МАГНИТНАЯ ИГРУШКА
MAGNETIC TOY

Изобретение относится к устройствам для перемещения, в частности к устройствам для перемещения элементов посредством упругой связи без физического контакта между ними, и может быть использовано в играх и игрушках.
Известно устройство для перемещения объектов, преимущественно игровых элементов игрушек (патент РФ №2124379, А63Н 33/26 от 10.01.1999), содержащее корпус из немагнитного материала, два постоянных магнита, размещенных внутри корпуса на противоположных его концах, и перемещаемый элемент, выполненный из ферромагнитного материала и установленный в средней части корпуса между постоянными магнитами, при этом перемещаемый элемент установлен на направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса, а постоянные магниты выполнены в виде шаров, каждый из которых закреплен на валу, снабженном приводом для его поворота.
Кроме того, перемещаемый элемент данного устройства может быть выполнен в виде куба или параллелепипеда, грани которого, обращенные к постоянным магнитам, имеют полусферические выемки.
Недостатком такой конструкции является, ограниченные функциональные возможностями и низкая игровая привлекательность, обусловленные тем, что перемещение элемента ограниченно корпусом игрушки.
Известен способ создания упругой связи между двумя телами и магнитная игрушка (патент РФ №2207180, А63Н 33/26 от 27.06.2003), содержащая два немагнитных тела, на первом из которых на некотором расстоянии друг от друга размещены два постоянных магнита, а между этими магнитами на втором теле размещен с возможностью перемещения третий постоянный магнит, согласно изобретению, дополнительно содержит гладкое горизонтальное основание, тела установлены на основании с возможностью скольжения или качения по нему, при этом все магниты жестко связаны с телами, магниты первого тела выполнены плоскими протяженными с ориентацией полюсов вдоль длинных сторон и установлены параллельно основанию друг над другом, их оси намагничивания одинаково ориентированы, параллельны между собой и основанием, магнит второго тела размещен на высоте, соответствующей половине расстояния между магнитами первого тела, параллельно основанию и имеет противоположную ориентацию полюсов.
Недостатком такой конструкции является, ограниченность функциональных возможностей и низкая игровая привлекательность, обусловленные тем, что все магниты жестко связаны с перемещаемыми телами.
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является упругая связь между телами с игровыми элементами без непосредственного механического контакта между ними, по которому создают магнитное поле между двумя постоянными магнитами, изменяют параметры этого поля путем вращения одного или обоих постоянных магнитов, при этом обеспечивают возвратно-поступательное перемещение игрового элемента, связанного с третьим постоянным магнитом, размещенным между двумя первыми, то в сторону одного, то в сторону другого (патент РФ 2124379, А63Н 33/26 от 10.01.1999).
Указанный способ осуществляется с помощью устройства - магнитной игрушки, содержащей два немагнитных тела, на первом из которых (корпусе) на некотором расстоянии друг от друга с возможностью независимого вращения размещены два постоянных магнита, выполненных в виде шаров. Второе тело представляет собой жестко связанные с первым телом направляющие, на которых между магнитами первого тела установлен третий постоянный магнит. Два магнита на первом теле за счет вращения имеют возможность менять направление полярности. Третий магнит имеет постоянную полярность и может осуществлять возвратно-поступательное перемещение между магнитами первого тела, т.е. имеется упругая связь между телами. На первом теле и на магните второго тела расположены игровые элементы. Вращение магнитов первого тела изменяет параметры магнитного поля, что приводит к перемещению игровых элементов, установленных на магните второго тела.
Недостатком такой конструкции является, ограниченность функциональных возможностей и низкая игровая привлекательность, обусловленные тем что перемещение элемента ограниченно корпусом игрушки.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и игровой привлекательности благодаря выполнению корпуса магнитной игрушки в виде пистолета, причем перемещаемое тело перемещается благодаря силам отталкивания постоянных магнитов и сил инерции.
Техническим результатом является возможность перемещения игрового элемента (пульки с присоской) на определенное расстояние, зависящие от сил отталкивания постоянных магнитов, под действием как магнитных сил отталкивания, так и сил инерции.
Указанный результат достигается тем, что в магнитной игрушке, содержащей немагнитный корпус и постоянные магниты, согласно изобретению немагнитный корпус выполнен в виде пистолета, при этом постоянные магниты установлены одноименными полюсами друг относительно друга и выполнены в виде неподвижного постоянного магнита и подвижного постоянного магнита с возможностью перемещения внутри немагнитного корпуса, а на подвижном постоянном магните установлена пулька с присоской, причем подвижный постоянный магнит жестко связан с взводным элементом, выполненным с резьбовыми насечками, с возможностью перемещения совместно подвижного постоянного магнита и взводного элемента посредством взводных рычагов, соединенных с взводным элементом посредством зубьев, ограниченной большим и малым упорами, выполненными в виде ступенек в немагнитном корпусе, подвижным упором, механически связанным с пусковым рычагом, с одной стороны и неподвижным постоянным магнитом с другой.
Кроме того, согласно изобретению, присоска пульки и мишень могут быть выполнены в виде «Hook & Loop» являющийся ворсистой молнией.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен вид магнитной игрушки во взведенном состоянии. На фигуре 2 изображен вид магнитной игрушки в спущенном состоянии. На фигуре 3 изображен вид сбоку магнитной игрушки. На фигуре 4 изображен вид спереди магнитной игрушки. На фигуре 5 изображен взводной рычаг. На фигуре 6 представлена зависимость силы отталкивания постоянных магнитов F от величины расстояния между постоянными магнитами b.
Предложенное устройство содержит (фиг.1): немагнитный корпус, выполненный в виде пистолета 1, в котором установлены неподвижный постоянный магнит 2 и подвижный постоянный магнит 3 с пулькой с присоской 4, подвижный постоянный магнит жестко закреплен с взводным элементом 5 выполненный с насечками (фиг.3, фиг.4) и соединеный посредством зубьев с взводным рычагом 6 (фиг.5), при этом в немагнитном корпусе имеются большой упор 7, малый упор 8 и подвижный упор 9, механически связанный с пусковым рычагом 10, кроме того, в предложенном устройстве имеется мишень 11 (фиг.2).
Предложенная магнитная игрушка работает следующим образом:
посредством взводных рычагов 6, перемещается взводной элемент 5, тем самым между подвижным постоянным магнитом 3 с пулькой с присоской 4 и неподвижным постоянным магнитом 2 уменьшается расстояние, а силы отталкивания между данными магнитами увеличиваются, (фиг.6). Силы отталкивания между двумя постоянными магнитами намагниченными в осевом направлении определяется в виде:
<mrow><msub><mi>F</mi><mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>μ</mi><mn>0</mn></msub><msup><mi>J</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>4</mn></mfrac><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mrow><mo>−</mo><mfrac><mi>π</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow><mrow><mfrac><mi>π</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></munderover><mrow /></mrow></mstyle><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mi>b</mi><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mi>b</mi></mrow></munderover><mrow /></mrow></mstyle><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mi>δ</mi><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mi>δ</mi></mrow></munderover><mrow /></mrow></mstyle><mtable><mtr><mtd><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>d</mi><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>d</mi><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo>+</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>α</mi><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub><mi>d</mi><mi>x</mi><mi>d</mi><mi>α</mi></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow>
где L - активная длина магнита;
d - толщина магнита;
D2 - внешний диаметр магнита;
x - перемещение подвижного кольца относительно неподвижного;
Fx - сила отталкивания постоянных магнитов;
J - намагниченность постоянных магнитов.
Пусковой рычаг 10 также перемещается, выпуская в определенный момент времени подвижный упор 9, препятствующий обратному перемещению подвижного постоянного магнита с пулькой, магнитная игрушка взведена, т.е. находиться в заряженном состоянии, (фиг.1).
При нажатии спускового рычага 10, который отклоняет передвижной упор 9, под действием сил отталкивания подвижный постоянный магнит 3 с пулькой с присоской 4 начинает двигаться по немагнитному корпусу выполненному в виде пистолета. Достигая большого упор 7, и малого упора 8, происходит удар подвижного постоянного магнита 3 с данными упорами, в результате чего пулька с присоской 4 отцепляется от подвижного постоянного магнита и продолжает двигаться под действием сил инерции достигая мишени 11, т.е магнитная игрушка находиться в разряженном состоянии, (фиг.2)
В результате предлагаемая магнитна игрушка, за счет сил отталкивания между постоянными магнитами и сил инерции позволяет перемещать игровой элемент (пульку с присоской) на некоторое расстояние, определяемое силой отталкивания постоянных магнитов.