"Демонстрационное устройство "Волшебные фейерверки" Советский патент 1993 года по МПК A63H33/22 A63H23/00 

Ё

Использование: в демонстрационных устройствах, в оптических игрушках. Сущность изобретения: демонстрационное устройство содержит заполненную жидкой средой 2, герметичную прозрачную емкость 1, внутри которой с возможностью хаотического перемещения размещены механические частицы 3, 4 и 5, выполненные из материала с эффектом памяти формы с возможностью изменения плавучести с положительной на отрицательную или наоборот посредством нагрева с одного из торцов герметичной прозрачной емкости 1. 2 ил.

00

о

СП

к

Фиг.7

Изобретение относится к устройствам с отрицательной плавучестью 4 подвергают для демонстрации оптических эффектов, а пластической деформации, образуя механи- именно к оптическим игрушкам.ческие частицы формы с положительной

Целью изобретения является повыше- плавучестью 5.

ние занимательности, а именно получение 5 Оптическая игрушка работает слёдую- новых оптических эффектов, повышение на- щим образом.

дежности в работе, уменьшение веса, пол-Механические частицы 3 могут нахо- учение циклического непрерывного, диться в одном из двух начальных состоя- повторения оптических эффектов без пере- ний. Первое состояние, когда механическая ворота игрушки. Ю частицы 3 находится у нижнего 6 торца емНа фиг. 1 изображена оптическая иг- кости 1, второе - у верхнего торца 7. Тогда рушка с механическими частицами, выпол- подвод и отвод тепла соответствен но к вер- ненными из материала и эффектом памяти хнему 7 и от нижнего б торцев емкости 1 формы, обладающего обратным эффектом приводит к тому, что механические частицы памяти формы, с нагревательным элемен- 15 3 в зависимости от своего начального состо- том в виде электрической спирали; на фиг. яния охлаждаются (нагреваются), изменяют 2 - игрушка с электрическими контактами.свою форму на противоположную и всплыОптичёская игрушка содержит прозрач- вают (оседают) под действием преобладаю- ную, герметичную емкость 1, заполненную щей архимедовой силы Ра(силы тяжести FT). текучей жидкой средой 2 и погруженные в 20

эту среду, с возможностью хаотического пе- . Подвод тепла (нагрев механических ча- ремещения, механические частицы 3, при стиц 3) может осуществляться следующим этом механические частицы 3 выполнены из образомматериала с эффектом памяти формы, обла-На верхнем торце 7 может быть установ- дэющего обратным эффектом запоминания 25 лен нагревательный элемент 8 (электриче- формы, которые имеют в нагретом состоя- екая спираль, кювета с горячей жидкостью нии при температуре выше начала и в холод- и т.п.), при этом механическая частица 3 с ном состоянии при температуре ниже конца положительной плавучестью 5 (архимедова мартенситного превращения соответствен- сила Fa больше силы тяжести FT), переме- но форму с отрицательной 4 и положитель- 30 стившаяся вверх под действием преобладаю- ной 5 плавучестью. Механические частицы 3 щей архимедовой силы Fa, касается верхнего могут быть выполнены, например, из тита- 7 торца емкости 1, через который подводит- но-никеяевого сплава (состав: 54-56% нике- ся тепло от нагревательного элемента 8 ля, остальное титан, предел прочности - 87 (фиг. 1). Механическая частица 3 нагревает- кгс/мм2, предел выносливости на базе 107 35 ся до температуры выше 60°С. при этом в циклов 49 кгс/мм2), способны при нагреве сплаве титан-никель происходит обратное принимать полученную в процессетермооб- мартенситное превращение и механическая работки конфигурацию (форму), восстанавли- частица 3 меняет свою форму на противопо- ваемую до первоначальной при охлаждении, ложную, т.е. на форму с отрицательной 4 пла- т.е. обладающего свойством многократного 40 вучесгью. Объем частицы уменьшается, обратимого изменения формы при много- уменьшается архимедова сила Fa, которая кратном термоциклировании за счет обрати- становится меньше силы тяжести FT механи- мых пластических деформаций в сплаве, ческой частицы, нарушается равновесие сил претерпевающем обратимое мартенситное и механическая частица 3 перемещается к превращение в упорядоченных фазах при на- 45 нижнему 6 торцу емкости 1. Емкость 1 в греве и охлаждении соответственно выше верхнем торце 7 может иметь два электиче- (температура срабатывания выше 60°С) и ских контакта 9 (фиг. 2), при этом механиче- ниже (температура возврата ниже 40°С) ин- екая частица 3 с положительной плавучестью тервала температур мартенситного превра- 5, переместившаяся к верхнему торцу 7 под щения (40-60°С). . 50 действием преобладающей архимедовой

Механические частицы 3 изготавливают силы Fa, замыкает электрические контакты следующим образом.9, по механической частице 3 проходит элекВ закрытом штампе под нагрузкой фор- трический ток, нагревая ее. Механическая муют из сплава титан-никель механические частица 3 нагревается до температуры выше частицы 3 формы с отрицательной плавуче- 55 60°С, при этом в сплаве титан-никель про- стью 4 и, не открывая штампа, подвергают исходит обратное мартенситное превраще- их отжигу при температуре 500°С в течение ние и механическая частица 3 меняет свою 1 ч с последующим охлаждением в закрытой форму на противоположную, т.е. на форму с форме до температуры ниже 40°С. Затем отрицательной плавучестью 4. Объем частицы открывают форму и механические частицы 3 уменьшается, уменьшается архимедова сила

Fa, которая становится меньше силы тяжести FT механической частицы, нарушается равновесие сил и механическая частица 3 перемещается к нижнему торцу б емкости 1. На этом цикл перемещения частицы 3 заканчивается. Повторение циклом может производиться сколько угодно раз.

Неодновременный нагрев и охлаждение механических частиц приводит к хаотическому непредсказуемому их перемещению в за полняющей среде 2. Одни частицы будут перемещаться к нижнему торцу 6, другие - к верхнему торцу 7 емкости 1. Механические частицы 3 могут сталкиваться и в результате этого совершать дополнительно вращательные и колебательные движения, приобретая при столкновению горизонтальную составляющую скорости.

Если частицы выполнить различного объема в холодном (нагретом) состоянии, то они будут обладать различной плавучестью, разность архимедовой силы Fa и силы тяжести FT будет неодинакова и они будут перемещаться с разными вертикальными

г

скоростями, при этом одни частицы будут обгонять другие.

Таким образом, использование изобретения позволяет существенно повысить занимательность игрушки, а именно: улучшить оптические эффекты, сделать игрушку действующей непрерывно во времени сколько угодно долго, уменьшить вес и повысить надежность в работе. 10 Формул а-изобретения

Демонстрационное устройство, содержащее заполненную текучей средой прозрачную емкость, в которой размещены механические частицы, выполненные с воз15 можностью изменения своей плавучести посредством нагрева, отличающееся -тем, что, с целью повышения занимательности, прозрачная емкость выполнена герметичной, а механические частицы выполнены из

20 материала с эффектом памяти формы с возможностью изменения плавучести с отрицательной на положительную или наоборот посредством нагрева с одного из торцов герметичной прозрачной емкости.