǎn)，利用電子射線成像在天幕上，通過(guò)程序把恒星數(shù)據(jù)庫(kù)中的恒星成像于天幕，由于天幕中空氣及氣流的存在。其星點(diǎn)在天幕上比較模糊，相比之下，電子成像天像儀設(shè)有光學(xué)天像儀投影出的星空逼真。
(3)雙球式光學(xué)天像儀是現(xiàn)有使用較多的一種，它的原理是通過(guò)星片把星空放映到半球型的銀幕上，形成人造星空，通過(guò)配有精密齒輪傳動(dòng)的日、月、行星放映器放映在人造星空中，它們的位置準(zhǔn)確，運(yùn)行軌跡也與自然界一樣，若再配以效果各異的附屬儀器(如日出投影儀、環(huán)景投影儀、流星雨投影儀等)，就可表演各地不同緯度豐富多彩的星空。雙球式天像儀的基本結(jié)構(gòu)如


圖1所示，形狀象一個(gè)大啞鈴，兩端的大球(恒星球)J上設(shè)有幾十個(gè)恒星放映器I，可放映出晴朗夜空里人眼可以看到的恒星、銀河、星云與星團(tuán)。兩側(cè)的籠架(行星籠)A中裝有太陽(yáng)、月球和金、木、水、火、土五大行得放映器N，中間部分為裝有齒輪機(jī)構(gòu)的主機(jī)B，其中有保證周年運(yùn)動(dòng)同步的齒輪機(jī)構(gòu)H，保證周日運(yùn)動(dòng)同步的齒輪機(jī)構(gòu)E。天像儀的放映與運(yùn)轉(zhuǎn)由操縱臺(tái)控制，它模擬周日運(yùn)動(dòng)、周年運(yùn)動(dòng)和歲差運(yùn)動(dòng)等。日月星辰在一日內(nèi)或一年內(nèi)的升落運(yùn)行，可壓縮到若干秒和若干分鐘內(nèi)完成，它還能表演上下幾千年的極星變換和星空的變遷，顯示日月星斗的東升西落以及日月行星在星空中的視運(yùn)動(dòng)，國(guó)內(nèi)典型的雙球式天像儀為安裝于北京天文館的23M天像儀。但在使用中發(fā)現(xiàn)，上述雙球式天像儀尚存在許多缺點(diǎn)①由于其結(jié)構(gòu)形式的需要，將行星籠A分布于主機(jī)B兩側(cè)，這就必需通過(guò)中間復(fù)雜的周年運(yùn)動(dòng)同步齒輪機(jī)構(gòu)H來(lái)保證其同步，又由于主機(jī)B中又有周日運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)E，且周年運(yùn)動(dòng)軸C與周日運(yùn)動(dòng)軸D不同軸，因而使主機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，調(diào)校的精度不易保證，周年運(yùn)動(dòng)時(shí)為調(diào)整行星、太陽(yáng)、月亮的不同時(shí)間位置，需要進(jìn)行大范圍的調(diào)整；②其光源K(燈泡)置于兩恒星球J的中心，采用2個(gè)燈泡對(duì)南、北球分別提供光源，燈泡與周日運(yùn)動(dòng)一起運(yùn)動(dòng)，分離的兩個(gè)光源照明，會(huì)使南、北球亮度不一，且由于雙球式的結(jié)構(gòu)決定了它的每個(gè)星板I距天幕的距離不一，光程也不一致，增加了星板上星點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度；③雙球式天像儀的主機(jī)需保證用日軸D、周年軸C、極高軸F交于一點(diǎn)，且需保證周年與周日的南、北球同步運(yùn)動(dòng)，也使得主機(jī)B中的齒輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜化；④雙球式天像儀的兩個(gè)恒星球J上，相對(duì)于每個(gè)星板及恒星光系統(tǒng)I均設(shè)有一個(gè)重力遮光罩G，利用重力使遮光罩在投影物鏡指向地平線以下的位置時(shí)，自動(dòng)將物鏡遮擋，使得處在地平線位置以下的觀眾不受星光的影響。(如圖2-6所示，圖中W為物鏡，G為遮光罩)。但因此也限制了某些特殊結(jié)構(gòu)的天像廳，如傾斜式天幕的天像廳就不能采用重力遮光罩的結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛胁皇芄獾拿^(qū)，使得天幕上的圖像不完全。(如圖7-8所示，R為適用于雙球式的水平天幕，R’為不適用于雙球式的傾斜天幕，陰影部分為不受光盲區(qū))。
本實(shí)用新型的目的是改進(jìn)上述雙球式天像儀的不足之處而提供的一種單球式天像儀，它將雙球式的兩個(gè)恒星球壓縮到一個(gè)恒星球，把行星籠從主機(jī)上分離出來(lái)，光源燈泡為固定不動(dòng)式，適于各種天幕，并增加一地平運(yùn)動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)地平的旋轉(zhuǎn)，使觀眾可以在任意方向上觀賞到不同方位的星空。
本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)單球式天像儀，包括現(xiàn)有雙球式天像儀所具有的(1)設(shè)有中心光源的恒星球以及在球面上設(shè)置的星點(diǎn)板和恒星光學(xué)裝置；(2)設(shè)有行星及日、月投影裝置的行星籠；(3)設(shè)有周日運(yùn)動(dòng)同步及周年運(yùn)動(dòng)同步的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；(4)光源設(shè)有遮光罩；其特征是恒星球?yàn)橐粋€(gè)，行星籠與周日運(yùn)動(dòng)主機(jī)分離，二者之間由電子同步；光源為設(shè)置于恒星球中心的固定光源，由極高運(yùn)動(dòng)復(fù)合中空軸內(nèi)的固定軸支撐，遮光罩也設(shè)置在固定軸上。設(shè)有地平運(yùn)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其輸出軸與地平聯(lián)接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果(與雙球式相比)(1)恒星球?yàn)橐粋€(gè)，行星籠從主機(jī)中分離采取與主機(jī)電子同步的成熟技術(shù)，極大地減少了主機(jī)的機(jī)構(gòu)復(fù)雜性和制造難度，因無(wú)行星籠在中間，周年運(yùn)動(dòng)隨行星籠分離，一對(duì)上、下齒輪就介決了周日運(yùn)動(dòng)上下半球的同步問(wèn)題；(2)光源固定于恒星球內(nèi)，在恒星球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，光源始終在恒星球中心，因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的光程、星點(diǎn)成像沒(méi)有副作用，且對(duì)各星板的照度一致，星板距離天幕一致，光程也一致，使整個(gè)系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)；(3)遮光罩設(shè)置于天像儀內(nèi)部，燈泡位置固定，不會(huì)產(chǎn)生如雙球式重力遮光的工作盲區(qū)，遮光可任意定位，可適用于水平及傾斜式天幕。
(4)增加的地平運(yùn)動(dòng)軸，可實(shí)現(xiàn)地平旋轉(zhuǎn)，使觀眾脫離雙球式天像儀圍繞天像儀呈同心圓式座椅排列模式，可在任意方向觀賞。
以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是現(xiàn)有雙球式天像儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)；圖2-6 是雙球式天像儀的重力遮光示意圖；圖7、8 是雙球式天像儀的水平及傾斜天幕效果；圖9是單球式天像儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
圖10、11是單球式天像儀的水平及傾斜天幕效果。
圖1-8已在前面現(xiàn)有技術(shù)狀況中說(shuō)明，在此不重復(fù)。
參看圖9，設(shè)置一個(gè)恒星球J，球面上仍布有若干星點(diǎn)板及恒星光系統(tǒng)I，球中心沒(méi)有固定式光源K，它由復(fù)合中空極高運(yùn)動(dòng)軸F內(nèi)的固定軸支撐，遮光罩G也固定在此軸上。球內(nèi)仍設(shè)有周日運(yùn)動(dòng)同步齒輪機(jī)構(gòu)E，行星籠A與主機(jī)分離為另一體，與主機(jī)采用電子同步(成熟技術(shù))?；\內(nèi)仍設(shè)有行星及日、月投影系統(tǒng)N，?？梢?jiàn)與雙球式相比，原理相同，總體結(jié)構(gòu)部件及部件內(nèi)構(gòu)造大部相同，但周日運(yùn)動(dòng)軸D與周年運(yùn)動(dòng)軸C分為兩體。另增加了地平運(yùn)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)M，帶動(dòng)地平聯(lián)動(dòng)(此處所說(shuō)地平是指儀器的地平面，使天象儀能夠以中軸線繞地平轉(zhuǎn)動(dòng))。周日運(yùn)動(dòng)表演星空的東升西落，周年運(yùn)動(dòng)表演行星在恒星間位置的變換，極高運(yùn)動(dòng)表演不同緯度地區(qū)的星空變化。
圖10、11為單球式天像儀適用水平天幕和傾斜天幕的情況，無(wú)受光盲區(qū)。
權(quán)利要求1.單球式天像儀，包括現(xiàn)有雙球式天像儀所具有的(1)設(shè)有中心光源的恒星球以及在球面上設(shè)置的星點(diǎn)板和恒星光學(xué)裝置；(2)設(shè)有行星及日、月投影裝置的行星籠；(3)設(shè)有周日運(yùn)動(dòng)同步及周年運(yùn)動(dòng)同步的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；(4)光源設(shè)有遮光罩；其特征是恒星球?yàn)橐粋€(gè)，行星籠與周日運(yùn)動(dòng)主機(jī)分離，二者之間由電子同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單球式天像儀，其特征是光源為設(shè)置于恒星球中心的固定光源，由極高運(yùn)動(dòng)復(fù)合中空軸內(nèi)的固定軸支撐，遮光罩也設(shè)置在固定軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單球式天像儀，其特征是設(shè)有地平運(yùn)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其輸出軸與地平聯(lián)接。
專利摘要單球式天像儀,包括現(xiàn)有雙球式天像儀所具有的:設(shè)有中心光源的恒星球以及在球面上設(shè)置的星點(diǎn)板和恒星光學(xué)裝置;設(shè)有行星及日、月投影裝置的行星籠;設(shè)有周日運(yùn)動(dòng)同步及周年運(yùn)動(dòng)同步的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu);光源設(shè)有遮光罩;其特征是:恒星球?yàn)橐粋€(gè),行星籠與周日運(yùn)動(dòng)主機(jī)分離,二者之間由電子同步。
文檔編號(hào)G09B27/00GK2514443SQ0127308
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者徐欽貴, 繆進(jìn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院南京天文儀器研制中心