DISPOSITIF REGLABLE DE CADRAN SOLAIRE EQUATORIAL CYLINDRIQUE AVEC STYLE FILIFORME COMPORTANT UN REPERE PERMETTANT DE SUIVRE LES VARIATIONS DE LA DECLINAISON DU SOLEIL. ADJUSTABLE DEVICE OF A CYLINDRICAL EQUATORIAL SOLAR DIAL WITH A FILIFORM STYLE COMPRISING AN INDICATOR FOR TRACKING THE VARIATIONS IN THE DECLINATION OF THE SUN.
De par sa conception et ses réglages, il peut être utilisé sur la totalité du globe, de l'équateur jusqu' aux pôles, en donnant l'heure légale de chaque pays.By design and settings, it can be used all over the globe, from the equator to the poles, giving the legal time for each country.
Dans les dispositifs connus de cadrans solaires cylindriques équatoriaux, aucun moyen n'est prévu pour tenir compte des variations de l'équation du temps,variations importantes atteignant presque trente minutes.L'évolution de l'équation du temps-se traduisant par une avance ou un retard de l'heure par rapport à l'heure moyenne-est liée aux variations de l'angle de déclinaison du soleil au cours de l'année.Mon invention consiste en un dispositif permettant la connaissance de ces variations.In the known devices of equatorial cylindrical sundials, no means is provided to take account of variations in the equation of time, significant variations reaching almost thirty minutes. The evolution of the equation of time - resulting in an advance or a delay of the hour compared to the average hour-is related to the variations of the angle of declination of the sun during the year. My invention consists of a device allowing the knowledge of these variations.
Pour illustrer l'appareil sont joints 4 planches comportant les figures suivantes: L'appareil entier en perspective:Figure n°1, Seulement l'ensemble Cadran-cadre porte fil, de profil:Figure n°2,en plan: Figure nº3, de face:Figure n°4. Variations du profil du cadran et de son orientation suivant les latitudes:Figure nº5. Seulement la partie du cadran contenant les dispositife de réglage selon l'équation du temps (avec 2 moyens différents):Figure n°6. Ces Figures sont données à titre d'exemple non limitatif d'une des fomes de réalisation de l'objet de l'invention.To illustrate the device, 4 boards with the following figures are attached: The entire device in perspective: Figure n ° 1, Only the dial-frame wire holder, in profile: Figure n ° 2, in plan: Figure nº3, front: Figure n ° 4. Variations in the profile of the dial and its orientation according to latitudes: Figure nº5. Only the part of the dial containing the adjustment devices according to the time equation (with 2 different means): Figure n ° 6. These Figures are given by way of non-limiting example of one of the embodiments of the object of the invention.
DESCRIPION DE L'ENSEMBLE CADRAN-CADRE PORTE STYLE : Le Style est constitué par un fil(1) tendu entre les 2 extrémités des branches du cadre(2) ayant la forme d'un rectangle à 3 cotés.Le fil-Style comporte en son milieu: un Repère qui peut être une petite boule ou tout autre relief(3). sur la pièce du cadre à 3 cotés correspondant à la longueur, qui est parrallèle au Fil-Style, en son milieu est fixé un berceau(4) cylindrique qui constitue le support du Cadran mobiIe(5).Ce cadran, qui peut glisser sur son berceau, est constitué par une bande cylindrique très rigide ayant pour centre le Fil-Style.La Largeur de cette bande est donnée par l'amplitude de la variation de l'angle de la déclinaison du soleil de part et d'autre de l'équinoxe au cours de l'année. En effet, l'ombre du Repère(3) se projette sur la bande-cadran au milieu à l'éqύinoxe,en bas suivant un angle de 23°37 au solstice d'été, et en haut, suivant le même angle, au solstice d'hiver.L' angle total est de :
23°37 X 2 = 46°74.Cela permet de connaitre la largeur minimum de la bande-cadran, soit après calcul, le rayon du cylindre multiplié par un coefficient de 0,86.En Longueur,La bande-écran cylindrique formera un cercle complet aux pôles, étant horizontale (et le Style vertical) . A l'équateur elle re formera qu'un demi-cercle, en position verticale, le Style étant horizontal.En allant de l'équateur vers les pôles, la tranche avant de ce demi-cercle est toujours située dans un plan horizontal comprenant le Repère(3) fixé au milieu du fil-style (planche n°2, figure de droite.)Une inclinaison correcte de cette tranche avant suivant le degré de latitude permet la réception du rayon solaire dès l'aube et jusqu'au crépuscule.Cependant un mème profil de cadran peut servir pour une tranche de IOº de latitude.La Largeur de la bande-ca- drem permet de connaitre la Longueur de la pièce du cadre(2) au milieu de laquelle elle est fixée.De part et d'autre de la bande la di- De part et d'autre de la bande la dimension de la pièce doit correspondre à l'angle de déclinaison maximum du soleil soit 23°37 arrondi à 25° par rapport à l'extrémité de la branche supportant le Style, de chaque cotés chaque branche doit être suffisament longue pour que le Fil-Style(1)soit placé exactement; au centre du cylindre formé par la Bande-cadran mobile(5). Le Cadran est gradué verticalement pour les heures-et par 5 minutes- par des lignes à écartement régulier, l'écart entre chaque heure correspondant à un angle de 15º par rapport au lieu du Style (6). Il est aussi gradué horizontalement par des lignes correspondant aux 1er, 10 et 20 de chaque mois (7).Cette cette graduation horizontale est permise par l'existence du Repère (3) dont l'ombre projetée sur le le cadran varie verticalement suivant la déclinaison du soleil au cours de l'année. (voir planche n°4). L'existence de ces lignes horizontales indiquant les décades de l'année permet de connaître l'avance ou le retard du soleil par rapport à l'heure moyenne, suivant l'équation du temps. L'ombre du Repère(3) par court verticalement le cadran(2), de bas en haut du I4 juin au 25 décembre, et inversement.Ce parcourt ne suit pas une simple ligne vertica le, il s'écarte de part et d'autre de la verticale moyenne d'une quantité constament variable.Le dessin de ce parcourt ressemble à un"8" (qui n'a rien de symétrique) -voir la figure de gauche de la planche
REGLAGE DE L'APPAREIL. L'inclinaison verticale et l'orientation horizontaIe de I'ensemble Cadre-Cadran-Style peuvent être assurées par divers moyens. Un appareil complet est décrit en perspective sur la Planche nº4. L'inclinaison verticale pour adaptation à la latitude, variable sur 90° est réalisée par glissement du Cadre(2), fait en cornières, sur les branches verticale et horizontale du Support (8) fait en cornières légèrement moins larges.Le blocage se fait par le Bouton-vis (9). L'Orientation Horizontale ,pour adaptation à la longitude se fait par rotation du support (8) sur la pièce de fixation au mur(10) - qui sert en plus à corriger l'écart existant entre l'orientation réelle du mur et l'orientation plein sud que doit avoir le cadran.Le Positionnement de l'appareil, lors de son installation, doit être fait avec une exactitude parfaite. S'il est posé sur une surface proche de l'horizontale, une horizontalité parfaite sera obtenue par la manoeuvre des 2 bouton-vis(l3) situés aux 2 extrémités d'une pièce fixée perpandiculairement à l'avant du support. Si l'appareil est fixé sur un mur , il faudra que la pièce de fixation(10) soit absolument verticale ; dans les 2 cas un contrôle par niveau à eau précis sera nécessaire. Pour un Cadran solaire de grande précision (de l'ordre de la minute) les réglages doivent être extrêmement précis, de ce fait ils sont dificilement réalisables en se servant de cadrans numérotés fixés sur l'appareil.Par contre nous verrons plus loin que l'existence du Repère(3) constituera une aide capitale pour les 2 réglages. REGLAGES A FAIRE UNE FOIS POUR TOUTES. Il convient quand même de commencer par faire des réglages à l'aide des graduations inscrites sur l'appareil.Pour l'inclination verticale, sur l'une ou l'autre des branches du support(14). Pour le pivotage horizontal, sur le cadran en demi-cercle (11) situé en bas de la pièce verticale de fixation au mur.Les degré de latitude et longitude du lieu seront donnés par une carte genre I.G.N.DESCRIPTION OF THE STYLE DOOR-FRAME ASSEMBLY: The Style consists of a wire (1) stretched between the 2 ends of the branches of the frame (2) having the shape of a 3-sided rectangle. its middle: a landmark which can be a small ball or any other relief (3). on the part of the frame with 3 sides corresponding to the length, which is parallel to the Wire-Style, in the middle is fixed a cylindrical cradle (4) which constitutes the support of the movable dial (5). This dial, which can slide on its cradle, is constituted by a very rigid cylindrical band having for center the Fil-Style.The width of this band is given by the amplitude of the variation of the angle of the declination of the sun on both sides of l equinox during the year. Indeed, the shadow of the Marker (3) is projected onto the dial-dial in the middle at the eqύinox, below at an angle of 23 ° 37 at the summer solstice, and at the top, at the same angle, at the winter solstice. The total angle is: 23 ° 37 X 2 = 46 ° 74.This makes it possible to know the minimum width of the dial strip, i.e. after calculation, the radius of the cylinder multiplied by a coefficient of 0.86. In Length, The cylindrical screen strip will form a complete circle at the poles, being horizontal (and Style vertical). At the equator it will form a semicircle, in a vertical position, the Style being horizontal. Going from the equator towards the poles, the front edge of this semicircle is always located in a horizontal plane including the Mark (3) fixed in the middle of the wire-style (plate n ° 2, right figure.) A correct inclination of this front edge according to the degree of latitude allows the reception of the solar ray from dawn until dusk. However, the same dial profile can be used for a 10 ° latitude slice. The width of the frame strip makes it possible to know the length of the part of the frame (2) in the middle of which it is fixed. 'other of the strip the di- On both sides of the strip the dimension of the part must correspond to the maximum declination angle of the sun is 23 ° 37 rounded to 25 ° from the end of the branch supporting the Style, each side each branch must be long enough for the Fil- Style (1) be placed exactly; in the center of the cylinder formed by the movable dial (5). The Dial is graduated vertically for the hours - and by 5 minutes - by lines with regular spacing, the difference between each hour corresponding to an angle of 15º compared to the location of the Style (6). It is also graduated horizontally by lines corresponding to the 1st, 10 and 20 of each month (7) .This horizontal graduation is permitted by the existence of the Mark (3) whose shadow cast on the dial varies vertically according to the declination of the sun during the year. (see plate n ° 4). The existence of these horizontal lines indicating the decades of the year makes it possible to know the advance or the delay of the sun compared to the average hour, according to the equation of time. The shadow of the Marker (3) runs vertically through the dial (2), from bottom to top from June 14 to December 25, and vice versa. This route does not follow a simple vertical line, it deviates from side to side. other one of the average vertical of a constantly variable quantity. The drawing of this traverses resembles an "8" (which has nothing symmetrical) -see the figure on the left of the board ADJUSTMENT OF THE DEVICE. The vertical inclination and the horizontal orientation of the Frame-Dial-Style assembly can be ensured by various means. A complete device is described in perspective on Plate 4. The vertical inclination for adaptation to the latitude, variable over 90 ° is carried out by sliding the Frame (2), made in angles, on the vertical and horizontal branches of the Support (8) made in slightly narrower angles. by the Button-screw (9). The Horizontal Orientation, for adaptation to the longitude is done by rotation of the support (8) on the wall fixing piece (10) - which also serves to correct the difference existing between the actual orientation of the wall and the due south orientation that the dial must have. The positioning of the device, during its installation, must be done with perfect accuracy. If it is placed on a surface close to the horizontal, perfect horizontality will be obtained by the operation of the 2 button-screws (l3) located at the 2 ends of a part fixed perpandiculately to the front of the support. If the device is fixed to a wall, the fixing piece (10) must be absolutely vertical; in both cases a control by precise water level will be necessary. For a sundial of high precision (of the order of a minute) the settings must be extremely precise, therefore they are difficult to achieve by using numbered dials fixed on the device. On the other hand we will see later that the he existence of the Benchmark (3) will constitute a capital aid for the 2 adjustments. SETTINGS TO DO ONCE FOR ALL. It is still advisable to start by making adjustments using the graduations written on the device. For the vertical inclination, on one or the other of the branches of the support (14). For horizontal pivoting, on the semicircle dial (11) located at the bottom of the vertical wall attachment piece. The degree of latitude and longitude of the place will be given by an IGN type map.
PERFECTIONNEMENT DU REGLAGE. -En Latitude: Il faut faire coïncider l'ombre portée par le Repère avec la ligne du cadran correspondant au jour. Ce sera plus facile les Ier, 10 et 20 de chaque mois, et plus précis dans les mois du milieu de la bande-cadran où les lignes sont plus écartées. En Longitude :Le Cadran doit être orienté plein sud, l'ombre du Style, à midi heure locale étant juste au fond du cadran. On peut déduire ce midi-heure locale du midi-heure légale ( indiqué par une montre), en tenant compte de l'écart en longitude du lieu par rapport au méridien choisi par le Pays pour son heure légale. On
transforme ces degrés en minutes à raison de 4 minutes pour un degrè. La ligne verticale correspondant au Midi Légal (en France, 13 ou I4 heures)sera située d'un coté ou de l'autre de la ligne centrale du raidi-local, avec l'écart correspondant en minutes. (1 minute=1/720 de la 1/2 circonférence du cadran. ). Pour faire la même opération d econtrôle et d'ajustement par l'enplacement effectif de l'ombre du Style à l'heure juste indiquée par une montre, qu'on a faite avec la latitude avec le jour, il faut tenir compte de l'Equation du temps et et de l'écart par rapport à l'heure moyenne qui en résulte pour le jour du réglage. Pour cela on se sert du Segment pour l'équation du temps (12) . Il est constitué parunsegment de cadran d'une largeur suf fisante pour contenir le "8" précédemment expliqué, soit environ 40 minutes,réalisé en une matière plastique tranparente.Ce Segment,légèrement plus grand que le cadran mobile peut être fixé sur le Berceau(4) et immobilisé par le bouton-vis (13).Il est conçu pour laisser coulisser librement le cadran-mobile, tout en étant devant celui-ci.Dans un premier temps, placer et immobiliser le Segment de façon à ce que sa ligne verticale coïncide avec le centre du cadra Quand la montre indique l'heure (légale) correspondant à midi-heur locale (cequi a été calculé précédemment), l'ombre du Repère(3) doit être sur la ligne du "8" de la saison.Si ce n'est pas le cas,parfaire le réglage par la rotation de l'ensemble cadre-cadran-style. A partir de cet ultime réglage, on est sûr que le centre du cadran est bien orienté plein sud. L'écart en minutes entre midi-local et midi -légal étant connu, on connaîtra l'emplacement du midi-légal moyen par rapport au midi-local situé au centre du cadran.Il faudra alor déplacer le Segment pour l'équation du temps (12) de façon à ce que la ligne verticale centrale de ce segment coïncide avec cet emplacement et l'immobiliser une dernière fois à l'aide du bouton-vis(13) Tous les réglages pour l'adaptation au lieu sont maintenant terminés, et la Bande cadran(5) n'ayant pas encore coulissé, ses 2 cotés sont bien restés symétriques, ce qui est indispensable pour la réception des premiers et des derniers rayons du soleil.Désormais le seul réglage sera celui provenant des variations de l'équation du temps.IMPROVED ADJUSTMENT. -In Latitude: It is necessary to make the shadow cast by the Landmark coincide with the line of the dial corresponding to the day. It will be easier on the 1st, 10th and 20th of each month, and more precise in the middle months of the band-dial where the lines are more apart. In Longitude: The Dial must be oriented due south, the shadow of the Style at noon local time being just at the bottom of the dial. We can deduct this midday local time from the midday legal hour (indicated by a watch), taking into account the difference in longitude of the place compared to the meridian chosen by the Country for its legal time. We transform these degrees into minutes at the rate of 4 minutes for a degree. The vertical line corresponding to the Legal Midi (in France, 13 or 14 hours) will be located on one side or the other of the central line of the raidi-local, with the corresponding difference in minutes. (1 minute = 1/720 of the 1/2 circumference of the dial.). To do the same operation of control and adjustment by the effective placement of the shadow of the Style at the correct time indicated by a watch, which we did with latitude with the day, we must take into account the 'Equation of the time and of the deviation from the average time which results from it for the day of the setting. For this we use the Segment for the equation of time (12). It is constituted by a dial of a suf ficient segment width to contain the "8" previously explained, about 40 minutes, made of a plastic tranparente.Ce segment slightly larger than the movable dial plate material may be attached to the Cradle (4) and immobilized by the screw button (13) .It is designed to allow the mobile dial to slide freely, while being in front of it. First, place and immobilize the Segment so that its vertical line coincides with the center of the cadra When the watch indicates the (legal) time corresponding to local noon-hour (which was calculated previously), the shadow of the Mark (3) must be on the line of "8" If this is not the case, perfect the adjustment by rotating the frame-dial-style assembly. From this final adjustment, we are sure that the center of the dial is well oriented due south. The difference in minutes between noon-local and noon-legal being known, we will know the location of the average legal-noon compared to the local-noon located in the center of the dial. We will then have to move the Segment for the equation of time (12) so that the central vertical line of this segment coincides with this location and immobilize it one last time using the screw button (13) All the settings for adaptation to the location are now complete, and the dial band (5) not yet slid, its 2 sides have remained symmetrical, which is essential for the reception of the first and last rays of the sun. From now on the only adjustment will be that coming from the variations of the equation of time.
REGLAGES SUIVANT L'EQUATION DU TEMPS. Pour que la position symétrique du cadran soit conservée, les inscriptions ne peuvent pas être faites directement sur ce cadran.Les tracés: lignes verticales des
heures (et 5 minutes), et horizontales des décades sont réalisés sur une bande indépendante en matière assez souple, dimensionnellement stable, blanche, sur une longueur plus grande que le cadran, si possible auto collante. Cette bande sera collée sur la banàe-cadr.an de façon à ce que sa ligne de midi (13 et 14 heures en France) coïncide avec la ligne verticale centrale du Segment pour l'équation du temps déjà fixé au Berceau. Eventuellement il est d'ailleurs possible de fixer ce segment en face n'importe quelle heure pourvu qu'elle soit visible au solstice d'hiver.Les parties de la bande collée dépassant de chaque cotés du cadran mobile (5) seront découpées. Par la suite, le cadran mobile jusqu'alors resté bien au centre coulissera pour suivre les variations de l'équation du temps. Ce réglage peut être fait, à n'importe quel moment de la journée, en faisant coulisse le cadran mobile de façon à ce que la ligne du "8" (de la saison) du Segment pour l'équation du temps coïncide avec l'intersection de la ligne d'heure de référence sur le cadran et la ligne horizontale correspondant au jour de l'année et qui est définie par l'ombre du Repère(3) .Sur la planche n°4 , à droite, figure le Segment pour l'équation du temps sur le cadran. A gauche figure une autre méthode d e réglage permettant de remplacer le Segment par un simple fil.Dans ce cas le cadran lui-même doit comporter sur l'heure de référence un tracé du "8", mais inversé latéralement.Le réglage consiste alors à faire coincider avec le fil l'intersection de la ligne du "8" avec la ligne horizontale du jour et définie par l'ombre du Repère.
SETTINGS FOLLOWING THE EQUATION OF TIME. To keep the symmetrical position of the dial, inscriptions cannot be made directly on this dial. hours (and 5 minutes), and horizontal decades are produced on an independent strip of fairly flexible, dimensionally stable, white material, over a length greater than the dial, if possible self-adhesive. This strip will be stuck on the banà-cadr.an so that its midday line (1 and 2 pm in France) coincides with the central vertical line of the Segment for the equation of time already fixed at the Cradle. Possibly it is also possible to fix this segment opposite any time as long as it is visible at the winter solstice. The parts of the glued strip protruding on each side of the movable dial (5) will be cut. Thereafter, the movable dial hitherto remaining well in the center will slide to follow the variations of the equation of time. This adjustment can be made, at any time of the day, by sliding the mobile dial so that the line of the "8" (of the season) of the Segment for the equation of time coincides with the intersection of the reference time line on the dial and the horizontal line corresponding to the day of the year and which is defined by the shadow of the Marker (3). On board n ° 4, on the right, is the Segment for the equation of time on the dial. On the left is another adjustment method allowing the Segment to be replaced by a simple wire. In this case, the dial itself must have a trace of "8" on the reference time, but reversed laterally. The adjustment then consists of make coincide with the wire the intersection of the line of "8" with the horizontal line of the day and defined by the shadow of the Marker.