ЭЛЕМЕНТ СБОРНОЙ КОНСТРУКЦИИ, БЛОК ДЛЯ МОЩЕНИЯ, ОБЛИЦОВОЧНАЯ ПЛИТКА ИЛИ ЭЛЕМЕНТ ИГРУШКИ С ЗАМКОВЫМ СОЕДИНЕНИЕМ И СПОСОБ ИХ СОЗДАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E04C1/00 E01C5/00 A63H33/08 

Элемент сборной конструкции, блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки с замковым соединением предназначены, главным образом, для сооружения конструкций без использования строительного раствора или для декоративных покрытий. Кроме того, оно также может быть использовано для создания плоской или пространственной игрушки/игры, пригодной для построения узоров. Процедура описывает возможные способы реализации.

В патенте США №2009113815 описан трехмерный элемент сборной конструкции. В нем для реализации сферических поверхностей использована гексагональная усеченная пирамида. На боковых сторонах элемента сборной конструкции реализованы установочные конусов и выемок, предотвращающие проскальзывание элементов. В патенте США №2007094988 описаны плоские элементы сборной конструкции с возможностью поворота в плоскости, которые имеют соединенные друг с другом шипы, являющиеся зафиксированными тогда, когда элемент сборной конструкции повернут до конечной плоскости конструкции. Конусы являются соединенными друг с другом только после того, как это выполнено.

В патенте США №4429506 описаны соединенные друг с другом элементы сборной конструкции, обеспечивающие скрепление без строительного раствора. По существу, они представляют собой куб, установленный на одну из его граней, с установочными конусами и пазами, реализованными на боковых сторонах. Эти установочные элементы не предотвращают размещение куба в направлении его пространственной диагонали. Когда элемент сборной конструкции помещен на место, он больше не будет разваливаться. Он может быть отсоединен только в том направлении, с которого он был вставлен. Недостаток элементов сборной конструкции, описанных во всех трех патентах, состоит в том, что они могут быть отсоединены просто путем перемещения в конкретном направлении, и что для них требуется наличие специальных установочных конусов.

При создании изобретения цель авторов изобретения состояла в том, чтобы решить задачу разработки такого элемента сборной конструкции или такого элемента покрытия, который обеспечивает возможность создания взаимного соединения, несущего нагрузку, без строительного раствора, когда он размещен так, что не может быть извлечен в каком-либо прямом направлении, который также способен обеспечивать реализацию самонесущей конструкции, и он может использоваться даже для строительства ненесущей стены, цилиндра или сегмента купола. В то же самое время он также может использоваться для создания приятного узора при использовании в качестве облицовочной плитки. В соответствии с особым вариантом реализации настоящего изобретения, он также может использоваться для конструирования компонента, используемого в мозаичной игре-головоломке. Однако, поскольку компоненты игры не разваливаются, они также могут использоваться для построения трехмерных конструкций. Изобретение также содержит процедуру создания этих элементов.

Изобретением является элемент сборной конструкции, блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки с замковым соединением, одна часть которого представляет собой деталь, обеспечивающую, по меньшей мере, один механизм фиксации в плоскости, а другая его часть представляет собой элемент, обеспечивающий, по меньшей мере, один механизм фиксации в пространстве. Элемент сборной конструкции, блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки отличаются тем, что деталь, обеспечивающая механизм фиксации в плоскости, представляет собой деталь с тремя клешневыми захватами, построенную вокруг равностороннего треугольника с пазами, соответствующими его выступающим наружу клешневым захватам, расположенным на дуге окружности, совпадающей с его внешними границами. Выступающие наружу клешневые захваты поворачивают в плоскости вокруг центра поворота. Они совмещаются с пазами другой детали с тремя клешневыми захватами, обеспечивая механизм фиксации байонетного типа, где центр дуги окружности совпадает с центром поворота в плоскости. Элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, либо содержит, по меньшей мере, одну гексагональную призму, расположенную рядом с деталью с тремя клешневыми захватами и соединенную с углами равностороннего треугольника, в котором размещена деталь с тремя клешневыми захватами, так, что выступающие наружу клешневые захваты продолжаются за пределы гексагональной призмы на то же самое расстояние, на которое пазы продолжаются внутрь основания гексагональной призмы, либо элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, состоит из выступов (конусов), созданных на периферии детали с тремя клешневыми захватами, которые обеспечивают соединение типа паз/конус, и соединительных пазов, так что каждая деталь содержит как выступы (конусы), так и пазы.

Процедура согласно настоящему изобретению относится к реализации элементов сборной конструкции, блоков для мощения, облицовочных плиток или элементов игрушек согласно настоящему изобретению:

Процедура создания элемента сборной конструкции, блока для мощения, облицовочной плитки или элемента игрушки согласно настоящему изобретению, во время которой сначала создают внешнюю границу детали с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости: Операция 1: строят равносторонний треугольник, соответствующий размеру создаваемого элемента, и в его углах строят окружности с одинаковыми радиусами. Операция 2: от центра окружности в одном из углов треугольника рисуют дугу, которая является касательной к другой окружности. Операция 3: рисуют линию построения, которая является перпендикулярной касательной к окружности, вокруг центра дуги окружности на стороне дуги окружности; точка, где линия построения пересекается с дугой окружности, является одной из конечных точек дуги окружности, а также одним из углов шестиугольника. Операции 4 и 5: это действие повторяют для двух других окружностей, или результирующую дугу окружности поворачивают с шагом 120 градусов. Это приводит к тому, что конечные точки результирующих дуг окружностей содержат равносторонний треугольник. Операция 6: этот треугольник используют для построения шестиугольника. Операция 7: из угла построенного шестиугольника строят линию, которая является касательной к прилегающей окружности. Эта касательная линия, соответствующая дуга и дуга окружности, которая является касательной к ней, являются одним из выступающих наружу клешневых захватов детали с тремя клешневыми захватами. Операция 8: этот выступающий наружу клешневой захват поворачивают вокруг результирующих углов шестиугольника с шагом 120 градусов на основании полярного массива. Это дает одну сторону пазов, выступающих внутрь основания шестиугольника. Операция 9: его поворачивают с шагом 120 градусов, в результате чего получают остальные стороны. Для того, чтобы деталь с тремя клешневыми захватами обеспечивала самофиксирующийся механизм, отношение между радиусом окружностей и высотой равностороннего треугольника может составлять от 1 до 1,3:9. Следуя этому, создают деталь с произвольной толщиной. После этого создают элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве. Это может быть выполнено двумя способами: либо на шестиугольнике, построенном вместе с деталью с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, строят призму, либо на периферии детали с тремя клешневыми захватами создают фиксирующие выступы типа паз/конус и соответствующие пазы, и они присоединены к ней таким образом, что созданный конус выходит за пределы выпуклого выступающего наружу клешневого захвата, а в вогнутой выемке создан паз, расположенный на одной линии с конусом.

Для достижения изложенной цели элемент сборной конструкции, блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки также могут быть созданы согласно другой процедуре, во время которой сначала создают внешнюю границу детали с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости: Операция 1: строят три равносторонних треугольника, соответствующие размеру создаваемого элемента. Операция 2: определяют центр среднего треугольника. Операция 3: строят дуги окружностей, пересекающие центр треугольника и проходящие через точку а в углу среднего треугольника от начала координат b в углу прилегающего треугольника. Операция 4: дугу окружности в точке а поворачивают с шагом 120 градусов вокруг точки а на основании полярного массива. Операция 5: строят касательную от точки а до дуг окружностей, пересекающих центр треугольника. Операция 6: строят ломаную линию, состоящую из трех дуг окружностей. Операция 7: их поворачивают с шагом 120 градусов вокруг точки а на основании полярного массива. Это дает один из выступающих наружу конусов и очертание одного из пазов, выступающих внутрь основания. Операция 8: точку а соединяют с двумя концами дуги окружности. В результате этого получают углы шестиугольника. Операция 9: строят шестиугольник вместе с другими выступающими наружу конусами и пазами. Следуя этому, создают деталь с произвольной толщиной. После этого создают элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, что может быть выполнено двумя способами: либо на шестиугольнике, построенном вместе с деталью с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, строят призму, либо на периферии детали с тремя клешневыми захватами создают фиксирующие выступы типа паз/конус и соответствующие пазы, и они присоединены к ней таким образом, что созданный конус выходит за пределы выпуклого выступающего наружу клешневого захвата, а в вогнутой выемке создан паз, расположенный на одной линии с конусом.

Варианты реализации настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Для подробного описания изобретение использованы чертежи, на которых изображено следующее:

на чертежах Фиг.1а-Фиг.1f изображены операции, выполняемые в одном из способов, описанных в изобретении,

на чертежах Фиг.2а-Фиг.2f изображены операции, выполняемые в другом способе, описанном в изобретении,

на чертеже Фиг.3 изображен один из элементов, описанных в изобретении, а также показано то, как его поворачивают для фиксации,

на чертеже Фиг.4 приведено пространственное изображение варианта реализации одного из элементов покрытия или элементов мозаичной головоломки, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.5 приведено пространственное изображение узора, который может быть создан с использованием одного из элементов, описанных в изобретении, а также показано то, как этот элемент поворачивают для фиксации,

на чертеже Фиг.6 приведено пространственное изображение одного из элементов сборной конструкции, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.7 приведено пространственное изображение другого возможного варианта реализации элементов сборной конструкции, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.8 приведено пространственное изображение третьего возможного варианта реализации элементов сборной конструкции, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.9 приведено пространственное изображение пола/потолка или опалубки, которые могут быть созданы с использованием элементов сборной конструкции, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.10 приведено пространственное изображение стены, которая может быть создана с использованием элементов сборной конструкции, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.11 приведено пространственное изображение элемента сборной конструкции, описанного в изобретении, который пригоден для создания арок и согнут под углом,

на чертеже Фиг.12 приведено пространственное изображение дугообразного участка стены, который может быть создан с использованием элемента сборной конструкции, согнутого под углом, а также показано то, как этот элемент поворачивают для фиксации,

на чертеже Фиг.13 приведено пространственное изображение другого варианта реализации формы элемента, описанного в изобретении, который создан с использованием процедуры 2,

на чертеже Фиг.14 приведено пространственное изображение покрытия, которое может быть создано с использованием элемента, изображенного на чертеже Фиг.13, а также показано то, как этот элемент поворачивают для фиксации, и точка, относительно которой совершают поворот,

чертежи Фиг.15а-Фиг.15с содержат примеры узоров, которые могут быть созданы с использованием элементов, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.16 приведено пространственное изображение четвертого возможного варианта реализации элементов сборной конструкции, описанных в изобретении,

на чертеже Фиг.17 изображено ограничение размера конусов и пазов в элементе сборной конструкции согласно чертежу Фиг.16,

на чертежах Фиг.18а-Фиг.18е изображены другие возможные варианты реализации взаимного соединения типа конус/паз в элементе сборной конструкции согласно чертежу Фиг.16,

на чертежах Фиг.19а-Фиг.19b изображено то, как элемент сборной конструкции согласно чертежу Фиг.16 размещают и поворачивают для фиксации,

на чертеже Фиг.20 приведено плоское изображение пространственного элемента сборной конструкции, пригодного для реализации сегмента купола,

на чертеже Фиг.21 приведено пространственное изображение элемента сборной конструкции согласно чертежу Фиг.20,

на чертеже Фиг.22 приведено аксонометрическое изображение сегмента купола, разбитого на треугольники,

на чертеже Фиг.23 изображены относительные углы треугольников согласно чертежу Фиг.22 в разрезе,

на чертежах Фиг.24а-Фиг.24b приведено аксонометрическое изображение элемента сборной конструкции согласно чертежу Фиг.21 во время поворота,

на чертеже Фиг.25 приведено аксонометрическое изображение элемента сборной конструкции согласно чертежу Фиг.21 после поворота,

на чертеже Фиг.26 на виде сбоку изображен сегмент купола, реализованный с использованием элемента сборной конструкции согласно чертежу Фиг.20,

на чертеже Фиг.27 приведено пространственное изображение сегмента купола, реализованного с использованием элемента сборной конструкции согласно чертежу Фиг.20.

На чертежах Фиг.1а-Фиг.1f проиллюстрированы операции, выполняемые в одном из способов, описанных в изобретении. Эта процедура служит для создания элемента сборной конструкции, блока для мощения, облицовочной плитки или элемента игрушки согласно настоящему изобретению, во время которой сначала создают внешнюю границу детали 21 с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости: Операция 1: строят равносторонний треугольник, соответствующий размеру создаваемой детали 21 с тремя клешневыми захватами (см. чертеж Фиг.1а), и в его углах строят окружности с одинаковыми радиусами 2. Операция 2: от центра двух окружностей в одном из углов треугольника рисуют три дуги окружностей, которые являются касательными к двум другим окружностям. Следовательно, он также будет центром 12 дуг окружностей. Операция 3: вокруг центра дуги 3 окружности на стороне дуги окружности рисуют линию 4 построения, являющуюся перпендикулярной касательной к окружности 2; точка, где линия 4 построения, перпендикулярная касательной, пересекается с дугой 3 окружности, будет являться одной из конечных точек дуги окружности, а также одним из углов шестиугольника 5. Операции 4 и 5: это действие повторяют для двух других окружностей 2, или результирующую дугу 3 окружности поворачивают с шагом 120 градусов. Это приводит к тому, что конечные точки результирующих дуг 3 окружностей содержат равносторонний треугольник (см. чертеж Фиг.1с). Операция 6: этот треугольник используют для построения шестиугольника 5. Операция 7: из угла построенного шестиугольника 5 строят линию, которая является касательной к прилегающей окружности 5 (см. чертеж). Эта касательная линия 6, участок соответствующей окружности 2 до дуги 3 окружности и дуга 3 окружности, которая является касательной к ней, будут одним из выступающих наружу клешневых захватов 22 детали 21 с тремя клешневыми захватами. Операция 8: этот выступающий наружу клешневой захват 22 поворачивают вокруг результирующих углов шестиугольника 5 с шагом 120 градусов на основании полярного массива (см. чертеж Фиг.1е). Это дает одну сторону пазов 23, выступающих внутрь основания шестиугольника 5 и относящихся к детали 21 с тремя клешневыми захватами. Операция 9: строят остальные стороны путем поворота с шагом 120 градусов (см. чертеж Фиг.1f); для того, чтобы деталь 21 с тремя клешневыми захватами обеспечивала самофиксирующееся соединение, радиус 7 окружностей 2 может составлять от 1% до 14,44% от высоты 8 равностороннего треугольника. Также может быть создана деталь с противоположным направлением поворота, если в отличие от чертежа Фиг.1b, касательная 6 нарисована с другой стороны. Следуя этому, создают деталь с произвольной толщиной. После этого создают элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве. Это может быть выполнено двумя способами: согласно одному техническому решению, на шестиугольнике 5, построенном вместе с деталью 21 с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, строят гексагональную призму 20. Согласно другому техническому решению (см. соответствующие чертежи ниже), на периферии детали 21 с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, создают фиксирующие выступы 28 типа паз/конус (конусы) и соответствующие пазы 29, и они присоединены к ней таким образом, что созданные выступы (конусы) 28 выходят за пределы выпуклого выступающего наружу клешневого захвата, а в вогнутой выемке 23 создан паз, расположенный на одной линии с конусом 29.

На чертежах Фиг.2а-Фиг.2f изображены операции, выполняемые в другом способе, описанном в изобретении. Этот способ также служит для создания элемента сборной конструкции, блока для мощения, облицовочной плитки или элемента игрушки согласно настоящему изобретению, во время которого сначала создают иную внешнюю границу детали 21 с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости: Операция 1: строят три равносторонних треугольника 1, соответствующих размеру создаваемой детали 21 с тремя клешневыми захватами. Операция 2: определяют центр среднего 1 треугольника 9 (см. чертеж Фиг.2а). Операция 3: строят дуги 3 окружностей, пересекающие центр 9 треугольника 1 и проходящие через точку а в его углу от начала координат b в углу прилегающего треугольника 1 (см. чертеж Фиг.2b). Операция 4: дугу окружности в точке а поворачивают с шагом 120 градусов вокруг точки а на основании полярного массива. Операция 5: строят 10 касательных окружностей от точки а до дуг 3 окружностей, пересекающих центр 9 треугольника 1 (см. чертеж Фиг.2с). Операция 6: строят ломаную линию, состоящую из трех результирующих дуг окружностей (см. чертеж Фиг.2d). Операция 7: их поворачивают с шагом 120 градусов вокруг точки а на основании полярного массива. Это дает один из выступающих наружу конусов 22 и очертание одного из пазов, выступающих внутрь основания 23 (см. чертеж Фиг.2е). Операция 8: точку а соединяют с конечными точками двух длинных 3 дуг 11 окружностей. В результате этого получают углы шестиугольника 5. Операция 9: строят шестиугольник, другие выступающие наружу конусы 22 и выступающие наружу пазы 23 (см. чертеж Фиг.2f). Также может быть создана деталь с противоположным направлением поворота, если, в отличие от чертежа Фиг.2b, начало координат b расположено с другой стороны. Следуя этому, создают деталь с произвольной толщиной. После этого создают элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве. Это может быть выполнено двумя способами: согласно одному техническому решению, на шестиугольнике 5, построенном вместе с деталью 21 с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, строят гексагональную призму 20. Согласно другому техническому решению (см. соответствующие чертежи ниже), на периферии детали 21 с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, создают фиксирующие выступы 28 типа паз/конус (конусы) и соответствующие пазы 29, и они присоединены к ней таким образом, что созданные выступы (конусы) 28 выходят за пределы выпуклого выступающего наружу клешневого захвата, а в вогнутой выемке 23 создан паз, расположенный на одной линии с конусом 29.

На чертеже Фиг.3 изображен один из элементов, описанных в изобретении, а также показано то, как его поворачивают для фиксации. Этот элемент был создан согласно процедуре, которая была описана первой по порядку. Ниже приведено описание этого элемента. Периферия элемента указана на чертеже с использованием сплошной линии, тогда как штрихпунктирной линией указано более удаленное положение, а пунктирной линией указано почти повернутое положение. Этот чертеж является хорошей иллюстрацией того, как выступающее наружу плечо 22 детали 21 с тремя клешневыми захватами может быть повернуто с введением его в паз 23 вокруг угла гексагональной призмы 20 и будет иметь идеальную центровку, причем одновременно с этим боковые стенки гексагональной призмы 20 также упираются друг в друга.

На чертеже Фиг.4 приведено пространственное изображение того, как создают элемент сборной конструкции, блок для мощения, облицовочную плитку или элемент игрушки, описанные в изобретении. Чертеж содержит плоский вариант реализации, который является отличным вариантом выбора как в качестве элемента покрытия, так и в качестве мозаичной головоломки. При использовании в качестве элемента покрытия предпочтительным материалом для выбора должна являться керамика, и деталь 21 с тремя клешневыми захватами должна быть окрашена, чтобы также могли быть созданы приятные узоры (также см. чертежи Фиг.14а-Фиг.14с). Материал элемента покрытия является однородным, то есть, гексагональная призма 20 и треугольная деталь 21 выполнены из одного и того же материала. Лучшими вариантами выбора для элементов мозаичной головоломки являются картон или пластмасса.

В этом случае гексагональную призму 20 и деталь 21 с тремя клешневыми захватами вырезают по отдельности и склеивают. Этот элемент также может быть создан с использованием формованной пластмассы. На чертеже Фиг.5 приведено пространственное изображение одной из форм, которая может быть создана с использованием элементов, описанных в изобретении. При создании покрытия поверхность надолго зафиксирована при повороте в заданном направлении 24 поворота. Она не будет перемещаться даже в том случае, если она будет подвергаться воздействию сил, перпендикулярных покрытию, даже если расположенное внизу основание ослабляется. Естественно, также может быть создано зеркальное изображение, когда направление поворота также будет противоположным. Этот элемент также может быть создан с использованием прозрачного или цветного стекла. На чертеже Фиг.6 приведено пространственное изображение одного из элементов сборной конструкции, описанных в изобретении. В этом случае единственным существенным отличием от варианта, описанного выше, является толщина. Стальная арматура 25 также показана на чертеже с использованием штрихпунктирной линии. Необходимость в ее наличии может появиться в случае более высоких сил натяжения. На чертеже Фиг.7 приведено пространственное изображение третьего возможного варианта реализации элемента сборной конструкции, описанного в изобретении, в котором гексагональная призма 20 охвачена двумя деталями 21 с тремя клешневыми захватами. Этот вариант реализации может способствовать обеспечению прочного соединения. Созданный таким образом элемент также может быть создан из одного однородного материала и может быть создан с использованием любого наливного материала, которым является бетон или обожженный материал.

На чертеже Фиг.8 приведено пространственное изображение другого возможного варианта реализации элемента сборной конструкции, описанного в изобретении, в котором две гексагональных призмы 20 охватывают одну деталь 21 с тремя клешневыми захватами. Этот вариант реализации может обеспечивать наличие гексагональной решетки с обеих сторон. Созданный таким образом элемент также может быть создан из одного однородного материала, которым является бетон, стекло или обожженный материал. На чертеже Фиг.9 приведено пространственное изображение пола/потолка или опалубки, которые могут быть созданы с использованием элементов сборной конструкции, описанных в изобретении. Чертеж содержит изображение плоского пола/потолка, на который может быть нанесен другой слой бетона 27, когда его используют в качестве постоянной опалубки. На чертеже Фиг.10 приведено пространственное изображение стены, которая может быть создана с использованием элементов сборной конструкции, описанных в изобретении. Элементы, описанные в изобретении, были использованы для построения стены путем помещения первого ряда в бетонный фундамент 26, созданный на строительной площадке. Целесообразно, чтобы стена была усилена с использованием монолитных колонн в углах. В стене также могут использоваться элементы, выполненные из стекла, без обычной затирки штукатурки, применяемой в местах взаимных соединений. На чертежах Фиг.11 и Фиг.12 приведены пространственные изображения элемента сборной конструкции, описанного в изобретении, который пригоден для создания арок и согнут под углом, а также участка стены, которая может быть построена с его использованием. Если элемент сборной конструкции является ломаным с желательном углом вдоль медианы боковой стороны гексагональной призмы 20, элементы сборной конструкции или элементы опалубки приводят к тому, что они также являются пригодными для создания дугообразных поверхностей. Угол определяется дугой, которая должна быть реализована.

На чертеже Фиг.13 приведено пространственное изображение другого варианта реализации формы элемента, описанного в изобретении, который создан с использованием процедуры 2. В этом варианте реализации формы показаны только различия в реализации конца выступающего наружу конуса 22 и паза 24, дуга 3 фактически является той же самой.

На чертеже Фиг.14 изображено покрытие, которое может быть создано согласно чертежу Фиг.13 при повороте элемента для его фиксации. Стрелкой на чертеже указан центр поворота. Чертежи Фиг.15а-Фиг.15с содержат примеры узоров, которые могут быть созданы с использованием элемента, описанного в изобретении. Этот чертеж не требует какого-либо особого объяснения. Однако, стоит отметить следующее: если поверхность элемента или материала всего элемента целиком имеет иной цвет, иную структуру или зернистость, то с его использованием могут быть созданы произвольные узоры - например узор, приводящий к бесконечному покрытию согласно чертежам. На чертеже Фиг.16 приведено пространственное изображение четвертого возможного варианта реализации элемента сборной конструкции, описанного в изобретении. В другом способе реализации элемента, обеспечивающего фиксацию в пространстве, он содержит выступы (конусы), обеспечивающие взаимные соединения типа паз/конус, которые реализованы на периферии детали 21 с тремя клешневыми захватами, а так же как пазы, расположенные на одной линии с ними, чтобы каждая деталь содержала как выступы (конусы) так и пазы. Автор изобретения пришел к выводу, что деталь 21 с тремя клешневыми захватами, созданная согласно принципу конструирования, описанному выше в описании патента, также способна обеспечивать фиксацию в пространстве, когда она является взаимно соединенной с другими деталями путем поворота друг относительно друга даже без наличия гексагональной призмы 20, если выступы 28, обеспечивающие соединения типа паз/конус, расположены на дугообразных боковых краях выступающих наружу плеч 22 детали 21 с тремя клешневыми захватами, и в противоположные боковые края противоположных деталей врезаны пазы 29, соответствующие поперечному сечению выступов 28, которые обеспечивают фиксацию.

Эти выступы 28 и пазы 29, обеспечивающие фиксацию в пространстве за счет соединения типа паз/конус, сконструированы следующим образом: рисуют новые концентрические дуги 3 вокруг дуг 3 детали 21 с тремя клешневыми захватами, служащей в качестве основного элемента, от соответствующих центров вне протяженности выступающих наружу плеч 22, обеспечивающих соединение, и внутри обратных пазов 23 (также см. чертеж Фиг.23).

На чертеже Фиг.17 изображено ограничение размера конусов и пазов в элементе сборной конструкции согласно чертежу Фиг.16. Ширина и/или глубина выступов 28 и пазов 29, обеспечивающих фиксацию, измеренная от внешних границ детали с тремя клешневыми захватами, могут изменяться, но не могут превышать половину относительной ширины выступающих (наружу) плеч, что изображено с использованием контурной линии 31. Это техническое решение может быть применено вне зависимости от толщины детали 21 с тремя клешневыми захватами.

На чертежах Фиг.18а-Фиг.18е изображены другие возможные варианты реализации взаимного соединения типа конус/паз в элементе сборной конструкции согласно чертежу Фиг.16. Поперечные сечения выступов 28 и соответствующие пазы 29 могут быть различными, но для обеспечения прочности предпочтительным во взаимных соединениях является треугольное (см. чертеж Фиг.18а) или коническое (см. чертеж Фиг.18d) поперечное сечение. Однако, оно может также быть плоским (см. чертеж Фиг.18с) или ступенчатым (см. чертеж Фиг.18d). В том случае, когда деталь 21 с тремя клешневыми захватами выполнена из гибкого материала, соединение типа паз/конус также может быть снабжено кнопкой-защелкой (см. чертеж 18е).

На чертежах Фиг.19а-Фиг.19b изображено то, как элемент сборной конструкции согласно чертежу Фиг.16 соединяют и поворачивают для фиксации. Техническое решение с треугольным или коническим поперечным сечением также может помочь сжимать элементы вместе, когда они повернуты вместе и установлены в надлежащие положения. На чертеже показано, что при повороте для фиксации вокруг надлежащего центра 30 поворота, реализованные выступы 28 не сталкиваются, поскольку места, обозначенные толстой штриховкой 29, содержат пазы.

Кроме того, автор изобретения пришел к следующему выводу: если выполнить особые пространственные преобразования с деталью 21 с тремя клешневыми захватами, реализованной с выступами 28 и пазами 29, то можно создать особые сегменты купола в качестве прочного слоя, когда они повернуты для фиксации и установлены в надлежащие положения.

На чертежах Фиг.20 и Фиг.21 изображен пространственный элемент сборной конструкции, пригодный для создания сегмента купола. Для создания пространственных элементов сборной конструкции этого типа необходимо разделить сегмент 35 купола, вырезанный из сферической поверхности, на хорды 32, конечные точки которых находятся на сферической поверхности и которые образуют треугольник (который также может использоваться для построения шестиугольников). Длина этих хорд 32 может отличаться друг от друга только лишь до такой степени, что созданные элементы, с выступами 28 и пазами 29, будут несущими, когда они повернуты, и сохраняется опорная функция выступов 28 и пазов 29. Чертеж содержит один такой сегмент купола, который не основан на принципе конструирования геодезического купола. Наверху купола расположен правильный шестиугольник. Элемент строят следующим образом: определяют центр 9 детали 21 с тремя клешневыми захватами, реализованной с выступами 28 и пазами 29, и рисуют хорды 32 из центра 9 для обеспечения соединительных клешневых захватов, разбивая, таким образом, трехплечий клешневой захват 21 на три равные части 34. Выполняют пространственный поворот (подъем) разделенных частей 34 поодиночке вдоль линий 33, пересекающих центр 9 и являющихся перпендикулярными хордам 32, на желательный угол, обусловленный размером сегмента купола и детали 21 с тремя клешневыми захватами. Результирующий элемент может использоваться для установки прочного сегмента купола, поскольку соединения и пазы имеют определенную величину допуска, когда они входят друг в друга при повороте. Это означает, что отсутствует необходимость полностью и точно смыкать элементы вместе при их совмещении с периметром основного элемента. По сравнению с боковой стороной правильного шестиугольника, расположенного наверху купола, степень отклонения значений длины хорд составляет всего лишь, приблизительно, семь процентов, даже в том случае, когда строят купол большего размера. Если неправильный треугольник, содержащий хорды 32, спроецирован на плоскость, и эти элементы размещены на треугольниках, то можно заметить, что эти элементы также способны нести нагрузку неточных соединений, и выступы из внешних границ, имеющие больший размер 28, способны обеспечивать опору. Для этого требуется, чтобы выступы 28 имели надлежащий размер. Шестиугольники могут быть построены с использованием неправильных (неравносторонних) треугольников, образованных хордами, плоскости которых по сравнению друг с другом также образуют углы, являющиеся приблизительно одинаковыми, которые зависят от количества элементов.

На чертежах Фиг.24а-Фиг.24b изображен элемент сборной конструкции согласно чертежам Фиг.20-Фиг.23 во время поворота и после поворота. Поворот пространственных элементов сборной конструкции, созданных из детали 21 с тремя клешневыми захватами, является свободным, поскольку их поворот выполняют вокруг точки 30 поворота, которая расположена в конкретной плоскости, когда два других элемента соединены. При повороте соединительное плечо соединяется только лишь с плоскостью рядом с ним. Третье плечо находится в другой плоскости, с которой будет соединен следующий элемент. Неправильный шестиугольник, созданный после поворота элементов так, что они входят друг в друга, и соединения и пазы вдвигаются друг в друга, представляет собой неправильный шестиугольный элемент сегмента купола.

На чертежах Фиг.26 и Фиг.27 изображен не вполне правильный сферический сегмент, который может быть построен с использованием пространственных элементов сборной конструкции, с отверстиями, расширяющимися на краях. Способ соединения плоских элементов сборной конструкции: первая гексагональная пирамида 20 стоит в его углу. После этого элементы поворачивают так, чтобы они входили друг в друга, по рядам.

Элемент сборной конструкции, блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки с замковым соединением, описанные в изобретении, являются пригодными, в основном, для построения конструкций без использования строительного раствора или для декоративных покрытий. Кроме того, они также могут использоваться для создания плоской или пространственной мозаики, пригодной для построения узоров. Они также являются пригодными для покрытия наружных поверхностей в качестве облицовочных плиток, и могут использоваться в качестве составных элементов для стен зданий для быстрого строительства стен зданий. Когда они изготовлены с использованием изоляционного материала, то они также пригодны для ретроактивной изоляции стен. Они также могут быть созданы в качестве декоративных облицовочных плиток для стен, полов/потолков, и также могут использоваться для создания опалубки, плиток для настила полов на улице, облицовочных плиток для внутренних стен, несущих стен, изгородей или разделительных перегородок. Структура их размещения делает возможным быстрое строительство. Выбор материала является свободным; они могут быть отлиты, отштампованы, отфрезерованы и даже могут быть выполнены из прозрачного материала. Они могут быть использованы в качестве стены с ребрами жесткости или даже в качестве ненесущей стены. Пространственный элемент сборной конструкции может использоваться при сооружении цилиндрических сводов, дымоходов, туннелей, колодцев и т.д., то есть, для сооружения цилиндрических и полуцилиндрических форм, а также сегментов куполов конкретного размера.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 - треугольник

2 - окружность

3 - дуга окружности, дуга

4 - линии построения, перпендикулярная касательной

5 - шестиугольник

6 - линия касательной

7 - радиус

8 - высота

9 - центр треугольника

10 - касательная окружность

11 - конечная точка

12 - центр дуги окружности

а - точка

b - начало координат

20 - гексагональная призма

21 - деталь с тремя клешневыми захватами

22 - выступающий наружу клешневой захват

23 - паз

24 - направление поворота

25 - стальная арматура

26 - бетонный фундамент

27 - слой бетона

28 - выступ

29 - паз

30 - центр поворота

31 - контурная линия

32 - хорда

33 - линия

34 - субэлемент

35 - сегмент купола

Изобретение относится к строительству, в частности к элементам для сооружения конструкций без использования строительного раствора, а также для создания декоративных покрытий. Предложен элемент сборной конструкции, такой как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки с замковым соединением, одна часть которого представляет собой деталь, обеспечивающую, по меньшей мере, один механизм фиксации в плоскости, и другая его часть представляет собой элемент, обеспечивающий, по меньшей мере, один механизм фиксации в пространстве. Деталью, обеспечивающей механизм фиксации в плоскости, является деталь с тремя клешневыми захватами, построенная вокруг равностороннего треугольника, с выступающими наружу плечами и пазами, соответствующими их внешней границе, расположенной на сегменте окружности. Выступающие наружу клешневые захваты поворачивают в плоскости вокруг центра поворота. Они совмещаются с пазами другой детали с тремя клешневыми захватами для обеспечения фиксирующего механизма байонетного типа, где центр сегмента окружности совпадает с центром поворота в плоскости. Элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, содержит либо, по меньшей мере, одну гексагональную призму, расположенную рядом с деталью с тремя клешневыми захватами и соединенную с углами равностороннего треугольника, в котором размещена деталь с тремя клешневыми захватами, при этом выступающие наружу клешневые захваты продолжаются за пределы гексагональной призмы на то же самое расстояние степени, на которое пазы продолжаются внутрь основания гексагональной призмы, либо элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, созданный на периферии детали с тремя клешневыми захватами, состоит из выступов (конусов), обеспечивающих соединение типа паз/конус, и соединительных пазов, так что каждая деталь содержит как выступы (конусы), так и пазы. Изобретение также включает в себя способ создания этих элементов. 3 н.з. и 13 з.п. ф-лы, 27 ил.

1. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки с замковым соединением, одним компонентом которого является деталь, обеспечивающая, по меньшей мере, одну возможность фиксации в плоскости, и другой его деталью является элемент, обеспечивающий соединение в пространстве, отличающийся тем, что деталь, обеспечивающая механизм фиксации в плоскости, представляет собой деталь (21) с тремя клешневыми захватами, построенную вокруг равностороннего треугольника (1), с выступающими наружу плечами (22) и пазами (23), соответствующими его внешним границам, расположенным на дуге (23), выступающие наружу клешневые захваты (22) поворачивают в плоскости вокруг центра (30) поворота, их совмещают с пазами (23) другой детали (21) с тремя клешневыми захватами для обеспечения механизма фиксации байонетного типа, где центр (12) дуги совпадает с центром (30) поворота в плоскости, элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, либо содержит, по меньшей мере, одну гексагональную призму (20), расположенную рядом с деталью (21) с тремя клешневыми захватами и соединенную с углами равностороннего треугольника (1), в котором размещена деталь (21) с тремя клешневыми захватами, так что выступающие наружу клешневые захваты (22) продолжаются за пределы гексагональной призмы (20) на то же самое расстояние, на которое пазы (23) продолжаются в основание гексагональной призмы (20), либо элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, созданный на периферии детали (21) с тремя клешневыми захватами, состоит из выступов (28) (конусов), обеспечивающих соединение типа паз/конус, и соединительных пазов (29), так что каждая деталь содержит как выступы (28) (конусы), так и пазы (29).

2. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.1, отличающийся тем, что содержит деталь (21) с тремя клешневыми захватами и гексагональную призму (20), выполненные из одного материала, которые могут быть отлиты, отштампованы, вырезаны или отфрезерованы, причем этим материалом может являться, например: глина, бетон, керамика, стекло, пластмасса, вспененный изоляционный материал, клееная древесина, древесное волокно, картон.

3. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что имеет гексагональную призму (20) между двумя деталями (21) с тремя клешневыми захватами.

4. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что имеет деталь (21) с тремя клешневыми захватами между двумя гексагональными призмами (20).

5. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что поверхность детали (21) с тремя клешневыми захватами и/или гексагональной призмы (20) является окрашенной или подвергнутой пескоструйной обработке с использованием различных способов.

6. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он изготовлен таким образом, что деталь с тремя клешневыми захватами (21) и гексагональная призма (20) являются ломаными вдоль медиан поверхности гексагональной призмы (20) в соответствии с желательным углом.

7. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что стену строят путем помещения первого ряда элементов в бетонный фундамент (26) в соответствии со свободно выбранным шаблоном.

8. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.1, отличающийся тем, что деталь (21) с тремя клешневыми захватами армирована железом (25).

9. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.1, отличающийся тем, что выступы (28) (конусы), обеспечивающие соединение типа паз/конус для детали (21) с тремя клешневыми захватами, а также соединительные пазы (29) имеют поперечное сечение в форме треугольника или дуги уменьшающегося радиуса.

10. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.1, отличающийся тем, что выступы (28) (конусы), обеспечивающие соединение типа паз/конус для детали с тремя клешневыми захватами (21), а также соединительные пазы (29) реализованы имеющими прямоугольную или ступенчатую форму.

11. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.1, отличающийся тем, что выступы (28) (конусы), обеспечивающие соединение типа паз/конус для детали (21) с тремя клешневыми захватами, а также соединительные пазы (29) имеют поперечное сечение, которое может быть снабжено кнопкой-защелкой.

12. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.1, отличающийся тем, что плоскость детали (21) с тремя клешневыми захватами является ломаной вдоль хорд (32), идущих к центру треугольника, соединяющего начальные точки дуг (3) детали (21) с тремя клешневыми захватами и центр (9) треугольника, поднятого в достаточной степени, и, таким образом, реализована деталь (21) с тремя клешневыми захватами, состоящая из трех субэлементов (34) в различных плоскостях.

13. Элемент сборной конструкции, такой, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки по п.12, отличающийся тем, что сегмент купола (35) реализован с использованием детали (21) с тремя клешневыми захватами в трех плоскостях.

14. Способ создания элемента сборной конструкции, такого, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки, отличающийся тем, что сначала создают внешнюю границу детали (21) с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости: операция 1 - строят равносторонний треугольник (1), соответствующий размеру создаваемого элемента, и в его углах строят окружности с одинаковыми радиусами; операция 2 - от центра окружности в одном из углов треугольника (1) рисуют дугу (3) окружности, которая является касательной к другой окружности; операция 3 - рисуют линию (4) построения, которая является перпендикулярной касательной к окружности, вокруг центра (12) дуги окружности на стороне дуги окружности; точка, где линия (4) построения пересекается с дугой (3) окружности, является одной из конечных точек (11) дуги (3) окружности, а также одним из углов шестиугольника (5); операции 4 и 5 - это действие повторяют для двух других окружностей, или результирующую дугу (3) окружности поворачивают с шагом 120 градусов, приводя к тому, что конечные точки результирующих дуг (3) окружностей содержат равносторонний треугольник; операция 6 - полученный треугольник используют для построения шестиугольника (5); операция 7 - из угла построенного шестиугольника (5) строят линию (6), которая является касательной к прилегающей окружности, при этом касательная линия (6), соответствующая дуга и дуга (3) окружности, которая является касательной к ней, являются одним из выступающих наружу клешневых захватов (22) детали (21) с тремя клешневыми захватами; операция 8 - выступающий наружу клешневой захват (22) поворачивают вокруг результирующих углов шестиугольника (5) с шагом 120 градусов на основании полярного массива, что дает одну сторону пазов детали (21) с тремя клешневыми захватами, выступающими внутрь шестиугольника; операция 9 - его поворачивают с шагом 120°, в результате чего получают остальные стороны для того, чтобы деталь (21) с тремя клешневыми захватами обеспечивала самофиксирующийся механизм, отношение между радиусом окружностей (7) и высотой равностороннего треугольника (1) должно составлять от 1 до 1,3:9, из детали (21) с тремя клешневыми захватами создают деталь с произвольной толщиной, создают элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, что может быть выполнено двумя способами - либо на шестиугольнике (5), построенном вместе с деталью (21) с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, строят гексагональную призму (20), либо на периферии детали (21) с тремя клешневыми захватами создают фиксирующие выступы (28) типа паз/конус и соответствующие пазы (29), и они присоединены к ней таким образом, что создают конусы (28), выходящие за пределы выпуклого выступающего наружу клешневого захвата (22), а в вогнутой выемке (23) создан паз (29), расположенный на одной линии с ними.

15. Способ создания элемента сборной конструкции, такого, как блок для мощения, облицовочная плитка или элемент игрушки, отличающийся тем, что сначала создают внешнюю границу детали (21) с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости: операция 1 - строят три равносторонних треугольника (1), соответствующие размеру создаваемого элемента; операция 2 - определяют центр (9) среднего треугольника (1); операция 3 - строят дугу (3) окружности, пересекающую центр (9) треугольника и проходящие через точку (а) в углу среднего треугольника (1) от начала координат (b) в углу прилегающего треугольника (1); операция 4 - дугу (3) окружности в точке (а) поворачивают с шагом 120° вокруг точки (а) на основании полярного массива; операция 5 - строят касательную окружность (10) от точки (а) в углу среднего треугольника (1) до дуги окружности, пересекающей центр треугольника; операция 6 - строят ломаную линию, состоящую из трех дуг (3) окружностей; операция 7 - их поворачивают с шагом 120° вокруг точки (а) в углу среднего треугольника на основании полярного массива, что дает один из выступающих наружу конусов (22) и очертание одного из пазов (23), выступающих внутрь основания; операция 8 - точку (а) в углу среднего треугольника (1) соединяют с двумя концами дуги (3) окружности, в результате этого получают углы шестиугольника (5); операция 9 - строят шестиугольник (5) вместе с другими выступающими наружу конусами (22) и пазами (23), следуя этому, из результирующей детали создают деталь (21) с тремя клешневыми захватами, имеющую произвольную толщину, после этого создают элемент, обеспечивающий фиксацию в пространстве, что может быть выполнено двумя способами - либо на шестиугольнике (5), построенном вместе с деталью (21) с тремя клешневыми захватами, обеспечивающей фиксацию в плоскости, строят призму (20), либо на периферии детали (21) с тремя клешневыми захватами создают фиксирующие выступы (28) типа паз/конус и соответствующие пазы (29), и они присоединены к ней таким образом, что созданные конусы (28) выходят за пределы выпуклого выступающего наружу клешневого захвата (22), а в вогнутой выемке (23) создан паз, расположенный на одной линии с конусами (28).

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что деталь (21) с тремя клешневыми захватами разделяют на хорды (32), конечные точки которых находятся на сферической поверхности и содержат треугольники следующим образом: сначала определяют центр (9) детали (21) с тремя клешневыми захватами, созданной с наличием выступов (28) и пазов (29), рисуют хорды из центра (9) до начальной точки выступающих наружу плеч (22), разделяя, тем самым, деталь (21) с тремя клешневыми захватами на три равные части (34), причем эти части (34) являются повернутыми (поднятыми) в пространстве вдоль линий (33), перпендикулярных хордам (32), пересекающим центр (9), в соответствии с желательным углом (а), обусловленным размером сегмента купола и детали (21) с тремя клешневыми захватами.