Вычислительное устройство

(4) .ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ 5 е устроийреднаэнавлическихыми и спиИзобретение относится к аналоговым. вычислительным устройствам с ручным управлением и предназначено для использования в тех отраслях народного хозяйства, в которых производство работ в течение суток связано с условиями освещенности местности: сельское хозяйстве, боевая подготовка войск на местности, разно го рода экспедиции, оргайизации занимающиеся заменой естественного освещения электрическим освещением и т.п., а также в обыденной жизни, рыбаками, охотниками, туристами и той частью населения, чья деятельность связана или зависит от освещенности местности, кроме астрономической пра тики, имеющей для этого более совер" шенные приборы. Известны вычислительн ства с круглыми шкалами, ченные для расчетов гидр систем и снабженные круг ральными шкалами, имеют пустотелыйцилиндр, на котором расположена вы"полненная из прозрачного материалавтулка с пазом и рисками для отсчета результативных величин. Внутрицилиндра установлен валик, на поверхности которого нанесены шкалы различных видов гидравлических напряжений. В кольцевых пазах пустотелого цилиндра размещены выступы линейки, связанной с втулкой посредством паза, Определение искомых величин на этом устройстве производитсяустановкой втулки, поворотом цилиндра и валика до совмещения с исходны"ми величинами, Отсчет искомой величины производится по соответствующейшкале в точке пересечения этой шкалы с риской втулки, С помощью этогоустройстваможно.определить четыревеличины. Наиболее близким по технической ущности к предлагаемому иэобретениЭ 9914 является вычислительное устройство, содержащее корпус, в котором размещены цилиндры, оси вращения которых параллельны и расположены в одной плоскости2 ) .5Однако известные вычислительные устройства обладают ограниченностью функциональных возможностей и позволяют определять не более четырех искомых величин, что явНо недостаточ О но для расчета явлений Солнца, так как при этом необходимо определять восемнадцать величин, определяющих освещенность местности, которые бывают необходимы в производственной 15 и обыденной жизни, в связи с чем из 1вестные вычислительные устройства с . их ограниченными функциональными возможностями, не могут быть использо" ваны при расчетах явлений Солнца, 20 определяющих освещенность местности.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач путем создания такого малогабаритного и общедоступного в пользовании устройства, с по мощью которого можно было бы заблаговременно рассчитывать явления Солнца определяющие освещенность местности.Поставленная цель достигается тем, что в вычислительном устройстве, со" зО держащем корпус, в котором размещены цилиндры, оси вращения которых параллельны и расположены в одной плоскости, корпус снабжен .прозрачной крышкой, на которой нанесены визирные ли- З 5 нии, параллельные образующим цилинд" ров, на цилиндры нанесена информация, центральный цилиндр выполнен цельным, один крайний цилиндр выполнен трех- секционным, а другой - двухсекционным, причем в секционных цилиндрах одна секция неподвижно связана с общей осью цилиндра, а остальные сек-. ции выполнены поворотными относительно нее и зафиксированы с помощью гаек,45 закрепленных на осях цилиндров. С целью повышения быстродействия вычислений средний и один из крайних цилиндров кинематически связаны между собой посредством зубчатой передачи.На фиг. 1 изображено устройство общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг. 3 - то же, вид справа; на фиг. 4 - крышка корпуса; на 55 фиг. 5 - развертка информации на трех секционном цилиндре; на фиг. 6 - развертка информации на среднем 39 4цилиндре; на фиг. 7 - развертка информации на нижнем двухсекционном цилиндре; на фиг. 8 - номограмма из сопряженных шкал для определения разности долгот осевого меридиана часового пояса Москвы и пункта наблюдения, в часовой мере, помещенная на обороте корпуса,Вычислительное устройство, осуществляющее расчет явлений Солнцаопределяющих освещенность местности,имеет корпус 1, боковые стенки 2корпуса 1, крышки 3 корпуса 1, выполненную из прозрачного материала. Вкорпусеустановлен трехсекционныйцилиндр 4, цельный цилиндр 5 и двухсекционный цилиндр 6. В секционныхцилиндрах 4 и 6 большие секции неподвижно связаны с общей для всей секций осью 7, Крайние секции этих цилиндров выполнены с полыми выступами8, выходящими за пределы корпусаустройства, скрепленные в рабочемположении с помощью гаек 9, навинченных на концы осей,Средний цельный цилиндр 5 имеетлевую полусь 10 и правую, утолщенную полуось 11, на которую наглухоодето зубчатое колесо 12, связанноечерез промежуточное зубчатое колесо 13, с зубчатым колесом 14, одетым на ось 7 цилиндра 6, закрепляемое на ней с помощью гайки 9. Вращательное движение цилиндров производится с помощью установочных головок 15. На крышку 3 корпуса 1 на,несены визирные линии 16 для установки цилиндров 4-6 в рабочее положение и снятия результативных величин. На среднюю секцию 17 цилиндра 4 нанесены входная шкала 18 дат восхода Солнца и входная шкала 19 дат захода Солнца. На секции 17 нанесена также шкала 20 поправок во время восхода и захода Солнца за долготу пункта наблюдения. На левую секцию 21 цилиндра 4 нанесена шкала 22 времени восхода Солнца, а на правую сек " цию 23 - шкала 24 времени захода Солнца (без поправок за широту пункта наблюдения), Кроме того, на секции 21 и 23 нанесены стрелки 25 для установки этих секций на значение поправки за долготу пункта наблюдения по шкалам 20. На всех шкалах ци" линдра 4 содержание, относящееся к летнему времени, на образце устрой9914 5ства нанесено красным цветом, а на чертежах заключено в скобки.На цилиндре 5 нанесена шкала 26 дат и номограмма 27 для определения поправок во время восхода и захода 5 Солнца за широту пункта наблюдения с линиями и надписями 28 равных значений этих поправок в минутах, а также шкала 29 широт пунктов наблюдения от 40 .до 60 свереной широты На секции 30 цилиндра б нанесена номограмма 31 с линиями и надписями 32 в минутах, служащая для определения значений продолжительности гражданских сумерек по датам шкалы 26. Линии 28, 32,значение которых равно нулю или кратко 30 мин, утолщены. Точки с цифрами 33 указывают значение результативных величин которце не мвгли быть выраженылиниями 28 и 20 32. Штрихи 34 на линиях 28 и 32 указывают направление убывания абсолютных значений величии, обозначаемыхэтими линиями. На этом же цилиндре 6 нанесена акала 35 широт пунктов на . блюдения от 40 до 60 северной широты и шкала 36 входных величин для опре" деления характерных явлений, обуславливающих условия освещенности местности за северным полярным кругом. На ЭО секцию 37 цилиндра 6 для определения высоты Солнца в полдень нанесена шкала 38, устанавливаемая в рабочее положение с помощью стрелки: 39 на секции 30 цилиндра б. Та часть этой шка лы которая явно относится к летнему Времени, на образце нанесена красным цветом, а на чертежах применены скобки. Для юстировки синхронной работы цилиндров 5-б на эти цилинлры нане- ав сены юстировочные линии 40, которые при юстировке устройства совмещаются с визирными линиями 1 б на крышке 3, закрепляемой на корпусе 1 с помощью винтов 41. На обратной стороне корпуса 1 устройства нанесена номограмма 42 из сопряженных шкал фиг.8) На ней нанесены входная шкала 43 восточных долгот пунктов наблюдения в градусной мере и результативная шкала 44 разностей долгот осевого меридиана часового пояса Москвы и пунк-, та наблюдения, выраженных в часовой иере с делениями через 10 мин. Надписи на шкалах 43, 44 выполнены в два ряда, причем внутренним значением55 величин на шкале 43 соответствуют внутренние значения на шкале 44, а внешним - внешние. 39 6Шкалы 18-19 дат восхода и заходаСолнца на цилиндре 4 построены относительно выбранных размеров шкал22 и 23 по усредненным значениямдекретного времени восхода изахода Солнца, для точки с координатами: 56 ф северной широты и30 восточной долготы, полученных сиспользованием "Астрономических календарей",Шкала дат 26 на цилиндрепосроена по значениям склонений Солнцав даты обозначенные на этой шкале,Номограмма 27 на цилиндре 5 построена по данным, полученным путем вычисления по аргументам: широтаот40 О до 60 о северной широты) и азимуты точек восхода и захода Солнца от47 о до 137 оНомограмма 31 на цилйндре 6 построена пь усредненным значениям продолжительности гражданских сумерек.Нулевое деление шкалы 36 с учетом рефракции и видимого радиусаСолнца, смещено на 085 вниз относительно юстировочной линии 40,цилиндра Ь, в связи с чем при определении дат начала и конца сумеречных дней и белых ночей в расчетахприменяется дополнение до -6 , рав"оное -5 2.При установке крайних секций трехсекционного цилиндра на значение поправки на долготу пункта наблюденияэта поправка автоматически вводитсяво время восхода и захода Солнца длявсех дней года, При установке сред"него цилиндра на нужную дату он устанавливается на значение величиныпоправки во время восхода и заходаСолнца на широту пункта наблюдения,а нижний цилиндр посредством зубчатой передачи автоматически устанавливается на значение продолжительности гражданских сумерек и назначение высоты Солнца над горизонтом. При установке нижнего цилиндрана значение входных величин среднийцилиндр автоматически устанавливается: при положительных значенияхэтих величин - на даты начала и конца полярного дня или на даты началаи конца белых ночей, а при отрица-тельных значениях этих величин - надаты начала и конца полярной ночиили на даты начала и конца сумеречных дней в полярную ночь,.Устройство дает возможность определять в любом пункте СССР и Европы991439 8 7в полосе между 40 и 60 ф северной широты следующие явления Солнца, оп ределяющие освещенность местности по поясному, декретному и летнему времени: время восхода и захода Солн",5 ца; долготу дня или ночи; время наступления рассвета или темноты; долготу светлого или темного времени; время истинного полдня; высоту Солнца в поддень; даты наступления и окон чания полярного дня или полярной ночи, даты начала или конца белых ночей, даты начала или конца суммеречный дней в полярную ночь в Сверном полушарии. 15Работу с устройством разберем на примере, в котором необходимо отпределить все результативные величины для пункта наблюдения с координатами, определенными по географической 20 рарте; 443 северной широты и 84 ф 151 восточной долготы 2 августа. Разность принятого местного времени и москов" ского времени равна +4 ч. Работа с устройством начинается с вычисления 25 постоянных величин для нужного пункта наблюдения.При этом определяются1Поправка на долготу пункта на блюдения во время восхода и захода5 р Солнца - ПД по формуле: ПД РДч+Рв, где РДч - разность долгот среднего меридиана часового пояса Москвы и пункта наблюдения, в часовой мере. Определяется по шкале 44 относитель 55 но шкалы 43. В точке, обозначающей долготу 84 ф 15 ф на шкале 43 со шкалы 44 снимаем отсчет значения РДч, который равен "минус",3 ч 37,мин.РВ - разность принятого местного времени и московского времеНи, известная местным жителям, равна +4 ч.ПД = РДч + РВ3 ч 37 мин + 4 ч="+2 З мин Ответ. ПЛ щ +23 мин.2. Постоянная величина ( ПВ) для 45 определения высоты Солнца над гори" зонтом в полдень вычисляется по формуле ПВ 90-6, где 6 - широта пункта наблюденияПВ - 90- 44 О 30= 4505, Ответ ПВ=45 О 5 .Подготовка устройства к работе про изводится путем устанорки на нем вычисленных постоянных величин, для чего необходимо: отвинтить винты 41 и снять крышку 3 с корпуса 1, ослабить гайки 9 на оси 7 с обеих сторон цилиндра 4 и, вращая секцию 21 вокруг своей оси, совместить стрелку 25 со значением ПД ( ПД +23 мин) на шкале 20 секции 17, Удерживая в этом поло.- жении секции 17 и 21, закрепить гайку 9, Такую же операцию проделать для совмещения стрелки 25 на секции 23 со значениями ПД на шкале 20 секции 17, "Ослабить гайку 9 на оси 7 цилиндра 6 и совместить значение ПВ.( ПВ= 45 ф 5, на шкале 38 секции 37 со стрелкой 39 на секции 30. Удерживая в этом положении секции 30 и 37 закрепить гайку 9 на оси 7 цилиндра 6.Если пункт наблюдения постоянный, то рекомендуется на цилиндры 5-6 нанести линии, дбозначающие значение его широты, для чего сначала острие карандаша совмещают со значением широты (441 30) на шкале 29 цилиндра 5 и в таком положении повернуть цилиндр на 360 о, а затем то же проде.лать на цилиндре 6 по шкале 35. Точки пересечения полученных линий с визирными линиями 16 навсегда будут служить местом снятия результативных величин с цилиндров 5-6.Установить крышку 3 на корпус 1 и завинтить винты 41.Определяют время восхода Солнца(ВВ)С помощью установленной головки 15 цилиндра 4 установить шкалу 18 так, чтобы визирная линия 16 этого цилиндра обозначила дату 2 августа на шкале 18, В этом положении на шкале 22 снять отсчет времени восхода Солнца (ВВ 1),.ВВ 1 6 ч 29 мин.С яомощью установочной головки 15 цилиндра 5,установить шкалу 26 на дату 2 августа и с номограммы 27 снять значение поправки за широту пункта наблюдения во время восхода Солнца .(ПИ) относительно линий 28 равных значений этих поправок, ПШ +44 мин, а с номограммы 31 снять значение про должительности гражданских сумерек (ПГС) относительно линий 32. ПГС36 мин. Одновременно со шкалы 38по визирной линии 16 снимается значение высоты Солнца в полдень(ВС).63 о Вычисляют время восхода Солнца(ВВ), которое равно сумме ВВ и ПШ.ВВ =, 6 ч 29 мин + 44 мин=7 ч 13 минОтвет. Восход Солнца в 7 ч 13 мин. Определяют время захода Солнца991439 9Устанавливаем цилиндр 4 на датупо шкале 19, а отсчет времени захо-да Солнца (83 )снять со шкалы 24,83 22 ч 30 мин,Вычисляем время захода Солнца(ВЗ) %которое равно разности ВЗ и ПШ.83= 22 ч 30 мин - +44 мин =21 ч 46 мин.Ответ. Заход Солнца в 21 ч 46 мин.Примечание: Время восхода и захода Солнца вычисляется, как правило в уме.Определяют долготу дня (ДД),Долгота дня, т,е. промежуток вре.мени от восхода до захода Солнца, %определяется как разность временизахода .Солнца =83 и времени восхода Солнца (ВВ).ДД ВЗ-ВВ= Х 1 ч 46 мин - 7 ч 13 мин=14 ч. 33 мин.20Ответ. Долгота дня равна 14 ч 33 мин,Определение долготы ночи (ДН),Долгота ночи (ДН), т.е, промежу"ток времени от захода до восходаСолнца определяется как разность вое умени .восхода Солнца на следующийдень. т.е. 3 августа, увеличенногона 24 ч и времени захода Солнца вначале ночи. ДН = ДВ + 24 ч - ВЗ == 7 ч 15 мин - время восхода Солнца3 августа,Определяют время включения (вечером) и выключения (утром) уличногоосвещения.Определение времени включения ивыключения уличного освещения сводится к определению времени наступлеыия темноты и рассвета. Пояснение:часть суток после захода Солнца называется вечерними сумерками, а перед его восходом - утренними сумерками. При безоблачном небе в концегражданских сумерек освещенность горизонтальной поверхности равна 0,1 лки совпадает с необходимостью включения искусственного освещения длябезопасйости дорожного движения. Про- Ядолжительность гражданских сумерекПГС36 мин.Время наступления темноты (ВТ ) определяется как сумма времени заходаСолнца (;83 ) и продолжительности, граж" %5данских сумерек (ПГС).,ВТ = 83 + ПГС21 ч 46 мин +. + 36 мин = 22 ч 22 мин. 10Ответ. Уличное освещение.необходимо включать в 22 ч 22 мин.Время наступления расвета (ВР)оп-,ределяется как разность времени вос"хода Солнца ( ВВ) на следующий день,т.е, 3 августа и продолжительностигражданских сумерек (ПГС). Времявосхода Солнца 3 августа ВВ 7 ч 15 минПГСе 36 мин ВРВВ-ПГС=7 ч 15 мин 36 мин = 6 ч. 39 мин.Ответ. Время выключения уличногоосвещения 6 ч 39 .мин,Определить время, в течение кото"рого уличное освещение должно бытьвключенным и определить долготу наиболее благоприятного на уборке урожая светлого времени.Пояснение, Определение этих величин сводится к определению долготы темного.и светлого времениДолгота темного времени (Дтв) определяется как разность времени нас"тупления рассвета (ВР) на следующийдень, т.е. 3 августа 1,ВР бч 39 мин)увеличенного на 24 ч и времени нас-.тепления темноты 2 августа(ВТ =+ 24 ч,22 мин8 ц 17 мин.Ответ. Время освещения улиц ночьюсо 2 на 3 августа равно 8 ч 17 мин,Долгота светлого времени (ДСВ чисфленно равна разности времени наступ"ления темноты (ВТ) и рассвета(ВР водну и ту же дату - 2 августа. ДСВ ф= ВТ-ВРВР определяется для 2 августаВР=ВВ-ПГС 88=7 ч 13 мин ПГС 36 мин.ВР=ВВ-ПГС=7 ч 13 мин 36 мин щ6 ч 37 мин.ДСВ ВТ-ВР=22 ц 22 мин -.6 ч 37 мин15 ч 45 мин.Ответ, Долгота наиболее благо;приятного на уборке урожая светлого времени 2 августа равна 15 ч 45 мйн.Определяют время максимальной освещенности местности Солнцем. Реве"ние этой задачи сводится к опреде-.лению времени истинного полдня и копределению высоты Солнца в это время.Время истинного полдня.(ВИП) определяется как полусумма временивосхода (88=7 ч 13 мин) и заходаСолнца (83=21 ч 46 мин .)ВИП=(ВВ+ВЗ):2 С 7 ц 13 мин +11 9914Высота Солнца ВС) в истинный полдень и равна 63 ОПримечание, В истинный полденьнаправление на Солнце совпадает снаправлением на юг, Обозначенное на 5 .местности оно может быть использовано при ориентировании, например телевизионных антенн, если азимут на телепередатчик получен покарте, а также при ориентированиипо Солнцу с помощью часов, считая,что место полдня на циферблате часов является место на циферблате,равное вычисленному времени истинного полдня. Оно равно округлено14 ч 30 мин по летнему времени.Определяют даты наступления иокончания полярного дня и полярнойночи, даты начала и конца белых ночей, даты начала и конца сумеречных 20дней в полярную ночь на параллели69 в северной широты.Пояснение. Определение дат сводится к вычислению входных величинв шкалу 36 на цилиндре 6: 25Ц " первичного значения этогодополнения значенияшироты пунктанаблюдения ба до 90Д - вторичного значения этогодополнения. Д =Д 1"5 О 2 30о" Вычисляются положительные и отрицательные значения Д 1 и, Д, Положительные значения Д =90-69 ф=21 О .г 1Д =21-5 ф 2=158. Отрицательныезначения Д= "21; Д =-21 "5 ф 2="26 2 35устанавливают шкалы 36 цилиндра6 поочередно на положительные и от"рицательные значения Д 1 и Д , причемпри установке шкалы 36 на положительное значение Д и Д, получаем на шка- впе 26 по визирйой линии 16 цилиндра5 соответственно даты начал.- и конца полярного дня и даты начала и кон-.ца бегых ночей, а при установке цилиндра 6 на отрицательные значения .Д и Д получаем соответственно датыначала и конца полярной ночи и датыначала и конца суммеречных дней в полярную ночь,Примечание. Начало полярного дняи белых ночей всегда приходится напервое полугодие, а начало полярнойночи и суммеречных дней в ней - навторое полугодие. Даты начала и концабелых ночей можно определить с широты более 60 5О / 55 39 1221 мая, конец - 23 июля, начало белых ,ночей 1 мая, конец - 12 августа ( а между ними - полярный день). Начало полярной ночи 2 декабря, конец - 11 января. Формула изобретения Решение. Действуя, как указано выше получаем: начало полярного дня Примечание, Установить цилиндр 6 на отрицательное значение Д =-2622. нельзя,.так как это значение выходит за пределы шкалы 36. Это значит, что в период с 2 декабря по 11 января полярная ночь на этой параллели не имеет круглосуточной темноты, а в теъ чение всего периода прерывается суммеречными полярными днями.Таким образом, предлагаемое вычислительное устройство позволяет заранее получать данные о явлениях Солнца, определяющих освещенность местности на любую дату: время восхода или захода Солнца, время наступления рассвета или темноты и т,п. необходимых там, где человек связан или его деятельность зависит от этих явлений, например в сельском хозяйстве, военнослужащими при организации боевой подготовки войск на местности в любое время суток; участниками разного рода экспедиций, рыбаками, охотниками и той частью населения, чья деятельность зависит от освещенности местности в течение суток, а также при определении времени перехода от естественного освещения к электрическому освещению и обратно в целях обеспечения безопасности уличного движения в наиболее обжитой части страны и в заполярных районах СССР, подвергающихся интенсивному освоеНию. 1, Вычислительное устройство, содержащее корпус, в котором размещены цилиндры, оси вращения крторых параллельны и расположены в одной плоскости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, корпус снабжен прозрачной крышкой, на которой нанесены ви" зирные линии, параллельные образующим цилиндров, на цилиндры нанесена информация, центральный цилиндр выполнен цельным, один крайний цилиндр выполнен трехсекционным, а другойдвухсекционным, причем в секционных цилиндрах одна секция неподвижно свя13зана с общей осью цилиндра, а остальные секции выполнены поворотными относительно нее и зафиксированы с помощью гаек, закрепленных на осях цилиндров,2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия вычисле.- ний средний и один из крайних цивиндров кинематически связаны между 1 Я О 2050 +40 УУВХУ У ФО 32 И ЯР ЯЕ Фиг.А-АУ Я 2 Р 2 Х Х 28 70 7 Е 2 Е 27 40 Ю 7 .8 М Ю 22 20 18 76 991 "39 собой посредством зубчатой передачи. Источники формации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 565301, кл. 6 06 С 1/08, 1972.2. Авторское свидетельство СССРМ 91341, кл. 6 06 С 1/06, 194910 (прототип).Ф 77 УУ Р 23 ММ 8Г2 - 7991"39 20 78 2 л ППП "Патент", г. Ужгород,оектная, 4 Ри ВНИИПИ Заказ 13 Фие. 8Тираж 704 Подписное