КОМПЛЕКТ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к играм, а точнее к игрушечным строительным наборам, конструкторам, игрушкам, собираемым с применением дополнительных соединительных неприклеивающихся элементов, и может быть использована для развития детского технического творчества, в качестве демонстрационных средств для учебных целей.
Известны игрушки типа строительного набора или конструктора, собираемые с применением дополнительных соединительных неприклеивающихся элементов. В них, в основном, используется
механический принцип соединения типа кнопки, имеющей приемный и отъемный элементы. Такие конструкции легко разрушаются даже при небольшом приложении усилий, например, при слабом ударе. Применение более жестких механических соединительных устройств потребует больших усилий для сборки и разборки комплекта, что для ребенка может быть затруднительно. Введение дополнительного крепления в виде магнитов устраняет эти проблемы. При этом механические соединения остаются легкоразъемными, а дополнительную прочность соединению придают магниты, притягивающие элементы соединения друг к другу.
Известен комплект для соединения деталей (патент US6564434, опубликован 2003.05.20), решающий такую задачу. Комплект содержит набор соединительных элементов, образующих магнитную кнопку, и две детали, преимущественно эластичные, которые соединяются этими элементами. Набор соединительных элементов включает приемный и отъемный элементы, выполненные в виде корпусов из немагнитного материала, в которых установлены магнитные элементы, а именно, кольцевые магниты. Отъемный элемент содержит стержень с шарнирной головкой на конце, а в корпусе со стороны приемного элемента соосно с кольцевым магнитом образовано приемное отверстие с диаметром, равным диаметру шарнирной головки. Такой комплект позволяет соединить только две детали с обеспечением их взаимного вращения в плоскости, перпендикулярной оси шарнирного соединения.
Недостатком комплекта является узкий диапазон моделирования, который ограничен соединением только двух деталей.
Известен комплект - игрушка-головоломка (патент РФ №2108836, опубликован 1998.04.20). Комплект содержит множество деталей и направляющие для их перемещения в виде набора стержней, закрепленных на раме. Объемные детали, на которые нанесена индикация, например, буквенная, нанизаны на стержни с возможностью осевого вращения и
перемещения вдоль стержней. Такая игрушка может быть использована для решения кроссвордов, но неприменима при создании трехмерных моделей заданной конфигурации, так как положение деталей определено тем, что они размещены на стержнях, концы которых закреплены на раме.
Наиболее близким к заявляемому решению является комплект для моделирования (Патент US6749480, опубликован 2004.06.15), который содержит набор немагнитных деталей модели и шарнирные соединения, содержащие магниты, притягивающие приемный и отъемный элементы соединения. На фиг.4а к патенту US 6749480, показано такое соединение, имеющее приемный элемент, установленный в гнезде основного тела модели и отъемный элемент, установленный в гнезде присоединяемой детали. Приемный и отъемный элементы имеют полости, которые выполнены таким образом, что при соединении они образуют часть сферической полости, в которой установлен шарнирный элемент в виде тела вращения. Шарнирный элемент также имеет внутреннюю полость, в которой расположен осевой магнит, благодаря чему присоединяемые детали притягиваются к основной. На сторонах основной детали выполнено множество гнезд. Таким образом, основная деталь позволяет присоединить множество деталей, создав пространственную модель, в которой детали имеют возможность вращения в плоскости, перпендикулярной оси шарнирного соединения, т.е. с одной степенью свободы.
Недостатком комплекта является ограниченный диапазон моделирования, так как не предусмотрена возможность дополнить модель набором в виде вереницы деталей, т.е. последовательным соединением деталей. Это обусловлено тем, что шарнирное соединение, описанное в патенте US 6749480 и показанное на фиг.4а к названному патенту, предназначено для соединения только двух деталей. Комплект не обеспечивает полноты движения отдельных деталей модели, т.е. движения
с тремя степенями свободы. Недостатком комплекта является также то, что нет возможности присоединить детали, в которых не предусмотрены гнезда. Таким образом, ограничены фантазийные возможности игры.
Задачей заявляемой полезной модели является создание комплекта для моделирования с расширенным диапазоном возможностей моделирования и достижение комплексного технического результата:
- получение дополнительной возможности создания последовательного соединения деталей в цепочку,
- обеспечение полноты движения отдельных деталей модели или цепочки деталей в пространстве за счет обеспечения возможности вращения, по крайней мере, одной детали с тремя степенями свободы,
- получение возможности присоединения деталей, в которых не предусмотрены гнезда.
Указанный технический результат в комплекте для моделирования, содержащем набор деталей модели и соединения деталей, включающие сочлененные шарнирно приемные и отъемные элементы, выполненные с возможностью магнитного притяжения друг к другу, согласно настоящей полезной модели, достигается тем, что комплект дополнительно содержит соединительные втулки, а на тыльных сторонах приемных и отъемных элементов выполнены посадочные гнезда, в которых расположены указанные соединительные втулки, выполненные с возможностью жесткой фиксации одним концом в гнезде приемного элемента, а другим концом - в гнезде отъемного элемента.
Выполнение шарнирного сочленения приемного и отъемного элементов в виде стержня с шарнирной головкой, расположенного на лицевой стороне отъемного элемента и взаимодействующего с приемным элементом, который имеет приемное отверстие с диаметром, равным диаметру шарнирной головки, обеспечивает прочность соединения и
вращение с одной или тремя степенями свободы. При соединении приемного и отъемного элементов без зазора движение осуществляется с одной степенью свободы, а именно, вращение в плоскости, перпендикулярной оси шарнирного соединения. При наличии зазора между приемным и отъемным элементами вращение осуществляется с тремя степенями свободы.
Наличие постоянных магнитных элементов, например, кольцевых магнитов на лицевых сторонах приемного и отъемного элементов, по крайней мере, одного соединения придает этому соединению дополнительную прочность.
Лицевая сторона, по крайней мере, одного приемного либо отъемного элемента соединения может быть выполнена из ферромагнитного материала, например, сплавов железа, а лицевая сторона другого при этом содержит магнитный элемент, например, кольцевой магнит.
Для надежности и удобства крепления, по крайней мере, одна втулка имеет ступенчатую боковую поверхность.
По крайней мере, одна из втулок имеет фланец для удержания детали модели.
Для крепления детали модели к основе либо к основной детали на последней выполняют гнездо под втулку.
Для крепления детали модели к основе либо к основной детали в произвольном месте втулку закрепляют стержневым элементом крепления - гвоздиком либо шурупом.
Для удобства крепления, по крайней мере, одна втулка и стержневой элемент крепления могут быть выполнены за единое целое.
Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что, в отличие от прототипа, где посадочные гнезда выполняют только в деталях модели и они предназначены только для соединения деталей, в заявляемом решении посадочные гнезда выполняют на тыльных сторонах
соединительных элементов. При этом они выполняют дополнительную функцию присоединения не только деталей, но и других соединительных элементов, что позволяет создавать цепочки соединений.
При проведении заявителем патентного поиска заявляемая совокупность существенных отличительных признаков полезной модели не обнаружена. Поэтому эту полезную модель можно считать новой.
Сущность полезной модели и возможность ее реализации поясняется примером конкретного выполнения, показанном на фиг.1 и 2. Пример поясняет также порядок сборки элементов набора.
Идентичные детали на фигурах обозначены одними и теми же цифрами.
На фиг.1 и 2 показан комплект для моделирования в сборе, в котором детали модели 2 и 3 имеют возможность вращения в плоскости, перпендикулярной оси шарнирного соединения. Деталь 1 имеет возможность колебательного движения в любой из плоскостей, проходящих через ось шарнирного соединения, и вращательного движения в плоскости, перпендикулярной оси шарнирного соединения. Направление движения показано на фиг.2 стрелками. Детали модели 1, 2 и 3 могут иметь различную форму поверхности. На фиг.1 втулки 4 прикреплены к деталям модели 1 и 3 стержневыми элементами крепления 5, например, гвоздиками или шурупами, проходящими через отверстия втулок. В других вариантах исполнения на деталях могут быть выполнены посадочные гнезда под втулки. Соединения деталей состоят из приемных элементов 6 и отъемных элементов 7, сочлененных шарнирно. На тыльных сторонах приемных и отъемных элементов выполнены посадочные гнезда 8. В приводимом примере шарнирное сочленение реализовано следующим образом. С лицевой стороны отъемных элементов 7 выполнены стержни с шарнирной головкой 9, а с лицевых сторон приемных элементов 6 расположены кольцевые выступы 10, внутренняя поверхность которых выполнена с возможностью охвата шарнирной
головки 9 с помощью внутренних буртиков 14. Такое шарнирное сочленение приемного и отъемного элементов, выполненное в виде стержня с шарнирной головкой, расположенного на лицевой стороне отъемного элемента и взаимодействующего с внутренней поверхностью кольцевого выступа приемного элемента, представляет собой тип кнопочного соединения, позволяющего легко прикрепить и отсоединить деталь. Возможные реализации не ограничены приведенным примером. Необходимым условием является обеспечение возможности шарнирной связи приемного и отъемного элементов относительно друг друга.
В соединении, удерживающем деталь 1, шарнирная головка 9 удерживается с одной стороны буртиком 14, а с другой стороны - втулкой 11 так, что между лицевыми сторонами приемного и отъемного элементов образуется зазор. Это позволяет получить возможность движения шарнирной головки 9 с тремя степенями свободы. На лицевых сторонах приемных элементов 6 и отъемных элементов 7 закреплены (впрессованы, приклеены) постоянные кольцевые магниты 12. Втулка 4 имеет ступенчатую боковую поверхность с фланцем 13, служащим для удержания детали 2 модели путем прижима к тыльной стороне отъемного элемента. Форма боковых поверхностей втулок 4 соответствует внутренней поверхности гнезд 8 таким образом, что втулки 4 плотно посажены одним концом в гнезде приемного элемента, а другим концом в гнезде отъемного элемента. Для комплектов с деталями мелких размеров втулка 4 и стержневой элемент 5, предназначенный для прикрепления к детали 1, могут быть выполнены за единое целое в виде кнопки - гвоздика.
Сборку комплекта для моделирования осуществляют, например, следующим образом. Прикрепление к детали 1 элемента крепления 5, который проходит через втулку 4, осуществляют посредством прокалывания детали острием этого элемента. Деталь 2 с отверстием, которое больше внешнего диаметра втулки, фиксируют на втулке 4,
продевая втулку через это отверстие. Деталь 2 закрепляют между фланцем 13 и тыльной стороной приемного элемента 6 соединения, а втулку 4 фиксируют в гнезде 8 этого элемента. При этом диаметры втулки и гнезда должны быть такими, чтобы обеспечивалось их плотное соединение. Прикрепление к детали 3 элемента крепления 5, который проходит через втулку 4, осуществляют посредством прокалывания детали острием этого элемента. Кольцевые магниты 12, впрессованные или приклеенные к лицевым частям приемных и отъемных элементов обеспечивают их взаимное притяжение.
Собранное устройство работает следующим образом. Деталь 1 имеет возможность движения с тремя степенями свободы, т.к. удерживается с помощью шарнирной головки 9, установленной с возможностью движения с тремя степенями свободы. Деталь 2, соединенная с деталью 1 шарнирным соединением, имеет возможность вращения в плоскости, перпендикулярной оси этого соединения. При вращении шарнирная головка 9 взаимодействует с внутренней полостью кольцевого выступа 10, а внутренние буртики 14 предотвращают выпадение шарнирной головки. Деталь 3 связана последовательно с деталью 2 шарнирным соединением, выполненным без зазора между приемной и отъемной частью, при этом деталь 3 имеет возможность вращения в плоскости, перпендикулярной оси шарнирного соединения. Кольцевые магниты 12, обеспечивая взаимное притяжение приемных и отъемных элементов друг к другу, повышают надежность соединений.
Заявляемый комплект для моделирования может быть широко использован для создания комплектов - строительных наборов, конструкторов, собираемых и разбираемых игрушек, например, персонажей для кукольного театра, наглядных пособий для обучения, моделей техники. Детали таких наборов для моделирования легко собираются и надежно соединяются друг с другом, легко разбираются,
благодаря вышеописанным элементам крепления и магнитным элементам, изменяют свое угловое положение относительно друг друга, а также имеют возможность движения с тремя степенями свободы. В заявляемом комплекте повышены фантазийные возможности игры, благодаря тому, что, в отличие от прототипа, получена возможность сборки деталей в цепочку, а также возможность присоединить детали, в которых не предусмотрены гнезда.
Примером реализации полезной модели может быть комплект для моделирования игрушки в виде фигурки животного или насекомого, в котором голова прикреплена одним шарнирным соединением с зазором и имеет возможность движения с тремя степенями свободы, а прикрепленные к туловищу конечности выполнены в виде цепочки деталей модели, соединенных, например, как на фиг.1 и 2. При этом деталь 1 - туловище, детали 2 и 3 - части конечностей. Очевидно, что цепочки могут быть выполнены длиннее, чем показано на фиг.1 и 2.
Примером реализации полезной модели может быть комплект для моделирования фигурки жонглера с множеством вращающихся предметов.
Примером реализации полезной модели может быть комплект для моделирования игрушки - машины типа вертолета, содержащей несущий винт, соединенный с корпусом, как на фиг.1, где деталь 3 - несущий винт, деталь 1 - корпус, деталь 2 - второй соосный винт.
Таким образом, заявляемая полезная модель технически применима, и на ее основе могут быть созданы разнообразные комплекты для моделирования с высокой степенью занимательности.