ОБЪЁМНАЯ МАГНИТНАЯ ГОЛОВОЛОМКА С ПОДВИЖНЫМИ СЕКТОРАМИ
VOLUMETRIC MAGNETIC PUZZLE WITH MOBILE SECTORS

Область техники, к которой относится изобретение
.
Настоящее изобретение относится к объёмным магнитным головоломкам с подвижными секторами, которые выполнены с возможностью изменения взаимного положения друг относительно друга, в которых расположены подвижные элементы, образующие различные состояния объемной головоломки, и может быть использовано для обучения, развития моторики рук, мышления.
Уровень техники.
Известна из уровня техники объёмная магнитная головоломка с подвижными секторами, выполненными с возможностью изменения взаимного положения друг относительно друга, образующих различные состояния объемной головоломки, см. описание патента РФ № 2701264, опубликован 25.09.2019 г.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и взято за прототип. Таким образом, предлагаемое в данном описании устройство будет описано в терминах отличий от прототипа. При этом техническая проблема данного изобретения - расширение арсенала объёмных головоломок с подвижными секторами. А достигаемый технический результат – реализация изобретением указанного назначения.
Раскрытие изобретения.
Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить объёмную магнитную головоломку с подвижными секторами, выполненными с возможностью изменения взаимного положения друг относительно друга, в которых расположены подвижные элементы, образующие различные состояния объемной головоломки, позволяющую обеспечить расширение арсенала объёмных головоломок с подвижными секторами, что и является поставленной технический задачей.
Для достижения этой цели объемная магнитная головоломка выполнена в виде куба, состоящего из двадцати шести подвижных секторов, перемещающихся вокруг центральной крестовины, образованной тремя взаимно перпендикулярными осями, каждый край которых имеет площадки с неподвижными магнитами. Все подвижные элементы имеют внешнюю часть, и внутреннюю часть, на которой расположен магнит и делятся на восемь угловых, двенадцать торцевых и шесть центральных. Угловые подвижные сектора имеют полости, в которых расположены по три подвижных элемента, имеющих внутренние полости для возможности размещения взаимно перпендикулярно с возможностью перемещения. Торцевые подвижные сектора имеют полости, в которых расположены по два подвижных элемента, имеющих внутренние полости для возможности размещения взаимно перпендикулярно с возможностью перемещения. Центральные подвижные сектора имеют полости, в которых расположены по одному подвижному элементу. В любом статичном положении объемной магнитной головоломки магниты попарно взаимодействуют друг с другом, в результате чего подвижные элементы или притягиваются к центру или отталкиваются от него.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность создать новую головоломку, в которой элементы перемещаются по принципу кубика Рубика, но вместо цветов на гранях используется бинарный принцип двух возможных состояний каждой грани каждого подвижного сектора. Или подвижный элемент на указанной грани выступает наружу или утоплен – расположен ближе к центру. За счет наличия внутри головоломки магнитов и необычного их внутреннего расположения при каждом повороте происходит обязательное новое взаимодействие пар магнитов. За счёт магнитного притяжения и отталкивания, которые зависят оттого, одинаковыми ли полюсами в новом положении стали ориентированы магниты или разными, происходит перемещение подвижных элементов, которые и меняют внешний вид головоломки.
Существует еще один возможный, но не обязательный вариант изобретения, в котором площадки с неподвижными магнитами имеют форму дисков. Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность простой реализации задачи, когда в любом статичном положении объемной магнитной головоломки магниты попарно взаимодействуют друг с другом, в результате чего подвижные элементы или притягиваются к центру, или отталкиваются от него, образуя таким образом различные варианты головоломки.
Существует также возможный вариант изобретения, в котором площадки с неподвижными магнитами включают в себя каждая по четыре магнита. Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность конкретной реализации задачи, когда в любом статичном положении объемной магнитной головоломки магниты попарно взаимодействуют друг с другом.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает внешний вид объёмной магнитной головоломки, в исходном состоянии, согласно изобретению,
- фигура 2 изображает внешний вид объёмной магнитной головоломки, в состоянии поворота грани, согласно изобретению,
- фигуры 3-6 изображают внешний вид с разных сторон углового подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 7-11 изображают разрезы углового подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 12-15 изображают внешний вид с разных сторон подвижного элемента углового подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 16-23 изображают внешний вид с разных сторон в разных положениях и схематическое расположение подвижных элементов углового подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 24-28 изображают внешний вид с разных сторон торцевого подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 29-31 изображают разрезы торцевого подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 32-35 изображают внешний вид с разных сторон подвижного элемента торцевого подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 36-38 изображают внешний вид с разных сторон в разных положениях и схематическое расположение подвижных элементов торцевого подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 39-42 изображают внешний вид с разных сторон центрального подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 43-45 изображают разрезы центрального подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 46-49 изображают внешний вид с разных сторон подвижного элемента центрального подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 50-52 изображают внешний вид с разных сторон в разных положениях и схематическое расположение подвижных элементов центрального подвижного сектора объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигура 53 изображает внешний вид центральной крестовины объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 54-56 изображают разрезы центральной крестовины объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигура 57 изображает внешний вид центральной крестовины объёмной магнитной головоломки, в сборе с одним угловым, одним торцевым и одним центральным подвижным секторами, согласно изобретению,
- фигура 58 изображает внешний вид одной боковой грани в сборе объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению,
- фигуры 59-61 изображают разрезы всей объёмной магнитной головоломки, согласно изобретению.
На фигурах обозначено:
1 – угловой подвижный сектор,
2 – торцевой подвижный сектор,
3 – центральный подвижный сектор,
11, 21, 31 – полости подвижных секторов
4 – подвижные элементы,
41 – полости подвижных элементов,
42 – внешняя часть подвижных элементов,
43 – внутренняя часть подвижных элементов,
5 – магниты,
6 – крестовина,
61 – ось крестовины,
62 – площадка крестовины.
Стрелками показано направление перемещения элементов.
N – северный полюс магнитов,
S – южный полюс магнитов.
Согласно фигурам 1-63 объёмная магнитная головоломка имеет подвижные секторами 1-3, выполненные с возможностью изменения взаимного положения друг относительно друга. В них расположены подвижные элементы 4, образующие различные состояния объемной магнитной головоломки.
По меньшей мере часть подвижных элементов 4 соединена с постоянными магнитами 5. Подвижные сектора имеют полости 11, 21, 31, в которых и расположены подвижные элементы. Каждый подвижный элемент 4 имеет возможность перемещения в полости 11 или 21 или 31 под действием других постоянных магнитов головоломки при изменении взаимного положения друг относительно друга подвижных секторов 1-3.
Объемная магнитная головоломка выполнена в виде куба, состоящего из двадцати шести подвижных секторов, образующих указанный куб в виде 3х3х3, перемещающихся вокруг центральной крестовины 6, образованной тремя взаимно перпендикулярными осями 61. Каждый край каждой оси имеет площадку 62 с неподвижными магнитами 5.
Все подвижные элементы 4 имеют внешнюю часть 42, и внутреннюю часть 43, на которой расположен магнит 5.
Подвижные сектора делятся на восемь угловых 1, двенадцать торцевых 2 и шесть центральных 3 секторов.
Угловые подвижные сектора 1 имеют полости 11, в которых расположены по три подвижных элемента, имеющих внутренние полости для возможности размещения взаимно перпендикулярно с возможностью перемещения.
Торцевые подвижные сектора 2 имеют полости 21, в которых расположены по два подвижных элемента, имеющих внутренние полости для возможности размещения взаимно перпендикулярно с возможностью перемещения.
Центральные подвижные сектора 3 имеют полости 31, в которых расположены по одному подвижному элементу.
В любом статичном положении объемной магнитной головоломки магниты 5 попарно взаимодействуют друг с другом, в результате чего подвижные элементы 4 или притягиваются к центру или отталкиваются от него, образуя таким образом различные варианты головоломки.
Необычность конструкции состоит в том, что оси, по которым перемещаются подвижные элементы, не совпадают с осями крестовины, то есть с осями симметрии головоломки. Для возможности реализации головоломки все оси, по которым перемещаются подвижные элементы, смещены. Таким образом сами подвижные элементы, как видно на фигурах не являются симметричными, не имеют осей симметрии.
Это хорошо видно на разрезах подвижных секторов, см., например, фиг. 8 и 9, 10 и 11, а также на изображениях подвижных элементов, см., например, фиг. 13, 14, 15.
Еще более неочевидным выглядит решение соединения между собой подвижных элементов в угловых подвижных секторах, см., например, фиг. 17 или 19. Для реализации такого решения реализация подвижных элементов подразумевается разборной чтобы в принципе можно было соединить между собой таким образом подвижные элементы.
Все подвижные сектора имеют выступающие элементы, которые не обозначены специальным образом. Это необходимо для обеспечения целостности головоломки во время поворотов граней.
На фигурах 62 и 63 обозначены полюса магнитов, там наглядно показано, как именно происходит изменение положения подвижных элементов, когда одинаковые полюса магнитов располагаются рядом, то они отталкиваются и это приводит к выдвижению подвижного элемента, см, например, любую позицию 42 на фигуре 63.  А когда разноименные полюса магнитов располагаются рядом, то они притягиваются и это приводит к движению подвижного элемента к центру головоломки, который находится в месте пересечения осей крестовины, см, например, любую позицию 42 на фигуре 62.
Осуществление изобретения.
Объёмная магнитная головоломка с подвижными секторами работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.
В произвольном положении головоломки, грани подвижных секторов имеют разное положение подвижных элементов: часть выступает, а часть утоплена. Задача игрока может состоять в том, чтобы привести головоломку из хаотичного состояния в упорядоченное, что является весьма сложной задачей. Упорядоченное состояние (исходное, см. фигуру 1) – когда все подвижные элементы ориентированы одинаковым образом наружу, преимущественно, утоплены к центру, нет выступающих частей. Как только произведен поворот грани, (см. фигуру 2) то головоломка приходит в хаотическое состояние, при котором подвижные элементы ориентированы разным образом наружу: часть выступает, а часть утоплена.
Промышленная применимость.
Объёмная магнитная головоломка с подвижными секторами может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец объёмной магнитной головоломки с подвижными секторами.
Испытания опытного образца объёмной магнитной головоломки с подвижными секторами показали, что она:
- позволяет легко перемещать подвижные сектора, сохраняя целостность,
- при перемещении подвижных секторов магниты приходят во взаимодействие друг с другом и меняют положение подвижных элементов.