УСТРОЙСТВО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2016 года по МПК G09B23/00 

Изобретение относится к области механики и может быть использовано для проведения практикумов по физике и математике в высших и средних учебных заведениях для изучения геометрических форм математических и физических решений изопериметрических задач.

Известно устройство моделирования замкнутой полидуги [1], состоящее из корпуса с прозрачной верхней крышкой, разделенного на секции подвижными перегородками, движущимися в пазах, расположенных в противоположных стенках корпуса, в подвижных перегородках расположены по одному пазу меньшего размера для гибкой только в поперечном направлении ленты, отличающееся тем, что корпус выполнен в форме многоугольного тороидального кольца, образованного внешними и внутренними стенками секций, пазы секций расположены по вершинам внешнего и внутреннего многоугольников, а лента, замкнутая внахлест, обладает пружинными свойствами, стремящимися сократить периметр образуемой ею фигуры.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей этого устройства за счет моделирования поверхностей.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из известных аналогичных технических решений, заключается в моделировании цилиндрической поверхности. Причина трудности аналитического моделирования цилиндрических поверхностей замкнутыми полидугами с заданными параметрами заключается в вычислительно сложной вариационной задаче со многими переменными, не имеющей на настоящий момент эффективного алгоритма решения.

На фиг. 1 представлена общая конструктивная схема устройства. На фиг. 2 представлена конструкция отдельного узла устройства.

Устройство состоит из линейки прозрачных корпусов 1_m, каждый с прозрачной верхней крышкой 2_1m и дном 2_2m, разделенных на герметичные для несжимаемой жидкости секции 3_m.n подвижными перегородками 4_m.n, движущимися в пазах 5_m.1n и 5_m.2n, расположенных в противоположных стенках корпуса 1_m, в подвижных перегородках 4_m.n, расположены по одному пазу 6_m.n меньшего размера для гибкой только в поперечном направлении ленты 7_m, при этом, корпус выполнен в форме многоугольного тороидального кольца, образованного внешними и внутренними стенками секций, пазы секций расположены по вершинам внешнего 5_m.2n и внутреннего многоугольника 5_m.1n, а лента, замкнутая внахлест обладает пружинными свойствами, стремящимися сократить периметр образуемой ею фигуры.

Все стенки корпусов выполнены прозрачными, а в стыкуемых дном к крышке следующего корпуса выполнены согласовано общие вентильные отверстия 8_m.1n и 8_m.2n, расположенные по разные стороны лент 7_m в секциях 3_m.n, допускающие при их открытии переток жидкости между соседними корпусами.

Устройство работает следующим образом. В емкости каждой секции 3_m.n, разделенной лентой 7_m, дополна заливается вязкая несжимаемая жидкость, например, глицерин. Затем ленты 7_m разнонаправленно с усилием сокращают свою длину в корпусах 1_m с верхними крышками 2_1m и с нижними доньями 2_2m до останова, перемещая подвижные перегородки 4_m.n в их вертикальных пазах 5_m.1n и 5_m.2n, воспринимающие усилия через пазы 6_m.n для нерастяжимых лент 7_m. Сглаживание резких перепадов высот между соседними лентами 7_m, аппроксимирующими цилиндрическую поверхность, обеспечивается ручным перераспределением жидкости через вентили 8_m.1n и 8_m.2n, в крышках 2_1m и доньях 2_2m в объемы секций 3_m.n, разделенные лентами 7_m. Точность представления улучшается при уменьшении ширины ленты и увеличении числа элементов линейки. Новизна предлагаемого изобретения обусловлена оригинальностью использования замкнутых полидуг для формирования сечений, ограниченных в ортогональной плоскости относительно оси цилиндра замкнутых масштабируемых моделей рельефа, в научно-исследовательских работах Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН.

Источники информации

1. УСТРОЙСТВО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАМКНУТОЙ ПОЛИДУГИ. ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ 2012123470/12, 04.06.2012 Дата публикации заявки 10.12.2013 бюлл. N 34.

2. Ким П.А. Полидуга как элемент конструирования профилей масштабируемой модели рельефа. Тр. Межд. научн. конгр. "ГЕО-Сибирь-2007", Новосибирск, Россия, т. 3 с. 188-192. 5 стр.

Изобретение относится к учебным пособиям по физике. Каждый корпус из линейки корпусов разделен на герметичные для несжимаемой жидкости секции подвижными перегородками, движущимися в пазах, расположенных в противоположных стенках корпуса. В подвижных перегородках расположены по одному пазу меньшего размера для гибкой только в поперечном направлении ленты. Корпус выполнен в форме многоугольного тороидального кольца, образованного внешними и внутренними стенками секций. Пазы секций расположены по вершинам внешнего и внутреннего многоугольников. Лента, замкнутая внахлест, обладает пружинными свойствами, стремящимися сократить периметр образуемой ею фигуры. Все стенки корпусов, в том числе дно, выполнены прозрачными, а в стыкуемых доньях и крышках корпусов выполнены согласовано вентильные отверстия. 2 ил.

Устройство моделирования цилиндрической поверхности, состоящее из линейки корпусов, каждый разделенный на герметичные для несжимаемой жидкости секции подвижными перегородками, движущимися в пазах, расположенных в противоположных стенках корпуса, в подвижных перегородках расположены по одному пазу меньшего размера для гибкой только в поперечном направлении ленты, при этом корпус выполнен в форме многоугольного тороидального кольца, образованного внешними и внутренними стенками секций, пазы секций расположены по вершинам внешнего и внутреннего многоугольников, а лента, замкнутая внахлест, обладает пружинными свойствами, стремящимися сократить периметр образуемой ею фигуры, отличающееся тем, что все стенки корпусов, в том числе дно, выполнены прозрачными, а в стыкуемых доньях и крышках следующих корпусов выполнены согласовано вентильные отверстия.