УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОБЪЕМНЫХ ТЕЛ Российский патент 1997 года по МПК A63H33/10 

Изобретение относится к области предметов культурно-бытового назначения, в частности к сборным декоративным предметам, конструкционным наборам, с помощью которых могут быть собраны геометрические фигуры различной степени сложности.

Известны устройства для формообразования объемных тел в виде конструкционного набора, содержащего гибкие трубчатые элементы различной длины и соединительные элементы с консольными стержнями.

Данное устройство позволяет получить различные сборно-разборные (объемные) конструкции с большим числом вариантов сборки. Однако устройство не позволяет получать кольцегранные фигуры, по симметрии соответствующие правильным и полуправильным многогранникам, и фигурам, образуемым от их пересечений между собой. Это вызвано тем, что узлы крепления не позволяют соединить в одном центре два или более соприкасающихся друг с другом сборных кольца, что необходимо для построения фигур, где каждая грань представлена кольцом или его частью.

Вышеназванное устройство обладает наибольшим числом общих с заявленным техническим решением признаков, в силу чего принято нами за прототип.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство, заключается в повышении удобства и надежности сборки объемных тел, например кольцегранных фигур, а технический результат от использования заявленного устройства выражается в возможности производить подготовительную сборку в одной плоскости. То есть применять так называемую паркетную сборку и тем самым значительно сократить ее время.

Вышеназванный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для формообразования объемных тел, содержащем набор гибких трубчатых элементов различной длины и набор соединительных элементов с консольными стержнями для соединения с гибкими трубчатыми элементами, названные соединительные элементы выполнены с приспособлениями для сборки с соединительными элементами набора, а консольные стержни расположены в одной плоскости и направлены таким образом, что угол между их осями и прямоугольными осями симметрии, проходящими через центр соединительного элемента составляет 1,5-15^o, причем в каждом соединительном элементе количество консольных стержней, имеющих угол отклонения осей по часовой стрелке, равно количеству консольных стержней, отклоненных под тем же углом против часовой стрелки, при этом по меньшей мере у части соединительных элементов консольные стержни образуют противоположно направленные пары, у каждой из которых точка пересечения оси консольного стержня, направленного по часовой стрелке, с осью консольного стержня, направленного против часовой стрелки, расположена на оси симметрии и смещена относительно центра соединительного элемента.

В качестве приспособления для соединительных элементов между собой в них предусмотрены выступы и отвечающие этим выступам углубления. Это могут быть выступы в форме призмы с квадратным основанием, которые показаны в приведенных чертежах. Но выступ и соответственно углубление может быть и другой формы, например сферической, цилиндрической и т.п.

Выполнение соединительных элементов плоскими с возможностью сборки с другими соединительными элементами набора, в которых оси консольных прямолинейных стержней не совпадают с прямоугольными осями симметрии и отклонены от них в разные стороны под углом β = 1,5^° - 15^°, при количественном равенстве консольных стержней, отклоненных по и против часовой стрелки, а также наличие у части соединительных элементов, образующих противоположнонаправленные пары, смещения точек пересечения осей консольных стержней относительно центра соединительного элемента дает возможность быстро и надежно и без искажения собирать объемные кольцегранные фигуры различной сложности.

Угол отклонения осей консольных стержней β = 1,5^° - 15^° обусловлен радиусом кольца, образующего грань в собираемом объемном теле, и углом между плоскостями, в которых лежат собранные кольца, образующие грани. Другими словами он зависит от вида собираемого объемного тела (тетраэдр, куб, октаэдр, икосаэдр и т.п.) и его размеров.

При углах β меньше 1,5 ^o построить кольцегранные фигуры нельзя, так как угол между плоскостями, образующими грани, становится неуловимо малым и поверхность объемного тела будет приближаться к деформированной плоскости, а не к сфере, поверхность которой выполнена из колец.

При углах b больше 15^o также невозможно построение правильных кольцегранных фигур, так как в этом случае кольца, составляющие ее грани, будут искажены и собранные фигуры нельзя отнести ни к кольцегранникам, ни к правильным многогранникам.

Равное количество отклоненных от осей симметрии консольных стержней по и против часовой стрелки также обусловлено геометрией собираемых кольцегранных фигур.

Совокупность вышеназванных отличительных признаков позволяет достичь технический результат по сокращению времени сборки объемных тел.

Устройство для формообразования объемных тел иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид кольцегранного октаэдра с простыми соединительными элементами; фиг. 2 общий вид объемного тела, представляющего из себя пересечение двух кольцегранников октаэдра с кубом; на фиг. 3 узел 1 на фиг. 2, соединение двух простых соединительных элементов; на фиг. 4 - общий вид объемного тела самопересекающегося тетраэдра, т.е. кольца-грани которого пересекаются между собой; на фиг. 5 соединительный элемент со смещенными точками пересечения осей консольных стержней относительно центра; на фиг. 6 то же, вид сбоку; на фиг.7 соединительный элемент с восемью консольными стержнями; на фиг.8 то же, вид сбоку; на фиг. 9 12 показаны варианты отклонения осей консольных стержней соединительных элементов от прямоугольных осей симметрии, проходящих через центр соединительного элемента.

Устройство для формообразования объемных тел состоит из набора гибких трубчатых элементов 1 различной длины и набора соединительных элементов 2 и 3 с четырьмя и восемью консольными стержнями 4, оси которых отклонены под углом β = 1,5^° - 15^° от прямоугольных осей симметрии X и У, проходящих через центр О соединительного элемента. У соединительных элементов 2 и 3 имеются приспособления для сборки с аналогичными соединительными элементами, в частном случае в виде прямоугольных призматических выступов 5 и соответствующих им по размеру прямоугольных углублений 6. Кроме того, у части соединительных элементов 2 и 3 консольные стержни 4 образуют противоположно направленные пары, у которых точки пересечения М и N осей консольных стержней расположены на оси Y и смещены относительно центра О соединительного элемента.

Собирают объемные тела следующим образом.

Трубчатые элементы 1 насаживают на консольные стержни 4 соединительных элементов 2. Располагая их в горизонтальной плоскости, соединяют в кольца или кольцеобразные фигуры, образующие грани собираемого тела. Затем собранные грани поворачивают друг относительно друга на угол, соответствующий собираемому виду объемного тела. Так, например, для тетраэдра он близок к 70^o, у куба равен 90^o, у октаэдра 109^o, у додекаэдра 138^o, у икосаэдра 143^o.

Для сборки более сложных объемных тел (пересечения нескольких кольцегранников) используют соединительные элементы 3 с восемью консольными стержнями 4 или собранные из двух простых соединительных элементов 2. В этом случае призматические выступы 5 вставляют в прямоугольные углубления 6 на другом соединительном элементе 2, располагая их под прямым углом друг к другу, предварительно собрав кольцевые грани на плоскости.

Соединительные элементы 2 (фиг.9) со смещенными точками пересечения осей консольных стержней, образующих противоположно направленные пары относительно центра О, применяют при сборке кольцегранных фигур, в то время как соединительные элементы с отклонением осей консольных стержней (фиг.12) используют при сборке взаимопересекающихся кольцегранных фигур.

Возможность сборки соединительных элементов 2 между собой позволяет собирать объемные фигуры по отдельности, а затем соединять их в одно объемное тело в виде взаимопересекающихся фигур.

В качестве примера на фиг. 2 показано собранное объемное тело, состоящее из дуальных фигур куба и октаэдра, собранных соответственно из шести и восьми колец.

Использование: в игрушках. Сущность изобретения: устройство для формообразования объемных тел содержит набор гибких трубчатых элементов различной длины и набор соединительных элементов с консольными стержнями для соединения с гибкими трубчатыми элементами. Соединительные элементы выполнены с приспособлениями для сборки с соединительными элементами набора, а консольные стержни расположены в одной плоскости и направлены таким образом, что угол между их осями и прямоугольными осями симметрии, проходящими через центр соединительного элемента составляет 1,5 - 15^o. В каждом соединительном элементе количество консольных стержней, имеющих угол отклонения осей по часовой стрелке, равно количеству консольных стержней, отклоненных под тем же углом против часовой стрелки. По меньшей мере у части соединительных элементов консольные стержни образуют противоположно направленные пары, у каждой из которых точка пересечения оси консольного стержня, направленного по часовой стрелке, с осью консольного стержня, направленного против часовой стрелки, расположена на оси симметрии и смещена относительно центра соединительного элемента. 12 ил.

Устройство для формообразования объемных тел, содержащее набор гибких трубчатых элементов различной длины и набор соединительных элементов с консольными стержнями для соединения с гибкими трубчатыми элементами, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены с приспособлениями для сборки с соединительными элементами набора, а консольные стержни расположены в одной плоскости и направлены так, что угол между их осями и прямоугольными осями симметрии, проходящими через центр соединительного элемента, составляет 1,5 15^o, причем в каждом соединительном элементе количество консольных стержней, имеющих угол отклонения осей по часовой стрелке, равно количеству консольных стержней, отклоненных под тем же углом против часовой стрелки, при этом по меньшей мере у части соединительных элементов консольные стержни образуют противоположно направленные пары, у каждой из которых точка пересечения оси консольного стержня, направленного по часовой стрелке, с осью консольного стержня, направленного против часовой стрелки, расположена на оси симметрии и смещена относительно центра соединительного элемента.