CN104867396A - 经典物理浑天仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种演示天体视运动的经典物理浑天仪，其特征是：外、中、内三个圆形支撑臂构成平行固定架；天球面定位在外、中两个圆形支撑臂间，并绕南北天极轴以每23小时54分4秒转动一周；中间和内侧两圆形支撑臂通过南北黄极多维曲轴固定连接，由椭圆弧形支撑臂连接南北黄极多维曲轴的月球、太阳和地内行星系统、火星、木星、土星、天王星、海王星绕南北黄极多维曲轴并以地球为中心做圆周运动；太阳和地内行星系统中水星、金星绕太阳多维曲轴，并以太阳为中心做圆周运动；地球由地球自转轴定位在内侧圆形支撑臂内。本发明完整演示了各天体相对地球的视运动；通过日期时间刻度环、时分时间刻度环和虚拟时间指针演示了太阳时时间定义。

Description

经典物理浑天仪

技术领域

本发明涉及一种演示天体视运动的经典物理浑天仪。可以作为演示各天体：恒星、行星和月球与地球表面各位置点(各地)视运动关系的机械模型。并可按此原理结构建筑浑天仪馆。

背景技术

目前，冠以浑天仪和天球仪相关的产品只是按对中国古代科学家张衡制作的浑天仪的文字记载，结合部分现代天文学描述制作的简易模型，不能真实全面地演示各天体：恒星、行星、卫星与地球表面各位置点视运动关系。

发明内容

本发明的技术原理：本发明以经典物理质点运动学为基础，以地球中心为参考点，根据运动的绝对性和相对性之间的关系，演示天体视运动。每一个天体的视运动都是多维运动合成的结果。

本发明所采用的技术方案是：以地球中心为中心点，外置天球面，地球球面和天球面间分布月球、太阳和地内行星系统、太阳系各地外行星；以天文学中描述星体位置坐标的赤道坐标系为基础，将88星座分布于天球面上。地球相对于观察者是静止的。

以南北天极轴，南北黄极多维曲轴和太阳多维曲轴构成转动轴系：

1、天球绕南北天极轴以每23小时54分4秒转动一周；南北天极轴和南北黄极轴固定(相对于观测者静止)并以23.5度角相交于地球中心。

2、月球、太阳和地内行星(水星、金星)系统、太阳系各地外行星(火星、木星、土星、天王星、海王星)绕南北黄极多维曲轴并以地球中心为中心近似为圆周运动：太阳和地内行星系统转动轴为南北黄极轴，太阳和地内行星系统绕地球转动过程中，太阳多维曲轴主轴线与南北黄极轴平行轴平行；月球和各地外行星转动轴方向由白道平面和各行星轨道平面与黄道面交角及其升交点黄经根据天文学数据制定。

3、太阳和地内行星系统中水星、金星绕太阳多维曲轴，并以太阳中心为中心近似为圆周运动；水星、金星转动轴方向由其各自的行星轨道平面与黄道面交角及其升交点黄经根据天文学数据制定。

4、日期时间刻度环定位于黄道平面内，地球中心点与太阳中心点连线与日期时间刻度环相交点为几月几日，每年日期时间刻度环按春分点根据当年春分日期定位。

5、时分时间刻度环为24小时刻度制，刻度线为时间经圈，时分时间刻度环由世界时时分刻度环、地区时时分刻度环和地方时时分刻度环三环组成，定位于天赤道平面上，并随天球一起转到；地球中心点和格林威治皇家天文台所处地点经度线与地球赤道交点连线，其延长连线与世界时时分刻度环时间经圈相交点为世界时时间几点几分，世界时时分刻度环依此调整；地球中心点和观测者所处地区时所处地点经度线与地球赤道交点连线，其延长连线与地区时时分刻度环时间经圈相交点为地区时时间几点几分，地区时时分刻度环依此调整；地球中心点和观测者所处地点经度线与地球赤道交点连线，其延长连线与地方时时分刻度环时间经圈相交点为地方时时间几点几分，地方时时分刻度环依此调整；地球中心点与太阳中心点连线与时分刻度环时间经圈相交点为地球中心点与太阳中心点连线与地球球面交点处经度线上的点的正午12时整，也可依此为根据调整时分刻度环。

地球中心点与观测者位置点(观测者位置处地球经、纬度交点)连线延长线交于天球面上的位置点(黄经、黄纬交点)为观测者天顶。天球转动过程中观测者天顶在变化，太阳视运动(太阳绕地球转动)引起的观测者地平圈所对应的天球夜间可视部分在变化，两变化的合成变化为观测者所在位置点观测到的天象变化；某月某日某一时刻(太阳按日月刻度环定 位，地球按地方时时分刻度环定位)观测者地平圈所对应的天球夜间可视部分为观测者所在位置点该时刻观测到的天象。

本发明通过三个双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂以地球中心为中心点构成的平行固定架实现了交叉轴转动线性无关(不相交叉)问题；通过多维曲轴、多维曲轴辅轴构成南北黄极曲轴，多维曲轴、多维曲轴辅轴和圆形支撑臂组合实现了多维不同轴不同转速的驱动和不相交叉问题；通过太阳多维曲轴实现了地内行星相对地球表面各位置点(各地)视运动的合成。

本发明完整演示了恒星、月球、太阳和太阳系除地球外各大行星的视运动。演示了太阳时时间定义。

附图：

图1本发明的主视图。

图2图1中2001、2003结构图。

图3图2中2001-1、2003-1局部图。

图4图2中2001-1局部俯视图。

图5图1中3001多维曲轴辅轴。

图6图1中3002多维曲轴结构图。

图7图1中2003-1处各转轴角位置图。

图8图1中2005结构图。

图9图1中2004结构图。

图10图1中4001、4002结构图。

图11图10中4002-1局部俯视图。

图12图1中5002太阳和地内行星系统结构图。

图13图12中5002-1-2处各转轴角位置图。

图14图1中2002-1处俯视展开图。

图15图1中2002-7处俯视展开图。

附图说明：

1001基座；1002电控箱。

2001双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂：

2001-1北黄极连接固定环；2001-2北天极连接固定环；2001-3南黄极连接固定环；2001-4南天极连接固定环；2001-5定位槽；2001-6黄道和日期时间刻度环；2001-7北黄极标志，2001-8定位槽。

2002天球球面： 

2002-01、2002-02、2002-03、2002-04、2002-05、2002-06赤经圈；2002-1北天极赤经圈连接固定环、2002-2赤纬60度纬圈、2002-3赤纬30度纬圈、2002-4天赤道、2002-5赤纬负30度纬圈、2002-6赤纬负60度纬圈；2002-7南天极赤经圈带轴套连接固定环；2002-8时分时间刻度环：2002-8-1世界时时分刻度环，2002-8-2地区时时分刻度环，2002-8-3地方时时分刻度环；2002-9恒星及连接线。

2003双轴交叉23.5度连接圆支撑臂：

2003-1连接固定环；2003-2连接固定环；2003-3连接固定环；2003-4连接固定环。 

2004天球驱动装置：

2004-1固定轴杆；2004-2固定螺母；2004-3垫环；2004-4驱动齿轮；2004-5电机齿轮；2004-6垫环；2004-7固定螺母；2004-8电机。

2005天球转动连接装置：

2005-1固定轴杆；2005-2固定螺母；2005-3垫环；2005-4固定螺母；2005-5北极标志。 

南、北天极轴由2004-1固定轴杆和2005-1固定轴杆组成。

3001多维曲轴辅轴：

3001-1转动连接环；3001-2跳线转动连接环；3001-3、3001-4、3001-5、3001-6、3001-7转动连接环。

3001-01固定螺母；3001-02固定连杆；3001-03曲轴连杆；3001-04固定螺母、3001-05固定连杆。 

3001-101固定轴杆；3001-102曲轴连杆。 

3001-201固定轴杆；3001-202曲轴连杆；3001-203曲轴连杆；3001-204中央连杆。 

3001-301固定轴杆；3001-302曲轴连杆；3001-303曲轴连杆；3001-304中央连杆。 

2001-401固定轴杆；3001-402曲轴连杆；3001-403曲轴连杆；3001-404中央连杆。 

3001-501固定轴杆；3001-502曲轴连杆；3001-503曲轴连杆；3001-504中央连杆。 

3001-601固定轴杆；3001-602曲轴连杆；3001-603曲轴连杆；3001-604中央连杆。 

3001-701固定轴杆；3001-702曲轴连杆。 

3002多维曲轴： 

3002-1、3002-2、3002-3、3002-4、3002-5、3002-6、3002-7带轴套转动连接环。

3002-01固定螺母；3002-02固定连杆；3002-03曲轴连杆；3002-04固定螺母、3002-05固定连杆。 

3002-101固定轴杆；3002-102驱动齿轮；3002-103电机齿轮；3002-104电机固定板；3002-105固定螺母；3002-106电机；3002-107曲轴连杆。 

3002-201固定轴杆；3002-202驱动齿轮；3002-203电机齿轮；3002-204电机固定板；3002-205固定螺母；3002-206电机；3002-207曲轴连杆。 

3002-301固定轴杆；3002-302驱动齿轮；3002-303电机齿轮；3002-304电机固定板；3002-305固定螺母；3002-306电机；3002-307曲轴连杆；3002-308曲轴连杆；3002-309中央连杆。 

3002-401固定轴杆；3002-402驱动齿轮；3002-403电机齿轮；3002-404电机固定板；3002-405固定螺母；3002-406电机；3002-407曲轴连杆；3002-408曲轴连杆；3002-409中央连杆。 

3002-501固定轴杆；3002-502驱动齿轮；3002-503电机齿轮；3002-504电机固定板；3002-505固定螺母；3002-506电机；3002-507曲轴连杆；3002-508曲轴连杆；3002-509中央连杆。 

3002-601固定轴杆；3002-602驱动齿轮；3002-603电机齿轮；3002-604电机固定板；3002-605固定螺母；3002-606电机；3002-107曲轴连杆；3002-608曲轴连杆；3002-609中央连杆。 

3002-701固定轴杆；3002-102驱动齿轮；3002-703电机齿轮；3002-704电机固定板；3002-705固定螺母；3002-706电机；3002-707曲轴连杆。 

4001地球仪：

4001-1连接固定环；4001-2连接固定环。 

4002双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂及连接件：

4002-1连接固定环；4002-2地球北极连接固定环；4002-21螺栓；4002-22连接螺母；4002-3连接固定环；4002-4地球南极连接固定环；4002-41螺栓；4002-42连接螺母。 

5001月球。

5002太阳和地内行星系统：

5002-1太阳：

5002-1-1连接轴杆；5002-1-2连接轴杆。 

5002-2水星：

5002-2-1带轴套转动连接环；5002-2-2驱动齿轮；5002-2-3电机固定板；5002-2-4固定螺母；5002-2-5电机齿轮；5002-2-6电机；5002-2-7固定轴杆；5002-2-8曲型连杆；5002-2-9连接轴杆；5002-2-10圆弧连杆；5002-2-11转动连接环；5002-2-12固定轴杆；5002-2-13曲型连杆；5002-2-14曲型连杆；5002-2-15圆弧连杆。 

5002-3金星：

5002-3-1带轴套转动连接环；5002-3-2驱动齿轮；5002-3-3电机固定板；5002-3-4固定螺母；5002-3-5电机齿轮；5002-3-6电机；5002-3-7固定轴杆；5002-3-8曲型连杆；5002-3-9连接轴杆；5002-3-10圆弧连杆；5002-3-11转动连接环；5002-3-12固定轴杆；5002-3-13曲型连杆；5002-3-14固定轴杆；5002-3-15圆弧连杆。 

5003火星；5004木星；5005土星；5006天王星；5007海王星。

6001-1、6001-2、6002-1、6002-2、6003-1、6003-2、6004-1、6003-2、6005-1、6005-2、6006-1、6006-2、6007-1、6007-2椭圆弧形支臂。

本发明的具体实施方式：

1001基座上固定1002电控箱。

2001双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂：

2001双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂由2001-3南黄极连接固定环固定在1002电控箱上。2001-1北黄极连接固定环与2001-7北黄极标志连接；2001-6黄道和日期时间刻度环由透明有机玻璃制成定位于2001-5、2001-8定位槽内；2001-2北天极连接固定环与2005天球转动连接装置连接；2001-4南天极连接固定环与2004天球驱动装置连接。

2002天球球面： 

2002-01、2002-02、2002-03、2002-04、2002-05、2002-06赤道坐标系赤经圈分别与2002-1北天极赤经圈连接固定环、2002-2赤纬60度赤纬圈、2002-3赤纬30度赤纬圈、2002-4天赤道、2002-5赤纬负30度赤纬圈、2002-6赤纬负60度赤纬圈、2002-7南天极赤经圈带轴套连接固定环连接；2002-8时分时间刻度环用透明有机玻璃制成，由2002-8-1世界时时分刻度环、2002-8-2地区时时分刻度环和2002-8-3地方时时分刻度环三环组成，定位于2002-4天赤道上；2002-9恒星按赤道坐标经连接线分布连接在赤经圈和赤纬圈上。

2003双轴交叉23.5度连接连接圆支撑臂：

2003-1连接固定环与3001-05固定连杆连接：3001-05固定连杆由3001-04固定螺母固定在2003-1连接固定环上；2003-2连接固定环与2005天球转动连接装置连接；2003-3连接固定环与3002-05固定连杆连接：3002-05固定连杆由3002-04固定螺母固定在2003-3连接 固定环上；2003-4连接固定环与2004天球驱动装置连接。

2004天球驱动装置：

2004-5驱动齿轮固定在2002-7南天极赤经圈带轴套连接固定环轴套上；2002-7南天极赤经圈带轴套连接固定环轴套上、下两端分别镶套2004-7、2004-3垫环后镶套在2004-1固定轴杆上；2004-1固定轴杆上端由2004-7固定螺母固定在2003-4连接固定环上；2004-1固定轴杆下端由2004-2固定螺母固定在2001-4南天极连接固定环上；2004-8电机固定在2002圆形支撑臂上；2004-4电机齿轮固定在2004-9电机转轴上；2004-9电机转动带动2002-7南天极赤经圈带轴套连接固定环绕2004-1固定轴杆转动。

2005天球转动连接装置：

2005-3垫环和2002-1北天极赤经圈连接固定环镶套在2005-1固定轴杆上，2005-1固定轴杆上端由2005-4固定螺母固定在2001-2北天极连接固定环上，2005-1固定轴杆下端由2005-2固定螺母定位在2003-2连接固定环上，2002-1北天极赤经圈连接固定环可绕2005-1固定轴杆自由转动。

2004-1固定轴杆和2005-1固定轴杆组成南北天极轴，且与南北黄极轴交角23.5度；2004-9电机转动带动与2002-1北天极赤经圈连接固定环、2002-7南天极赤经圈带轴套连接固定环连接的2002天球球面绕南北天极轴转动，完成实现了天球上各恒星绕地球转动的恒星天体视运动现象。天球绕南北天极轴以每23小时54分4秒转动一周。

3001多维曲轴辅轴：

3001-01固定螺母将3001-02固定连杆下端固定在4002双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂4002-1固定环处。 

3001-02固定连杆上端与3001-03曲轴连杆下端连接。

3001-03曲轴连杆上端与3001-101固定轴杆下端连接。

3001-1转动连接环镶套在3001-101固定轴杆转轴处，3001-101固定轴杆的上端与3001-102曲轴连杆下端固定，3001-102曲轴连杆上端与3001-201固定轴杆下端连接。

3001-2转动连接环镶套在3001-201固定轴杆转轴处，3001-201固定轴杆的上端与3001-202曲轴连杆下端固定，3001-202曲轴连杆上端与3001-204中央连杆下端固定，3001-204中央连杆上端与3001-203曲轴连杆下端固定，3001-203曲轴连杆上端3001-301固定轴杆下端连接。

3001-3转动连接环镶套在3001-301固定轴杆转轴处，3001-301固定轴杆的上端与3001-302曲轴连杆下端固定，3001-302曲轴连杆上端与3001-304中央连杆下端固定，3001-304中央连杆上端与3001-303曲轴连杆下端固定，3001-303曲轴连杆上端3001-401固定轴杆下端连接。

3001-4转动连接环镶套在3001-401固定轴杆转轴处，3001-401固定轴杆的上端与3001-402曲轴连杆下端固定，3001-402曲轴连杆上端与3001-404中央连杆下端固定，3001-404中央连杆上端与3001-403曲轴连杆下端固定，3001-403曲轴连杆上端3001-501固定轴杆下端连接。

3001-5转动连接环镶套在3001-501固定轴杆转轴处，3001-501固定轴杆的上端与3001-502曲轴连杆下端固定，3001-502曲轴连杆上端与3001-504中央连杆下端固定，3001-504中央连杆上端与3001-503曲轴连杆下端固定，3001-503曲轴连杆上端3001-601固定轴杆下端连接。

3001-6转动连接环镶套在3001-601固定轴杆转轴处，3001-601固定轴杆的上端与3001-602曲轴连杆下端固定，3001-602曲轴连杆上端与3001-604中央连杆下端固定， 3001-604中央连杆上端与3001-603曲轴连杆下端固定，3001-603曲轴连杆上端3001-701固定轴杆下端连接。

3001-7转动连接环镶套在3001-701固定轴杆转轴处，3001-701固定轴杆的上端与3001-702曲轴连杆下端固定，3001-702曲轴连杆上端与3001-05固定连杆下端连接，3001-05固定连杆上端由3001-04固定螺母固定在2003双轴交叉23.4度连接内连接圆支撑臂2003-1连接固定环上。

多维曲轴辅轴3001固定在4002双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂和2003双轴交叉23.4度连接圆支撑臂之间。

4001地球仪：

4001地球仪上的4001-1连接固定环通过4002-22连接螺母由4002-21连接螺栓连接到4002圆形支撑臂的4002-2地球北极连接固定环上；4001地球仪上的4001-2连接固定环通过4002-42连接螺母由4002-41螺栓连接到4002圆形支撑臂的4002-4地球南极连接固定环上。

4001地球仪在4002圆形支撑臂上的位置状态由4002-21和4002-41连接螺栓调整。

地球自转轴由4002-21螺栓和4002-41螺栓组成，观测者调整好地球仪位置后，在浑天仪中4001地球仪静止不转动。

3002多维曲轴： 

3002-01固定螺母将3002-02固定连杆上端固定在4002双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂4002-3连接固定环处。3002-02固定连杆下端与3002-03曲轴连杆上端连接。3002-03曲轴连杆下端与3002-101固定轴杆上端连接。

3002-1带轴套转动连接环与3002-102驱动齿轮固定后镶套在3002-101固定轴杆转轴处，3002-104电机固定板由3002-105固定螺母固定在3002-101固定轴杆上，3002-106电机固定在3002-104电机固定板上，3002-103电机齿轮固定在3002-106电机上，3002-106电机驱动3002-1带轴套转动连接环绕3002-101固定轴杆转动。3002-101固定轴杆的下端与3002-107曲轴连杆上端固定连接。3002-107曲轴轴杆的下端与3002-201固定轴杆上端固定连接。

3002-2带轴套转动连接环与3002-202驱动齿轮固定后镶套在3002-201固定轴杆转轴处，3002-204电机固定板由3002-205固定螺母固定在3002-201固定轴杆上，3002-206电机固定在3002-204电机固定板上，3002-203电机齿轮固定在3002-206电机上，3002-206电机驱动3002-2带轴套转动连接环绕3002-201固定轴杆转动。3002-201固定轴杆的下端与3002-207曲轴连杆上端固定连接。3002-207曲轴轴杆的下端与3002-301固定轴杆上端固定连接。

3002-3带轴套转动连接环与3002-302驱动齿轮固定后镶套在3002-301固定轴杆转轴处，3002-304电机固定板由3002-305固定螺母固定在3002-301固定轴杆上，3002-306电机固定在3002-304电机固定板上，3002-303电机齿轮固定在3002-306电机上，3002-306电机驱动3002-3带轴套转动连接环绕3002-301固定轴杆转动。3002-301固定轴杆的下端与3002-307曲轴连杆上端固定连接，3002-307曲轴轴杆的下端与3002-309中央轴杆上端固定连接，3002-309中央轴杆的下端与3002-308曲轴连杆上端固定连接，3002-308曲轴连杆下端与3002-401固定轴杆上端固定连接。

3002-4带轴套转动连接环与3002-402驱动齿轮固定后镶套在3002-401固定轴杆转轴处，3002-404电机固定板由3002-405固定螺母固定在3002-401固定轴杆上，3002-406电机固定在3002-404电机固定板上，3002-403电机齿轮固定在3002-406电机上，3002-406电机驱动3002-4带轴套转动连接环绕3002-401固定轴杆转动。3002-401固定轴杆的下端与3002-407曲轴连杆上端固定连接，3002-407曲轴轴杆的下端与3002-409中央轴杆上端固定连接，3002-409中央轴杆的下端与3002-408曲轴连杆上端固定连接，3002-408曲轴连杆下端与 3002-501固定轴杆上端固定连接。

3002-5带轴套转动连接环与3002-502驱动齿轮固定后镶套在3002-501固定轴杆转轴处，3002-504电机固定板由3002-505固定螺母固定在3002-501固定轴杆上，3002-506电机固定在3002-504电机固定板上，3002-503电机齿轮固定在3002-506电机上，3002-506电机驱动3002-5带轴套转动连接环绕3002-501固定轴杆转动。3002-501固定轴杆的下端与3002-507曲轴连杆上端固定连接，3002-507曲轴轴杆的下端与3002-509中央轴杆上端固定连接，3002-509中央轴杆的下端与3002-508曲轴连杆上端固定连接，3002-508曲轴连杆下端与3002-601固定轴杆上端固定连接，。

3002-6带轴套转动连接环与3002-602驱动齿轮固定后镶套在3002-601固定轴杆转轴处，3002-604电机固定板由3002-605固定螺母固定在3002-601固定轴杆上，3002-606电机固定在3002-604电机固定板上，3002-603电机齿轮固定在3002-606电机上，3002-606电机驱动3002-6带轴套转动连接环绕3002-601固定轴杆转动。3002-601固定轴杆的下端与3002-607曲轴连杆上端固定连接，3002-607曲轴轴杆的下端与3002-609中央轴杆上端固定连接，3002-609中央轴杆的下端与3002-608曲轴连杆上端固定连接，3002-608曲轴连杆下端与3002-701固定轴杆上端固定连接。。

3002-7带轴套转动连接环与3002-702驱动齿轮固定后镶套在3002-701固定轴杆转轴处，3002-704电机固定板由3002-705固定螺母固定在3002-701固定轴杆上，3002-706电机固定在3002-704电机固定板上，3002-703电机齿轮固定在3002-706电机上，3002-706电机驱动3002-7带轴套转动连接环绕3002-701固定轴杆转动，3002-701固定轴杆的下端与3002-707曲轴连杆上端固定连接。

3002-707曲轴连杆下端与3002-05固定连杆上端固定连接，3002-05固定连杆下端由3002-04固定螺母固定在2003双轴交叉23.5度连接圆支撑臂2003-3连接固定环上。

多维曲轴3002固定在4002双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂和2003双轴交叉23.5度连接圆支撑臂之间。

南北黄极多维曲轴由多维曲轴3002与多维曲轴辅轴3001组合而成；多维曲轴3002与多维曲轴辅轴3001组合成一组以4002双轴交叉23.4度连接圆形支撑臂中心为交点(地心)，绕南北黄极轴(3001-05、3001-02、3002-02和3002-05四个固定连杆在同一轴线，组成南北黄极轴)分布的七个不同方向的转轴：3001-101固定轴杆与3002-101固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为5度09分，黄经角度按当年天文数据调整(且每6793.5天升交点在黄道面上顺时针转动一周，2006年6月19日黄经角度为0度)；3001-201固定轴杆与3002-201固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为0度，黄经角度为0度；3001-301固定轴杆与3002-301固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为1.9度，黄经角度49.6度；3001-401固定轴杆与3002-401固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为1.3度，黄经角度100.5度；3001-501固定轴杆与3002-501固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为2.5度，黄经角度113.6度；3001-601固定轴杆与3002-601固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为0.8度黄经角度74.0度；3001-701固定轴杆与3002-701固定轴杆为同一方向转轴并与天黄极极轴交角为1.8度，黄经角度131.8度。

5001月球：

3002-1带轴套转动连接环与6001-2椭圆弧形支臂下端连接，6001-2椭圆弧形支臂上端与5001月球自转轴下端连接，5001月球自转轴上端与6001-1椭圆弧形支臂下端连接，6001-1椭圆弧形支臂上端与3001-1转动连接环连接。

3001-101固定轴杆与3002-101固定轴杆在同一转轴方向上并组成月球公转轴。3002-106电机经齿轮驱动3002-1带轴套转环绕3002-101固定轴杆转动，3002-1带轴套转动连接环带 动5001月球绕3001-101、3002-101固定轴杆轴向转动即月球公转。月球公转轨道面与黄道面交角5度09分。月球绕月球公转轴以每27.32天转动一周。

5002太阳和地内行星系统：

5002-3-2驱动齿轮固定在5002-3-1带轴套转动连接环上，5002-3-1带轴套转动连接环镶套在5002-3-7固定轴杆上，5002-3-3电机固定板由5002-3-4固定螺母固定在5002-3-7固定轴杆上，5002-3-7固定轴杆上端与6002-1椭圆弧形支臂连接，5002-3-7固定轴杆下端与5002-3-8曲型连杆上端连接，5002-3-8曲型连杆下端与5002-3-9中央连杆上端连接，5002-3-9中央连杆下端与5002-2-8曲型连杆上端连接。

5002-2-2驱动齿轮固定在5002-2-1带轴套转动连接环上，5002-2-1带轴套转动连接环镶套在5002-2-7固定轴杆上并由5002-2-8曲型连杆下端定位在5002-2-7固定轴杆上，5002-2-7固定轴杆下端与5002-2-9曲型连杆上端连接，5002-2-9曲型连杆下端与5002-1-1中央连杆连接。

5002-1-2中央连杆与5002-2-13曲型连杆上端连接，5002-2-11转动连接环镶套在5002-2-12固定轴杆上并由5002-2-13曲型连杆下端定位在5002-2-12固定轴杆上，5002-2-12固定轴杆下端与5002-2-14曲型连杆上端连接，5002-2-14曲型连杆下端与5002-3-14中央连杆上端连接，5002-3-14中央连杆下端与5002-3-13曲型连杆上端连接，5002-3-11转动连接环镶套在5002-3-12固定轴杆上，并由5002-3-13曲型连杆下端定位在5002-3-12固定轴杆上，5002-3-12固定轴杆下端与6002-2椭圆弧形支臂连接。

太阳多维曲轴：

5002-1-1中央连杆、5002-1-2中央连杆、5002-3-9中央连杆、5002-3-14中央连杆在同一轴线上并组成南北黄极轴平行轴；5002-2-7固定轴杆与5002-2-12固定轴杆同一轴线上并组成水星公转轴；5002-3-7固定轴杆与5002-3-12固定轴杆在同一轴线上并组成金星公转轴；南北黄极轴平行轴、水星公转轴和金星公转轴组成太阳多维曲轴。

5002-2水星：

5002-2-1带轴套转动连接环与5002-2-10圆弧连杆上端连接，5002-2-10圆弧连杆下端与5002-2水星自转轴上端连接，5002-2水星自转轴下端与5002-2-15圆弧连杆上端连接，5002-2-15圆弧连杆下端与5002-2-11转动连接环连接。

5002-2-7固定轴杆与5002-2-12固定轴杆组成的水星公转轴轴向与天黄极极轴轴向交角7.0度，黄经角度48.3度。5002-2-6电机经齿轮驱动5002-2-1带轴套转动连接环绕5002-2-7固定轴杆转动，5002-2-1带轴套转动连接环带动5002-2水星绕水星公转轴转动即水星公转。水星公转轨道面与黄道面交角7.0度。水星绕水星公转轴以每87.97天转动一周。

5002-3金星：

5002-3-1带轴套转动连接环与5002-3-10圆弧连杆上端连接，5002-3-10圆弧连杆下端与5002-3金星自转轴上端连接，5002-3金星自转轴下端与5002-3-15圆弧连杆上端连接，5002-3-15圆弧连杆下端与5002-3-11转动连接环连接。

5002-3-7固定轴杆与5002-3-12固定轴杆组成的金星公转轴轴向与天黄极极轴轴向交角3.4度，黄经角度76.7度。5002-3-6电机经齿轮驱动5002-3-1带轴套转动连接环绕5002-3-7固定轴杆转动，5002-3-1带轴套转动连接环带动5002-3金星绕金星公转轴转动即金星公转。金星公转轨道面与黄道面交角3.4度。金星绕金星公转轴以每224.70天转动一周。

5002-1太阳：

3002-2带轴套转动连接环与6002-2椭圆弧形支臂下端连接，6002-2椭圆弧形支臂经过5002太阳和地内行星系统和6001-2椭圆弧形支臂与3001-2转动连接环连接。

3002-201固定轴杆与3002-201固定轴杆在同一转轴方向上并组成太阳绕地球视运动转轴，即南北黄极轴。3002-206电机经齿轮驱动3002-2带轴套转动连接环绕3002-201固定轴杆转动，3002-2带轴套转动连接环带动5002太阳和地内行星系统绕黄极轴转动。水星、金星绕太阳公转的同时，随太阳一起绕地球转动，实现了太阳和水星、金星的视运动合成。太阳视运动轨道面与黄道面交角0度即黄道面。太阳绕黄极轴以每365.24天转动一周。

5003火星：

3002-3带轴套转动连接环与6003-2椭圆弧形支臂下端连接，6003-2椭圆弧形支臂上端与5003火星自转轴下端连接，5003火星自转轴上端与6003-1椭圆弧形支臂下端连接，6003-1椭圆弧形支臂上端与3001-3转动连接环连接。

3001-301固定轴杆与3002-301固定轴杆在同一转轴方向上并组成火星绕地球视运动转轴，且轴向与黄极轴轴向交角1.9度，黄经角度49.6度。3002-306电机经齿轮驱动3002-3带轴套转环绕3002-301固定轴杆转动，3002-3带轴套转动连接环带动5003火星绕火星绕地球视运动转轴转动，即火星绕地球视运动。火星公转轨道面与黄道面交角1.9度。火星绕火星绕地球视运动轴以每779.93天(火星的会合周期)转动一周。

5004木星：

3002-4带轴套转动连接环与6004-2椭圆弧形支臂下端连接，6004-2椭圆弧形支臂上端与5004木星自转轴下端连接，5004木星自转轴上端与6004-1椭圆弧形支臂下端连接，6004-1椭圆弧形支臂上端与3001-4转动连接环连接。

3001-401固定轴杆与3002-401固定轴杆在同一转轴方向上并组成木星绕地球视运动转轴，且轴向与黄极轴轴向交角1.3度，黄经角度100.5度。3002-406电机经齿轮驱动3002-4带轴套转环绕3002-401固定轴杆转动，3002-4带轴套转动连接环带动5004木星绕木星绕地球视运动转轴转动，即木星绕地球视运动。木星公转轨道面与黄道面交角1.3度。木星绕木星绕地球视运动转轴以每398.88天(木星的会合周期)转动一周。

5005土星：

3002-5带轴套转动连接环与6005-2椭圆弧形支臂下端连接，6005-2椭圆弧形支臂上端与5005土星自转轴下端连接，5005土星自转轴上端与6005-1椭圆弧形支臂下端连接，6005-1椭圆弧形支臂上端与3001-5转动连接环连接。

3001-501固定轴杆与3002-501固定轴杆在同一转轴方向上并组成土星绕地球视运动转轴，且轴向与黄极轴轴向交角2.5度，黄经角度113.6度。3002-506电机经齿轮驱动3002-5带轴套转环绕3002-501固定轴杆转动，3002-5带轴套转动连接环带动5005土星绕土星绕地球视运动转轴转动，即土星绕地球视运动。土星公转轨道面与黄道面交角1.3度。土星绕土星绕地球视运动转轴以每378.09天(土星的会合周期)转动一周。

5006天王星：

3002-6带轴套转动连接环与6006-2椭圆弧形支臂下端连接，6006-2椭圆弧形支臂上端与5006天王星自转轴下端连接，5006天王星自转轴上端与6006-1椭圆弧形支臂下端连接，6006-1椭圆弧形支臂上端与3001-6转动连接环连接。

3001-601固定轴杆与3002-601固定轴杆在同一转轴方向上并组成天王星绕地球视运动转轴，且轴向与黄极轴轴向交角0.8度，黄经角度，74.0度。3002-606电机经齿轮驱动3002-6带轴套转环绕3002-601固定轴杆转动，3002-6带轴套转动连接环带动5006天王星绕天王星绕地球视运动转轴转动，即天王星绕地球视运动。天王星公转轨道面与黄道面交角1.3度。天王星绕天王星绕地球视运动转轴以每369.66天(天王星的会合周期)转动一周。

5007海王星：

3002-7带轴套转动连接环与6007-2椭圆弧形支臂下端连接，6007-2椭圆弧形支臂上端与5007海王星自转轴下端连接，5007海王星自转轴上端与6007-1椭圆弧形支臂下端连接，6007-1椭圆弧形支臂上端与3001-7转动连接环连接。

3001-701固定轴杆与3002-701固定轴杆在同一转轴方向上并组成海王星绕地球视运动转轴，且轴向与黄极轴轴向交角1.8度，黄经角度131.8度。3002-706电机经齿轮驱动3002-7带轴套转环绕3002-701固定轴杆转动，3002-7带轴套转动连接环带动5007海王星绕海王星绕地球视运动转轴转动，即海王星绕地球视运动。海王星公转轨道面与黄道面交角1.3度。海王星绕海王星绕地球视运动转轴以每367.49天(海王星的会合周期)转动一周。

电控及浑天仪电路布线：

浑天仪中共设置10个步进电机，每个步进电机转速由中央控制器独立控制。

电机导线由电控箱经2001-3连接固定环中心孔引出，沿2001圆形支撑臂固定，一组控制线与2004-8电机连接；9组控制线经2004-1固定轴杆中心筒沿2003圆形支撑臂固定，经3002-05固定连杆中心筒进入3002多维曲轴中心管道，7组控制线分别与3002-706、3002-606、3002-506、3002-406、3002-306、3002-206、3002-106电机连接；两组控制线沿2001圆形支撑臂固定，经3001-05固定连杆中心筒进入3001多维曲轴中心管道与3001-2跳线转动连接环入线接线端连接，3001-2跳线转动连接环出线接线端连接两组控制线，一组经6002-1圆弧形支撑臂中心筒与5003-3-6电机连接，一组经6002-1圆弧形支撑臂中心筒进入5002-2-4、5002-2-3、5002-1-1中心筒，由5002-1-1中间穿出与5002-1-6电机连接。

Claims (10)

1.一种演示天体视运动的经典物理浑天仪，其特征是：以地球中心为中心点，外、中、内三个双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2001、2003、4002)构成平行固定架；地球球面(4001)由地球自转轴(由螺栓(4002-21)和螺栓(4002-41)组成)定位在双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(4002)上，双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(4002)通过南北黄极多维曲轴(由多维曲轴辅轴(3001)和多维曲轴(3002)组成)定位在双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2003)上；天球面(2002)通过南北天极轴(由固定轴杆(2004-1)和固定轴杆(2005-1)组成)定位在两个双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2001、2003)之间；双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2001)固定在基座(1001)的电控箱(1002)上；天球面绕南北天极轴(由固定轴杆(2004-1)和固定轴杆(2005-1)组成)以每23小时54分4秒转动一周；两个双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(4002和2003)间的通过椭圆弧形支臂组合连接南北黄极多维曲轴的月球(5001)、太阳和地内行星系统(5002)、地外行星(火星(5003)、木星(5004)、土星(5005)、天王星(5006)、海王星(5007))绕南北黄极多维曲轴并以地球中心为中心按各自的会和周期做圆周运动，太阳转动轴轴向为南北黄极轴轴向；太阳和地内行星系统(5002)中的水星(5002-2)、金星(5002-3)绕太阳多维曲轴并以太阳中心为中心做圆周运动；黄道和日期刻度环(2001-6)定位于外侧圆形支撑臂黄道平面上，时分刻度环(2002-8)定位于天球面天赤道上。

2.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：三个双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2001、2003、4002)以地球中心为中心点构成平行固定架，每个圆形支撑臂上有4个连接固定环；平行固定架中2001-1北黄极标志连接固定环、2003-1连接固定环、4002-1连接固定环、4002-3连接固定环、2003-3连接固定环、2001-3南黄极连接固定环中心在同一轴线上，该轴线即为南北黄极极轴；2001-2北天极连接固定环、2003-2连接固定环、4002-2地球北极连接固定环、4002-4地球南极连接固定环、2003-4连接固定环、2001-4南天极连接固定环中心在同一轴线上，该轴线即为南北天极极轴；南北黄极极轴与南北天极极轴交角为23.5度；双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2001)通过天球驱动装置(2004)和天球转动连接装置(2005)与双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(2003)连接固定，23.5度连接圆形支撑臂(2003)通过多维曲轴辅轴(3001)和多维曲轴(3002)与双轴交叉23.5度连接圆形支撑臂(4002)连接固定。

3.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：地球自转轴，南北天极轴，南北黄极多维曲轴和太阳多维曲轴构成多维轴系统；地球自转轴与南北天极轴在同一轴线上且与南北黄极多维曲轴主轴线交角为23.5度，南北黄极多维曲轴主轴线为南北黄极轴，3001-05、3001-02、3002-02、3002-05四个固定连杆和3001-604、3001-504、3001-404、3001-304、3001-204、3002-309、3002-409、3002-509、3002-609九个中央轴杆在同一轴线，组成南北黄极轴；不同天体视运动的转动轴按对应关系分别与多维轴系统中的独立轴对应。

4.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：地球自转轴由螺栓(4002-21)和螺栓(4002-41)组成，与南北黄极轴交角23.5度；相对观测者，地球自转轴对地球观测面定位调整后静置。

5.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：南北天极轴由同一轴向两部分固定轴杆(2004-1和2005-1)组成，与南北黄极轴交角23.5度；天球驱动(2004)装置以固定轴杆(2004-1)为轴，天球转动连接装置(2005)以固定轴杆(2005-1)为轴，电机(2004-9)转动带动与北天极赤经圈连接固定环(2002-1)、南天极赤经圈带轴套连接固定环(2002-7)连接的天球球面(2002)绕南北天极轴以每23小时54分4秒一周转动，实现天球上各恒星绕地球转动的恒星天体视运动现象。

6.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：南北黄极多维曲轴由多维曲轴(3002)和多维曲轴辅轴(3001)组成，多维曲轴(3002)与多维曲轴辅轴(3001)组合，形成一组以双轴交叉23.4度连接圆形支撑臂(4002)中心为交点(地心)以南北黄极轴为中心的七个不同方向的多维轴系统：3001-101固定轴杆与3002-101固定轴杆为同一方向转轴为月球公转转轴，并与天黄极极轴交角为5度09分，黄经角度按当年天文数据调整(且每6793.5天升交点在黄道面上顺时针转动一周)，月球绕月球公转转轴以每27.32天转动一周；3001-201固定轴杆与3002-201固定轴杆为同一方向转轴为太阳视运动转轴，并与天黄极极轴交角为0度，黄经角度0度，太阳绕太阳视运动转轴以每365.24天转动一周；3001-301固定轴杆与3002-301固定轴杆为同一方向转轴为火星视运动转轴，并与天黄极极轴交角为1.9度，黄经角度49.6度，火星绕火星视运动转轴以每779.93天转动一周；3001-401固定轴杆与3002-401固定轴杆为同一方向转轴为木星视运动转轴，并与天黄极极轴交角为1.3度，黄经角度100.5度，木星绕木星视运动转轴以每398.88天转动一周；3001-501固定轴杆与3002-501固定轴杆为同一方向转轴为土星视运动转轴，并与天黄极极轴交角为2.5度，黄经角度113.6度，土星绕土星视运动转轴以每378.09天转动一周；3001-601固定轴杆与3002-601固定轴杆为同一方向转轴为天王星视运动转轴，并与天黄极极轴交角为0.8度黄经角度74.0度，天王星绕天王星视运动转轴以每369.66天转动一周；3001-701固定轴杆与3002-701固定轴杆为同一方向转轴为海王星视运动转轴，并与天黄极极轴交角为1.8度，黄经角度131.8度，海王星绕海王星视运动转轴以每367.49天转动一周。

7.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：南北黄极轴平行轴、水星公转轴和金星公转轴组合为太阳多维曲轴；5002-1-1中央连杆、5002-1-2中央连杆、5002-3-9中央连杆、5002-3-14中央连杆在同一轴线上并组成南北黄极轴平行轴；5002-2-7固定轴杆与5002-2-12固定轴杆在同一轴线上并组成水星公转轴，与南北黄极轴轴向交角7.0度，黄经角度48.3度，水星绕水星公转轴以每87.97天转动一周；5002-3-7固定轴杆与5002-3-12固定轴杆在同一轴线上并组成金星公转轴，与南北黄极轴轴向交角3.4度，黄经角度76.7度，金星绕金星公转轴以每224.70天转动一周。

8.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：黄道和日期刻度环(2001-6)定位于2001双轴交叉23.4度连接圆形支撑臂上黄道平面内，地球中心点与太阳中心点连线为虚拟时间指针指示日期。

9.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：时分刻度环(2002-8)定位于天球面(2002)上天赤道平面内，时分刻度环由世界时时分刻度环(2002-8-1)、地区时时分刻度环(2002-8-2)和地方时时分刻度环(2002-8-3)三环组成，地心和某地点经度线与地球赤道交点连线为虚拟时间指针指示时间。

10.根据权利要求1所述的经典物理浑天仪，其特征在于：可按权利要求1所述的原理结构建筑浑天仪馆。