經典物理渾天儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種演示天體視運動的經典物理渾天儀。可以作為演示各天體:恒星、行星和月球與地球表面各位置點(各地)視運動關系的機械模型。并可按此原理結構建筑渾天儀館。
【背景技術】
[0002]目前，冠以渾天儀和天球儀相關的產品只是按對中國古代科學家張衡制作的渾天儀的文字記載，結合部分現代天文學描述制作的簡易模型，不能真實全面地演示各天體:恒星、行星、衛星與地球表面各位置點視運動關系。
【發明內容】
[0003]本實用新型的技術原理:本實用新型以經典物理質點運動學為基礎，以地球中心為參考點，根據運動的絕對性和相對性之間的關系，演示天體視運動。每一個天體的視運動都是多維運動合成的結果。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:以地球中心為中心點，第一雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2001)，第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)，第三雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(4002)，構成平行固定架；第一雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂
(2001)固定在基座(1001)的電控箱(1002)上；南天極固定軸桿(2004-1)和北天極固定軸桿(2005-1)組成天極軸，并將第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)固定在第一雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2001)上；多維曲軸輔軸(3001)和多維曲軸(3002)組成黃極多維曲軸，并將第三雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(4002)固定在第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)上；由地球北極定位螺栓(4002-21)和地球南極定位螺栓(4002-41)組成地球自轉軸，并將地球(4001)定位在第三雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(4002)上；天球面(2002)通過天極軸定位在第一雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2001)和第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)之間，以天文學中描述星體位置坐標的赤道坐標系為基礎，將88星座分布于天球面(2002)上，天球面繞天極軸轉動；第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)和第三雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(4002)間，通過第一橢圓弧形支臂A(6001-l)將月球(5001)與黃極多維曲軸中第一轉動連接環(3001-1)連接、第一橢圓弧形支臂B(6001-2)將月球(5001)與黃極多維曲軸中第一帶軸套轉動連接環(3002-1)連接，通過第二橢圓弧形支臂A^002-l)將太陽和地內行星系統(5002)與黃極多維曲軸中第二轉動連接環(3001-2)連接、第二橢圓弧形支臂W6002-2)將太陽和地內行星系統(5002)與黃極多維曲軸中第二帶軸套轉動連接環(3002-2)連接，通過第三橢圓弧形支臂A^003-l)將火星(5003)與黃極多維曲軸中第三轉動連接環(3001-3)連接、第三橢圓弧形支臂B ￠003-2)將火星(5003)與黃極多維曲軸中第三帶軸套轉動連接環(3002-3)連接，通過第四橢圓弧形支臂A^004-l)將木星(5004)與黃極多維曲軸中第四轉動連接環(3001-4)連接、第四橢圓弧形支臂B(6004-2)將木星(5004)與黃極多維曲軸中第四帶軸套轉動連接環(3002-4)連接，通過第五橢圓弧形支臂A^005-l)將土星(5005)與黃極多維曲軸中第五轉動連接環(3001-5)連接、第五橢圓弧形支臂W6005-2)將土星(5005)與黃極多維曲軸中第五帶軸套轉動連接環(3002-5)連接，通過第六橢圓弧形支臂A(6006-1)將天王星(5006)與黃極多維曲軸中第六轉動連接環(3001-6)連接、第六橢圓弧形支臂W6006-2)將天王星(5006)與黃極多維曲軸中第六帶軸套轉動連接環(3002-6)連接，通過第七橢圓弧形支臂A￠007-1)將海王星(5007)與黃極多維曲軸中第七轉動連接環(3001-7)、第七橢圓弧形支臂B(6007-2)將海王星(5007)與黃極多維曲軸中第七帶軸套轉動連接環(3002-7)連接，月球(5001)、太陽和地內行星系統(5002)、火星(5003)、木星(5004)、土星(5005)、天王星(5006)、海王星(5007)繞黃極多維曲軸并以地球中心為中心按各自的會和周期做圓周運動；太陽和地內行星系統(5002)中的水星(5002-2)、金星(5002-3)繞太陽多維曲軸并以太陽中心為中心做圓周運動，黃極軸平行軸、水星公轉軸和金星公轉軸組合為太陽多維曲軸；黃道和日期刻度環(2001-6)定位于外側圓形支撐臂黃道平面上，時分刻度環(2002-8)定位于天球面天赤道上。
[0005]第一雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2001)，第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)，第三雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(4002)，以地球中心為中心點構成平行固定架，每個圓形支撐臂上有4個連接固定環；平行固定架中第一北黃極連接固定環(2001-1)、第二北黃極連接固定環(2003-1)、第三北黃極連接固定環(4002-1)、第三南黃極連接固定環(4002-3)、第二南黃極連接固定環(2003-3)、第一南黃極連接固定環(2001-3)中心在同一軸線上，該軸線即為黃極軸軸線；第一北天極連接固定環(2001-2)、第二北天極連接固定環(2003-2)、第三北天極連接固定環(4002-2)、第三南天極連接固定環(4002-4)、第二南天極連接固定環(2003-4)、第一南天極連接固定環(2001-4)中心在同一軸線上，該軸線即為天極軸；黃極軸與天極軸交角為23.5度；第一雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2001)通過天球驅動裝置(2004)和天球轉動連接裝置(2005)與第二雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(2003)連接固定，第二 23.5度連接圓形支撐臂(2003)通過多維曲軸輔軸(3001)和多維曲軸(3002)與第三雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂(4002)連接固定。
[0006]地球自轉軸，天極軸，黃極多維曲軸和太陽多維曲軸構成多維軸系統；地球自轉軸與天極軸在同一軸線上且與黃極多維曲軸主軸線交角為23.5度，黃極多維曲軸主軸線為黃極軸，第二北黃極固定連桿(3001-05)、第三北黃極固定連桿(3001-02)、第三南黃極固定連桿(3002-02)、第二南黃極固定連桿(3002-05)四個固定連桿和多維曲軸輔軸第六中央軸桿(3001-604)、多維曲軸輔軸第五中央軸桿(3001-504)、多維曲軸輔軸第四中央軸桿(3001-404)、多維曲軸輔軸第三中央軸桿(3001-304)、多維曲軸輔軸第二中央軸桿(3001-204)、多維曲軸第三中央軸桿(3002-309)、多維曲軸第四中央軸桿(3002-409)、多維曲軸第五中央軸桿(3002-509)、多維曲軸第六中央軸桿(3002-609)九個中央軸桿在同一軸線，組成黃極軸；不同天體視運動的轉動軸按對應關系分別與多維軸系統中的獨立軸對應。
[0007]地球自轉軸由地球北極定位螺栓(4002-21)和地球南極定位螺栓(4002-41)組成，與黃極軸交角23.5度；相對觀測者，地球自轉軸對地球觀測面定位調整后靜置。
[0008]天極軸由同一軸向南天極固定軸桿(2004-1)和北天極固定軸桿(2005-1)組成，與黃極軸交角23.5度；天球驅動(2004)裝置以南天極固定軸桿(2004-1)為軸，天球轉動連接裝置(2005)以北天極固定軸桿(2005-1)為軸，天球電機(2004-8)轉動帶動與北天極赤經圈連接固定環(2002-1)、南天極赤經圈帶軸套連接固定環(2002-7)連接的天球球面
(2002)繞天極軸以每23小時54分4秒一周轉動，實現天球上各恒星繞地球轉動的恒星天體視運動現象。
[0009]黃極多維曲軸由多維曲軸(3002)和多維曲軸輔軸(3001)組成，多維曲軸(3002)與多維曲軸輔軸(3001)組合，形成一組以第三雙軸交叉23.4度連接圓形支撐臂(4002)中心為交點即地心，以黃極軸為中心的七個不同方向的多維軸系統:輔軸月球固定軸桿(3001-101)與月球固定軸桿(3002-101)為同一方向轉軸，組成月球公轉轉軸，并與黃極極軸交角為5度09分，黃經角度按當年天文數據調整，且每6793.5天升交點在黃道面上順時針轉動一周，2006年6月19日黃經角度為O度，月球(5001)繞月球公轉轉軸以每27.32天轉動一周；輔軸太陽固定軸桿(3001-201)與太陽固定軸桿(3002-201)為同一方向轉軸，組成太陽視運動轉軸，并與黃極軸交角為O度，黃經角度O度，太陽和地內行星系統(5002)繞太陽視運動轉軸以每365.24天轉動一周；輔軸火星固定軸桿(3001-301)與火星固定軸桿(3002-301)為同一方向轉軸，組成火星視運動轉軸，并與黃極軸交角為1.9度，黃經角度49.6度，火星(5003)繞火星視運動轉軸以每779.93天轉動一周；輔軸木星固定軸桿(3001-401)與木星固定軸桿(3002-401)為同一方向轉軸，組成木星視運動轉軸，并與黃極軸交角為1.3度，黃經角度100.5度，木星(5004)繞木星視運動轉軸以每398.88天轉動一周；輔軸土星固定軸桿(3001-501)與土星固定軸桿(3002-501)為同一方向轉軸，組成土星視運動轉軸，并與黃極軸交角為2.5度，黃經角度113.6度，土星(5005)繞土星視運動轉軸以每378.09天轉動一周；輔軸天王星固定軸桿(3001-601)與天王星固定軸桿(3002-601)為同一方向轉軸，組成天王星視運動轉軸，并與黃極軸交角為0.8度，黃經角度74.0度，天王星(5006)繞天王星視運動轉軸以每369.66天轉動一周；輔軸海王星固定軸桿(3001-701)與海王星固定軸桿(3002-701)為同一方向轉軸，組成海王星視運動轉軸，并與黃極軸交角為1.8度，黃經角度131.8度，海王星(5007)繞海王星視運動轉軸以每367.49天轉動一周。
[0010]黃極軸平行軸、水星公轉軸和金星公轉軸組合為太陽多維曲軸；平行軸北黃極第一中央連桿(5002-1-1)、平行軸南黃極第一中央連桿(5002-1-2)、平行軸北黃極第二中央連桿(5002-3-9)、平行軸南黃極第二中央連桿(5002-3-14)在同一軸線上并組成黃極軸平行軸；水星固定軸桿(5002-2-7)與水星輔軸固定軸桿(5002-2-12)在同一軸線上并組成水星公轉軸，與黃極軸平行軸軸向交角7.0度，黃經角度48.3度，水星繞水星公轉軸以每87.97天轉動一周；金星固定軸桿固定軸桿(5002-3-7)與金星輔軸固定軸桿(5002-3-12)在同一軸線上并組成金星公轉軸，與黃極軸平行軸軸向交角3.4度，黃經角度76.7度，金星繞金星公轉軸以每224.70天轉動一周。
[0011]黃道和日期刻度環(2001-6)定位于第一雙軸交叉23.4度連接圓形支撐臂(2001)上黃道平面內，地球(4001)中心點與太陽(5002-1)中心點連線為虛擬時間指針指示日期，地球中心點與太陽中心點連線與日期時間刻度環相交點為幾月幾日，每年日期時間刻度環按春分點根據當年春分日期定位。
[0012]時分刻度環(2002-8)定位于天球面(2002)上天赤道平面內，時分刻度環由世界時時分刻度環(2002-8-1)、地區時時分刻度環(2002-8-2)和地方時時分刻度環(2002-8-3)三環組成，并隨天球一起轉動；地心和某地點經度線與地球赤道交點連線為虛擬時間指針指示時間。
[0013]地球中心點和格林威治皇家天文臺所處地點經度線與地球赤道交點連線，其延長連線與世界時時分刻度環時間經圈相交點為世界時時間幾點幾分，世界時時分刻度環依此調整；地球中心點和觀測者所處地區時所處地點經度線與地球赤道交點連線，其延長連線與地區時時分刻度環時間經圈相交點為地區時時間幾點幾分，地區時時分刻度環依此調整；地球中心點和觀測者所處地點經度線與地球赤道交點連線，其延長連線與地方時時分刻度環時間經圈相交點為地方時時間幾點幾分，地方時時分刻度環依此調整；地球中心點與太陽中心點連線與時分刻度環時間經圈相交點為地球中心點與太陽中心點連線與地球球面交點處經度線上的點的正午12時整，也可依此為根據調整時分刻度環。
[0014]地球中心點與觀測者位置點(觀測者位置處地球經、瑋度交點)連線延長線交于天球面上的位置點(黃經、黃瑋交點)為觀測者天頂。天球轉動過程中觀測者天頂在變化，太陽視運動(太陽繞地球轉動)引起的觀測者地平圈所對應的天球夜間可視部分在變化，兩變化的合成變化為觀測者所在位置點觀測到的天象變化；某月某日某一時刻(太陽按曰月刻度環定位，地球按地方時時分刻度環定位)觀測者地平圈所對應的天球夜間可視部分為觀測者所在位置點該時刻觀測到的天象。
[0015]本實用新型通過三個雙軸交叉23.5度連接圓形支撐臂以地球中心為中心點構成的平行固定架實現了交叉軸轉動線性無關(不相交叉)問題；通過多維曲軸、多維曲軸輔軸構成南北黃極曲軸，多維曲軸、多維曲軸輔軸和圓形支撐臂組合實現了多維不同軸不同轉速的驅動和不相交叉問題；通過太陽多維曲軸實現了地內行星相對地球表面各位置點(各地)視運動的合成。
[0016]本實用新型完整演示了恒星、月球、太陽和太陽系除地球外各大行星的視運動。演示了太陽時時間定義。
【附圖說明】
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[0017]附圖:
[0018]圖1本實用新型的主視圖。
[0019]圖2 圖1 中 2001、2003、4002 結構圖。
[0020]圖3 圖 2 中 2001-1、2003-1、4002-1 局部圖。
[0021]圖4圖2