Устройство балансной позиционной игры
BALANCED POSITIONAL GAME DEVICE

Изобретение относится к балансным позиционным играм, где в качестве игровых элементов используются весовые игровые фигуры (например, шахматы или шашки).
Известно устройство балансной игры (патент US №4589664 от 20.12.1983), имеющее прямоугольную доску, центральную балансную ось, делящую доску на две равные части; множество различающихся по форме игровых фигур различного веса, располагаемых на отведенных местах доски, средства поддержания игровой доски с возможностью балансирования относительно оси и наклона при разности моментов, создаваемых весом фигур.
Известно устройство балансной игры (патент GB №2052273 от 18.06.1979), состоящее из множества балансирующих балок с игровыми фигурами. Каждая балка имеет в средней части закругленную канавку и установлена на входящую в канавку закругленную вершину продольной опоры с наклонными боковыми поверхностями. При этом все балансирующие балки установлены на продольной опоре. Концепция игры предписывается в изобретении, исходя из конструкции игрового устройства.
Известно устройство для балансной игры (патент US №4358110 от 16.10.1980), имеющее основание с опорной точкой на вершине, балансирующий элемент, имеющий множество плеч, равномерно расположенных под углом примерно 30° к горизонтальной плоскости, множество ступеней на каждом плече; множество грузов, подвешиваемых на ступенях каждого плеча, указатель уровня дисбаланса. Устройство имеет электрические средства контроля превышения заданного уровня дисбаланса, включающие световую или звуковую сигнализацию.
Недостаток вышеописанных устройств для балансных игр в том, что в их конструкциях не предусматривается проведение игр в шашки, шахматы, го.
Известен торгово-развлекательный автомат с наклоняемой платформой (патент RU №166534 А1 от 01.07.2016), содержащей набор электрических приводов, обеспечивающих изменение наклона платформы. Автомат снабжен компьютерным устройством управления, соединенным с пультом управления и приводами. Автомат предназначен для выбора игровых предметов в условиях их перемещения по наклоняемой игровой платформе.
Известна игровая машина с устройством контроля баланса (патент CN №202342836 U от 31.10.2011), содержащая верхнюю подвижную плиту, нижнюю плиту, привод верхней плиты, наклоняемой относительно нижней плиты и расположенный в центре датчик наклона верхней плиты относительно нижней плиты в любом направлении.
Известны устройство и способ балансной позиционной игры (патент RU №2719105 от 29.08.2019, прототип). Устройство состоит из игрового стола с игровым полем, площадь которого превышает площадь игрового поля, на верхней поверхности которого позиционируют игровые фигуры, возможно, различающиеся по массе; закрепленной на нижней поверхности игрового стола шарового опорного узла, имеющего верхнее шаровое углубление; основания с закрепленной на нем нижней шаровой опорой, имеющей нижнее шаровое углубление; шара, установленного в шаровых углублениях верхней и нижней шаровых опор, не менее трех упоров, ограничивающих угол наклона игрового стола относительно горизонтальной плоскости; средств придания столу горизонтального положения при отсутствии дисбаланса, и упоров, состоящих из четырех грузов, соединенных с нижней поверхностью стола; игровой стол имеет свободные или закрепленные за каждым игроком клетки для установки снимаемых с игрового поля фигур с целью соблюдения баланса на поверхности игрового стола за пределами игрового поля.
Недостаток известного устройства заключается в длительности установки предельного угла наклона игровой доски относительно горизонтальной плоскости, а также регулирования угла наклона игровой доски относительно горизонтальной плоскости в процессе игры.
Техническая задача, решаемая изобретением, - снижение затрат времени установки предельного угла наклона игрового стола (ИС) относительно горизонтальной плоскости, а также обеспечение возможности регулирования угла наклона ИС относительно горизонтальной плоскости в процессе игры по договоренности между игроками.
Техническая задача решена в устройстве, состоящем из ИС с игровым полем (ИП) на верхней его поверхности площадью, большей, чем площадь ИП, на котором позиционируют игровые фигуры, основания и осевого опорного узла (ООУ), ось которого проходит через центр тяжести ИС, с закрепленной на нижней поверхности ИС верхней опорой ООУ с углублением в ней; закрепленной на основании нижней опоры; опорного элемента, верхняя часть которого контактирует с верхней частью углубления в верхней опоре, допускающей поворот ИС в горизонтальной плоскости; утяжелителей ИС, обеспечивающих положение ЦТ ИС ниже верхней поверхности контакта верхней сферической части опорного элемента со сферическим углублением в верхней опоре, при этом нижняя опора ООУ имеет опорную платформу (ОП), по меньшей мере, с одной парой дополнительных опорных узлов (ДОУ) с дополнительными опорными элементами (ДОЭ), которые установлены на ОП удаленно от ООУ; и каждый ДОЭ имеет средства регулирования его положения по высоте.
Для исключения любой из двух степеней свободы вращения ИС ОП имеет, по меньшей мере, две пары ДОУ, расположенные во взаимно перпендикулярных направлениях на равном удалении от ООУ, при этом положение каждого ДОЭ является регулируемым по высоте, при этом средства регулирования каждого ДОЭ по высоте имеют подвижное винтовое соединение с ДОЭ, обеспечивающее только вращательное движение винта.
Для повышения удобства управления устройством винт подвижного винтового соединения с ДОЭ имеет шкив для ручного регулирования положения каждого ДОЭ по высоте.
Для увеличения возможности измерения и контроля углового положения ИС средства регулирования каждого ДОЭ имеют шаговый электродвигатель (ШЭД), вал каждого из которых имеет соединение с винтом, при этом устройство имеет систему управления ШЭД с блоком управления и пультом управления.
Для увеличения возможности измерения и контроля углового положения ИС устройство имеет датчики углового положения ИС относительно горизонтальной плоскости, подсоединенные к блоку управления ШЭД через аналого-цифровой преобразователь, соединенный с контроллером; пульт управления с индикаторами углового положения ИС относительно горизонтальной плоскости и средства задания предельного для конкретной игры углового положения ИС относительно горизонтальной плоскости.
Для ограничения углового перемещения в двух степенях свободы вращательного движения устройство имеет четыре ДОУ с приводом ДОЭ от ШЭД и четыре ДОУ с ручным регулированием по высоте положения каждого ДОЭ.
Решение технической задачи, - снижение затрат времени установки предельного угла наклона ИС относительно горизонтальной плоскости, а также обеспечение возможности регулирования угла наклона ИС относительно горизонтальной плоскости в процессе игры по договоренности между игроками, - обеспечивается следующей совокупностью отличительных признаков устройства: нижняя опора ООУ имеет опорную платформу (ОП), по меньшей мере, с одной парой ДОУ с ДОЭ, которые установлены на ОП удаленно от ООУ; и каждый ДОЭ имеет средства регулирования его положения по высоте.
Данная совокупность отличительных признаков устройства не обнаружена в процессе патентно-информационного исследования, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию «новизна». Она также не следует явно из уровня техники, следовательно, техническое решение удовлетворяет критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показан общий вид устройства балансной позиционной игры с регулированием предельного угла наклона игрового стола.
На фиг. 2 - поперечное сечение устройства, имеющего два ручных винтовых регулятора предельного угла наклона игрового стола.
На фиг. 3 - вид А фиг. 2.
На фиг. 4 - поперечное сечение устройства, имеющего два ручных винтовых регулятора предельного угла наклона игрового стола с линейным перемещением опорных элементов.
На фиг. 5 - поперечное сечение устройства, имеющего два винтовых регулятора предельного угла наклона игрового стола с линейным перемещением опорных элементов с приводом винтов от шаговых электродвигателей.
На фиг. 6 - вид Б фиг 5.
На фиг. 7 - поперечное сечение устройства, имеющего два ручных винтовых регулятора предельного угла наклона игрового стола и два регулятора с приводом винтов от шаговых электродвигателей.
На фиг. 8 - вид В фиг 5.
На фиг. 9 - устройство, имеющее четыре ручных винтовых регулятора предельного угла наклона игрового стола и четыре регулятора с приводом винтов от шаговых электродвигателей.
На фиг. 10 - вид Г фиг. 9.
На фиг. 11 - схема системы управления устройства балансной позиционной игры.
На фиг. 12 - основание с блоком управления и пультом управления.
На фиг. 13 - конструкция осевого опорного узла.
На фиг. 14, 15 - опорный элемент с псевдосферой.
На фиг. 16 - конструкция опорного узла, включающего опорный элемент с криволинейным куполообразным периодическим профилем с зубьями, и соответствующую ему верхнюю опору.
На фиг. 17, 18 - верхняя опора с криволинейным куполообразным периодическим профилем с зубьями.
Обозначения, принятые на фиг. 1-18:
1 - игровой стол (ИС);
2 - игровое поле (ИП);
3 - верхняя поверхность игрового стола 1;
4 - игровая фигура (ИФ);
5 - основание;
6 - осевой опорный узел (ООУ);
7 - нижняя поверхность игрового стола 1;
8 - верхняя опора ООУ;
9 - углубление в верхней опоре ООУ;
10 - нижняя опора;
11 - опорный элемент;
12 - верхняя часть опорного элемента (ОЭ);
13 - верхняя часть углубления 9;
14 - утяжелители;
15 - опорная платформа (ОП);
16 - дополнительный опорный узел (ДОУ);
17 - дополнительный опорный элемент (ДОЭ);
18 - средства регулирования ДОЭ по высоте;
19 - винт;
20 - шкив;
21 - шаговый электродвигатель (ШЭД);
22 - вал ШЭД;
23 - блок управления;
24 - пульт управления;
25 -датчики углового положения стола;
26 - аналого-цифровой преобразователь;
26а - модуль аналоговых сигналов;
27 - контроллер блока управления 23;
28 - индикаторы углового положения игрового стола 1;
29 - панель индикации;
30 - блок диагностики;
31 - модуль дискретных сигналов;
32 - память;
33 - счетчик ходов и ошибок игроков;
34а - криволинейный куполообразный периодический профиль поверхности верхней части опорного элемента;
34б - криволинейный куполообразный периодический профиль поверхности верха углубления верхней опоры ООУ;
35 - выступ псевдосферы;
36 - впадина псевдосфер;
37а - поверхность усеченного конуса опорного элемента;
37б - поверхность усеченного конуса углубления в верхней опоре ООУ;
38 - зубья периодического профиля;
39 - шарик в верней опоре ООУ.
Устройство балансной позиционной игры (фиг. 1-8) состоит из игрового стола (ИС) 1 с игровым полем (ИП) 2 на верхней его поверхности 3 площадью, большей, чем площадь ИП 2, на котором позиционируют игровые фигуры (ИФ) 4, основания 5 и осевого опорного узла (ООУ) 6, ось которого проходит через центр тяжести (ЦТ) ИС 1, с закрепленной на нижней поверхности 7 ИС 1 верхней опорой 8 ООУ 6 с углублением 9 в ней; закрепленную на основании 5 нижнюю опору 10; опорный элемент 11, верхняя часть 12 (фиг. 4) которого контактирует с верхней частью 13 (фиг. 5) углубления 9 в верхней опоре 8, допускающей поворот ИС 1 в горизонтальной плоскости; утяжелителей 14 ИС 1, обеспечивающих положение ЦТ ИС 1 ниже верхней поверхности контакта верхней сферической части 12 опорного элемента 11 со сферической частью 13 углубления 9 в верхней опоре 8, при этом нижняя опора 10 ООУ 6 имеет опорную платформу (ОП) 15, по меньшей мере, с одной парой дополнительных опорных узлов (ДОУ) 16 с дополнительными опорными элементами (ДОЭ) 17, которые установлены на ОП 15 удаленно от ООУ6; каждый ДОЭ 17 имеет средства 18 регулирования его положения по высоте.
Для исключения любой из двух степеней свободы вращения ИС 1 ОП 15 имеет, по меньшей мере, две пары ДОУ 16, расположенные во взаимно перпендикулярных направлениях на равном удалении от ООУ 6, при этом положение каждого ДОЭ 17 является регулируемым по высоте, а средства 18 регулирования каждого ДОЭ 17 по высоте имеют подвижное винтовое соединение с ДОЭ 17 (фиг. 1, 2, 4), обеспечивающее только вращательное движение винта 19 и регулирование предельного для текущей игры углового положения ИС 1 относительно горизонтальной плоскости.
Для повышения удобства управления устройством винт 19 подвижного винтового соединения с ДОЭ 17 (фиг. 1, 4) имеет шкив 20 для ручного регулирования положения каждого ДОЭ 17 по высоте.
Для увеличения возможности измерения и контроля углового положения ИС 1 средства 18 регулирования каждого ДОЭ 17 имеют шаговый электродвигатель (ШЭД) 21, вал 22 каждого из которых имеет соединение с винтом 19, при этом устройство имеет систему управления ШЭД с блоком управления 23 и пультом управления 24.
Для увеличения возможности измерения и контроля углового положения ИС 1 устройство имеет датчики 25 углового положения ИС 1 относительно горизонтальной плоскости, подсоединенные к блоку управления 23 ШЭД с аналого-цифровым преобразователем, входящим в модуль 26 аналоговых сигналов, соединенный с контроллером 27 блока управления 23; пульт управления 24 с индикаторами 28 (фиг. 9, 12) углового положения ИС 1 относительно горизонтальной плоскости, дублирующие сигналы на панели 29 индикации, размещенные в опорной платформе 15, и средства 18 (фиг. 2, 4, 5) регулирования каждого ДОЭ 17 и задания для конкретной игры предельного углового положения ИС 1 относительно горизонтальной плоскости.
Для ограничения углового перемещения в двух степенях свободы вращательного движения устройство имеет четыре ДОУ 16 с приводом ДОЭ 17 от ШЭД 21 и четыре ДОУ 16 с ручным регулированием по высоте положения каждого ДОЭ 17.
Контроллер электрически связан с блоком диагностики 30, на который поступают электрические сигналы с модуля 26а (фиг. 11) аналоговых сигналов с аналого-цифровым преобразователем 26.
Контролер 27 выдает команды в виде электрических сигналов через модуль 31 дискретных сигналов на ШЭД 21.
Рабочая программа блока 23 управления хранится в памяти 32, которая электрически связана с контроллером 27 и блоком диагностики 30.
К контроллеру 27 и пульту управления 24 подключается счетчик 33 ходов и ошибок игроков.
Для исключения поворота ИС 1 относительно опорного элемента 11 в горизонтальной плоскости при наклоне ИС 1 относительно вертикальной оси под действием дисбаланса, возникающего при снятии с ИП 2 и установке на ИС 1 игровой фигуры 4 верхняя часть 12 (фиг. 14) поверхности опорного элемента 11 имеет (фиг. 13, 16) криволинейный куполообразный периодический профиль 34а в форме псевдосферы с выступами 35 и впадинами 36 (фиг. 15, 17, 18) при четном числе выступов 35 не менее четырех, переходящий в усеченный конус, а поверхность верха углубления 10 в верхней опоре 8 ООУ 6 имеет криволинейный куполообразный периодический профиль 34б, соответствующий периодическому профилю 34а верхней части 12 опорного элемента 11, переходящий в усеченный конус.
Для ограничения угла поворота ИС 1 относительно горизонтальной плоскости угол α между поверхностью 37а (фиг. 16) усеченного конуса опорного элемента 11 и поверхностью 37б усеченного конуса углубления 9 в верхней опоре 8 ООУ 6 определяется по формуле:
тр
где ƒ - коэффициент трения скольжения ИФ 4 по ИП 2.
Для исключения возможности свободного вращения ИС 1 относительно вертикальной оси при возникновении момента силы при снятии или установке ИФ 4 в плоскости ИС 1 периодический профиль 34а и 34б (фиг. 13) верхней части 12 опорного элемента 11 имеет форму:
- псевдосферы (фиг. 13-15) с циклоидальными выступами 35 и впадинами 36 при четном числе выступов 35 не менее четырех,
- зубьев 38 (фиг. 17-18) с углом при вершине 90° и более, при числе зубьев 38 не менее четырех или кратном четырем.
Для снижения момента трения при балансировании ИС 1 относительно опорного элемента 11 между верхними частями углубления 9 в верхней опоре 8 ООУ 6 и опорным элементом 11 установлен шарик 39, диаметр которого составляет 0,1…0,2 высоты периодического профиля 34а (34б).
Способ балансной позиционной игры на описанном устройстве включает расстановку игровых фигур 4, обеспечивающую горизонтальное положение ИС 1; настройку максимального угла наклона ИС 1 относительно горизонтальной плоскости, проведение сеанса игры при балансировании ИС 1 относительно горизонтальной плоскости до окончания данного сеанса игры по правилам, принятым для данной позиционной игры, проведение следующего сеанса игры при балансировании ИС 1 относительно горизонтальной плоскости, проведение сеанса игры при балансировании ИС 1 на опорном элементе 11 ООУ6; подведение итогов игры и объявление победителя. Управление настройкой максимального угла наклона ИС 1 относительно горизонтальной плоскости с помощью ШЭД 21 может выполняться перед началом игры или в процессе проведения сеанса игры по установленным для игры правилам или по договоренности между игроками.