ТРЕХМЕРНАЯ ИГРУШКА-ГОЛОВОЛОМКА
THREE-DIMENSIONAL TOY-PUZZLE

Настоящее изобретение относится к игрушкам, а именно к механическим трехмерным играм-головоломкам, и может быть использовано для игры, а также как развивающий моторику рук тренажер, сувенир или пособие для учебных целей.
Из существующего уровня техники известны головоломки с подвижными элементами, размещенными в общем корпусе и перемещающимися по поверхности фигур различных пространственных форм (заявка РСТ W0 97/26059 от 24.07.97). Основным недостатком таких головоломок является упрощенный подход к формированию игровой поверхности и комбинаторике игры.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является головоломка (заявка РСТ W0 8201322 от 29.04.1982), которая состоит из сферического корпуса с выполненными в нем кольцевыми канавками, лежащими на больших кругах сферы в ортогональных плоскостях и пересекающимися в шести местах, а в кольцевых канавках размещены подвижные элементы, с возможностью перемещения из одной кольцевой канавки в другую в местах пересечения кольцевых канавок.
Недостатком данного технического решения является то, что для каждого подвижного элемента существует второй подвижный элемент, положение которого зависит от положения первого, что ограничивает комбинаторику игры.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение комбинаторики игры за счет изменения последовательности взаимного пересечения замкнутых канавок и наличия неравного количества подвижных элементов на различных участках замкнутой канавки, расположенных между местами пересечения замкнутых канавок, а также улучшение эргономики игрушки за счет возможности ее исполнения в виде различных пространственных тел вращения, исполнения подвижных элементов с рельефом, предотвращения заклинивания подвижных элементов и уменьшения усилия необходимого для их сдвигания.
Дополнительным техническим результатом является упрощение изготовления корпуса игрушки методом литья из пластика за счет использования двух типов деталей корпуса, внутренних и внешних, стыкующихся при сборке по поверхности, образованной скольжением прямой перпендикулярной направлению скольжения вдоль траекторий замкнутых канавок.
Технический результат достигается тем, что трехмерная игрушка-головоломка имеет форму тела вращения, на поверхности которого выполнены три замкнутые канавки, пересекающиеся в шести местах, а в замкнутых канавках размещены подвижные элементы, с возможностью перемещения по одной замкнутой канавке и из одной замкнутой канавки в другую, места пересечения замкнутых канавок лежат в трех полуплоскостях, при этом места пересечения каждой пары из трех замкнутых канавок лежат в одной полуплоскости и участки замкнутых канавок, расположенные между ними, содержат равное количество подвижных элементов, а остальные два участка каждой замкнутой канавки, расположенные между местами пересечения замкнутых канавок, лежащими в соседних полуплоскостях, содержат неравное количество подвижных элементов;
а также тем, что подвижные элементы выполнены в виде шариков;
а также тем, что полуплоскости ограничены осью тела вращения и расположены относительно нее симметрично;
а также тем, что тело вращения выполнено в форме эллипсоида;
а также тем, что один из участков каждой замкнутой канавки, содержащих неравное количество подвижных элементов, содержит четное количество подвижных элементов, а другой участок содержит нечетное количество подвижных элементов;
а также тем, что в местах пересечения замкнутые канавки выполнены сужеными или закрытыми;
а также тем, что в местах пересечения замкнутых канавок выполнены фиксирующие подвижный элемент упругие элементы;
а также тем, что в местах расположения подвижных элементов, граничащих с местами пересечения замкнутых канавок, установлены звездочки с возможностью вращения, снабженные фиксирующим упругим элементом;
а также тем, что на дне замкнутых канавок выполнена дорожка, коэффициент трения между которой и подвижным элементом больше, чем коэффициент трения между подвижным элементом и боковой поверхностью замкнутой канавки;
а также тем, что на дне замкнутых канавок выполнена дорожка с зубчатой поверхностью, а на поверхности подвижных элементов выполнены углубления или насечки, взаимодействующие с зубчатой поверхностью дорожки;
а также тем, что на поверхности подвижных элементов выполнены углубления, образующие рельеф из геометрических фигур, цифровых или буквенных символов;
а также тем, что трехмерная игрушка-головоломка содержит три набора с одинаковым количеством подвижных элементов, каждый из которых состоит из подвижных элементов, окрашенных в одинаковый цвет, отличный от цвета подвижных элементов из другого набора, и дополнительно содержит шесть подвижных элементов, отличных по цвету от подвижных элементов в наборах;
а также тем, что корпус игрушки имеет маркировку, указывающую на одно или несколько заранее определенных положений подвижных элементов;
а также тем, что подвижные элементы имеют графическую маркировку, а на корпусе выполнена аналогичная маркировка, указывающая на требуемое положение подвижного элемента;
а также тем, что корпус игрушки-головоломки состоит из двух видов внутренних и трех видов внешних деталей, стыкующихся при сборке игрушки по поверхности, образованной скольжением прямой, перпендикулярной направлению скольжения вдоль траектории замкнутых канавок;
а также тем, что внешние детали корпуса игрушки-головоломки выполнены прозрачными, а внутренние непрозрачными или с матовой поверхностью;
а также тем, что корпус игрушки-головоломки состоит из трех видов внутренних и трех видов внешних деталей, стыкующихся при сборке игрушки по поверхности, образованной скольжением прямой, перпендикулярной направлению скольжения вдоль траектории замкнутых канавок;
а также тем, что внешние детали корпуса игрушки-головоломки выполнены прозрачными, а внутренние непрозрачными или с матовой поверхностью.
Сущность изобретения поясняется описанием, схемами и чертежами на которых:
На фиг.1 оказан изометрический вид варианта исполнения корпуса игрушки-головоломки.
На фиг.2 показана геометрическая (пространственная) схема построения траекторий замкнутых канавок игрушки-головоломки.
На фиг.3 показан трехмерный эскиз варианта исполнения корпуса игрушки-головоломки в разрезе с установленными звездочками.
На фиг.4 и фиг.5 показаны схемы вариантов сборки корпуса игрушки из внутренних и внешних деталей.
Трехмерная игрушка - головоломка (фиг.1) представляет собой тело вращения относительно оси S, на поверхности которого выполнены три замкнутые канавки 1, 2, 3, в которых установлены подвижные элементы 4 (например, шарики), выполненные с возможностью перемещения как по одной канавке, так и из одной замкнутой канавки в другую в местах (точках) пересечения замкнутых канавок. Тело вращения может иметь различную форму, например, эллипсоида. Места пересечения замкнутых канавок А1, А2, В1, В2, С1, С2 показаны закрытыми. На фиг.2 показана (пространственная) геометрическая схема построения траекторий замкнутых канавок. Места пересечения замкнутых канавок лежат в трех полуплоскостях А, В, С, которые могут быть ограничены осью тела вращения S и располагаться симметрично относительно оси S, т.е. расходиться от нее под углом 120° относительно друг друга. В полуплоскости А в местах А1 и А2 пересекаются замкнутые канавки 1 и 3. В полуплоскости В в местах В1 и В2 пересекаются замкнутые канавки 1 и 2. В полуплоскости С в местах С1 и С2 пересекаются замкнутые канавки 2 и 3. Места пересечения каждой пары из трех замкнутых канавок лежат в одной полуплоскости и участки замкнутых канавок, расположенные между ними А1-А2, В1-В2 и С1-С2, содержат равное количество подвижных элементов 4, а остальные два участка каждой замкнутой канавки, расположенные между местами пересечения замкнутых канавок, лежащими в соседних полуплоскостях, содержат неравное количество подвижных элементов 4, причем один из этих участков может содержать четное количество подвижных элементов 4, а другой участок нечетное количество подвижных элементов 4. Например, участок замкнутой канавки 1, лежащий между местами пересечения А1 и А2, содержит количество подвижных элементов 4, равное с участком замкнутой канавки 1, лежащим между местами пересечения В1 и В2, а участок замкнутой канавки 1, расположенный между местами пересечения А1 и В1, содержит количество подвижных элементов 4, не равное с участком замкнутой канавки 1, лежащим между местами пересечения. А2 и В2.
Для улучшения эргономики (удобства использования) участки замкнутых канавок 1, 2 и 3, расположенные между местами пересечения замкнутых канавок, лежащими в одной полуплоскости, содержат большее количество подвижных элементов 4, чем участки замкнутых канавок, расположенные между местами пересечения замкнутых канавок, лежащими в соседних полуплоскостях. В этом случае участки с большим количеством подвижных элементов 4 наиболее удобны для сдвигания подвижных элементов 4.
Поскольку траектории замкнутых канавок 1, 2, 3 располагаются вдоль пространственной, не лежащей в плоскости кривой, то это дает возможность выполнить замкнутые канавки 1, 2, 3 пересекающимися под прямым углом (или углом близким к прямому) и при этом содержать различное количество подвижных элементов 4 на участках замкнутых канавок 1, 2, 3, лежащих между местами пересечения замкнутых канавок. Пересечение замкнутых канавок 1, 2, 3 под прямым углом создает наилучшие условия для передвижения подвижных элементов 4, уменьшая возможность их заклинивания в местах пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3.
В случае, когда подвижные элементы 4 выполнены в виде шариков, для предотвращения их выпадения из замкнутых канавок 1, 2 и 3 в местах пересечения замкнутых канавок ширина канавки уменьшается или канавка выполняется закрытой.
Для предотвращения заклинивания подвижных элементов 4 в местах пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3 могут устанавливаться упругие элементы, фиксирующие подвижный элемент 4 точно в месте пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3. Упругие элементы могут являться элементом корпуса игрушки-головоломки или быть дополнительно установлены в корпусе.
Другой вариант фиксации подвижных элементов 4 с целью предотвращения их заклинивания в местах пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3 предусматривает установку в местах, граничащих с местами пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3 звездочек 5 (фиг.3), которые вращаются при перемещении подвижных элементов 4 (на фигуре не показаны) и имеют собственный, фиксирующий их упругий элемент 6. Таким образом, звездочки 5 фиксируют подвижные элементы 4, находящиеся в местах граничащих с местами пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3, а те, в свою очередь, фиксируют подвижные элементы 4, находящиеся непосредственно в местах пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3.
В случае, когда подвижные элементы 4 выполнены в виде шариков, для удобства их сдвигания на дне замкнутых канавок 1, 2, 3 может быть выполнена дорожка, поверхность которой имеет коэффициент трения с поверхностью подвижного элемента 4 в виде шарика, больший, чем боковая поверхность замкнутых канавок 1, 2, 3. Это достигается исполнением поверхности шероховатой или размещением на дне замкнутых канавок 1, 2, 3 полосок из материала с большим коэффициентом трения, чем материал, из которого изготовлен корпус игрушки, например резины. В этом случае, для сдвигания шарика нужно прижать его к дорожке, надавив на него и одновременно придать ему вращательное движение в направлении сдвигания. Также, для этой цели, на дне замкнутых канавок 1, 2, 3 может быть выполнена дорожка с зубчатой поверхностью, а на поверхности шариков 4 выполнены углубления или насечки, цепляющиеся за поверхность дорожки и преобразующие приложенное к шарику 4 вращательное движение в поступательное движение шарика 4. Дорожка с зубчатой поверхностью может быть утоплена вглубь замкнутой канавки, а зубья могут располагаться в ее углубленной части, по краям или по всей ширине дорожки. Углубления или насечки выполнены на шариках 4 таким образом, что поверхность одного шарика 4 не может сцепляться с поверхностью другого.
Кроме того, с помощью углублений на поверхности подвижных элементов 4 может быть выполнен рельеф, состоящий из геометрических фигур, цифровых или буквенных символов. В этом случае игрок получает возможность использовать игрушку «вслепую», получая информацию о положении подвижных элементов 4 тактильным способом.
Пример работы устройства.
При сдвигании одного из подвижных элементов 4, находящегося в замкнутой канавке 1, он толкает остальные подвижные элементы 4, находящиеся в замкнутой канавке 1, что приводит к перемещению всех подвижных элементов 4, находящихся в замкнутой канавке 1, при этом подвижные элементы, находящиеся в местах пересечения А1, А2, В1, В2 замкнутой канавки 1 с замкнутыми канавками 2 и 3, заменяются на следующие после них подвижные элементы 4 в замкнутой канавке 1.
Далее, при сдвигании подвижных элементов 4, находящиеся в замкнутой канавке 2 подвижные элементы 4, находящиеся в местах пересечения В1 и В2 замкнутой канавки 2 с замкнутой канавкой 1, переместятся в замкнутую канавку 2.
Таким образом, подвижные элементы 4 через места пересечения В1 и В2 переместились из замкнутой канавки 1 в замкнутую канавку 2.
Аналогично можно попарно перемещать подвижные элементы 4 из любой замкнутой канавки в соседнюю замкнутую канавку.
Корпус игрушки-головоломки может быть собран из двух видов внутренних и трех видов внешних деталей (фиг.4), одной детали I, трех деталей II, одной детали III, трех деталей IV и трех деталей V, то есть из одиннадцати частей. В этом случае детали IV и V являются внутренними и могут быть выполнены непрозрачными или иметь матовую поверхность, а детали I, II и III являются внешними и могут быть выполнены прозрачными, что позволит игроку лучше видеть расположение шариков 4. Другой вариант изготовления корпуса игрушки-головоломки предусматривает наличие трех видов внутренних и трех видов внешних деталей (фиг.5), одной детали I, трех деталей II, одной детали III, одной детали IV, трех деталей V и одной детали VI, то есть собираться из десяти частей. В этом случае детали IV, V и VI являются внутренними и могут быть выполнены непрозрачными или иметь матовую поверхность, а детали I, II и III являются внешними и могут быть выполнены прозрачными, что позволит игроку лучше видеть расположение шариков 4.
Внутренние и внешние части стыкуются при сборке по поверхности, образованной скольжением прямой перпендикулярной направлению скольжения вдоль траектории замкнутых канавок, что позволяет при их производстве методом литья из пластика избежать поднутрений, упростить конструкцию пресс-формы и не требует дополнительных инструментов для выталкивания изделия из пресс-формы. Кроме того, для придания корпусу игрушки-головоломки дополнительной жесткости места стыковки внутренних частей могут не совпадать с местами стыковки внешних.
Стыковка частей корпуса может осуществляться посредством выполненных на частях корпуса замков (на рисунке не показаны) и/или клея или другими способами.
Комбинаторика.
Траектории замкнутых канавок 1, 2, 3 располагаются вдоль пространственной, не лежащей в плоскости кривой, что дает возможность разместить на участках замкнутой канавки, расположенных между местами пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3 различное количество подвижных элементов 4 и тем самым позволяет расширить комбинаторику игры. Кроме того, размещение на участках замкнутой канавки, расположенных между местами пересечения замкнутых канавок 1, 2, 3 различного количество подвижных элементов 4 позволяет устранить недостаток присущий известным из уровня техники игрушкам, а именно наличию зависимости положения подвижных элементов 4. Например, в приведенном ближайшем аналоге каждому подвижному элементу соответствует другой подвижный элемент, который всегда будет находиться в месте, диаметрально противоположном месту нахождения первого, что сокращает комбинаторику игры. В заявляемом техническом решении любой из подвижных элементов 4 может находиться в любом месте замкнутой канавки независимо от положения других подвижных элементов 4.
Для увеличения числа игровых комбинаций в каждой замкнутой канавке размещается нечетное количество подвижных элементов 4.
Один из вариантов исполнения игрушки предусматривает наличие трех наборов окрашенных подвижных элементов 4, каждый набор состоит из подвижных элементов 4, окрашенных в одинаковый цвет, отличный от цвета подвижных элементов 4 другого набора, и дополнительно шести подвижных элементов 4, окрашенных в цвет, отличный от цвета подвижных элементов 4 в наборах. Эти шесть подвижных элементов 4 игрок должен разместить в местах пересечения замкнутых канавок, что дополнительно увеличивает сложность решения головоломки.
Также для увеличения комбинаторики игры подвижные элементы 4 могут иметь графическую маркировку, состоящую из цифровых, буквенных или других символов (уникальную для каждого подвижного элемента или для подвижного элемента в каждом наборе подвижных элементов), а на корпусе головоломки выполнена аналогичная маркировка, указывающая на требуемое положение подвижного элемента 4.
Для улучшения понимания задачи, стоящей перед игроком, корпус игрушки может иметь маркировку, указывающую на одно или несколько заранее определенных требуемых положений подвижных элементов 4.