Устройство для демонстрации пересечения геометрических тел Советский патент 1992 года по МПК G09B23/04 

Изобретение относится к средствам обучения, а именно к учебным, наглядным пособиям, моделям и приборам, применяемым при изучении проекционной геометрии.

Известен прибор для демонстрации образования плоских сечений поверхностей, содержащий набор объектов, имитирующих поверхности, и имитатор секущей плоскости, включающий гибкий кронштейн, источник света и светонепроницаемый кожух с прямолинейной щелью.

Основной недостаток этого прибора заключается в невозможности демонстрации

линий взаимного пересечения различных геометрических тел (например, конуса с цилиндром, гранных поверхностей с телами вращения и т.п.). Данный прибор недостаточно нагляден, не обеспечивает высокого качества изображения и не пригоден для работы в условиях незатемненного помещения.

Цель изобретения - повышение наглядности. Для этого в устройстве для де-- монстрации пересечения геометрических тел, содержащем имитатор одного из тел, выполненный в виде вращающегося проволочного контура, форма которого соответста

о о о

вует форме сечения этого тела осевой плоскостью, и имитатор пересекающегося его объекта в виде светового потока, направленного на имитатор первого тела от проекционной системы с диафрагмой, про- волочный контур выполнен с расположенными на нем элементами со светоотражающей поверхностью, а на оси вращения установлен противовес с моментом инерции, равным моменту инерции контура.

Кроме того, светоотражающая поверхность выполнена в виде нанесенных на контур шариков.

Светоотражающая поверхность может быть выполнена также в виде обвивающего контур светоотражающего волокна.

На фиг.1 показана общая схема устройства; на фиг.2 -узел крепления и вращения проволочного контура; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - примеры различных форм окна в светонепроницаемой заслонке; на фиг.5 - примеры форм проволочных контуров; на фиг.6 - варианты формирования внешней поверхности проволочных контуров с повышенной светоотражающей спо- собностью.

Устройство содержит источник 1 света со светонепроницаемой заслонкой 2, имеющей окно 3, проволочный контур 4 и противовес 5, установленные на оси 6, проходящей через подшипниковые узлы 7, 8, закрепленные в горизонтальных полках С-образной стойки 9, неподвижно связанной нижней полкой с крышкой 10, соединенной шарниром 11 и зажимом 12с корпусом 13. К крышке 10 посредством кронштейна 14 закреплен двигатель 15, вал которого через муфту 16 соединен с осью 6, фиксируемой от перемещения в вертикальном направлении крышкой 17. На внешней по- верхности проволочного контура 4 нанесены светоотражающие элементы 18 или 19, а сам контур неподвижно закреплен на оси 6 с помощью фиксаторов 20, 21.

Устройство работает следующим обра- зом.

При вращении проволочного контура 4 образуется определенная поверхность вращения, форма которой зависит от формы контура. Включение источника 1 света со- провождается образованием светового геометрического объекта, форма которого определяется формой окна в светонепроницаемой заслонке 2 (или слайде). Так, при окне треугольной формы образуется трехгранная призма, при круглом окне- цилиндр. При этом световой поток, имитирующий определенное геометрическое тело (цилиндр, гранную поверхность и др.) или плоскость направляется на поверхность

вращения, образованную быстро вращающимся контуром 4, и наблюдается линия их взаимного пересечения.

Для улучшения видимости в условиях незатемненного помещения на внешней поверхности проволочного контура 4 могут быть нанесены шарики 18 или намотано светоотражающее волокно 19. В обоих случаях эффект улучшается при наличии светоотражающей поверхности (полированной или с гальваническим покрытием) на элементах 18, 19. При таком выполнении контура 4 формируется мощное световое отражение, передающееся в различных направлениях, что улучшает наблюдение линий взаимного пересечения различных геометрических объектов из любой точки аудитории.

Выполнение проволочного контура 4 в виде половины симметричной фигуры также улучшает качество изображения, поскольку позволяет очень четко имитировать поверхность вращения, что практически невозможно при выполнении контура в виде целой фигуры. Последнее связано с тем, что при изготовлении целой фигуры всегда будут неточности и одна ее половина окажется несколько несимметричной другой, а при вращении приведет к размыванию изображаемой поверхности.

Повышению четкости изображения поверхности вращения способствует и установки оси 6 в подшипниковых узлах 7, 8, что позволяет избавиться от консольного крепления проволочного контура 4 и размытости изображения. При этом С-образная стойка 9 не накладывается на изображение поверхности вращения, так как находится за осью 6 и постоянно закрыта ею от светового потока.

Выполнение проволочного контура 4 в виде половины симметричной фигуры при вращении вызывает динамическую неуравновешенность устройства и повышает нагрузки в подшипниковых узлах 7, 8. С целью исключения этого явления на оси 6 установлен противовес 5.

Замена проволочного контура 4 контуром другой формы осуществляется при отпущенных фиксаторах 20,21. В дальнейшем на ось 6 устанавливается и фиксируется проволочный контур требуемой формы.

Замена светонепроницаемой заслонки 2 с окном одной формы на аналогичную заслонку с окном другой формы осуществляется снятием с объектива одной и установки другой заслонки (или слайда).

При хранении и переноске данного устройства могут возникнуть определенные трудности из-за его габаритов. Поэтому

крышка 10 корпуса 13 выполнена откидной, что позволяет в нерабочем положении укладывать отсоединенную от крышки 10 С-об- разную стойку 9, ось 6, а также все светонепроницаемые заслонки 2 и проволочные контуры 4 в корпус 13, превращая таким образом последний в кейс для размещения, хранения и переноса элементов устройства. За счет этого достигается портативность данного устройства.

Применение предложенного устройства существенно улучшает наглядность учебного процесса, повышает эффективность и снижает сроки усвоения изучаемого материала, способствует более глубокому пониманию решаемых задач и тверческому отношению студентов к процессу обучения. Формула изобретения 1. Устройство для демонстрации пересечения геометрических тел, содержащее имитатор одного из тел, выполненный в ви0

5

0

де вращающегося проволочного контура, форма которого соответствует форме сечения этого тела осевой плоскостью, и имитатор пересекающего его объекта в виде светового потока, направленного на имитатор первого тела от проекционной системы с диафрагмой, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности, проволочный контур выполнен с расположенными на нем элементами со светоотражающей поверхностью, а на оси вращения установлен противовес с моментом инерции, равным моменту инерции контура.

2.Устройство по п.1, от л и ч а ю ще е- с я тем, что светоотражающая поверхность выполнена в виде нанизанных на контур шариков.

3.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что светоотражающая поверхность выполнена в виде обвивающего контур светоотражающего волокна.

Изобретение относится к средствам обучения, а именно к учебным наглядным пособиям, моделям и приборам, применяемым при изучении проекционной геометрии. Устройство позволяет демонстрировать линию пересечения различных геометрических объектов. В устройстве для демонстрации геометрических объектов и линий их взаимного пересечения, содержащем корпус, двигатель, соединенный с проволочным контуром, источник света со светонепроницаемой заслонкой, имеющей окно, последнее выполнено в виде геометрических фигур различной формы, адинамически уравновешенный проволочный контур с улучшенными светоотражающими свойствами закреплен на оси, проходящей через подшипниковые узлы, установленные в горизонтальных полках С-образной стойки, жестко прикрепленной к крышке корпуса и расположенной за указанной осью параллельно световому потоку, создаваемому источником света. Кроме того, проволочный контур снабжен светоотражающими элементами и выполнен в виде половины симметричной фигуры, уравновешенной противовесом, причем крышка корпуса шарнирно закреплена к корпусу, габариты которого превышают габариты С-образной стойки и оси. 2 з.п.ф-лы, 6 ил. fe

Фие. f

ФиеЛ

п

It

ш ш

О

Фиг. 5

RI

ь.

я us. в