ПРИБОР ДЛЯ ВЫЧЕРЧИВАНИЯ МНОГОФОКУСНЫХ КРИВЫХ С ФОКАЛЬНЫМ СВОЙСТВОМ ПОСТОЯНСТВА СУММЫ РАССТОЯНИЙ Советский патент 1968 года по МПК B43L11/00 

В основном авт. св. №178999 описан прибор для вычерчивания многофокусных кривых с фокальным свойством постоянства суммы расстояний, который содержит стойки-фокусы, пишущее приспособление, практически нерастяжимый гибкий элемент (нить), съемные втулки с наружными кольцевыми канавками для нити, имеющие откидные планки с вырезами, соответствующими канавкам втулок.

Предлагаемый прибор является дальнейшим усовершенствованием указанного прибора и расширяет диапазон решаемых задач. С помощью прибора можно непосредственно находить на плоскости точки наименьших сумм расстояний, умноженных на коэффициенты. Одновременно можно вычерчивать многофокусные кривые с фокальным свойством вида (С - постоянная) при любых величинах вещественных положительных коэффициентов P_i, любом взаиморасположении заданных точек и любом конечном их числе. Построения производят без предварительных расчетов. Прибор можно использовать при разметках плоских поверхностей и при подборе аналитического уравнения для заданного произвольного выпуклого контура. Получаемые при расчетах коэффициенты P_i могут иметь произвольные значения.

Прибор может воспроизводить плоские многофокусные кривые - суммы расстояний, помноженных на трансцендентные коэффициенты, а также может быть использован для построения номограмм логарифмического характера.

Прибор снабжен набором вертикальных направляющих, надеваемых на стойки-фокусы, и раздвижных соединительных звеньев, на каждом из которых укреплены поворотный стержень и фиксатор угла наклона последнего к чертежной плоскости. Каждая из направляющих несет каретку с втулкой, имеющей кольцевые канавки для нити. Соединительное звено связано с пишущим приспособлением с возможностью поворота вокруг его оси и с направляющей, к которой оно перпендикулярно. Стержень звена соединен с кареткой и предназначен для направления нити под заданным углом к чертежной плоскости.

На фиг. 1 - изображен прибор, общий вид; на фиг. 2 - прибор в положении при имитации расстояния, умноженного на трансцендентный коэффициент; на фиг. 3 - каретка (вариант исполнения).

Прибор содержит стойки-фокусы 1, имитирующие заданные точки на плоскости чертежа, пишущее приспособление 2, практически нерастяжимый гибкий элемент (нить) 3, которая имитирует заданную функцию расстояний и разносится между пишущим приспособлением 2 и каждой из стоек путем многократных их огибаний.

Стойка 1 и пишущее приспособление 2 снабжены свободно надетыми на них съемными втулками 4 с наружными кольцевыми канавками для нити. Втулки 4 имеют вертикальные откидные планки 5 с вырезами, соответствующими канавкам втулок. Для удержания откидных планок после разнесения нити по канавкам втулок служат специальные фиксаторы.

Для создания и изменения углов наклона α_i участков нити 3 к плоскости чертежа прибор снабжен наборами вертикальных направляющих 6, надеваемых на стойки-фокусы 1, и раздвижных соединительных звеньев 7, на каждом из которых укреплены поворотный стержень 8 и фиксатор 9 угла наклона α_i к чертежной плоскости. Каждая направляющая 6 несет каретку 10 с втулкой 11, имеющей кольцевые канавки для нити. Каретки перемещаются в пазах направляющих. Соединительное звено 7 одним концом связано с пишущим приспособлением 2 при помощи кольца 12 с возможностью поворота вокруг его оси и с направляющей 6, к которой оно перпендикулярно. Плоскость кольца 12 параллельна плоскости чертежа и смещена относительно оси звена 7 у разных звеньев на различную высоту. Противоположный конец соединительного звена 7 оканчивается хвостовиком в виде вилки 13.

Вертикальная направляющая 6 посредством вилки-хвостовика 13 может поворачиваться вокруг оси стойки-фокуса 1.

Поскольку удаление текущей точки кривой или различных точек минимума от стойки-фокуса 1 может быть любым, звено 7 и его хвостовик можно снабжать вставными или раздвижными звеньями.

Соединительное звено 7 несет петли 14 для оси 15, на которой свободно вращается поворотный стержень 8, служащий для создания требуемого угла наклона нити 3 и одновременно для перемещения каретки 10.

Направление участка нити 3 под углом α_i к плоскости равносильно введению перед имитируемым нитью расстоянием r_i множителя . При числе W_i, идущих от стойки 1 к пишущему приспособлению 2, W_i участков нити имитируется коэффициент

Так как величина изменяется в пределах от 1 до бесконечности, то варьированием числа W_i участков нити и величины угла α_i можно имитировать различные коэффициенты P_i при расстояниях r_i.

На звене 7 укреплен указатель 16 для определения угла поворота стержня 8 со шкалой градусов. Фиксатор 9 перемещается по дуге указателя и может быть снабжен нониусом 17 для уточненной установки угла наклона звена стержня 8.

В нижней части каретки 10 сделано вытянутое отверстие 18 для поворотного стержня 8. В варианте (фиг. 3) исполнения каретки 10, позволяющем уменьшить погрешность в длине нити от нарушения параллельности ее наклонных участков, отверстие 18 для стержня 8 выполнено на рыме 19. Шагу винта на рыме 19 равна или кратна высота кольцевых канавок втулки 4. Отверстия 20 в планке каретки служат для закрепления конца нити.

Поворотные стержни 8 могут быть выполнены телескопическими, в этом случае через отверстие 18 проходит трубчатое звено 21, в которое вдвигается стержень 8 при перемещении пишущего приспособления. К задней стороне каретки 10 или к вертикальной направляющей 6 крепится ограничитель 22, препятствующий выдвижению звена 21.

Перед началом работы устанавливают требуемые углы наклона поворотных стержней 8 по шкалам указателей 16, закрепляя их фиксаторами 9. Каждый из углов определяется как

В соответствии с имитируемым фокусным свойством и выбранными числами W_i наклонных участков производят разнесение нити 3 между стойками-фокусами 1 и пишущим приспособлением 2 при откинутых планках 5 втулок 4 и пропусканием нити в вырезы планки каретки 10 на втулках 11.

В зависимости от выбора схемы разнесения нити закрепление ее концов при вычерчивании кривой может производиться как на стойках-фокусах 1, так и на пишущем приспособлении 2. При нахождении точек минимума требуется закрепление лишь одного конца нити. Закрепление можно производить затягиванием петли в соответствующей кольцевой канавке втулки 4, использованием для этого отверстий во фланце втулки или в планке каретки 10 или же при помощи специальных зажимов нити, вставляемых в соответствующую кольцевую канавку втулки.

Пример вычерчивания многофокусной кривой, заданной функцией расстояний вида:

157r₁+840,696r₂+389,771r₃+1752,231r₄+558,454r₅=С.

После сокращения правой и левой частей функции расстояний на число 157 вид кривой не меняется, такому построению соответствует также и имитация функции расстояний вида:

Количества наклонных участков нити на стойках 1 выбраны соответственно равными:

W₂=4; W₃=2; W₄=4; W₅=3.

Устанавливаемые углы наклона стержней 8 будут:

α₂=41°40′; α₃=36°20′; α₄=69°; α₅=32°30′.

Длина нити берется равной величине плюс погрешность.

При вычерчивании кривой проводят пишущее приспособление по плоскости чертежа так, чтобы все участки нити находились в натяжении.

Для каждой из имитирующих трансцендентные коэффициенты стоек соединительное звено 7 с поворотными стержнями 8, вертикальной направляющей 6 и кареткой 10 при перемещении пишущего приспособления 2 поворачиваются вокруг оси стойки 1. При уменьшениях расстояния r_i каретка 10 опускается по направляющей 6, при увеличении r_i поднимается.

Когда в процессе вычерчивания на пути одного из звеньев 7 оказывается другая стойка, производят перемонтаж одной из стоек для обеспечения вычерчивания последующего участка кривой. Он осуществляется без съема нити со втулок.

Заданная вычерчиваемая кривая является одновременно и номограммой зависимости:

: измеренные в логарифмическом масштабе фокальные радиусы кривой дают значения величин Х₁ Х₂, X₃ Х₄, Х₅.

При закреплении лишь одного конца нити и стягивании другого его конца предельное положение указателя будет соответствовать на чертеже точке наименьшей суммы расстояний, умноженных на соответствующие коэффициенты.

При подборе фокального свойства кривой по какому-либо заданному профилю изменяют величины коэффициентов P_i и постоянную С соответствующими изменениями углов наклона поворотных стержней 8 и подачей добавочной длины или выбиранием нити 3.

Длину нити для вычерчивания определенной кривой следует увеличить на общую длину постоянных по длине огибающих втулки участков и на среднюю величину погрешности от меняющихся по длине участков огибания втулок и от непараллельности участков.

Прибор для вычерчивания многофокусных кривых с фокальным свойством постоянства суммы расстояний по авт. св. №178999, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач, он снабжен набором вертикальных направляющих, надеваемых на стойки-фокусы, и раздвижных соединительных звеньев, на каждом из которых укреплены поворотный стержень и фиксатор угла наклона последнего к чертежной плоскости, при этом каждая направляющая несет каретку с втулкой, имеющей кольцевые канавки для нити, соединительное звено связано с пишущим приспособлением с возможностью поворота вокруг его оси и с направляющей, к которой оно перпендикулярно, а стержень звена соединен с кареткой и предназначен для направления нити под заданным углом к чертежной плоскости.