DE1952990A1 - Vorrichtung zur Schattenerzeugung und -betrachtung an Modellen fuer Architekturzwecke - Google Patents

Description

Di. - ■ '-LER

■( . ι)

La;·· . 'i.t ; j8

i .^.J-: vtuiija As/K

E. Jl if ford Potter, 101 Walnut Street, Jan Francisco,
Ulifornia (V. St. A.)

Vorrichtung zur Schattenerzeugung und -betrachtung an
Modellen für Architekturzwecke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Schattenbildung und -betrachtung an Modellen für Architekturzwecke. Eine solche Vorrichtung, die gelegentlich als
Heliodon bezeichnet wird, soll es gestatten, ein vorhandenes Modell eines Bauwerks, Kunstwerks oder sonstigen Gegenstandes einer ortsfest angeordneten Lichtquelle derart
auszusetzen, daß durch Verstellen des Modelles in beliebige Stellungen der Strahleneinfall von der Sonne im Wechsel
der Tageszeiten und Jahreszeiten für verschiedene geographische Breitengrade mit höchster Genauigkeit simuliert werden kann. Sie soll es gestatten, die Selbstschatten-und Schlag-

-Z-

009839/1262

schattenwirkungen, die bisher nur annähernd und unter mühsamem rechnerischem Aufwand ermittelt werden können, schnell und genau zu studieren· Die bisherige, nur angenäherte Ermittlung der Schattenwirkungen reicht für die heutigen Bedürfnisse nicht mehr aus. Bei bekannten Ausbildungen solcher Vorrichtungen, die diese Punktion erfüllen sollen, können viele der erforderlichen Einstellvorgänge nur verhältnismäßig ungenau und näherungsweise vorgenommen werden, und die Vermeidung von Fehlern beim Arbeiten mit solchen Vorrichtungen hängt weitgehend von dem Urteilsvermögen der betreffenden Bedienungsperson ab. Viele der bisher handelsüblichen Vorrichtungen stellen nicht mehr dar als Spielzeuge·

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu beseitigen und gleichzeitig eine Vorrichtung zu schaffen, die sich durch Genauigkeit und Verläßlichkeit, gedrungene und derbe Konstruktion, leichte Transportier barkeit und unbegrenzte wartungs- und reparaturfreie Lebensdauer auszeichnet·

Gemäß der Erfindung ist ein Rahmenglied vorgesehen, das auf einem Stativ oder auf einer anderen geeigneten tragenden Fläche aufstellbar oder montierbar ist und an dem die übrigen Teile der Vorrichtung, direkt oder indirekt,

' schwenkbar getragen sind, so daß sie in einer vertikalen

Ebene gegen eine in geeigneter Weise befestigte Lichtquelle hin bzw« von dieser fort kippbar sind. Die Kippbewegung der auf dem Rahmen getragenen Konstruktion, die die jahreszeitbedingte Erdneigung simuliert, wird durch Drehen einer Spindel herbeigeführt, die an dem Rahmenglied montiert ist und mit den übrigen Teilen der Vorrichtung über einen Bügel gelenkig verbunden ist, der an einer Spindelmutter angelenkt ist, die bei Drehung der Spindel entlang dieser wandert. Der Grad der Kippbewegung

009839/1262

SAD ORIGINAL

der Vorrichtung in bezug auf das tragende Rahmenglied ist an einer Skala ablesbar, die nach den Monaten des Jahres eingeteilt ist, und dies gestattet die genaue Einstellung der jahreszeitbedingten Neigung der Konstruktion gegenüber der Vertikalen in einer mit den Strahlen von der Lichtquelle ausgerichteten Ebene.

Oberhalb des Rahmengliedes sind an einer alt dem Bügel drehbar verbundenen Welle eine im allgemeinen horizontale Hauptplatt form und ein Rad, dessen Umfang mit einer Skala alt einer Teilung entsprechend den 2h Stunden des Tages versehen ist, drehbar montiert· Dieses Rad ist mit der Hauptplattform gemeinsam drehbar und gestattet es dem Benutzer, die Plattfora in jede beliebige Winkelstellung entsprechend einer gewählten Stunde in bezug auf die Lichtquelle einzustellen«

Auf der Hauptplattform ist eine Sekundärplattform schwenkbar montiert, die dazu dient, ein Modell der Konstruktion oder eines anderen Gegenstandes, an de» eine Licht- und Schattenbetrachtung vorgenommen werden soll, zu tragen. Diese Sekundärplattform ist In jede beliebig« Stellung zwischen der Horizontalen und der Vertikalen entsprechend einer gewünschten geographischen Breite vtrschvenkbar, und diese Schwenkbewegung wird feJ-le mittels einer Spindel herbeigeführt, die mn der Hauptplattform montiert ist und mit der vertikal schwenldMreu SekendMrplattform mittels eines Armes gelenkig verbwild·» 1st, dessen eines Ende an der unteren Fläche der Sektmdftrplmttform und dessen anderes Ende an einer Spind·lautter angelenkt ist, die bei Drehung der Spindel entlang derselben wandert« Ein von der Spindelmutter getragener Zeiger wandert dabei entlang einer Skala mit einer Teilung, die den geographischen Breitengrad anzeigt, der einer gegebenen Neigung der Sekundärplattform entspricht«

009839/1262

■ BAD ORIGINAL

Im Verein mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann jede beliebige ortsfeste äußere Lichtquelle einschließlich der Sonne verwendet werden, die zur Beleuchtung des zu untersuchenden architektonischen Modells eine im wesentlichen parallele Strahlung zu liefern vermag. Möglicherweise steht keine künstliche Lichtquelle zur Verfügung, die eine genügend parallele Strahlung für diesen Zweck zu liefern vermag, jedoch kann ohne Minderung des Wertes der Ergebnisse oder der Genauigkeit des Instrumentes eine Annäherung vorgenommen werden.

üie Vorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich durch erhöhte Einfachhe:
stellbarkeit aus.

erhöhte Einfachheit, Wirtschaftlichkeit und leichte Herin der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig, 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Schattenerzeugung und -betrachtung gemäß der Erfindung und zeigt ein architektonisches Modell in betrachtungsbereiter Stellung, das von einer Lichtquelle beleuchtet ist und einen Schatten wirft;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Veranschaulichung der übersichtlichen Anordnung der einzelnen Skalen für die Jahreszeiten, Tagesstunden und geographischen Breitengrade ;

Fig. 3 ist ein teilweise weggebrochener Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. k;

Fig. k und 5 sind Schnitte entlang der Linien IV-IV bzw, V-V in Fig. 3;

009839/1262 - 5 -

BAD OFl!Gi_NAL

Fig. 6 zeigt, von links nach rechts, eine Seitenansicht der Vorrichtung im verkleinerten Maßstab mit einem Objekt auf der Tragplattform bei Einstellung derselben auf die Mittagszeit bei einer geographischen ,Breite von 53 > und die Längsachse der Vorrichtung steht vertikal, was für die Neigung der Erde im März bzw. September charakteristisch ist; ferner eine Darstellung der Erde mit dem darauf befindlichen Objekt zu der Tageszeit, auf der geographischen Breite und in der Jahreszeit, wie oben angegeben; und eine Lichtquelle, die den Einfall der Sonnenstrahlen auf das Objekt in der auf der Erde und an der Vorrichtung dargestellten Stellung simuliert;

Fig« 7 ist eine Darstellung ähnlich Fig, 6, wobei jedoch die Neigung der Vorrichtung bzw. der Erde für den Monat Juni dargestellt ist und eine unterbrochene Linie in der mittleren Darstellung dieser Figur die Erdachsenneigung für Dezember veranschaulicht; und

Fig. 8 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 71 wobei jedoch die Sekundärplattform, die das Objekt trägt, in eine Stellung entsprechend 6 Uhr morgens gedreht ist.

Wie Fig. 1 zeigt, weist eine Ausführungsform der Erfindung einen U-förmigen Rahmen 10 auf, der auf einem Stativ oder einem anderen geeigneten Rahmen montiert ist und gegenüberstehende aufrechte Wangen 11 aufweist. Der Rahmen bleibt im Gebrauch in ortsfeuter Stellung. Im Interesse genauer Ergebnisse soll der Boden des Rahmens 10 so waagrecht wie möglich liegen. Zwischen den aufrecht stehenden fangen 11 des Rahmens 10 ist ein offener rechteckiger

009839/1262

BAD ORIGINAL

Schwenkrahmen schwenkbar gelagert, der bei Ik allgemein angedeutet ist und dessen nach unten vorspringende Wangen^, an den Wangen 11 um Schwenkpunkte 16 schwenkbar montiert sind. Diese Schwenkbewegung in einer vertikalen Ebene, durch die die vertikale Achse der Trageinrichtung und der von ihr getragenen Vorrichtung in eine geneigte Stellung entsprechend der Neigung der Erde für jeden Monat, also entsprechend der jahreszeitlich bedingten Neigung, schwenkbar ist, ist durch Drehen eines Knopfes 17 an einem Ende einer Gewindespindel 18 steuerbar, die an dem Rahmen 10 drehbar montiert ist, und die Schwenkbewegung wird über einen Bügel 20 (eingehender in Fig. k und 5 dargestellt) übertragen, der an einer Spindelmutter 22 an dieser Spindel angelenkt ist. Am oberen Teil des Bügels 20 ist ein Zapfen 21 befestigt, der drehbar und verschiebbar innerhalb einer Bohrung 24 einer Tragnabe 26 aufgenommen ist, die in mittigen Öffnungen in der oberen und der unteren Wand 28 bzw. 30 des Schwenkrahmens 14 gelagert ist» Das untere Ende der Nabe 26 ist von der unteren Wand 30 getragen, während das obere Ende derselben durch die obere Wand 28 hindurchragt und innerhalb einer mittigen Öffnung 31 im Boden einer Hauptplattform 32 starr befestigt ist, die oberhalb der Wand 28, parallel zu dieser, montiert ist.

An der Seitenwand 35 des ortsfesten Rahmens 10 ist eine Monats- (Jahreszeiten-) -skala Jh (Fig. 1 und 2) vorgesehen. Durch Schwenken des Schwenkrahmens 14 um die Schwenklager 16 des ortsfesten Rahmens 10 in einer vertikalen Ebene gegen die Lichtquelle k0 hin bzw. von dieser fort, wobei der Zeiger 33 mit einer gewählten Monatsoder Jahreszeitangabe auf der Skala ^h zur Deckung gebracht wird, kann die Vorrichtung eine der Jahreszeit genau entsprechende Neigung einnehmen. Der Zeiger 33 ist am äußeren Ende eines Anzeigearmes 29 montiert, der mit

009839/1262

seinem unteren Ende starr an der Spindelmutter 22 be-Festigt ist und sich bei Drehung des Knopfes 17 entsprechend mit dieser bewegt·

An der tragenden Nabe 26 ist, mit dieser gemeinsam drehbar und zu ihr rechtwinklig,zwischen den Wänden 28 und des Schwenkrahmens lA ein Kad j6 fest montiert, das an der Mantelfläche seines nach unten gerichteten Flansches mit einer Skala entsprechend den 2h Stunden des Tages versehen ist, von denen die Tagesstunden durch einen hellen Farbton und die Nachtstunden durch einen dunklen Farbton gekennzeichnet sind« Das Kad 36 kann zusammen mit der an der Nabe 26 befestigten Hauptplattform 32 und der daran schwenkbar montierten Sekundärplattform 38 in bezug auf eine feste Lichtquelle ^O gedreht oder geschwenkt werden, so daß es ohne Rücksicht auf die Winkellage der Plattformen 32 und 38 in eine einer gewählten Stunde des Tages entsprechende Stellung einstellbar ist.

Bei der dargestellten Ausflihrungsform der Vorrichtung verlaufen die Lichtstrahlen von der Lichtquelle kO parallel in bezug auf die Ebene der Seitenwangen 11 des ortsfesten Rahmens 10 und der Wand 35 des Schwenkrahmen ns 1 •U · Wenn die Seitenwände U2 der Hauptplattform 32 in bezug auf diese Hezugsebene ausgerichtet sind, befinden sich die Hauptplattform 32 und die Sekundärplattform 38 in ihrer Mittagseinstellung, die durch die Stundenangabe "12" gekennzeichnet ist, die in einem Fenster kk in der Stirnwand des Schwenkrahmens 1k erscheint.

Das Kad 36 wird durch Drehen der Plattform 32 von Hand in die gewünschte Einstellung gebracht und ist dann in einer beliebigen gewählten Stundeneinstellung mittels einer Klemmringsperre 2h (insbesondere Fig. 3 und 5) feststellbar. Das Anziehen des KlemmrInges Zh um die

009839/1262

BAD ORIGINAL

— 8 —

Mutter 26 bzw. das Lösen desselben für das Verdrehen erfolgt durch Drehen des Knopfes 23 der Spindel 25· Das Drehen des Rades 36 aus seiner 12-Uhr-Steilung in die 6-Uhr-Stellung hat eine Drehung der Plattformen 32 und 38 um 9O⁰ zur Folge.

Die mit 38 bezeichnete Sekundärplattform dient zur Anbringung eines Modells oder Objektes 5k, das von der Lichtquelle kO beleuchtet werden soll. Diese Plattform ist mit einer Seite an der Plattform 32 mittels Schwenklagern 56 schwenkbar montiert» Ein Neigen der Sekundärplattform 38 ermöglicht eine Einstellung der Vorrichtung entsprechend einem gewünschten geographischen Breitengrad, Diese Schwenkbewegung ist durch Drehen eines Knopfes 58 steuerbar, der mit der Gewindespindel 60 verbunden ist, die in unterhalb der Sekundärplattform 38 an der Hauptplattform 32 montierten Lageransätzen 59 drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung der Gewindespindel 60 wird auf die Sekundärplattform 38 über eine Spindelmutter 62 übertragen, die mit der Spindel 60 in Gewindeeingriff steht. Das eine Ende eines Lenkers 6k ist mit der Spindelmutter 02 gelenkig verbunden und sein anderes Ende ist an einem Ansatz 63 angelenkt, der an der Unterseite der Sekundärplattform 38 befestigt ist. Der Lenker 6k ist von umgekehrt U-förmigem Querschnitt und weist an jedem Ende einen Ausschnitt auf, der die freie Bewegung des Lenkers ohne Behinderung durch die Ansätze 59 an beiden Enden gestattet. Die geographische Breite, die einer gegebenen Neigung der Sekundärplattform 38 entspricht, wird mittels eines Zeigers 65 angezeigt, der von einer Mutter 62 getragen ist, die unter rechtem Winkel zu der Gewindespindel 60 liegt und in einen aus der Wand k2 ausgeschnittenen horizontalen Schlitz 66 hineinreicht und in diesem geführt ist. Entlang des Randes des Schlitzes 66 ist eine Skala

— 9 —

009839/1262

BAD ORfGiNAL

für die geographischen Breitengrade von O bis 90 vorgesehen, und die Teilung ist so getroffen, daß beim Neigen der Sekundärplattform 38 aus der horizontalen in die vertikale Stellung der Zeiger 65 vom Teilstrich zum Teilstrich 0 bewegt wird.

Im Betrieb wird das zu untersuchende Modell oder Objekt *jk zunächst an der oberen Fläche der Sekundärplattform sicher befestigt, und die Vorrichtung wird in bezug auf die Lichtquelle derart ausgerichtet, daß der Rahmen 10 zu den auf das Objekt auftreffenden Lichtstrahlen kO parallel liegt. In dieser Stellung befindet sich die Sekundär-

plattform 38 in ihrer Stellung entsprechend 90°, die der Lage des Objektes auf dem Nordpol 70 entspricht. Nun wird der Knopf 17 gedreht, bis die Neigung der Vorrichtung in bezug auf die Vertikale der gewählten Monats- oder Jahreszeiteinstellung entspricht, die an der Skala Jk abzulesen ist. Fig. 7 zeigt die Einstellung für den Monat Juni, Dann wird die Einstellung entpsrechend der geographischen Breite getroffen, indem der Knopf 58 gedreht und dabei die Sekundärplattform 38 so weit geneigt wird, daß der Zeiger 65 den ausgewählten Punkt der Breitenskala 68 erreicht, Fig. 6 zeigt die Einstellung für eine geographische Breite von nur 53 » Zum Schluß wird das Rad 36 derart gedreht, daß das Objekt in bezug auf die Lichtquelle in einen Winkel gebracht wird, der der gewählten Tageszeit gemäß der an der Mantelfläche des Rades 36 verzeichneten und im Fenster kh der Stundenskala erscheinenden Angabe entspricht. Die fertige Einstellung ist der Fig. 8 zu entnehmen»

Aus der obigen Beschreibung ist zu erkennen, daß die verschiedenen Einstellmittel der Vorrichtung leicht zugänglich sind und es daher auch ungeübtem Personal gestatten, präzise Einstellungen vorzunehmen. Sämtliche

- 10 + geographischer Breite

009839/1262

Einstellungen sind unmittelbar ablesbar, und sämtliche Skalen für Jahreszeit, Tagesstunde und geographische Breite liegen übersichtlich an der gleichen Seite der Vorrichtung. Die Vorrichtung ist genau, obwohl sie derb, gedrungen und störungsgeschützt konstruiert ist. Gleichzeitig ist sie derart ausgebildet, daß sie tragbar ist, und dies bedeutet, daß sie bei Bedarf bequem auf einen Tisch, ein Stativ oder eine andere Unterlage gestellt werden kann. Vorzugsweise kann die Vorrichtung auf ihrem eigenen Stativ befestigt sein.

Patentansprüche

- 11 -

009839/1262

BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. - 11 Pat entansprüche

   Vorrichtung zur Schattenerzeugung und -betrach'tung an einem einer ortsfesten Lichtquelle ausgesetzten Modell oder Objekt, gekennzeichnet durch einen Rahmen, eine an dem Rahmen im Sinne einer einstellbaren Neigung in einer vertikalen Ebene gegen die Lichtquelle hin bzw. von dieser fort schwenkbar montierte Aufbauvorrichtung, deren Neigung derjenigen der Erdachse bei einer gewählten, jahreszeitlich bedingten Neigung entspricht; eine an der Aufbauvorrichtung drehbar montierte und mit dieser gemeinsam in die geneigten Stellungen bewegbare erste Plattform, die derart angeordnet ist, daß sie in einstellbare! Weise in Winkelstellungen in bezug auf die Lichtquelle verdrehbar ist, die gewählten Tageszeiteinstellungen entsprechen; und eine mit der ersten Plattform gemeinsam verdrehbare und an dieser im Sinne eines Neigens in bezug auf diese schwenkbar montierte Sekundärplattform für die Aufnahme des zu betrachtenden Objektes, die derart angeordnet ist,daß sie in einstellbarerweise in geneigte Stellungen bewegbar ist, die der Lage des Objektes auf gewählten Breitenkreisen der Erde bei einer gewählten Axialneigung derselben entsprechen.

   2» Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf die Bewegung im Sinne des Neigens der Aufbauvorrichtung ansprechende Einrichtung zum Anzeigen der Jahreszeit oder des Monats entsprechend der Einstellung einer gegebenen Neigung sowie Einrichtungen zum Einstellen der gewünschten Neigung der Aufbauvorrichtung, eine auf die Bewegung im Sinne der Neigung der Sekundärplattform ansprechende Einrichtung zum Anzeigen des Breitegrades der

   - 12 -

   009839/1262

   Erde entsprechend der jeweiligen Neigung der Sekundärplattform in bezug auf die erste Plattform, im Verein mit einer Einrichtung zum Einstellen der Sekundärplatt— form in eine beliebige Breitengradeinstellung; und eine auf die Drehung der ersten Plattform ansprechende Einrichtung zum Anzeigen der Tageszeit entsprechend der jeweiligen Winkeleinstellung der ersten Plattform, die durch Verdrehen derselben in bezug auf die Lichtquelle erzielt wurde.

   0 09839/1262 ^ßAD