用于表示自转和公转的地球仪装置的制作方法
专利名称：用于表示自转和公转的地球仪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于表示自转和公转的地球仪装置，更具体地，涉及一种具有一在倾斜的旋转轴上自转的主体以及一安装在主体内部的公转元件的地球仪装置，用来表示主体内部的地球的公转状态，其中地球的自转和公转状态由一个简单装置同时表示。
背景技术：
一般地，地球仪都被塑造成具有一基座、一固定在基座上的弓形支承臂，以及在支承臂两端与支承臂滑动连接的一空心球体，空心球体的表面具有大陆、海洋、山脉，以及地上平面型(二维的)或立体型(三维的)的国家。地球仪一般用于装饰，某些时候，它也可能通过表示地球仪纬度和经度上的一些信息用来作为实践应用。
美国专利第6299451号中披露了地球仪的进一步改进版本。它在地球仪的内部具有一发光装置，通过与时钟装置的配合真实地表示出白天和夜晚的划分。
然而，大多数传统的地球仪都仅限于只表示地球的自转(地球在其自身的轴上以一天为一周期的旋转状态)，几乎都不可能在一个单元上一起表示地球的自转和公转(地球相对于太阳以一年为一周期的转动状态)。当然，地球仪的公转可通过采用一公转单元来表示，表示出地球相对于太阳公转的状态，它可以用一独立的驱动单元来驱动，但不是在一个单元上实现。
更进一步地，没有关于这样一个地球仪的描述，即它在一个单独的地球仪装置上揭示了行星相对于太阳的公转，用以表示地球的自转和公转。
发明内容
因此，本发明的一个目的就是要提供一种能够通过一单个的地球仪来实现地球的自转和公转的地球仪装置。
本发明的另一个目的是要提供一种在一个表示自传和公转的单个地球仪中，表示出行星相对于太阳的公转的地球仪装置。
本发明另外的优点、目的和特征将通过以下实施例的描述来清楚地理解。
根据本发明的一个方面，提供了一种同时表示自转和公转的地球仪装置。该装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定在其上，公转轴的一端可转动地固定在其上；一支承臂，固定地连接在支撑杆上；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接在支承臂上，并且进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，相对于连接在公转轴上的两相对点公转，并根据地球仪的转动分别表示白天和黑夜。
优选的，地球仪通过与由驱动电机所转动的转动轴进行齿轮连接来转动。
本发明的地球仪装置可进一步包括一内侧行星公转轨道单元，它设置在基座的中央，并包括一地球通过与公转轴齿轮连接而公转的轨道，并具有一地球模型。此外，内例行星公转轨道单元在其中心可包括一太阳模型，在地球轨道内侧围绕太阳模型具有包括一水星模型的水星轨道，包括一金星模型的金星轨道，水星轨道、金星轨道和地球轨道各自独立地公转。
更优选地，本发明的地球仪装置可进一步包括一安装在基座上的显示器，显示从一用户计算机发来的与地球仪自转位置和公转单元公转位置相关的信息。
公转单元包括一盘型白天-黑夜分割盘，由地球仪内表面上的固定间隔所分隔；一同轴圆柱形外壳，一体地形成在白天-黑夜分割盘的下部，且其中具有一齿轮体，该齿轮体与公转轴的公转齿轮相连接；一光源，设置在白天-黑夜分割盘中央的两侧；以及一轴承单元，设置在白天-黑夜分割盘的最上端和最下端，并向地球仪内表面施加压力，用作公转单元的自转枢轴。
更优选地，支承臂具有一装有一电源线和一控制线的内部空间，地球仪具有一地球仪外壳的内部空间，一位置指示灯设置在其中，电源线和控制线向其中延伸。
在本发明的另一方面，一用来表示自转和公转的地球仪装置包括一基座，其中装有自转轴的第一支撑杆和第二支撑杆固定在其上，公转轴的一端可转动地固定在其上；一环形支承臂，固定地连接在第一支撑杆和第二支撑杆上；一地球仪，在两相对点倾斜可转动地连接在支承臂上，并在自转轴上自转；一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接在公转轴上的两相对点公转，通过使用一光源，根据地球仪的自转分别表示地球仪的白天和黑夜状态；以及一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，在其中心具有一太阳模型，围绕太阳模型具有包括一水星模型的水星轨道，包括一金星模型的金星轨道，包括一地球模型的地球轨道，水星轨道、金星轨道和地球轨道独立地公转，并彼此位置靠近。
在本发明的另一方面，一用来表示自转和公转的地球仪装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定在其上；一环形支承臂，固定地连接到支撑杆上；一地球仪，在南极和北极两相对点处，倾斜可转动地连接到支承臂，并且进行自转；一公转单元，放置在地球仪的内部，相对于连接在公转轴上的两相对点公转，通过使用一光源，根据地球仪的自转分别表示地球仪的白天和黑夜状态；一驱动单元，在地球仪的北极与地球仪相连接，且其中设置了一驱动电机，驱动电机的电机轴只与地球仪的北极相连接。
在本发明的另一方面，一用来表示自转和公转的地球仪装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定在其上，公转轴的一端可转动地固定在其上；一支承臂，固定地连接在支撑杆上；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接在支承臂上，并且进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，相对于连接在公转轴上的两相对点公转，并根据地球仪的转动分别表示白天和黑夜；一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，围绕公转轴通过齿轮配合公转，并具有一包括地球模型的地球轨道，其中，通过把公转轴和地球轨道的齿轮分开，转动地球轨道把地球模型放置在沿地球轨道的特定数据处，并连接分开的公转轴和地球轨道，来构造地球仪，以表示地球在一特定日期与地球对应于沿地球轨道特定数据相同的状态。
更优选地，内侧行星公转轴单元设计成，太阳模型放置在其中央，包括一水星模型的水星轨道和包括一金星模型的金星轨道设置成各自独立地围绕太阳模型，并位于地球轨道内侧公转；年单元中的各天、日期、阴历中年的划分以及公转周期都沿着地球轨道标注在基座上，并且表示了水星和金星的位置基于公转周期依照地球的日子的变化。
此外，光源设置在太阳模型、水星模型、金星模型以及地球模型的内侧，在夜晚发出光。
要理解的是，本发明前述基本描述和以下具体描述是示例性的、解释性的，将要根据权利要求来对本发明提供进一步的说明。
所包含的附图提供了对本发明进一步的理解，且被包含并构成了本申请的一部分，表示了本发明的实施例，与说明书一起用来解释本发明的原理。在图中图1是本发明一地球仪装置的透视图；图2是本发明一实施例的地球仪装置的主截面图；图3是本发明另一实施例的地球仪装置的主截面图；图4是表示了连接地球仪与支承臂的方法的说明图；图5是本发明地球仪的分解截面图；图6是支承臂与地球仪下部的连接关系，以及自转轴和公转轴穿过支承臂的状态的示意图；图7是公转轴结构的分解透视图；图8是支承臂与地球仪上部的连接关系的透视图；图9是地球仪北极处用来驱动地球仪的驱动装置的截面图；图10A是本发明一实施例的公转单元的截面图；图10B是本发明另一实施例的公转单元的截面图；图11是公转单元的侧透视图；图12是公转单元的底透视图；图13是公转单元外壳一改型例的截面图；图14表示为本发明一个实施例提供能源的方法的示意图；图15表示为本发明另一实施例提供能源的方法的示意图；图16是本发明一个实施例的公转轨道单元的透视图；图17是本发明另一实施例的公转轨道单元的透视图；图18是图17的平面图；图19是公转轨道单元的截面图；以及图20是太阳系与本发明的地球仪相连接的状态的透视图。
具体实施例方式
下面将具体参照本发明的优选实施例，其例子在附图中表示。只要可能，在所有附图中将使用相同的参考标记来指示相同或类似的部件。
图1是本发明一地球仪装置的透视图。
该地球仪装置这样构成，它包括一基座200，其中具有一驱动单元和一电源单元，用来支撑各支撑杆或一驱动轴；一公转地球仪500；一支承臂700，用来支撑地球仪500使其可转动；以及一安装在地球仪500内部的公转单元600。
参照图1和2，一支撑盘100可转动地放置在基座200下面，用来使整个地球仪装置转动。由于基座200是相对于支撑盘100可转动的，地球仪装置可从各个方向来观察。
在基座200的表面，安装了一显示器202、具有各种功能的功能开关206，以及表示地球仪装置的驱动及其操作状态的发光灯204。功能开关206的各种功能将在下面描述。此外，尽管在图中没有描述，但在基座200的侧方设置有各种电源线或控制线的输入/输出通道。
在基座200内部分开安装了一电源单元208和一控制接口单元210。此外，在基座200内部具有一用来放置自转轴819和公转轴850的空间。空间222内还具有一自转轴驱动电机216。公转轴850在其端部上具有一公转轴平衡锤850b，通过一固定螺丝850a可转动地与基座200相结合。
电源单元208为固定在转轴208上的驱动电机216、将在下面描述的公转单元600的灯、放置在地球仪500及行星表面上的位置指示灯，以及发光灯204提供电源。此外，控制接口单元210连接到一可连接到互联网的独立的计算机系统，以接收与自转和公转的地球的当前状态相关的各种信息，并显示在显示器202上。
显示器202在其屏幕上显示各种数据，例如，阴历中年的24个划分，地球的各种信息，以及宇宙中行星和恒星的位置及各个国家的当前时间、月、日、日期、温度、湿度、退潮及涨潮时间等。即，本发明的地球仪装置可用作普通时间的数字时钟，它可通过相应区域中发光灯的闪烁来表示在当前时间地球相对于太阳所处的位置。如果需要其他种类的信息，它可利用功能开关206通过互联网从连接到控制接口单元210的一用户计算机上接收信息，以显示信息或通过声音输出单元220输出信息。
参照图2，放置在稍微离开地球仪500表面处并使地球仪500自转的支承臂700，设计成具有一下支承臂704和一上支承臂706，各支承臂704和706在其端部通过固定螺母708螺纹连接，以形成一环形支承臂700。
一支腿702包括第一支腿702和第二支腿702，第一支腿702在其一端固定到基座200，并在其另一端连接到固定螺母708，该固定螺母708放置在支承臂700的下方。第二支腿702包括自转轴810，并在其一端固定到基座200，在其另一端支撑着支承臂700。
支承臂700和支腿702在其内部具有一空心状态，各种控制线和电源线利用该空心内部作为通道，特别地，在支承臂700上可形成各种用途的刻度，或在其上设置各种附加单元。
地球仪500可转动地与支承臂相连接，其连接方法参考图4进行描述。
即，下支承臂704和上支承臂706在它们的一端通过铰链720固定，且在它们的另外一端可由固定的铰链720所分离或打开，地球仪可插入并连接到打开的支承臂704、706。或者，下支承臂704和上支承臂706相连的端部可安全打开，地球仪500插入在其间，下支承臂704和上支承臂706的端部通过固定螺母708螺纹连接。
下支承臂706和上支承臂704在支承臂706、704的两端具有连接槽/连接凸起704a、706a，且通过连接槽/连接凸起704a、706a，支承臂706、704首先连接，并通过固定螺母708更紧密地固定。
图5是本发明地球仪的分解截面图。
如图中所示，地球仪500通过连接两个独立的半球，即南半球500a和北半球500b而构成，南半球和北半球在其相连并彼此配合的接口处具有凹槽510、512，且彼此通过凹凸啮合连接。由于旋转力会从一个半球传递到另一半球，因此上述形状的连接对于形成相当的紧固来说是必需的。
在南半球的南极上，设置了一与支承臂700可转动接触的柱状凸起506，一通孔设置在柱状凸起506的内部，具有一足够大的直径以使自转轴810和公转轴850一起插入，并与地球仪500内部相通，一齿轮齿506a设置在通孔的侧壁上，并与连接到自转轴810端部的自转齿轮啮合。
此外，在地球仪500的外表面，设置了一地图，安装了一用来表示地球上位置的位置指示灯514。向位置指示灯514提供电源的导线516设置在地球仪的内侧。对于导线516的安装，地球仪500的外壳可制成具有一预定的厚度或其中具有一空穴。激光或塑料导体的光纤线路可用作导线516，通过使用这些材料，导线516可方便和随意地转移，以下将对其进行描述。
此外，一对导轨522设置在地球仪500内表面上并从其上突起，用来支撑以下将描述的公转单元的一端，并引导公转单元。导轨522在白天-黑夜分割盘相对于南极和北极转动时，使公转单元的白天-黑夜分割盘在预定轨道上不会偏离。
此外，附加部件连接单元123设置在上支承臂706的顶部，如图20所示，阴历和阳历系统300可连接到其上。
同时，一枢轴单元508设置在北半球北极区域上，使地球仪500和支承臂700可转动地连接。
参照图8，枢轴单元508包括一支撑螺栓814，它与上支承臂706的北极孔706b螺纹连接。支撑螺栓814的端部为锐利的针尖形，它与接收凸起520相连接，该接收凸起突出地形成在地球仪500表面的相应部分上。由于支撑螺栓814施加到地球仪500的压力应该是均匀的，支撑螺栓814的压力可以首先确定，横向/纵向钉销706c在横向和纵向方向上连接支撑螺栓814和支承臂700，以保持均匀压力并防止支撑螺栓814转动。
同时，多个散热孔522设置在地球仪500的接收凸起520周围，以散发地球仪500内部光源所产生的热量。
图6是支承臂与自转轴和公转轴连接状态的透视图，图7是公转轴的详细透视图。
如前所述，形成在南半球500a南极区域上的柱状凸起506装配到其中具有滚珠轴承的自转环750中，自转环750装配到形成在下支承臂704上的支撑架704b中。因此，地球仪可轻松平滑地被驱动，以相对于竖轴23.5的斜度自转，地球仪的重量产生偏心的作用。此外，在支撑架704b的底面上设置了通孔，自转轴810、公转轴850以及一以下将描述的导电杆950穿过其中。图6表示了导电杆950和沿下支承臂704内侧安装的导线980a的连接。
此外，自转齿轮816通过螺丝818固定在自转轴810的上侧。自转齿轮816与地球仪500南极区域上形成的柱状凸起506内侧的齿轮齿506a相啮合，把自传齿轮816的转动力传送到地球仪。
自转齿轮816由自转轴驱动电机216转动，并由驱动电机控制单元(未示出)控制成每天自转一次，驱动电机216可以构造成通过与例如与分钟为单位的定时系统相配合来进行驱动。
图6表示了类似图2情况的自转轴和公转轴一起安装的情况，或如图3所示的安装公转轴而没有自转轴，地球仪可用手推动的情况。
参照图7，公转轴850设计成这种方式，它的一端通过固定螺丝850a可转动地固定到基座200，公转轴平衡锤850b安装在其下侧，以保持稳定的公转操作。公转轴850的公转实际上通过手来进行，这是因为每年一周期公转的自动结构是低效率且不经济的。
柱状旋钮856用于公转轴850的公转，公转轴850在其表面上具有多个梯级850c、850d、850e，并插入柱状旋钮856中。旋钮856的外表面上形成有齿轮齿，旋钮856与公转轴850相固定，使固定螺母858与多梯级的螺丝850e螺纹配合。
公转轴850具有一公转轴公转齿轮850f，它插入到地球仪500中，并转动公转单元的白天-黑夜分割盘。
此外，如果通过电机驱动实现公转运动，公转半径、齿轮齿大小以及齿轮数量应该确定，以便使旋钮856外表面上所形成的齿轮850f、与旋钮齿轮齿相连接的地球轨道的齿轮齿860c，以及白天-黑夜分割盘的固定齿轮齿每一年转动一次。
此外，用来向公转单元提供电源的电源端子850g、850h安装在公转轴850顶部，与穿过公转轴850内部空心管延伸的电源线相连。
如上所述，由于公转单元只是每年转动一次，用户并不经常使用公转轴，因此它可以用作教学目的。地球仪以及位于行星公转轨道的地球应根据一特定时间，如一年中的一个日子或一年的24个分区的实际情况来进行匹配。也就是说，公转轴850需要在用手松开固定螺母858并举起旋钮856以脱离地球轨道齿轮齿860c之后，重新控制并再次连接。
同时，如图2所示，如果通过电源转动地球仪，自转轴810和公转轴850就不对应地球仪的中心线，即连接南极和北极的线。原因是南极区域具有一地球仪的转动空间，自转轴810和公转轴850插入到该空间中。因此，自转轴中心线812应平行对齐地球中心线，公转轴中心线852应朝向地球中心点504放置。
然而，如图3所示，如果用手转动地球仪，仅仅是安装了公转轴850，由于公转轴中心线852对应地球中心点504，因此公转轴中心线852设计成对应自转轴中心线812。
图9是在地球仪北极处用来驱动地球仪的一驱动单元的截面图。
由于在通过电源驱动地球仪的情况下自转轴810和公转轴850都安装在一起，地球仪500的南极区域由于两轴线而变得狭窄，因此为教学目的而向学生解释南极区域就成了一个困难的问题，有时必须转动地球仪，并把北极转下来，而把南极转上去。在这种情况，通过在北极区域安装供转动的驱动单元，南极区域的安装空间可以减小，这样在南极和北极上都可以表示位置。
首先，地球仪500北极上的托架520放置成对齐支承臂706在中心线上的通孔706b，且通过采用一辅助固定环712，托架520和上支承臂706相连接。
接着，在将包括一驱动电机820、一从外壳向外突起的驱动轴、一放置在驱动轴端部的旋转卡盘820a，以及一放置在开口附近的防流动环826的一外壳822放置之后，使旋转卡盘820a和托架520，转动一外壳固定环714，来固定上支承臂706，并移走辅助固定环712。
因此，地球仪500由托架520通过旋转卡盘820a转动其自身来接收驱动电机820的转动力。
驱动电机820通过延伸到外壳822的导线824接收电源，一形成在导线824端部的连接器和形成在导线端部延伸到上支承臂706的连接器在接口上配合，以便电连接。
图10A、B-13表示了本发明采用的公转单元，图10A是白天-黑夜分割盘的具体截面图，图10B是本发明另一实施例的公转单元的电源结构视图，图11和12分别是白天-黑夜分割盘的侧视图和前透视图。
本发明中的白天-黑夜分割盘602的设置用来表示再地球仪内部地球围绕太阳每年一次的公转，它具有一盘形，具有一比地球仪500内径更小的直径，因此使其在地球仪内部转动，且距地球仪500内表面具有一点距离。
一般地，在白天黑夜分割盘602的两侧设置了光源，白天-黑夜分割盘602设计成最高点和最低点与地球仪的内表面相接触地转动，且相对于北极和南极转动，以在其运行表面形成预定形状的圆圈。因此，从地球仪外侧看，上述结构通过其中的光源产生了白天和黑夜以一预定周期交替的效果。
白天-黑夜分割盘602是盘状，通过一固定间隔与地球仪500的内表面分隔开，如图11所示，以防止形成在两侧的光源620所发出的光从地球仪中传出，沿其外周形成了一上弯部件602a，将黑布、刷子或海绵等连接到其上以吸收光。
柱状球窝接头604分别形成在白天-黑夜分割盘602的最上点和最下点的两端，一弹性部件604c、磁铁604b以及滚珠轴承604a顺序放置。因此，滚珠轴承604a通过接收弹性部件604c的压力，来向地球仪500施加压力，并沿导轨522作环形运动。
此外，在白天-黑夜分割盘602的下侧，设置了同轴柱状外壳610，它整体地形成，用来为盘的旋转运动传送驱动力，同时作为质量中心，使盘能稳定转动。
外壳610，如图12所示，设计成同轴柱状，并从白天-黑夜分割盘602的中央突出，朝向盘602两侧的外面。在外壳610内部，设置了一齿轮体610d，它与外壳610一体地形成，在其外表面具有一齿轮齿，在外壳610的内壁和其中的齿轮体之间形成一通道。此外，其中具有齿轮齿的齿轮外壳610c可转动地装配到外壳610的内壁，因此，即使设置在公转轴850上的公转齿轮850f与齿轮体610d的齿轮齿彼此啮合并转动，齿轮外壳610c也可向相反方向转动。也就是说，即使在白天-黑夜分割盘602转动时，齿轮外壳610c也可稳定竖立。
因此，与前述结构相反，即使齿轮体610d设计成转动，齿轮外壳610c也可固定在外壳610的内壁上，这样公转齿轮850f与齿轮外壳610c的齿轮齿相啮合，产生和前面一样的效果。
与此相关的重要问题是，要根据其转动半径，分别正比或反比于公转轴旋钮856的齿轮齿以及地球860c轨道齿轮齿，来设置齿轮体610d和公转齿轮850f的齿轮齿的尺寸和数量，以使齿轮体610d和公转齿轮850f每年转动一圈。该问题下面将更详细地描述。
此外，在白天-黑夜分割盘602的两侧可覆上用于有效发光的、具有不同特性或不同色彩的材料，对于外壳610，最好使其白天侧610a透明，使其黑夜侧610b半透明或模糊，因此来自光源的光可透过。
此外，一光源620设置在白天-黑夜分割盘602两侧的中央，用来发光，光源620固定在插槽620a上，对着光线发射方向设置了一反射层620b，使发射光的亮度均匀。此外，通过使用一定时传感器等，光源620的亮度或色彩等可对应黎明或黄昏或睡觉的夜晚时间而多样地变化。
此外，一日食指示灯680可设置在外表面上，固定到反射层620b，使日食指示灯680的发光表示在地球自转期间地球的哪一部分行进到最靠近太阳处，根据地球轴倾斜度的日食的变化可通过地球仪的外观来提供。
在上述结构的公转单元600中，如果一用户用手转动公转轴850的旋钮856，安装在公转轴850端部上的公转齿轮850f转动外壳610的齿轮体610d。相应地，外壳610和白天-黑夜分割盘602相对于北极和南极每年公转一次。此外，通过向光源620提供电源以发射光，在地球仪各区域的白天和黑夜的变化可通过地球仪500自身的转动来实现。
外壳610的形状可有多种变型，例如，假设在如图13所示的小尺寸地球仪中使用的外壳610，外壳610的尺寸应当减小，其形状也可能改变。公转齿轮的尺寸可设置地更精确。
图13到15表示了各种供电方法。
在本发明中，要施加电源的单元是公转单元600的光源620，地球仪外表面上形成的位置指示灯514，日食指示灯680，驱动地球仪的驱动电机216、820，用来显示操作状态的发光灯204，控制接口210，及类似物。
如前所述，地球仪的外壳、支承臂，以及自转轴和公转轴的内部可用作各种电源线或控制线的通道。
参照图13，延伸到公转轴850内通道的电源线和控制线等与公转轴850端部形成的连接器850a、850h相连，连接器850g、850h连接到导电层620c、620d，导电层沿通道底部和外壳610侧壁形成，这样电源就分别通过图1的导线620c、630c供应给光源620或位置指示灯630。
向位置指示灯514提供电源的另一方法在图11和12中表示。弹性部件630a设置在与导电通道630c相连的支撑物630的内部，一触片630b设置在弹性部件630a上，触片630b与形成在地球仪500内部的导电通道(图5中的516)相接触，使光从连接到导电通道516的位置指示灯发出。由于导电通道516以一预定宽度沿整个地球仪上的一特定纬度形成，随着开关打开，光线就会从位于相应纬度上的位置指示灯发出。
另一种方法，如图6所示，一导电杆950通过使用固定螺母980固定在支撑架704b上，支撑架整体设置在下支承臂704上，穿过下支承臂704内部延伸的电源线和控制线980a，连接到由弹性部件构成的连接器952、954上。如果连接器952、954连接到如图14和15所示地球仪柱状凸起506内壁上形成的触片524a、524b，电源就通过地球仪500外表面下设置的电源线和控制线524提供给位置指示灯514，并穿过一地球赤道接口526来发射光。
另一种方法，地球仪500外壳形成有一预定厚度，或形成有一凹壁以保护内部空间，在外壳或保护的空间内部设置了一塑料导体或塑料电路板530，以确保一发光单元、或通过用光纤发射激光，从而指示一特定位置。
如上所述通过在地球仪上指示位置，即使在夜晚时段，也可确定用户所居住的地方。此外，太阳相对于上述区域的位置也可通过日食灯680来确定。
图15表示了一种与前述方式相同的、在各位置指示灯514上放置一不同导电棒950a、950b的方法，这最有可能用于如图3所示的只在地球仪上安装公转轴850而不安装自转轴810的情况。
图16-19表示了太阳系中各行星的公转轨道单元。
内侧公转轨道单元218以这种方式设计，即一太阳模型2a、一水星模型2b、一金星模型2c以及一地球模型2d固定在各自的公转轨道上，一太阳自转轨道868、一水星轨道866、一金星轨道864以及一地球轨道860根据各轨道的自转而运动。一水星周期刻度866a、一金星周期刻度864a以及一地球周期刻度860a的设置靠近各公转轨道，于是，各行星的当前位置指示出来。水星的公转轨道与其他行星的公转轨道相比明显地为椭圆形。因此，如果把公转周期刻度标记为椭圆形，同时把水星模型的公转轨道表示成与自然现象相同的环形，就可为用户提高教学效果。
至于图18中行星的公转周期指示，由于水星的实际公转周期是以地球时间为标准的87.97天，所以标记88个刻度，且由于金星的实际公转周期为224.7天，它被计为225天，标记32个刻度每刻度一周(7天)。至于地球，标记12个刻度每刻度一月，但刻度的数量可根据限定空间的实际产品和尺寸来调整，例如，以一周单元或以其他方式。
此外，一齿轮齿860c设置在地球轨道860的外侧表面上，齿轮齿860c与公转轴850的旋钮856相啮合，使地球轨道860按照旋钮的转动而转动。此外，在地球轨道860以外的基座200上，标记了一年以及年的24个划分的日子，在太阳、行星和地球之间的位置关系，因此，地球当前位置的状态可以在地球仪500上表示成与地球当前状态相同。
地球公转轨道以及内侧行星的公转轨道的尺寸与安装在地球仪内部的公转单元外壳610中的齿轮体610d的齿轮齿尺寸相同，或与其成比例，或与其成反比。也就是说，要使白天-黑夜分割盘602转动一周期恰好与地球公转周期相同，即每年一周期，齿轮齿的尺寸和齿轮齿的数量等就要以一预定比率根据各单元公转半径的尺寸来调整。因此，由于地球轨道齿轮齿860c和公转轴旋钮的齿轮齿856的尺寸和比率与齿轮体610c和公转轴公转齿轮850f的尺寸和比率相同，或以一定比率成比例或成反比，如果它们中的一个变大或变小，它们的全部尺寸都应以相同比率减小或增大，使它们全部以每年一周期地公转。
此外，发光材料淀积在各轨道上，发光装置安装在行星内部，使其位置在夜晚也可由该装置和地球仪500的位置指示灯514所确认。自转可由手驱动，即使没有在图中示出，一驱动单元也可安装在基座200的空闲空间中，使其操作和转动有可能自动驱动。
如图19所示，每个公转轨道可通过在其相邻的侧壁和底部安装滚珠轴承868来分隔地和容易地表示其自转，设置在各行星2a、2b、2c、2d内的发光灯的电源通过设置在各轨道底部的连接器2ab、860b、864b、866b来传送，轨道上设置了基座200提供的电源。
参照图20，垫片状太阳系300由支撑杆130所支撑，支撑杆连接到地球仪500支承臂700的辅助单元连接部件123，并通过一球窝接头相配合，以便在任何方向上转动。穿过辅助单元连接部件123和支撑杆130的电源线和控制线等延伸到太阳系，也提供给行星和恒星的操作单元和发光灯。
此外，一时间刻度环730在地球仪500和支承臂700外表面之间沿着赤道而设置，时间刻度环730包括一对阴阳环，它们通过在其两端形成的阴阳凹槽，以及设置在支承臂700上的一时间刻度连接部件732彼此相连。
此外，时间刻度环730的下部具有一齿轮齿，齿轮齿与一转动螺栓734的端部相啮合，该转动螺栓一体地设置在支承臂700上形成的连接部件上，以便转动螺栓734的转动使时间刻度环移动。因此，通过采用前面的构造，地球仪500内部白天-黑夜分割盘的上述标准刻度与时间刻度环730一致。即，由于白天-黑夜分割盘602右-左侧的“东”端总是表示日出的时间，而其“西”端总是表示日落的时间，如果时间刻度732上显示的日出时间与白天-黑夜分割盘602东端一致，则当地球仪500在其轴上自转时，地球仪上所有区域的时间可表示出来。
此外，如果时间刻度730设置成与其他区域的纬度而不是与赤道一致，则在一个区域和其他区域之间的时间差可更容易表示，因为来自相应区域位置指示灯514的光可通过时间刻度730的发光材料或夜光材料来识别。
上面的描述主要只集中在本发明的实施例，而对于本领域普通技术人员来说，很显然在本发明中还可做作出各种修改和变化。
例如，在垂直于白天-黑夜分割单元方向上，一朝向太阳的距离测量装置可通过采用具有与地球仪相同刻度的辅助单元连接部件来提供，以便对于一相应位置根据离太阳的距离来测量每时每刻变化的距离。上述应用可以通过本发明的辅助单元连接部件、白天-黑夜分割单元和位置指示灯来提供，因此，对于本发明的地球仪可进行各种应用。
工业实用性如前所述，本发明提供了一种表示自转和公转的地球仪装置，在本发明的地球仪装置上，实现了与地球、太阳和行星等相关的实际状态相同的状态，例如，白天和黑夜变化，因其而产生的时差，季节的变化以及阴历中年的24个划分，太阳和地球的位置与距离的变化，太阳系中行星根据公转而发生的位置的改变，等等。
此外，由于与一遥控区服务器通过互联网相连的一用户计算机所发送的各种信息可以显示在本发明的显示器上，例如，世界各国的当前时间、月、日、日子、温度、湿度和退潮及涨潮时间，行星和卫星的出现时间，以及类似内容，因此地球仪所表示的当前状态可以传达得更详细，这些更详细的信息可以显示在用户计算机上，以便辅助性地用作教学目的。此外，宇宙的各种状态可通过用一声音输出单元来提供，以完善对学生的教学效果。
此外，由于宇宙的各种状态可在地球仪上与实际状态相同地实现，因此本发明的地球仪装置在用作教学目的的同时，在日常生活中用起来也十分有效。
对于本领域普通技术人员来说很明显，本发明可作出各种修改和变化。因此，本发明的目的是要概括本发明的各种修改和变化，这些变化包括在所附权利要求及同等内容的范围之内。
权利要求
1.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，该装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；以及一公转单元，设置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转分别表示白天和黑夜。
2.如权利要求1的地球仪装置，其中地球仪通过与由一驱动电机所转动的转动轴进行齿轮连接而自转。
3.如权利要求1的地球仪装置，进一步包括一内侧行星公转轨道单元，它设置在基座的中央，并包括通过连接到公转轴的齿轮而公转的、并具有一地球模型的地球轨道。
4.如权利要求3的地球仪装置，其中内侧行星公转轨道单元在其中央包括一太阳模型，包括一水星模型的水星轨道和包括一金星模型的金星轨道围绕着太阳模型并在地球轨道内侧，水星轨道、金星轨道和地球轨道独立地公转。
5.如权利要求1的地球仪装置，进一步包括一安装在基座上的显示器，以及显示从用户计算机上发送的、与地球仪自转位置和公转单元公转位置相关的信息。
6.如权利要求1的地球仪装置，其中公转单元包括一盘状白天-黑夜分割盘，通过距地球仪内表面的一固定间隔分隔开；一同轴柱状外壳，与白天-黑夜分割盘的下部一体化地形成，且其中具有一齿轮体，齿轮体与公转轴的公转齿轮相连；一光源，设置在白天-黑夜分割盘中央的两侧；以及一轴承单元，设置在白天-黑夜分割盘的最上端和最下端，并对地球仪内表面施加压力，以用作公转单元的转动枢轴。
7.如权利要求1的地球仪装置，其中支承臂具有一供电源线和控制线所用的内部空间，地球仪具有一双外壳，以便在双外壳之间形成内部空间，一位置指示灯设置在其中，电源线和控制线延伸到其上。
8.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，包括一基座，其中容纳了一自转轴的第一支承杆和第二支承杆固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一环形支承臂，固定地连接到第一支撑杆和第二支撑杆；一地球仪，在两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并绕自转轴自转；以及一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转，用一光源分别表示地球仪的白天和黑夜状态。一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，在其中心具有一太阳模型，包括一水星模型的水星轨道、包括一金星模型的金星轨道，以及包括一地球模型的地球轨道围绕在太阳模型周围，水星轨道、金星轨道和地球轨道独立地公转，且彼此位置靠近。
9.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一环形支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在南极和北极的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转，用一光源分别表示地球仪的白天和黑夜状态；以及一驱动单元，在地球仪的北极连接到地球仪，并具有一设置在其中的驱动电机，驱动电机的电机轴只与地球仪的北极相连。
10.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，包括一基座，至少一支承杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转分别表示白天和黑夜；以及一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，与公转轴齿轮配合地公转，并具有一包括地球模型的地球轨道；其中，地球仪构造成，通过把公转轴从地球轨道的带齿齿轮上分开，转动地球轨道，把地球模型放置在沿地球轨道的特定数据处，再连接分开的公转轴和地球轨道，来表示在一特定日期与地球对应于沿地球轨道特定数据相同的地球状态。
11.如权利要求10的地球仪装置，其中内侧行星公转轨道单元设计成，一太阳模型放置在其中央，包括一水星模型的水星轨道和包括一金星模型的金星轨道设置成，围绕太阳模型并在地球轨道内侧独立地转动；以及其中以年为单位的日、日期、阴历年的划分，以及公转周期都沿地球轨道标注在基座上，水星和金星根据公转周期随地球日的位置变化也表示出来。
12.如权利要求11的地球仪装置，其中光源设置在太阳模型、水星模型、金星模型和地球模型的内部，以便在夜晚发光。
全文摘要
本发明披露了一种用于同时表示自转和公转的地球仪装置。该地球仪装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；以及一公转单元，设置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转分别表示白天和黑夜。
文档编号G09B27/00GK1568492SQ02820146
公开日2005年1月19日 申请日期2002年8月30日 优先权日2001年8月31日
发明者赵仁衡, 赵柱衡 申请人:马姆斯塔·Com公司
技术领域：
本发明涉及一种用于表示自转和公转的地球仪装置，更具体地，涉及一种具有一在倾斜的旋转轴上自转的主体以及一安装在主体内部的公转元件的地球仪装置，用来表示主体内部的地球的公转状态，其中地球的自转和公转状态由一个简单装置同时表示。
背景技术：
一般地，地球仪都被塑造成具有一基座、一固定在基座上的弓形支承臂，以及在支承臂两端与支承臂滑动连接的一空心球体，空心球体的表面具有大陆、海洋、山脉，以及地上平面型(二维的)或立体型(三维的)的国家。地球仪一般用于装饰，某些时候，它也可能通过表示地球仪纬度和经度上的一些信息用来作为实践应用。
美国专利第6299451号中披露了地球仪的进一步改进版本。它在地球仪的内部具有一发光装置，通过与时钟装置的配合真实地表示出白天和夜晚的划分。
然而，大多数传统的地球仪都仅限于只表示地球的自转(地球在其自身的轴上以一天为一周期的旋转状态)，几乎都不可能在一个单元上一起表示地球的自转和公转(地球相对于太阳以一年为一周期的转动状态)。当然，地球仪的公转可通过采用一公转单元来表示，表示出地球相对于太阳公转的状态，它可以用一独立的驱动单元来驱动，但不是在一个单元上实现。
更进一步地，没有关于这样一个地球仪的描述，即它在一个单独的地球仪装置上揭示了行星相对于太阳的公转，用以表示地球的自转和公转。
发明内容
因此，本发明的一个目的就是要提供一种能够通过一单个的地球仪来实现地球的自转和公转的地球仪装置。
本发明的另一个目的是要提供一种在一个表示自传和公转的单个地球仪中，表示出行星相对于太阳的公转的地球仪装置。
本发明另外的优点、目的和特征将通过以下实施例的描述来清楚地理解。
根据本发明的一个方面，提供了一种同时表示自转和公转的地球仪装置。该装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定在其上，公转轴的一端可转动地固定在其上；一支承臂，固定地连接在支撑杆上；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接在支承臂上，并且进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，相对于连接在公转轴上的两相对点公转，并根据地球仪的转动分别表示白天和黑夜。
优选的，地球仪通过与由驱动电机所转动的转动轴进行齿轮连接来转动。
本发明的地球仪装置可进一步包括一内侧行星公转轨道单元，它设置在基座的中央，并包括一地球通过与公转轴齿轮连接而公转的轨道，并具有一地球模型。此外，内例行星公转轨道单元在其中心可包括一太阳模型，在地球轨道内侧围绕太阳模型具有包括一水星模型的水星轨道，包括一金星模型的金星轨道，水星轨道、金星轨道和地球轨道各自独立地公转。
更优选地，本发明的地球仪装置可进一步包括一安装在基座上的显示器，显示从一用户计算机发来的与地球仪自转位置和公转单元公转位置相关的信息。
公转单元包括一盘型白天-黑夜分割盘，由地球仪内表面上的固定间隔所分隔；一同轴圆柱形外壳，一体地形成在白天-黑夜分割盘的下部，且其中具有一齿轮体，该齿轮体与公转轴的公转齿轮相连接；一光源，设置在白天-黑夜分割盘中央的两侧；以及一轴承单元，设置在白天-黑夜分割盘的最上端和最下端，并向地球仪内表面施加压力，用作公转单元的自转枢轴。
更优选地，支承臂具有一装有一电源线和一控制线的内部空间，地球仪具有一地球仪外壳的内部空间，一位置指示灯设置在其中，电源线和控制线向其中延伸。
在本发明的另一方面，一用来表示自转和公转的地球仪装置包括一基座，其中装有自转轴的第一支撑杆和第二支撑杆固定在其上，公转轴的一端可转动地固定在其上；一环形支承臂，固定地连接在第一支撑杆和第二支撑杆上；一地球仪，在两相对点倾斜可转动地连接在支承臂上，并在自转轴上自转；一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接在公转轴上的两相对点公转，通过使用一光源，根据地球仪的自转分别表示地球仪的白天和黑夜状态；以及一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，在其中心具有一太阳模型，围绕太阳模型具有包括一水星模型的水星轨道，包括一金星模型的金星轨道，包括一地球模型的地球轨道，水星轨道、金星轨道和地球轨道独立地公转，并彼此位置靠近。
在本发明的另一方面，一用来表示自转和公转的地球仪装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定在其上；一环形支承臂，固定地连接到支撑杆上；一地球仪，在南极和北极两相对点处，倾斜可转动地连接到支承臂，并且进行自转；一公转单元，放置在地球仪的内部，相对于连接在公转轴上的两相对点公转，通过使用一光源，根据地球仪的自转分别表示地球仪的白天和黑夜状态；一驱动单元，在地球仪的北极与地球仪相连接，且其中设置了一驱动电机，驱动电机的电机轴只与地球仪的北极相连接。
在本发明的另一方面，一用来表示自转和公转的地球仪装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定在其上，公转轴的一端可转动地固定在其上；一支承臂，固定地连接在支撑杆上；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接在支承臂上，并且进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，相对于连接在公转轴上的两相对点公转，并根据地球仪的转动分别表示白天和黑夜；一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，围绕公转轴通过齿轮配合公转，并具有一包括地球模型的地球轨道，其中，通过把公转轴和地球轨道的齿轮分开，转动地球轨道把地球模型放置在沿地球轨道的特定数据处，并连接分开的公转轴和地球轨道，来构造地球仪，以表示地球在一特定日期与地球对应于沿地球轨道特定数据相同的状态。
更优选地，内侧行星公转轴单元设计成，太阳模型放置在其中央，包括一水星模型的水星轨道和包括一金星模型的金星轨道设置成各自独立地围绕太阳模型，并位于地球轨道内侧公转；年单元中的各天、日期、阴历中年的划分以及公转周期都沿着地球轨道标注在基座上，并且表示了水星和金星的位置基于公转周期依照地球的日子的变化。
此外，光源设置在太阳模型、水星模型、金星模型以及地球模型的内侧，在夜晚发出光。
要理解的是，本发明前述基本描述和以下具体描述是示例性的、解释性的，将要根据权利要求来对本发明提供进一步的说明。
所包含的附图提供了对本发明进一步的理解，且被包含并构成了本申请的一部分，表示了本发明的实施例，与说明书一起用来解释本发明的原理。在图中图1是本发明一地球仪装置的透视图；图2是本发明一实施例的地球仪装置的主截面图；图3是本发明另一实施例的地球仪装置的主截面图；图4是表示了连接地球仪与支承臂的方法的说明图；图5是本发明地球仪的分解截面图；图6是支承臂与地球仪下部的连接关系，以及自转轴和公转轴穿过支承臂的状态的示意图；图7是公转轴结构的分解透视图；图8是支承臂与地球仪上部的连接关系的透视图；图9是地球仪北极处用来驱动地球仪的驱动装置的截面图；图10A是本发明一实施例的公转单元的截面图；图10B是本发明另一实施例的公转单元的截面图；图11是公转单元的侧透视图；图12是公转单元的底透视图；图13是公转单元外壳一改型例的截面图；图14表示为本发明一个实施例提供能源的方法的示意图；图15表示为本发明另一实施例提供能源的方法的示意图；图16是本发明一个实施例的公转轨道单元的透视图；图17是本发明另一实施例的公转轨道单元的透视图；图18是图17的平面图；图19是公转轨道单元的截面图；以及图20是太阳系与本发明的地球仪相连接的状态的透视图。
具体实施例方式
下面将具体参照本发明的优选实施例，其例子在附图中表示。只要可能，在所有附图中将使用相同的参考标记来指示相同或类似的部件。
图1是本发明一地球仪装置的透视图。
该地球仪装置这样构成，它包括一基座200，其中具有一驱动单元和一电源单元，用来支撑各支撑杆或一驱动轴；一公转地球仪500；一支承臂700，用来支撑地球仪500使其可转动；以及一安装在地球仪500内部的公转单元600。
参照图1和2，一支撑盘100可转动地放置在基座200下面，用来使整个地球仪装置转动。由于基座200是相对于支撑盘100可转动的，地球仪装置可从各个方向来观察。
在基座200的表面，安装了一显示器202、具有各种功能的功能开关206，以及表示地球仪装置的驱动及其操作状态的发光灯204。功能开关206的各种功能将在下面描述。此外，尽管在图中没有描述，但在基座200的侧方设置有各种电源线或控制线的输入/输出通道。
在基座200内部分开安装了一电源单元208和一控制接口单元210。此外，在基座200内部具有一用来放置自转轴819和公转轴850的空间。空间222内还具有一自转轴驱动电机216。公转轴850在其端部上具有一公转轴平衡锤850b，通过一固定螺丝850a可转动地与基座200相结合。
电源单元208为固定在转轴208上的驱动电机216、将在下面描述的公转单元600的灯、放置在地球仪500及行星表面上的位置指示灯，以及发光灯204提供电源。此外，控制接口单元210连接到一可连接到互联网的独立的计算机系统，以接收与自转和公转的地球的当前状态相关的各种信息，并显示在显示器202上。
显示器202在其屏幕上显示各种数据，例如，阴历中年的24个划分，地球的各种信息，以及宇宙中行星和恒星的位置及各个国家的当前时间、月、日、日期、温度、湿度、退潮及涨潮时间等。即，本发明的地球仪装置可用作普通时间的数字时钟，它可通过相应区域中发光灯的闪烁来表示在当前时间地球相对于太阳所处的位置。如果需要其他种类的信息，它可利用功能开关206通过互联网从连接到控制接口单元210的一用户计算机上接收信息，以显示信息或通过声音输出单元220输出信息。
参照图2，放置在稍微离开地球仪500表面处并使地球仪500自转的支承臂700，设计成具有一下支承臂704和一上支承臂706，各支承臂704和706在其端部通过固定螺母708螺纹连接，以形成一环形支承臂700。
一支腿702包括第一支腿702和第二支腿702，第一支腿702在其一端固定到基座200，并在其另一端连接到固定螺母708，该固定螺母708放置在支承臂700的下方。第二支腿702包括自转轴810，并在其一端固定到基座200，在其另一端支撑着支承臂700。
支承臂700和支腿702在其内部具有一空心状态，各种控制线和电源线利用该空心内部作为通道，特别地，在支承臂700上可形成各种用途的刻度，或在其上设置各种附加单元。
地球仪500可转动地与支承臂相连接，其连接方法参考图4进行描述。
即，下支承臂704和上支承臂706在它们的一端通过铰链720固定，且在它们的另外一端可由固定的铰链720所分离或打开，地球仪可插入并连接到打开的支承臂704、706。或者，下支承臂704和上支承臂706相连的端部可安全打开，地球仪500插入在其间，下支承臂704和上支承臂706的端部通过固定螺母708螺纹连接。
下支承臂706和上支承臂704在支承臂706、704的两端具有连接槽/连接凸起704a、706a，且通过连接槽/连接凸起704a、706a，支承臂706、704首先连接，并通过固定螺母708更紧密地固定。
图5是本发明地球仪的分解截面图。
如图中所示，地球仪500通过连接两个独立的半球，即南半球500a和北半球500b而构成，南半球和北半球在其相连并彼此配合的接口处具有凹槽510、512，且彼此通过凹凸啮合连接。由于旋转力会从一个半球传递到另一半球，因此上述形状的连接对于形成相当的紧固来说是必需的。
在南半球的南极上，设置了一与支承臂700可转动接触的柱状凸起506，一通孔设置在柱状凸起506的内部，具有一足够大的直径以使自转轴810和公转轴850一起插入，并与地球仪500内部相通，一齿轮齿506a设置在通孔的侧壁上，并与连接到自转轴810端部的自转齿轮啮合。
此外，在地球仪500的外表面，设置了一地图，安装了一用来表示地球上位置的位置指示灯514。向位置指示灯514提供电源的导线516设置在地球仪的内侧。对于导线516的安装，地球仪500的外壳可制成具有一预定的厚度或其中具有一空穴。激光或塑料导体的光纤线路可用作导线516，通过使用这些材料，导线516可方便和随意地转移，以下将对其进行描述。
此外，一对导轨522设置在地球仪500内表面上并从其上突起，用来支撑以下将描述的公转单元的一端，并引导公转单元。导轨522在白天-黑夜分割盘相对于南极和北极转动时，使公转单元的白天-黑夜分割盘在预定轨道上不会偏离。
此外，附加部件连接单元123设置在上支承臂706的顶部，如图20所示，阴历和阳历系统300可连接到其上。
同时，一枢轴单元508设置在北半球北极区域上，使地球仪500和支承臂700可转动地连接。
参照图8，枢轴单元508包括一支撑螺栓814，它与上支承臂706的北极孔706b螺纹连接。支撑螺栓814的端部为锐利的针尖形，它与接收凸起520相连接，该接收凸起突出地形成在地球仪500表面的相应部分上。由于支撑螺栓814施加到地球仪500的压力应该是均匀的，支撑螺栓814的压力可以首先确定，横向/纵向钉销706c在横向和纵向方向上连接支撑螺栓814和支承臂700，以保持均匀压力并防止支撑螺栓814转动。
同时，多个散热孔522设置在地球仪500的接收凸起520周围，以散发地球仪500内部光源所产生的热量。
图6是支承臂与自转轴和公转轴连接状态的透视图，图7是公转轴的详细透视图。
如前所述，形成在南半球500a南极区域上的柱状凸起506装配到其中具有滚珠轴承的自转环750中，自转环750装配到形成在下支承臂704上的支撑架704b中。因此，地球仪可轻松平滑地被驱动，以相对于竖轴23.5的斜度自转，地球仪的重量产生偏心的作用。此外，在支撑架704b的底面上设置了通孔，自转轴810、公转轴850以及一以下将描述的导电杆950穿过其中。图6表示了导电杆950和沿下支承臂704内侧安装的导线980a的连接。
此外，自转齿轮816通过螺丝818固定在自转轴810的上侧。自转齿轮816与地球仪500南极区域上形成的柱状凸起506内侧的齿轮齿506a相啮合，把自传齿轮816的转动力传送到地球仪。
自转齿轮816由自转轴驱动电机216转动，并由驱动电机控制单元(未示出)控制成每天自转一次，驱动电机216可以构造成通过与例如与分钟为单位的定时系统相配合来进行驱动。
图6表示了类似图2情况的自转轴和公转轴一起安装的情况，或如图3所示的安装公转轴而没有自转轴，地球仪可用手推动的情况。
参照图7，公转轴850设计成这种方式，它的一端通过固定螺丝850a可转动地固定到基座200，公转轴平衡锤850b安装在其下侧，以保持稳定的公转操作。公转轴850的公转实际上通过手来进行，这是因为每年一周期公转的自动结构是低效率且不经济的。
柱状旋钮856用于公转轴850的公转，公转轴850在其表面上具有多个梯级850c、850d、850e，并插入柱状旋钮856中。旋钮856的外表面上形成有齿轮齿，旋钮856与公转轴850相固定，使固定螺母858与多梯级的螺丝850e螺纹配合。
公转轴850具有一公转轴公转齿轮850f，它插入到地球仪500中，并转动公转单元的白天-黑夜分割盘。
此外，如果通过电机驱动实现公转运动，公转半径、齿轮齿大小以及齿轮数量应该确定，以便使旋钮856外表面上所形成的齿轮850f、与旋钮齿轮齿相连接的地球轨道的齿轮齿860c，以及白天-黑夜分割盘的固定齿轮齿每一年转动一次。
此外，用来向公转单元提供电源的电源端子850g、850h安装在公转轴850顶部，与穿过公转轴850内部空心管延伸的电源线相连。
如上所述，由于公转单元只是每年转动一次，用户并不经常使用公转轴，因此它可以用作教学目的。地球仪以及位于行星公转轨道的地球应根据一特定时间，如一年中的一个日子或一年的24个分区的实际情况来进行匹配。也就是说，公转轴850需要在用手松开固定螺母858并举起旋钮856以脱离地球轨道齿轮齿860c之后，重新控制并再次连接。
同时，如图2所示，如果通过电源转动地球仪，自转轴810和公转轴850就不对应地球仪的中心线，即连接南极和北极的线。原因是南极区域具有一地球仪的转动空间，自转轴810和公转轴850插入到该空间中。因此，自转轴中心线812应平行对齐地球中心线，公转轴中心线852应朝向地球中心点504放置。
然而，如图3所示，如果用手转动地球仪，仅仅是安装了公转轴850，由于公转轴中心线852对应地球中心点504，因此公转轴中心线852设计成对应自转轴中心线812。
图9是在地球仪北极处用来驱动地球仪的一驱动单元的截面图。
由于在通过电源驱动地球仪的情况下自转轴810和公转轴850都安装在一起，地球仪500的南极区域由于两轴线而变得狭窄，因此为教学目的而向学生解释南极区域就成了一个困难的问题，有时必须转动地球仪，并把北极转下来，而把南极转上去。在这种情况，通过在北极区域安装供转动的驱动单元，南极区域的安装空间可以减小，这样在南极和北极上都可以表示位置。
首先，地球仪500北极上的托架520放置成对齐支承臂706在中心线上的通孔706b，且通过采用一辅助固定环712，托架520和上支承臂706相连接。
接着，在将包括一驱动电机820、一从外壳向外突起的驱动轴、一放置在驱动轴端部的旋转卡盘820a，以及一放置在开口附近的防流动环826的一外壳822放置之后，使旋转卡盘820a和托架520，转动一外壳固定环714，来固定上支承臂706，并移走辅助固定环712。
因此，地球仪500由托架520通过旋转卡盘820a转动其自身来接收驱动电机820的转动力。
驱动电机820通过延伸到外壳822的导线824接收电源，一形成在导线824端部的连接器和形成在导线端部延伸到上支承臂706的连接器在接口上配合，以便电连接。
图10A、B-13表示了本发明采用的公转单元，图10A是白天-黑夜分割盘的具体截面图，图10B是本发明另一实施例的公转单元的电源结构视图，图11和12分别是白天-黑夜分割盘的侧视图和前透视图。
本发明中的白天-黑夜分割盘602的设置用来表示再地球仪内部地球围绕太阳每年一次的公转，它具有一盘形，具有一比地球仪500内径更小的直径，因此使其在地球仪内部转动，且距地球仪500内表面具有一点距离。
一般地，在白天黑夜分割盘602的两侧设置了光源，白天-黑夜分割盘602设计成最高点和最低点与地球仪的内表面相接触地转动，且相对于北极和南极转动，以在其运行表面形成预定形状的圆圈。因此，从地球仪外侧看，上述结构通过其中的光源产生了白天和黑夜以一预定周期交替的效果。
白天-黑夜分割盘602是盘状，通过一固定间隔与地球仪500的内表面分隔开，如图11所示，以防止形成在两侧的光源620所发出的光从地球仪中传出，沿其外周形成了一上弯部件602a，将黑布、刷子或海绵等连接到其上以吸收光。
柱状球窝接头604分别形成在白天-黑夜分割盘602的最上点和最下点的两端，一弹性部件604c、磁铁604b以及滚珠轴承604a顺序放置。因此，滚珠轴承604a通过接收弹性部件604c的压力，来向地球仪500施加压力，并沿导轨522作环形运动。
此外，在白天-黑夜分割盘602的下侧，设置了同轴柱状外壳610，它整体地形成，用来为盘的旋转运动传送驱动力，同时作为质量中心，使盘能稳定转动。
外壳610，如图12所示，设计成同轴柱状，并从白天-黑夜分割盘602的中央突出，朝向盘602两侧的外面。在外壳610内部，设置了一齿轮体610d，它与外壳610一体地形成，在其外表面具有一齿轮齿，在外壳610的内壁和其中的齿轮体之间形成一通道。此外，其中具有齿轮齿的齿轮外壳610c可转动地装配到外壳610的内壁，因此，即使设置在公转轴850上的公转齿轮850f与齿轮体610d的齿轮齿彼此啮合并转动，齿轮外壳610c也可向相反方向转动。也就是说，即使在白天-黑夜分割盘602转动时，齿轮外壳610c也可稳定竖立。
因此，与前述结构相反，即使齿轮体610d设计成转动，齿轮外壳610c也可固定在外壳610的内壁上，这样公转齿轮850f与齿轮外壳610c的齿轮齿相啮合，产生和前面一样的效果。
与此相关的重要问题是，要根据其转动半径，分别正比或反比于公转轴旋钮856的齿轮齿以及地球860c轨道齿轮齿，来设置齿轮体610d和公转齿轮850f的齿轮齿的尺寸和数量，以使齿轮体610d和公转齿轮850f每年转动一圈。该问题下面将更详细地描述。
此外，在白天-黑夜分割盘602的两侧可覆上用于有效发光的、具有不同特性或不同色彩的材料，对于外壳610，最好使其白天侧610a透明，使其黑夜侧610b半透明或模糊，因此来自光源的光可透过。
此外，一光源620设置在白天-黑夜分割盘602两侧的中央，用来发光，光源620固定在插槽620a上，对着光线发射方向设置了一反射层620b，使发射光的亮度均匀。此外，通过使用一定时传感器等，光源620的亮度或色彩等可对应黎明或黄昏或睡觉的夜晚时间而多样地变化。
此外，一日食指示灯680可设置在外表面上，固定到反射层620b，使日食指示灯680的发光表示在地球自转期间地球的哪一部分行进到最靠近太阳处，根据地球轴倾斜度的日食的变化可通过地球仪的外观来提供。
在上述结构的公转单元600中，如果一用户用手转动公转轴850的旋钮856，安装在公转轴850端部上的公转齿轮850f转动外壳610的齿轮体610d。相应地，外壳610和白天-黑夜分割盘602相对于北极和南极每年公转一次。此外，通过向光源620提供电源以发射光，在地球仪各区域的白天和黑夜的变化可通过地球仪500自身的转动来实现。
外壳610的形状可有多种变型，例如，假设在如图13所示的小尺寸地球仪中使用的外壳610，外壳610的尺寸应当减小，其形状也可能改变。公转齿轮的尺寸可设置地更精确。
图13到15表示了各种供电方法。
在本发明中，要施加电源的单元是公转单元600的光源620，地球仪外表面上形成的位置指示灯514，日食指示灯680，驱动地球仪的驱动电机216、820，用来显示操作状态的发光灯204，控制接口210，及类似物。
如前所述，地球仪的外壳、支承臂，以及自转轴和公转轴的内部可用作各种电源线或控制线的通道。
参照图13，延伸到公转轴850内通道的电源线和控制线等与公转轴850端部形成的连接器850a、850h相连，连接器850g、850h连接到导电层620c、620d，导电层沿通道底部和外壳610侧壁形成，这样电源就分别通过图1的导线620c、630c供应给光源620或位置指示灯630。
向位置指示灯514提供电源的另一方法在图11和12中表示。弹性部件630a设置在与导电通道630c相连的支撑物630的内部，一触片630b设置在弹性部件630a上，触片630b与形成在地球仪500内部的导电通道(图5中的516)相接触，使光从连接到导电通道516的位置指示灯发出。由于导电通道516以一预定宽度沿整个地球仪上的一特定纬度形成，随着开关打开，光线就会从位于相应纬度上的位置指示灯发出。
另一种方法，如图6所示，一导电杆950通过使用固定螺母980固定在支撑架704b上，支撑架整体设置在下支承臂704上，穿过下支承臂704内部延伸的电源线和控制线980a，连接到由弹性部件构成的连接器952、954上。如果连接器952、954连接到如图14和15所示地球仪柱状凸起506内壁上形成的触片524a、524b，电源就通过地球仪500外表面下设置的电源线和控制线524提供给位置指示灯514，并穿过一地球赤道接口526来发射光。
另一种方法，地球仪500外壳形成有一预定厚度，或形成有一凹壁以保护内部空间，在外壳或保护的空间内部设置了一塑料导体或塑料电路板530，以确保一发光单元、或通过用光纤发射激光，从而指示一特定位置。
如上所述通过在地球仪上指示位置，即使在夜晚时段，也可确定用户所居住的地方。此外，太阳相对于上述区域的位置也可通过日食灯680来确定。
图15表示了一种与前述方式相同的、在各位置指示灯514上放置一不同导电棒950a、950b的方法，这最有可能用于如图3所示的只在地球仪上安装公转轴850而不安装自转轴810的情况。
图16-19表示了太阳系中各行星的公转轨道单元。
内侧公转轨道单元218以这种方式设计，即一太阳模型2a、一水星模型2b、一金星模型2c以及一地球模型2d固定在各自的公转轨道上，一太阳自转轨道868、一水星轨道866、一金星轨道864以及一地球轨道860根据各轨道的自转而运动。一水星周期刻度866a、一金星周期刻度864a以及一地球周期刻度860a的设置靠近各公转轨道，于是，各行星的当前位置指示出来。水星的公转轨道与其他行星的公转轨道相比明显地为椭圆形。因此，如果把公转周期刻度标记为椭圆形，同时把水星模型的公转轨道表示成与自然现象相同的环形，就可为用户提高教学效果。
至于图18中行星的公转周期指示，由于水星的实际公转周期是以地球时间为标准的87.97天，所以标记88个刻度，且由于金星的实际公转周期为224.7天，它被计为225天，标记32个刻度每刻度一周(7天)。至于地球，标记12个刻度每刻度一月，但刻度的数量可根据限定空间的实际产品和尺寸来调整，例如，以一周单元或以其他方式。
此外，一齿轮齿860c设置在地球轨道860的外侧表面上，齿轮齿860c与公转轴850的旋钮856相啮合，使地球轨道860按照旋钮的转动而转动。此外，在地球轨道860以外的基座200上，标记了一年以及年的24个划分的日子，在太阳、行星和地球之间的位置关系，因此，地球当前位置的状态可以在地球仪500上表示成与地球当前状态相同。
地球公转轨道以及内侧行星的公转轨道的尺寸与安装在地球仪内部的公转单元外壳610中的齿轮体610d的齿轮齿尺寸相同，或与其成比例，或与其成反比。也就是说，要使白天-黑夜分割盘602转动一周期恰好与地球公转周期相同，即每年一周期，齿轮齿的尺寸和齿轮齿的数量等就要以一预定比率根据各单元公转半径的尺寸来调整。因此，由于地球轨道齿轮齿860c和公转轴旋钮的齿轮齿856的尺寸和比率与齿轮体610c和公转轴公转齿轮850f的尺寸和比率相同，或以一定比率成比例或成反比，如果它们中的一个变大或变小，它们的全部尺寸都应以相同比率减小或增大，使它们全部以每年一周期地公转。
此外，发光材料淀积在各轨道上，发光装置安装在行星内部，使其位置在夜晚也可由该装置和地球仪500的位置指示灯514所确认。自转可由手驱动，即使没有在图中示出，一驱动单元也可安装在基座200的空闲空间中，使其操作和转动有可能自动驱动。
如图19所示，每个公转轨道可通过在其相邻的侧壁和底部安装滚珠轴承868来分隔地和容易地表示其自转，设置在各行星2a、2b、2c、2d内的发光灯的电源通过设置在各轨道底部的连接器2ab、860b、864b、866b来传送，轨道上设置了基座200提供的电源。
参照图20，垫片状太阳系300由支撑杆130所支撑，支撑杆连接到地球仪500支承臂700的辅助单元连接部件123，并通过一球窝接头相配合，以便在任何方向上转动。穿过辅助单元连接部件123和支撑杆130的电源线和控制线等延伸到太阳系，也提供给行星和恒星的操作单元和发光灯。
此外，一时间刻度环730在地球仪500和支承臂700外表面之间沿着赤道而设置，时间刻度环730包括一对阴阳环，它们通过在其两端形成的阴阳凹槽，以及设置在支承臂700上的一时间刻度连接部件732彼此相连。
此外，时间刻度环730的下部具有一齿轮齿，齿轮齿与一转动螺栓734的端部相啮合，该转动螺栓一体地设置在支承臂700上形成的连接部件上，以便转动螺栓734的转动使时间刻度环移动。因此，通过采用前面的构造，地球仪500内部白天-黑夜分割盘的上述标准刻度与时间刻度环730一致。即，由于白天-黑夜分割盘602右-左侧的“东”端总是表示日出的时间，而其“西”端总是表示日落的时间，如果时间刻度732上显示的日出时间与白天-黑夜分割盘602东端一致，则当地球仪500在其轴上自转时，地球仪上所有区域的时间可表示出来。
此外，如果时间刻度730设置成与其他区域的纬度而不是与赤道一致，则在一个区域和其他区域之间的时间差可更容易表示，因为来自相应区域位置指示灯514的光可通过时间刻度730的发光材料或夜光材料来识别。
上面的描述主要只集中在本发明的实施例，而对于本领域普通技术人员来说，很显然在本发明中还可做作出各种修改和变化。
例如，在垂直于白天-黑夜分割单元方向上，一朝向太阳的距离测量装置可通过采用具有与地球仪相同刻度的辅助单元连接部件来提供，以便对于一相应位置根据离太阳的距离来测量每时每刻变化的距离。上述应用可以通过本发明的辅助单元连接部件、白天-黑夜分割单元和位置指示灯来提供，因此，对于本发明的地球仪可进行各种应用。
工业实用性如前所述，本发明提供了一种表示自转和公转的地球仪装置，在本发明的地球仪装置上，实现了与地球、太阳和行星等相关的实际状态相同的状态，例如，白天和黑夜变化，因其而产生的时差，季节的变化以及阴历中年的24个划分，太阳和地球的位置与距离的变化，太阳系中行星根据公转而发生的位置的改变，等等。
此外，由于与一遥控区服务器通过互联网相连的一用户计算机所发送的各种信息可以显示在本发明的显示器上，例如，世界各国的当前时间、月、日、日子、温度、湿度和退潮及涨潮时间，行星和卫星的出现时间，以及类似内容，因此地球仪所表示的当前状态可以传达得更详细，这些更详细的信息可以显示在用户计算机上，以便辅助性地用作教学目的。此外，宇宙的各种状态可通过用一声音输出单元来提供，以完善对学生的教学效果。
此外，由于宇宙的各种状态可在地球仪上与实际状态相同地实现，因此本发明的地球仪装置在用作教学目的的同时，在日常生活中用起来也十分有效。
对于本领域普通技术人员来说很明显，本发明可作出各种修改和变化。因此，本发明的目的是要概括本发明的各种修改和变化，这些变化包括在所附权利要求及同等内容的范围之内。
权利要求
1.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，该装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；以及一公转单元，设置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转分别表示白天和黑夜。
2.如权利要求1的地球仪装置，其中地球仪通过与由一驱动电机所转动的转动轴进行齿轮连接而自转。
3.如权利要求1的地球仪装置，进一步包括一内侧行星公转轨道单元，它设置在基座的中央，并包括通过连接到公转轴的齿轮而公转的、并具有一地球模型的地球轨道。
4.如权利要求3的地球仪装置，其中内侧行星公转轨道单元在其中央包括一太阳模型，包括一水星模型的水星轨道和包括一金星模型的金星轨道围绕着太阳模型并在地球轨道内侧，水星轨道、金星轨道和地球轨道独立地公转。
5.如权利要求1的地球仪装置，进一步包括一安装在基座上的显示器，以及显示从用户计算机上发送的、与地球仪自转位置和公转单元公转位置相关的信息。
6.如权利要求1的地球仪装置，其中公转单元包括一盘状白天-黑夜分割盘，通过距地球仪内表面的一固定间隔分隔开；一同轴柱状外壳，与白天-黑夜分割盘的下部一体化地形成，且其中具有一齿轮体，齿轮体与公转轴的公转齿轮相连；一光源，设置在白天-黑夜分割盘中央的两侧；以及一轴承单元，设置在白天-黑夜分割盘的最上端和最下端，并对地球仪内表面施加压力，以用作公转单元的转动枢轴。
7.如权利要求1的地球仪装置，其中支承臂具有一供电源线和控制线所用的内部空间，地球仪具有一双外壳，以便在双外壳之间形成内部空间，一位置指示灯设置在其中，电源线和控制线延伸到其上。
8.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，包括一基座，其中容纳了一自转轴的第一支承杆和第二支承杆固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一环形支承臂，固定地连接到第一支撑杆和第二支撑杆；一地球仪，在两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并绕自转轴自转；以及一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转，用一光源分别表示地球仪的白天和黑夜状态。一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，在其中心具有一太阳模型，包括一水星模型的水星轨道、包括一金星模型的金星轨道，以及包括一地球模型的地球轨道围绕在太阳模型周围，水星轨道、金星轨道和地球轨道独立地公转，且彼此位置靠近。
9.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一环形支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在南极和北极的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转，用一光源分别表示地球仪的白天和黑夜状态；以及一驱动单元，在地球仪的北极连接到地球仪，并具有一设置在其中的驱动电机，驱动电机的电机轴只与地球仪的北极相连。
10.一种用于表示自转和公转的地球仪装置，包括一基座，至少一支承杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；一公转单元，放置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转分别表示白天和黑夜；以及一内侧行星公转轨道单元，安装在基座中央，与公转轴齿轮配合地公转，并具有一包括地球模型的地球轨道；其中，地球仪构造成，通过把公转轴从地球轨道的带齿齿轮上分开，转动地球轨道，把地球模型放置在沿地球轨道的特定数据处，再连接分开的公转轴和地球轨道，来表示在一特定日期与地球对应于沿地球轨道特定数据相同的地球状态。
11.如权利要求10的地球仪装置，其中内侧行星公转轨道单元设计成，一太阳模型放置在其中央，包括一水星模型的水星轨道和包括一金星模型的金星轨道设置成，围绕太阳模型并在地球轨道内侧独立地转动；以及其中以年为单位的日、日期、阴历年的划分，以及公转周期都沿地球轨道标注在基座上，水星和金星根据公转周期随地球日的位置变化也表示出来。
12.如权利要求11的地球仪装置，其中光源设置在太阳模型、水星模型、金星模型和地球模型的内部，以便在夜晚发光。
全文摘要
本发明披露了一种用于同时表示自转和公转的地球仪装置。该地球仪装置包括一基座，至少一支撑杆的一端固定到其上，一公转轴的一端可转动地固定到其上；一支承臂，固定地连接到支撑杆；一地球仪，在地球仪的两相对点处倾斜可转动地连接到支承臂，并进行自转；以及一公转单元，设置在地球仪内部，并相对于连接到公转轴上的两相对点公转，同时根据地球仪的自转分别表示白天和黑夜。
文档编号G09B27/00GK1568492SQ02820146
公开日2005年1月19日 申请日期2002年8月30日 优先权日2001年8月31日
发明者赵仁衡, 赵柱衡 申请人:马姆斯塔·Com公司
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