天象仪太阳系机构的结构和布局制造技术

本发明专利技术公开了一种分散联接式天象仪太阳系机构的结构和布局。它主要由单恒星放映球和太阳系天体放映机构组成。基于计算机模拟原理而简化结构，缩小了体积的太阳系天体放映机构，被独立分解为太阳，月亮和单个行星放映器，然后分散联接在恒星放映球南，北黄极附近，随恒星放映球一起运动。太阳，月亮和单个行星放映器的旋转轴，均平行于恒星放映球的黄轴。这种分散联接式布局既不会阻挡观众视线，又简化了对太阳系天体视运动的控制。因为分散联接式布局从根本上避免了分离式布局中，由于太阳系天体放映机构与恒星放映球脱离，导致太阳系天体放映机构的视位置控制，必须实时修正和同步协调恒星放映球可能随机产生的周日，极高，地平运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天象仪太阳系天体放映机构的结构和布局，特别是单球式天象仪太阳系天体放映机构的结构和布局。
技术介绍
传统的光学-机械式天象仪，其恒星天空是由双恒星放映球投射的。而表演太阳，月亮，行星等的太阳系天体放映机构，均整体地固接在恒星放映球上(图1)。机械模拟式的太阳系天体放映机构非常复杂，体积也较大，其原理可见1929年9月12日的American Machinist 433-440页《Design of the ZeissPlanetarium》和1976年的美国专利US3934358。因为传统的机械模拟式太阳系天体放映机构本身不宜再度分解，只能作为一个整体和恒星放映球固接在一起。这种整体式布局的优点是，太阳系天体放映机构只需单纯产生自身要求的周年视运动，而不必考虑其跟随恒星放映球的周日，极高，地平运动。但整体式布局的缺点是太阳系天体放映机构和恒星放映球组合在一起后，其庞大的体积严重阻挡观众视线。为解决视线阻挡问题而出现的单球式天象仪，改用单恒星放映球结构，并将太阳系天体放映机构从恒星放映球上取下分离安装，即采取太阳系天体放映机构与恒星放映球的分离式布局(图2)。有关分离式单球天象仪的介绍，见1983年2月的Sky & Telescope 127-129页《San Diego Adventure in Space》和1986年的美国专利US4588384。分离式布局虽解决了视线阻挡问题，却导致周年视运动的控制复杂化。因除了要实现对周年视运动本身的2自由度控制以外，还必须解决当恒星放映球有周日，极高，地平运动时，如何与分离安装的太阳系天体放映机构之间的视位置实时修正和同步协调问题。为了克服现有技术存在的诸多缺点，本专利技术提出一种既不阻挡观众视线，又能自动跟随恒星放映球的周日，极高，地平运动，因而能简化控制算法的天象仪太阳系天体放映机构的新结构和新布局。
技术实现思路
本专利技术基于计算机模拟原理，将太阳系天体放映机构的结构简化，因而使体积缩小，并独立分解为太阳，月亮和单个行星放映器，使之不阻挡视线，然后分散联接在单恒星放映球上，随恒星放映球一起运动，达到既不阻挡观众视线，又能简化控制算法的目的。从布局上看本专利技术属于分散联结式布局。本专利技术的目的是这样实现的由图3可见，本专利技术主要由恒星放映球1和太阳系天体放映机构2组成。太阳系天体放映机构2已分散为太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23。太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23都是独立的，并散布在恒星放映球1的南黄极和北黄极附近。太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23的旋转轴K，均平行于恒星放映球1的黄轴E。太阳系天体放映器2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23之间，结构类似工作原理相同，可用行星放映器23作为典型代表。行星放映器23的结构见图4。它包括光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成行星的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于旋转轴K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，俯仰电机13通过俯仰传动机构14驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动。用计算机插补方法实时控制方位电机11和俯仰电机13的转角，使行星的图象沿着周年视运动轨迹移动。太阳放映器21的结构比行星放映器23简单但口径较大，见图6。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成太阳的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，用计算机实时控制方位电机11的转角，使太阳的图象正确地沿着黄道移动。因太阳的视运动轨迹始终和黄道重合，即只有沿黄经的视运动，而没有沿黄纬的视运动，因此反射镜4可以是固定结构，不需要摆动，当然也就不需要行星放映器23之中的俯仰电机13和俯仰传动机构14。月亮放映器22的结构也与行星放映器23相似，但口径较大，见图7。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经月相机构8产生月相调制后，通过物镜3和反射镜4投射到天幕上，形成带有月相变化的月亮图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于轴线K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕方位回转轴K旋转，俯仰电机13通过俯仰传动机构14驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动，月相电机16驱动月相机构8产生月相变化。用计算机插补方法实时控制方位电机11，俯仰电机13和月相电机16的转角，可使月亮的图象正确地沿着周年视运动轨迹移动，而且产生相应的月相变化。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。图1整体式布局的传统光学-机械式天象仪示意图。图2分离式布局的单恒星球加分离太阳系的天象仪示意图。图3本专利技术的分散联结式布局的天象仪结构示意图。图4第一种行星放映器实施方式的结构示意图。图5第二种行星放映器实施方式的结构示意图。图6太阳放映器的结构示意图。图7第一种月亮放映器实施方式的结构示意图。图8第二种月亮放映器实施方式的结构示意图。具体实施例方式本专利技术的单球式天象仪要实现分散联结式布局的必要条件，是太阳系天体放映机构2的小型化和分散化。由于采用计算机模拟原理，使太阳系天体放映机构2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23的结构，都在简化的基础上实现了小型化和分散化，其结构分别参照图4，图5，图6，图7和图8。图3为本专利技术的分散联结式布局的天象仪结构示意图。由图3可见，恒星放映球1支承在底座100上，它能绕A轴旋转(周日运动)，也能绕B轴旋转(极高运动)。底座100可绕C轴旋转(地平运动)。太阳系天体放映器2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23，实现了小型化和分散化以后，分别联结在恒星放映球1的南黄极和北黄极附近。太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23的旋转轴K，均平行于恒星放映球1的黄轴E。由图3可见，由于太阳系天体放映机构2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23的体积较小，又分散在恒星放映球1的不同部位，因此对观众视线已不产生阻挡。由于太阳系天体放映机构2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23均联结在恒星放映球1上，随恒星放映球1一起参与周日运动，极高运动和地平运动，使得太阳系天体放映机构2与恒星放映球1之间成为一体，不存在视位置实时修正和同步协调问题。也就是说太阳系天体放映机构2只需单纯考虑自身要求的2自由度周年视运动控制，从根本上保证了太阳系天体放映机构2的控制算法简单化。图4为本专利技术第一种行星放映器23的具体实施方式的结构示意图，它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4，轴承9和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成行星的图象。镜筒10可在轴承9内转动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单球式天象仪，主要由恒星放映球（１）和太阳系天体放映机构（２）组成；太阳系天体放映机构（２）中包括太阳放映器（２１），月亮放映器（２２）和多个行星放映器（２３）；其特征在于：太阳放映器（２１），月亮放映器（２２）和多个行星放映器（２３）都是独立的，并分散联结在恒星放映球（１）的南黄极和北黄极附近；太阳放映器（２１），月亮放映器（２２）和多个行星放映器（２３）的旋转轴（Ｋ），均平行于恒星放映球（１）的黄轴（Ｅ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伍牧，伍少昊，
申请(专利权)人：伍少昊，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]