КОСОЗВЕННИК ГОРОХОВЫХ Российский патент 1995 года по МПК B43L13/20 

Изобретение относится к моделированию пространственных кривых и каркасов поверхностей, в частности может быть использовано для переформируемых наглядных пособий и архитектурных игр.

Известны протяженные оболочки с наполнителем, изменяющим точки сочленения под действием внешних сил.

Ближайшим по конструкции является лекало, набранное в виде последовательно сочлененных твердотельных звеньев со скошенными торцами, на которых размещены фиксаторы. Звенья в единое целое объединены продольно действующими пружинами [1]
Недостатком обоих конструкций является влияние веса консольной части набора на самопроизвольное изменение кривизны предварительной настройки, что требует согласования усилий пружин с конечной длиной набора.

Целью изобретения является уменьшение самопроизвольного изменения конфигураций.

На фиг. 1 показан вид одного звена косозвенника в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Суть изобретения состоит в заклинивании каждого стыка звеньев, последовательно сочлененных в общий сгибаемый стержень посредством поворотных, например, пирамидальных, разъемных элементов оснований, образующих стык. Длины звеньев выбраны с соотношениями, сокращающими число стыков при наборе любой линейно заданной численной длины.

Каждое звено имеет два противолежащих и взаимодополняющих основания.

С одной стороны под углом 45^о к продольной оси размещен элемент в виде чаши 1, бортики которой наклонены внутрь. Внутреннее пространство чаши имеет форму граненной пирамиды или усеченного конуса. Периметр внешнего края чаши меньше периметра ее основания, объединенного со стойкой 2 в виде совмещенных боковин, которая заканчивается с другой стороны опорным сегментом 3. Сегмент размещен тоже под углом к продольной оси так, что плоскость сегмента и плоскость основания чаши образуют совместно угол 90^о.

Толщина сегмента соответствует глубине чаши. Сегмент занимает в пространстве чаши смежного звена часть объема. В оставшуюся свободную часть вложен вкладыш 4. Сегмент и вкладыш формами граней совпадают с пирамидальным пространством чаши. Элементы основания могут быть округлыми. Предпочтительно выбрать три указанных элемента захвата в виде восьмигранной усеченной пирамиды, что придаст дискретность мерительных возможностей. Сегмент и вкладыш в этом случае по периметру имеют не менее трех граней. Сегмент занимает до половины площади основания чаши. Между сегментом и вкладышем по площади образован промежуток. Поперечный размер промежутка соизмерим с проекцией бортика чаши на основание.

Вкладыш 4 снабжен гребнем 5, направленным в сторону продольной оси звена к стойке 2. Гребень размещен между боковинами стойки над сегментом и вкладышем за пределами кромки чаши.

В стойке предусмотрено отверстие 6 по сечению гребня. Благодаря сочленению гребня со стойкой сохраняется ориентация сегмента 3 и вкладыша 4 в двух крайних и промежуточных положениях. Две противоположные грани сегмента, примыкающие к вкладышу, выполнены вдоль продольной оси звена.

В стойке 2 выше отверстия 6 выполнено окно 7, частично перекрывающее отверстие 6 и гребень 5, введенный в него. У гребня в пределах, несколько смещенных относительно окна, выполнена лыска, образующая на его концах выступы 8 и 9. В окне 7 размещен диск 10 на оси 11 относительно стойки 2. По крайней мере один торец диска 10 выполнен наклонным к своей оси 11.

Сборка общего стержня косозвенника (лекала) заключается в том, что вкладыш 4 посредством диска 10 смыкается с граничной линией сегмента 3, образуя фигуру, соизмеримую с внешней кромкой чаши очередного стыкуемого звена. Указанная пара элементов захвата вводится в полость чаши и поворотом диска 10 заклинивается в ней согласно совпавшим граням. Разборка возможна после обратного поворота диска.

Ослабление диска на долю оборота создает рабочий зазор между гранями. Теперь удается развернуть два соседних звена на любое из 8 положений. Каждый поворот любого звена вокруг своей продольной оси меняет ориентацию соседних звеньев, вызываемую наклонными элементами стыка звеньев.

Поскольку рабочий зазор меньше общего хода между сегментом и вкладышем, что при таком ослаблении в стыке не происходит его расчленения.

Стержень косозвенника (лекала) в результате жесткого расклинивания может иметь значительную длину и сохранять заданную форму. На сохранение формы теперь не влияют самопроизвольные прослабления в пружинных захватах, поскольку они заменены.

Набор заданных форм можно производить по частям с последующей стыковкой участков. Появляется возможность настроить кривизну значительного участка с последующим расчленением для переноски и хранения и безошибочной состыковки в дальнейшем.

Большие длины настраиваемой кривизны позволяют моделировать объемные фигуры в виде обхода их поверхности по винтовой линии или кольцами, укладываемыми одно на другое.

Такие свойства полезны в учебном процессе для построения наглядных моделей в начертательной геометрии. Исходной заготовкой для разных моделей служит единый объект (косозвенник) с жестко настраиваемой последовательностью чередования кривизны и длины.

Так длины звеньев в комплекте, допускающем произвольный их набор, выбраны например следующего относительного ряда: 1,2,5,7,10. Набор позволяет образовывать конструкции с любой длиной хорд, аппроксимирующих кривизну.

Кроме того, длинные звенья служат в моделях гиперболоидов, усеченных конусов, и на других линейных поверхностях, образующими. Направляющие сочленяются двумя, тремя единичными звеньями, моделирующими дугу любого основания.

Затраты времени на набор модели при наличии заранее составленной таблицы чередования и углов сочленения или Z-образных заготовок составляют менее 5 мин.

Сборка модели по ходу лекции ускоряет восприятие и расширяет воображение студентов и детей в игровых ситуациях.

Жесткая фиксация на поворотах позволяет моделировать не только устойчивые панели, но и устойчивые арочные конфигурации, сопряженные последовательно перемычками по основаниям.

Изобретение предназначено для моделирования пространственных кривых и каркасов поверхностей, в частности в виде переформируемых наглядных пособий и игр архитектурного профиля. Сущность изобретения: косозвенник состоит из набора последовательно сочлененных звеньев, фиксируемых скошенными основаниями. Одно основание каждого звена выполнено в виде пирамидообразной чаши, другое разделено на две части, вводимые в чашу соседнего звена и расклиниваемые наклонным диском, что создает жесткость стыком набора. Промежуточное положение диска образует ходовые зазоры в чаше, что позволяет развернуть звенья, изменяя их угловую ориентацию. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Косозвенник, содержащий ряд последовательно и поворотно соединенных одно с другим основаниями звеньев, у каждого из которых стыковочные элементы оснований снабжены фиксаторами, размещенными соответственно вершинам правильного многоугольника, ориентированы под углом 90^o и жестко соединены между собой боковинами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения самопроизвольного изменения конфигураций, одно основание у каждого звена выполнено в виде граненой чаши, а второе совместно с вкладышем имеет форму усеченной пирамиды, смежные грани которой соответственны полости чаши, вкладыш снабжен гребнем, введенным в отверстие между боковинами, причем боковины имеют проемы, в которых посредством оси установлен наклонно и поворотно диск, обод которого введен в паз, выполненный в средней части гребня, а внешняя кромка чаши выполнена меньше внутренней. 2. Косозвенник по п.1, отличающийся тем, что пирамидообразные элементы основания образуют зигзагообразный промежуток по месту стыка, размер которого выбран близким к проекции ребра на полость стыка, а грани, прилегающие к концам стыка, выполнены ортогональными и на расстоянии, меньшем проема чаши. 3. Косозвенник по п.1, отличающийся тем, что средняя длина боковин косозвенников выбрана единичной и в соотношениях 1 2 5 7 10.