КУБИК-КОНСТРУКТОР-ТРАНСФОРМЕР

Полезная модель относится к играм, а именно к трехмерным ручным головоломкам и конструкторам, для развития пространственного и логического мышления, мелкой моторики, воображения.
Из уровня техники известен КУБИК РУБИКА [патент HU 170062], содержащий опору с осями и игровые элементы, выполненные в форме параллелепипедов, установленные на осях опоры посредством пазов и выступов с возможностью поворота и образующие три группы взаимно перпендикулярных слоев, при этом девять из игровых элементов имеют форму куба, а остальные игровые элементы имеют форму прямоугольного параллелепипеда, при этом оси вращения этих игровых элементов в трех взаимно перпендикулярных плоскостях смещены относительно осей симметрии куба, причем центр осей опоры смещен по направлению к внешнему углу куба, образованному наименьшим игровым элементом кубической формы.
Известен также КУБ ТАНТРАМ [патент Китая № CN 2825035], состоящий из шести идентичных геометрических фигур в виде четырехгранных пирамид, объединенных вершинами к центру, каждая из которых состоит из соединенных между собой семи различных острых конических многогранников, основания каждой из пирамид являются одной из граней куба, а стороны основания образуют ребра куба.
Основным недостатков этой группы кубиков-головоломок является то, что собираемая фигура - куб не имеет возможности преобразования в другие геометрические формы.
Известно решение US 2009014954 (А1) 2009-01-15, в котором раскрыта трехмерная игрушка-головоломка, в виде множества многогранников-тетраэдров (пазлов), представляющих собой правильные пирамиды с квадратным основанием, которые могут быть собраны в различные геометрические формы. Поверхности указанных компонентов могут быть снабжены привлекательными магнитными элементами для удержания указанных компонентов в сложной форме.
Игрушка предназначена для складывания произвольных фигур (как из кубиков), а не - трансформации в разные формы, как единого объекта. Причем, в каждой отдельной фигуре может быть произвольное кол-во элементов, объединенных в разной последовательности и разными гранями. Магниты в элементах этой головоломки нужны только лишь для того, чтобы элементы держались вместе. Причем собрать можно только такие наборы фигур, которые способны жестко соединяться друг с другом плоскостями посредством магнитов. Например, нельзя компоновать такие фигуры, у которых плоскости не соприкасаются друг с другом вплотную, поскольку в этом случае, тетраэдры не способны стыковаться друг с другом. Причиной этого является отсутствие соединений между ребрами боковых граней соседних пирамид.
Наиболее близким по технической сущности (по наибольшему количеству конструктивных признаков) аналогом является игрушка GB 2107200 (А)-1983-04-27, содержащая одинаковые сегменты (тетраэдры), где каждый соединен с двумя другими, при этом каждая пара из двух соседних соединена гибкими пленками. Трансформация происходит путем манипуляция блоками вокруг шарниров, образованных между соседними блоками.
Основная форма игрушки - куб, который содержит 12 сегментов (тетраэдров), в основании которых лежат прямоугольные равнобедренные треугольники, при этом высотой сегмента является высота перпендикулярной к основанию грани.
Недостатком данного решения является соединение сегментов куба последовательно между собой парами ребер боковых граней соседних пирамид посредством конструктивного узла в виде гибкого соединения, что усложняет конструкцию, снижает надежность и срок эксплуатации гибкого соединения. К тому же гибкое соединение делает невозможным разъединение элементов между собой, отделение их друг от друга и всей конструкции в целом, сборку их в другой последовательности, что ограничивает число трансформаций геометрических фигур.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым кубиком-трансформером - устранение недостатков прототипа и создание разновидности подобных игрушек-головоломок.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение возможностей трансформации формы куба в другие геометрические формы. Технический результат достигается за счет того, что предлагается игрушка кубик-трансформер в геометрической форме куб, которая состоит из 12 одинаковых деталей - сегментов, выполненных в виде тетраэдров, в основании которых лежат прямоугольные равнобедренные треугольники, высотой сегмента является высота перпендикулярной к основанию грани. Сегменты последовательно соединены между собой с возможностью поворота относительно друг друга. Согласно предлагаемому решению кубик-трансформер отличается от прототипа тем, что в общие ребра боковых граней и основания встроены постоянные магниты, при этом грани одинаковой полярности магнитов являются частью площади боковых граней и основания сегмента, находясь с ними в одной плоскости, причем высота сегментов равна половине высоты куба, основание сегмента составляет половину площади грани куба, а ребра боковых граней сегмента равны половине длины диагоналей куба. Магниты имеют ромбовидную форму и относятся к неодимовым магнитам.
Возможно выполнение поверхности граней сегментов в различном цветовом исполнении, с нанесением разнообразных разноцветных узоров, изображений и рисунков, которые образуют на видимой поверхности при складывании сегментов в различные фигуры правильные симметричные рисунки.
Магнитное соединение ребер сегментов обеспечивает поворот сегментов друг относительно друга, без их разъединения в точке соприкосновения вокруг оси, образованной парой их совмещенных ребер. Сегменты фиксируются магнитами в крайних положениях вращения, при соприкосновении граней. Пары сегментов, составляющие единую грань куба, притягиваются магнитами через общие грани. При повороте парных групп сегментов относительно всей конструкции, кубик трансформируется в различные геометрические фигуры. Все трансформации в различные формы происходят без разрыва магнитных связей сегментов, т.е. только путем вращения парных сегментов вокруг общих осей, образуемых парами ребер и магнитными соединениями.
Краткое описание чертежей. На фиг. 1 представлено схематичное изображение кубика-конструктора-трансформера. На фиг. 2 представлено схематичное изображение сегмента кубика-конструктора-трансформера.
На фиг. 1 и фиг. 2 обозначены: 1 - сегмент кубика, 2 - основание сегмента, 3 - боковая грань сегмента, 4 - боковая перпендикулярная к основанию грань сегмента, 5 - катет основания сегмента, 6 - гипотенуза основания сегмента, 7 - высота сегмента, 8 - ребро боковой грани сегмента, 9 - ребро куба, 10 - диагональ грани куба, 11 - диагональ куба. На фиг. 3 представлено два сомкнутых сегмента 1 кубика-конструктора-трансформера, объединенных гранями 4, перпендикулярными основанию.
На фиг. 4 представлен кубик-конструктор-трансформер со встроенными в ребра сегментов постоянными магнитами 12.
На фиг. 5 представлена форма магнита 12, встраиваемого в ребра сегментов - вид фас и профиль.
На фиг. 6 представлена объемная проекция магнита 12.
На фиг. 7 представлены магниты 12, объединенные разноименными полями.
На фиг. 8-10 представлена схема вращения магнитов 12 относительно друг друга вокруг точки их соприкосновения, на 270 градусов.
На фиг. 11-14 представлен сегмент кубика-конструктора-трансформера, со встроенными в общие ребра боковых граней и основания постоянными магнитами, грани одинаковой полярности магнитов являются частью площади боковых граней и основания сегмента, находясь с ними в одной плоскости.
На фиг. 15 и фиг. 16 представлены пары сегментов, объединенные разноименными и одноименными парами ребер 5, с помощью постоянных магнитов 12. На фиг. 11-16 обозначены: 2 - основание сегмента, 3 - боковые грани сегмента, 5 - ребра сегмента, образующие ребра куба, 7 - грань сегмента, перпендикулярная основанию, 8 - общие ребра боковых граней сегмента и грани, перпендикулярной основанию, 12 - постоянные магниты.
На фиг. 17-20 представлен общий вид кубика-конструктора-трансформера в различном цветовом исполнении граней.
На фиг. 21-28 представлены некоторые варианты сборки кубика-конструктора трансформера в различные геометрические формы.
Представленный на чертежах кубик-конструктор-трансформер содержит 12 сегментов в виде одинаковых по форме и размерам треугольных четырехгранных тетраэдров 1, с основанием 2 в виде равнобедренного прямоугольного треугольника, основание 2 каждого сегмента 1 составляет половину площади грани куба, разделенной по диагонали 10 гипотенузой 6. Катеты 5 основания 2 сегмента 1 являются ребрами куба 9 и одновременно ребрами боковых граней 3 сегмента 1. Ребра 8 боковых граней сегмента 1 образуют половины длин диагоналей куба. Высота 7 сегмента равна половине высоты куба. Постоянные магниты 12 встроены в общие боковые грани 5 и основания 2.
Предлагается использование в конструкции предпочтительно неодимовых магнитов, которые обеспечивают большое усилие сцепления ребер сегментов в точке соприкосновения, и требуют приложения такого же большого усилия для их разъединения, что гарантирует их достаточное соединение - как при вращении сегментов относительно друг друга - так и в крайних положениях вращения, при соприкосновении граней сегментов.
Работа с кубиком-конструктором-трансформером происходит следующим образом.
Игрушка имеет форму куба (см. фиг. 17-20). Путем приложения усилия для разрыва магнитного взаимодействия сегменты 1 кубика поворачивают относительно друг друга вокруг осей, образованных парами соседних ребер 5 сегментов 1, общих для боковых граней 3 и основания 2, составляющих ребра куба 9, с возможностью фиксации в крайних положениях при совмещении граней, и придания кубику-конструктору-трансформеру различную геометрическую форму (см. фиг. 21-28), отличную от первоначальной. Все сегменты соединены в непрерывную цепь магнитными соединениями, при этом, любая пара сегментов объединена либо парами ребер, либо парами ребер и со-попарных граней. Все трансформации в различные формы происходят без разрыва магнитных связей сегментов, т.е. только путем вращения парных сегментов вокруг общих осей, образуемых парами ребер и магнитными соединениями.