ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОБЪЕМНОЙ ИГРЫ-ГОЛОВОЛОМКИ

Полезная модель относится к играм-головоломкам с подвижными относительно друг друга элементами для выкладывания узоров или определенной цветовой раскладки.
Известна объемная головоломка, содержащая крепежное устройство с закрепленными на нем игровыми элементами, имеющими возможность вращаться вокруг центра головоломки и относительно друг друга, шесть граней, образуемых наружными поверхностями игровых элементов, каждая из которых окрашена в свой цвет, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сферические накладки, жестко закрепленные на осях крепежного устройства, наполнительные и подпружиненные несущие элементы с пазами и неподвижный игровой элемент, на котором жестко закреплены наполнительные элементы и один несущий элемент, причем все игровые элементы выполнены в форме неправильных треугольных пирамид с возможностью попеременного вращения в шести пересекающихся в центре головоломки плоскостях и имеют на своих боковых поверхностях пазы с кромками, ограниченные треугольными сферическими накладками, которыми усечена вершина каждого игрового элемента, при этом подпружиненные несущие элементы одновременно находятся в образованных сферическими накладками направляющих крепежного устройства с возможностью перемещения по ним и в пазах двух соседних игровых элементов, соприкасающихся гипотенузами оснований, а наполнительные элементы расположены в боковых пазах игровых элементов, свободных от подпружиненных несущих элементов, для перемещения игровых элементов вдоль пазов подпружиненных несущих элементов и наполнительных элементов [1].
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности рационального использования энергии вращения, возникающей во время игры.
1
k
k-1
1
Известна также кубическая логическая игрушка, которая имеет форму обычного геометрического, по существу, кубического тела, имеющего N слоев по каждому направлению трехмерной прямоугольной системы координат, начало которой совпадает с геометрическим центром тела, при этом, упомянутые слои состоят из множества отдельных элементов, стороны которых, образующие часть внешней поверхности тела, являются, по существу, плоскими, причем упомянутые элементы выполнены с возможностью поворота в слоях вокруг координатных осей, которые проходят через центры внешних поверхностей тела и перпендикулярны упомянутым внешним поверхностям, причем поверхности элементов, которые видны пользователю, окрашены или снабжены образами или буквами, или числами, отличающаяся тем, что для образования геометрической формы внутренних поверхностей отдельных элементов тела, кроме упомянутых плоских поверхностей и упомянутых концентрических сферических поверхностей, центр которых совпадает с геометрическим центром тела, используется минимальное количество к правильных конических поверхностей по каждой полуоси упомянутой прямоугольной системы координат, причем оси упомянутых правильных конических поверхностей совпадают с соответствующими полуосями упомянутой прямоугольной системы координат, при этом для первой и наиболее внутренней конической поверхности, когда ее вершина совпадает с геометрическим центром тела, то образующий угол φ превышает 54,73561032°, а если ее вершина смещается на отрицательный участок полуоси, то образующий угол может быть немного меньшей, чем 54,73561032°, тогда как для последующих конических поверхностей их образующие углы постепенно увеличиваются, φ>φ>…>φ, причем число слоев N соответствует числу правильных конических поверхностей к так, что либо N=2k, и по существу кубическое геометрическое тело имеет четное число N видимых пользователю слоев по каждому направлению, плюс один дополнительный слой, промежуточный слой, по каждому направлению, который не виден пользователю, либо N=2k+1, и по существу кубическое геометрическое тело содержит нечетное число N слоев по каждому направлению, и все упомянутые слои видны пользователю, при этом каждый из упомянутых элементов состоит из трех различимых отдельных частей, причем первая часть является самой внешней относительно геометрического центра тела, и ее внешние поверхности являются по существу плоскими, когда они образуют часть наружной поверхности тела и видны пользователю, или обработанными по сфере, когда они не видны пользователю, промежуточная вторая часть имеет коническую клиновидную форму с вершиной, направленной, по существу, в геометрический центр тела, при этом, ее сечение, при рассекании сферическими поверхностями, концентрическими с геометрическим центром тела, является либо подобным по форме по длине упомянутой клиновидной части, либо различающимися, при этом формы упомянутых сечений представляют собой либо равносторонний сферический треугольник, либо равнобедренную сферическую трапецию, либо сферический четырехугольник, либо, точнее, любой треугольник или трапецию, или четырехугольник на сфере, грани упомянутой промежуточной конической клиновидной части ограничены либо коническими, либо сферическими, либо плоскими поверхностями, и третья часть является наиболее внутренней относительно геометрического центра тела частью каждого элемента и представляет собой часть сферы или сферической оболочки, ограниченной соответствующим образом плоскими и коническими поверхностями, при этом, третья часть ограничена цилиндрической поверхностью, только когда она выходит к шести насадкам тела, упомянутые отдельные элементы имеют такую форму, чтобы создать на них углубления-выступы, посредством которых каждый элемент сопрягается со смежными ему элементами и опирается на них, упомянутые углубления-выступы выполнены такими, чтобы одновременно образовывать одно или два сферических углублений-выступов между смежными слоями, ребра каждого из упомянутых отдельных элементов, будь они линейные или искривленные, закруглены, а узлы упомянутых элементов скреплены шестью насадками тела, т.е. центральными элементами каждой грани по существу кубического геометрического тела, причем упомянутые насадки либо не видны, либо видны пользователю, каждая из них содержит цилиндрическое отверстие, соосное с полуосями прямоугольной системы координат, один поддерживающий винт, проходящий сквозь каждое из упомянутых цилиндрических отверстий, при этом каждое из упомянутых отверстий, когда насадки видны пользователю, закрыто плоской пластиковой деталью после прочного вкручивания винта в соответствующую цилиндрическую стойку невидимой центральной трехмерной неразъемной опорной крестовины, служащей опорой для кубика, расположенной в центре тела и имеющей шесть цилиндрических ножек [2].
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности рационального использования энергии вращения, возникающей во время игры.
Известна также объемная игра-головоломка, выполненная в форме куба, содержащая крепежные устройства с закрепленными на них игровыми элементами, выполненными в форме пирамиды, имеющими возможность попеременного вращения вокруг центра головоломки и относительно друг друга, шесть граней, образуемых наружными поверхностями игровых элементов, каждая из которых окрашена в свой цвет, и наполнительные элементы, отличающаяся тем, что центр головоломки выполнен в форме октаэдра, грани которого являются несущими поверхностями для крепления вращающихся пирамид, каждая из которых содержит группу игровых элементов, включающую один тетраэдр и три равные неправильные пирамиды [3].
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности рационального использования энергии вращения, возникающей во время игры.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей игры-головоломки за счет дополнения возможностью беспроводной зарядки внешних устройств посредством передачи энергии, возникающей во время игры, стороннему потребителю.
Это достигается тем, что электромеханическое устройство объемной игры-головоломки, содержащее шесть изолированных преобразователей энергии вращения, сумматор и передатчик беспроводной зарядки по стандарту Qi, использует в качестве преобразователя энергии вращения ветровую систему генерирования электроэнергии.
Использование ветровой системы генерирования электроэнергии, принцип работы которой описан в патентах [4, 5], позволит рационально использовать энергию вращения каждой из шести осей игры-головоломки во время игры. Учитывая тот факт, что длительность игры может быть достаточно продолжительной, вырабатываемой энергии будет вполне достаточно для зарядки небольшого аккумулятора смартфона. А для удобства передачи энергии электромеханическое устройство объемной игры-головоломки включает в себя передатчик беспроводной зарядки по стандарту Qi, который достаточно универсален [6]. В данном стандарте приведена вся необходимая информация для проектирования передатчика беспроводной зарядки по стандарту Qi, практическая реализация которого описана, например, в [7], в которой раскрыто используемое в настоящей заявке понятие «передатчик беспроводной зарядки по стандарту Qi». В совокупности, применение данного решения позволит рационально использовать энергию вращения, возникающую во время игры, и устранить недостаток прототипа.
На фиг. 1 представлено электромеханическое устройство объемной игры-головоломки,
где 1 - преобразователь энергии вращения первой оси;
2 - преобразователь энергии вращения второй оси;
3 - преобразователь энергии вращения третьей оси;
4 - преобразователь энергии вращения четвертой оси;
5 - преобразователь энергии вращения пятой оси;
6 - преобразователь энергии вращения шестой оси;
7 - сумматор;
8 - передатчик беспроводной зарядки по стандарту Qi.
Электромеханическое устройство объемной игры-головоломки работает следующим образом: преобразователи энергии вращения осей 1-6 преобразуют механическую энергию, возникающую во время вращения каждой из шести осей игры-головоломки, в электрическую энергию, которая суммируется с помощью сумматора 7 и передается беспроводным способом в стороннюю нагрузку с помощью передатчика беспроводной зарядки по стандарту Qi 8.
Для примера рассмотрим электромеханическое устройство объемной игры-головоломки, реализованное в составе кубика Рубика. Макет игры-головоломки показал возможность беспроводной зарядки аккумулятора емкостью 3000 мА ч для смартфона, с подключенным к нему через переходник USB-OTG приемником беспроводной зарядки по стандарту Qi. За 1 час игры уровень заряда аккумулятора увеличился на 10%. Подключение приемника беспроводной зарядки по стандарту Qi к смартфону в той реализации, которая описана в [7], происходит с помощью общеизвестной технологии USB-OTG, которую современные смартфоны поддерживают по умолчанию. Поддержка отдельно взятым смартфоном технологии USB-OTG указывается производителем в технических характеристиках смартфона, поэтому в терминах текущей заявки понятие «переходник USB-OTG» всего лишь отражает одну из встроенных функций смартфона. С примерами подобных смартфонов можно ознакомиться в общедоступном источнике [8]. Соответственно, пользователь может с помощью встроенной функции USB-OTG подключить к смартфону иное устройство (под которым в данном случае подразумевается приемник беспроводной зарядки по стандарту Qi, сущность которого подробно раскрыта в источнике [7]) и взаимодействовать с ним, т.е. принимать энергию беспроводным способом от передатчика беспроводной зарядки по стандарту Qi, размещенному в электромеханическом устройстве объемной игры-головоломки.
Источники информации:
1. Патент РФ №2113264.
2. Патент РФ №2320390.
3. Патент РФ №2403946 - прототип.
4. Патент РФ №2383778.
5. Патент РФ №2280192.
6. Wireless Power Consortium: The Qi Wireless Power Transfer System Power Class 0 Specification [Электронный ресурс] // сайт.-Режим доступа: https://www.wirelesspowerconsortium.com/data/downloadables/3/2/0/5/qi-pc0-vl24-public.zip (дата обращения: 11.04.2022).
7. Патент РФ №2694360.
8. Sravnismart.ru: смартфоны с поддержкой OTG [Электронный ресурс] // сайт.-Режим доступа: https://sravnismart.ru/usb_services/usb-otg-2-0/ (дата обращения: 11.04.2022).