УСТРОЙСТВО КУБА

Техническое решение относится к области интеллектуальных игрушек, в частности к трехмерным кубам-головоломкам.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны трехмерные кубы-головоломки, называемые магическим кубом или кубиком Рубика. Обычно это относится к кубику 3×3×3, содержащему три слоя по каждому направлению трехмерной прямоугольной системы координат. Такой кубик содержит на каждой грани девять плоских поверхностей, каждая из которых обычно окрашена одним из шести основных цветов. На скорость сборки кубика может влиять конструкция блоков, образующих указанный кубик, их связь между собой, наличие смазки и другие факторы.
В качестве ближайшего аналога принят куб с функцией вращения, известный из RU 182786 U, публикация 31.08.2018, МПК A63F 9/08, - A63F 9/12 (2006/01), содержащий угловые, реберные и центральные блоки, при этом реберные блоки расположены между угловыми блоками, а центральные блоки расположены в центре граней куба и соединены с центральной крестовиной. Каждый реберный блок содержит: корпус; два противоположно направленных боковых выступа; нижний ограничительный выступ; два дугообразных паза, расположенных с противоположных сторон указанного реберного блока. Каждый из указанных дугообразных пазов ограничен нижним участком корпуса, нижним ограничительным выступом и ограничительной стенкой реберного блока. В вышеуказанном реберном блоке выполнены две ограничительные стенки, между которыми имеется свободное пространство, что уменьшает глубину дугообразных пазов. Боковые выступы реберного блока выполнены в виде объемных клиньев, направленных в противоположные стороны. Вышеописанная конструкция куба удобна в использовании, наличие в центральных блоках подшипников увеличивает скорость вращения куба.
Однако, в процессе сборки куба, боковые выступы реберных блоков вращаемого слоя практически не имеют возможности контактировать своей нижней частью с верхней поверхностью нижних ограничительных выступов реберных блоков среднего слоя, что может привести к заеданию вращаемого слоя при скоростной сборке куба.
Раскрытие полезной модели
Технический результат заключается в исключении указанных выше недостатков, в обеспечении прочности куба при свободном (без заеданий) и быстром вращении его слоев.
Указанный технический результат достигается в устройстве куба, содержащем угловые, реберные и центральные блоки, при этом реберные блоки расположены между угловыми блоками, а центральные блоки расположены в центре граней куба и соединены с центральной крестовиной, каждый реберный блок содержит корпус, два противоположно направленных боковых выступа, два дугообразных паза, расположенных с противоположных сторон указанного реберного блока, каждый дугообразный паз ограничен нижним участком корпуса, нижним ограничительным выступом и центральной стенкой реберного блока, согласно полезной модели, центральная стенка выполнена в виде единой общей стенки для двух дугообразных пазов реберного блока, при этом под каждым боковым выступом реберного блока расположен направленный вниз клинообразный участок с наклонной нижней частью для контакта с верхней поверхностью нижнего ограничительного выступа сопрягаемого реберного блока.
Клинообразные участки и центральная стенка реберного блока расположены в одной плоскости.
Клинообразные участки и центральная стенка реберного блока выполнены в виде единого цельного участка.
Каждый угловой блок содержит корпус, соединенный со стойкой, нижняя часть которой выполнена расширенной и содержит дугообразные выступы, сформированные вдоль периферии указанной нижней части стойки.
В нижнем участке корпуса реберного блока внутри дугообразного паза выполнено углубление для установки дугообразного выступа углового блока.
Нижние части клинообразных участков реберного блока расположены в плоскостях, пересечение которых образует угол α, величина которого находится в пределах 120÷130°.
Нижняя и боковая части каждого клинообразного участка образуют угол β, величина которого находится в пределах 65÷75°.
Совокупность признаков заявляемого устройства куба находится в причинно-следственной взаимосвязи с достигаемым техническим результатом и представлена в формуле полезной модели.
Сущность технического решения поясняется фигурами.
Фиг. 1 - схематично изображено заявляемое устройство куба, один из слоев представлен взрыв-схемой.
Фиг. 2 - вид на внутреннюю часть слоев куба.
Фиг. 3 - изображен реберный блок, общий вид.
Фиг. 4 - изображен реберный блок, вид со стороны бокового выступа.
Фиг. 5 - изображены виды А на фигуру 4.
Фиг. 6 - схематично изображены сопряженные реберные блоки.
Фиг. 7 - схематично изображены сопряженные реберный и угловой блоки.
Фиг. 8 - схематично изображен фрагмент устройства куба с повернутым слоем.
На вышеуказанных фигурах изображены:
1 - куб;
2 - угловые блоки;
3 - реберные блоки;
4 - центральные блоки;
4а - донный участок центрального блока 4;
5 - центральная крестовина;
5а - выступы центральной крестовины 5;
6 - корпус реберного блока 3;
6а - нижний участок корпуса 6;
6b - поверхность нижнего участка 6а;
7 - боковые выступы реберного блока 3;
7а - верхняя поверхность боковых выступов 7;
8 - дугообразные пазы реберного блока 3;
9 - нижний ограничительный выступ реберного блока 3;
9а - верхняя поверхность нижнего ограничительного выступа 9;
10 - центральная стенка реберного блока 3;
11 - крышка реберного блока 3;
12 - клинообразные участки реберного блока 3;
12а - боковая часть клинообразного участка 12;
12b - нижняя часть клинообразного участка 12;
13 - углубления;
14 - корпус углового блока 2;
15 - крышка углового блока 2;
16 - стойка углового блока 2;
17 - нижний участок стойки 16;
17а - верхняя поверхность нижнего участка 17;
18 - дугообразные выступы;
19 - углубления.
Следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты осуществления полезной модели и что некоторые ее детали можно изменять в различных других аспектах, не выходя за рамки сущности и объема настоящей полезной модели. Соответственно, поясняющие фигуры и подробное описание устройства куба носят иллюстративный, но не ограничительный характер.
Заявляемое устройство куба 1 (далее - куб) содержит три слоя по каждому направлению трехмерной прямоугольной системы координат.
Согласно фигурам 1-2, куб 1 содержит: угловые блоки 2; реберные блоки 3; центральные блоки 4; центральную крестовину 5, выполненную трехмерной с выступами 5а.
Реберные блоки 3 расположены между угловыми блоками 2, а центральные блоки 4 расположены в центре граней куба 1. Каждый центральный блок 4 соединен с возможностью вращения с соответствующим ему выступом 5а центральной крестовины 5.
В связи с тем, что куб 1 содержит шесть граней, то шесть центральных блоков 4 соединены с соответствующими им выступами 5 а центральной крестовины 5. Соединение осуществляется крепежными устройствами, например винтами или болтами.
Для удобства понимания заявляемого устройства в описании будут использованы следующие термины: "вращаемый слой L", который является крайним, и "средний слой N" куба 1. В процессе сборки куба 1, угловые 2 и реберные 3 блоки вращаемого слоя L перемещаются относительно реберных 3 и центральных 4 блоков среднего слоя N, при этом реберные блоки 3 вращаемого слоя L сопрягаются с реберными блоками 3 среднего слоя N.
В связи с тем, что все реберные блоки 3 куба 1 выполнены одинаковой конструкции, далее будет описано устройство одного реберного блока 3.
Согласно фигурам 3-5, реберный блок 3 куба 1 содержит корпус 6, два противоположно направленных боковых выступа 7 с выпуклой верхней поверхностью 7а, два дугообразных паза 8, нижний ограничительный выступ 9, центральную стенку 10. Дугообразные пазы 8 расположены с противоположных сторон реберного блока 3, при этом каждый из указанных дугообразных пазов 8 ограничен нижним участком 6а корпуса 6, центральной стенкой 10 и нижним ограничительным выступом 9. Указанная центральная стенка 10 соединяет нижний участок 6а корпуса 6 с нижним ограничительным выступом 9,
Центральная стенка 10 реберного блока 3 выполнена уплощенной и является единой общей для двух дугообразных пазов 8 стенкой. Таким образом, центральная стенка 10 ограничивает своими противоположными поверхностями два дугообразных паза 8 реберного блока 3, что позволяет углубить указанные дугообразные пазы 8.
Нижний ограничительный выступ 9 реберного блока 3 соединен с центральной стенкой 10 таким образом, что расположенные с противоположных сторон от указанной центральной стенки 10 участки нижнего ограничительного выступа 9, ограничивают своей верхней поверхностью 9а дугообразные пазы 8.
Реберный блок 3 может содержать съемную крышку 11, неподвижно соединенную с корпусом 6.
Под каждым боковым выступом 7 реберного блока 3 расположен направленный вниз клинообразный участок 12, ограниченный боковой частью 12а и наклонной нижней частью 12b.
Два клинообразных участка 12 реберного блока 3 выполнены таким образом, что их наклонные нижние части 12b расположены в плоскостях D1-D1 и D2-D2, пересечением которых образован угол а, величина которого находится в пределах 120÷130°. Нижняя 12b и боковая 12а части каждого клинообразного участка 12 образуют угол β величина которого находится в пределах 65÷75° (см. фигуру 5). В конкретном примере исполнения угол α составляет 125°, а угол β составляет 71°. Такая конструкция может обеспечить контакт нижней части 12b клинообразного участка 12 реберного блока 3 вращаемого слоя L с верхней поверхностью 9а нижнего ограничительного выступа 9 сопряженного реберного блока 3 среднего слоя N (см. фигуры 6, 8).
Преимущественным является выполнение клинообразных участков 12 и центральной стенки 10 реберного блока 3 в виде единого цельного участка.
Преимущественным является расположение в одной плоскости клинообразных участков 12 и центральной стенки 10 реберного блока 3.
Вышеописанная конструкция центральной стенки 10 и клинообразных участков 12 обеспечивает технологичность изготовления реберных блоков 3, а также точность взаимного позиционирования сопряженных реберных блоков 3 в процессе вращения слоев куба 1.
Верхняя поверхность 9а нижнего ограничительного выступа 9 реберного блока 3 выполнена выпуклой, а нижняя часть 12b клинообразных выступов 12 может быть выполнена дугообразно вогнутой или по форме ответной верхней поверхности 9а нижнего ограничительного выступа 9, что способствует плавному и беспрепятственному (без заеданий) скольжению бокового выступа 7 с клинообразным участком 12 в дугообразном пазу 8 реберного блока 3 среднего слоя N (см. фигуру 6). В связи с тем, что нижняя часть 12b имеет небольшие размеры, она может быть выполнена прямолинейной.
В нижнем участке 6а корпуса 6 реберного блока 3 внутри каждого дугообразного паза 8 сформировано углубление 13, выполненное дугообразным и расположенное рядом с центральной стенкой 10.
Каждый угловой блок 2 содержит: корпус 14, неподвижно соединенный со съемной крышкой 15; стойку 16 с расширенным нижним участком 17, выполненным с выпуклой верхней поверхностью 17а.
Нижний участок 17 стойки 16 углового блока 2 содержит дугообразные выступы 18, сформированные вдоль периферии указанного нижнего участка 17 и предназначенные для установки в углублениях 13 реберных блоков 3, что затрудняет отсоединение углового блока 2 от сопряженных с ним реберных блоков 3 (см. фигуры 7, 8).
В конкретном примере исполнения нижний участок 17 углового блока 2 содержит три дугообразных выступа 18, расположенных в углублениях 13 трех реберных блоков 3 в собранном положении куба 1.
Дугообразные выступы 18 угловых блоков 2 имеют ответную углублениям 13 форму, что позволяет дугообразным выступам 18 угловых блоков 2 вращаемого слоя L свободно и беспрепятственно скользить в углублениях 13 реберных блоков 3 среднего слоя N куба 1.
Для того чтобы слои куба 1 легко и быстро поворачивались, вышеуказанные выпуклые верхние поверхности 17а, 7а и 9а, а также вогнутая поверхность 6b нижнего участка 6а корпуса 6 могут быть выполнены полностью или частично цилиндрическими и/или сферическими, и/или коническими.
Вышеописанная конструкция куба 1 относится к трехмерным логическим игрушкам - головоломкам, преимущественно 3×3×3, и содержит восемь угловых 2, двенадцать реберных 3 и шесть центральных 4 блоков, образующих шесть граней куба 1. Для решения игры пользователь должен поворачивать слои куба 1 так, чтобы, в конечном итоге, каждая грань куба 1 стала одноцветной.
Вышеописанные угловые 2, реберные 3 и центральные 4 блоки надежно связаны между собой, образуя прочную и надежную конструкцию куба 1.
В собранном положении куба 1 нижние участки 17 угловых блоков 2 установлены в дугообразных пазах 8 реберных блоков 3, заполняя практически все свободное пространство указанных дугообразных пазов 8, при этом дугообразные выступы 18 нижних участков 17 расположены в углублениях 13 реберных блоков 3. Боковые выступы 7 реберных блоков 3 прижаты центральными блоками 4, перекрывающими своими донными участками 4а верхние поверхности 7а указанных боковых выступов 7 (см. фигуру 2).
В процессе сборки куба 1 угловые 2 и реберные блоки 3 вращаемого слоя L перемещаются относительно реберных 3 и центральных 4 блоков среднего слоя N (см. фигуру 8). Нижние участки 17 угловых блоков 2 вращаемого слоя L беспрепятственно и плавно выходят из дугообразных пазов 8 реберных блоков 3 среднего слоя N и перемещаются под центральные блоки 4 среднего слоя N. А боковые выступы 7 реберных блоков 3 вращаемого слоя L, прижатые центральными блоками 4 среднего слоя N, перемещаются с клинообразными участками 12 в дугообразные пазы 8 реберных блоков 3 среднего слоя N, при этом каждый вышеуказанный клинообразный участок 12 максимально приближен своей нижней частью 12b к верхней поверхности 9а нижнего ограничительного выступа 9 реберного блока 3 среднего слоя N или контактирует с указанной верхней поверхностью 9а, а каждый вышеуказанный боковой выступ 7 контактирует своей верхней поверхностью 7а с поверхностью 6b нижнего участка 6а корпуса 6 реберного блока 3 среднего слоя N.
Описанные выше реберные блоки 3 позволяют создать прочный и надежный куб 1, обеспечивающий свободное (без заеданий) и легкое вращение слоев даже при скоростной сборке, при этом сохраняется целостность куба 1. Слои куба 1 плавно и контрольно вращаются.
Для увеличения скорости вращения слоев куба 1, угловые 2 и/или реберные 3, и/или центральные 4 блоки могут содержать углубления 19, выполненные в виде канавок, в которых размещается смазка, распространяющаяся на трущиеся в кубе 1 поверхности. В качестве смазки может быть использована силиконовая смазка.