Балансирующая гироскопическая игрушка Советский патент 1992 года по МПК A63H13/14 

Изобретение относится -к производству игрушек и может быть использовано не только как занимательный объект для людей различного возраста, но и для демонстрации гироскопического эффекта в средних школах на уроках физики.

Известна балансирующая игрушка, содержащая фигурку, в плоскости которой установлен балансир с противовесами. Недостатком данной игрушки является ее малая игровая занимательность, вследствие ее неподвижности или невозможности передвигаться по канату (СССР, А.с. Мг 641975, МКИ А 63 Н 13/14, опублик. 15.01.79).

Наиболее близким по своему техническому решению и достигаемому эффекту является балансирующие игрушки, описанные в патенте Франции № 522726, МКИ А 63 Н 11/14, 1921 г и в патенте США № 1513143. МКИ А 63 Н 11/14, 1924 г. Недостатком данных игрушек является то, что в патенте Фракции № 522726 игрушка при движении

вперед будет только сохранять свое вертикальное положение и поворачиваться только либо вправо, либо влево, не двигаясь по гиззагообразной кривой. Если изменить на- правление движения, то игрушка, описанная в вышеуказанном патенте, становится неустойчивой. Недостатком игрушки, описанной в патенте США № 1513143, МКИ А 63 Н 11 /14,1924 г, является то, что гироскоп по отношению к корпусу игрушки имеет две степени свободы вращения, также присутствует шарнирная связь между наружной рамкой маховика и подвижной вилкой (см. патент СШ А№ 1513143). В известном патенте игрушка удерживает свое вертикальное положение при движении, но не может совершать зигзагообразные перемещения. Конструкции патентов Франции и США предусматривают принудительное вращение одного из колес. В этом случае вектор линейной скорости принудительно вращаемого колеса стабилизирует прямолинейное движение игрушки и создать зигзагообразю

С

ч о о ю VJ ю

:

Сд)

ное движение игрушки в такой конструкции практически невозможно. Для этой цели в патенте Франции Isfe 522726 используется бечевка для отклонения корпуса игрушки вправо или влево.

Целью изобретения является повышение игровой занимательности балансирующей игрушки.

Указанная цель достигается тем, что балансирующая игрушка, содержащая корпус, вертикально смонтированный в корпус маховик, опорное колесо и пружинный механизм для разгона маховика, снабжена дополнительным самоустанавливающимся колесом.

На фиг. 1 изображен общий вид игрушки; на фиг. 2 изображена схема действия сил на игрушку, вид спереди; на фиг. 3 изображена схема перемещения игрушки по плоскости, вид сверху.

Принцип работы схематично показан на фиг. 3 и 4.

Игрушка состоит из корпуса 1 с плоским основанием 6. В корпусе 1 размещен маховик 2 так, что его ось вращения лежит в горизонтальной плоскости игрушки. С маховиком 2 связан пружинный механизм 5. На основании 6 установлены опорные колеса 3 и 4. Опорное колесо 3 представляет собой самоустанавливающее колесо, а опорное колесо 4 установлено неподвижно и имеет торообразную форму. Кинематика ходовой части игрушки представляет собой двухколесный велосипед.

Игрушка работает следующим образом.

Придавая вращение маховику 2 при помощи пружинного механизма 5 ему придается кинетический момент Н (фиг. 1). Придадим линейную скорость V игрушке в направлении ее горизонтальной продольной оси (фиг. 2). Стабилизация в вертикальной плоскости игрушки производится с помощью гироскопического момента, появляющегося при соответствующих отклонениях корпуса игрушки от вертикального положения и независимо от направления движения. Однако, вектор кинетического момента Н гироскопа должен быть направлен в сторону, показанную на фиг. 3. В этом случае при отклонении центра тяжести от вертикального положения игрушки, возникает внешний опрокидывающий момент MB.

Кинетический момент гироскопа Н стремится совместиться с вектором Мв как показано на фиг. 3. При этом возникает гироскопический момент Мг, который стремится продольную ось основания 6 развернуть в ту

сторону, в которую игрушка наклоняется. Данное действие будет способствовать возвращению центра тяжести корпуса в вертикальную плоскость, проходящую через точки опоры и будет преодолеть его стремление наклоняться. При наклоне корпуса игрушки в другую сторону происходит смена направления внешнего момента М8 и соответственно момента Мг. Путем подбора кинетического момента Н и его направлением

вправо по ходу движения игрушки можно добиться движения игрушки по зигзагообразной траектории, а также ее колебания относительно вертикальной оси, что в значительной степени позволяет повысить занимательность игрушки.

Формула изобретения Балансирующая гироскопическая игрушка, содержащая корпус, установленную на нем и образующую тандем пару опорных

колес, одно из которых установлено неподвижно с возможностью вращения только в одной плоскости, з другое, имеющее торообразную форму, установлено посредством осевого шарнира с возможностью свободного поворота вокруг его оси и изменения положения плоскости вращения, и смонтированный в корпусе с возможностью размещения центра масс выше опорных колес маховик, ось вращения которого параллельна оси вращения неподвижного опорного колеса, а вектор линейной скорости в точке, размещенный над осью вращения маховика, направлен от неподвижного опорного колеса, отличающаяся тем. что, с целью

расширения игровых возможностей, маховик снабжен пружинным механизмом для его разгона, а неподвижное опорное колеса также имеет торообразную форму.

Изобретение относится к производству игрушек и обеспечивает расширение игровых возможностей, балансирующая гироскопическая игрушка содержит корпус 1 с плоским основанием 6, имеющем опорные колеса 3 и 4, одно из которых, опорное колесо 3, выполнено самоустанавливающимся, при этом внутри корпуса 1 размещен маховик 2. кинематически связанный с приводом в виде пружинного механизма. Зил.

II AlMr

/Mrt

H

Фи&2

Ю0

Vi/zJ