ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ АКСОНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРОЕКЦИЙ ПЛОСКИХ ФИГУР

Полезная модель относится к наглядным учебным пособиям и может быть использована для демонстрации при проведении занятий со школьниками на уроках черчения, геометрии, а также на лекциях и практических занятиях со студентами по начертательной геометрии, инженерной графике, методике преподавания черчения, методике преподавания геометрии, строительной механике и других близких к указанным дисциплинам в условиях индивидуального и группового обучения.
Аналогами полезной модели являются учебные плакаты, макеты, стенды, слайды с изображением аксонометрических проекций различных плоских фигур, представленных в прямоугольных системах координат.
Все наглядные пособия данного типа имеют общий недостаток - ограниченные демонстрационные и функциональные возможности.
Наиболее близким аналогом к полезной модели является модель для построения изометрии плоских фигур, состоящая из щита в виде многослойной фанеры с нанесенными осями координат в прямоугольной и изометрической проекциях, держателей, основной планки, содержащей две дополнительные вертикальные рейки с отверстиями по краям и однотонной эластичной нити (Винокур Е.В. Модель для демонстрации построения изометрии плоских фигур // Школа и производство. - №3. - 1990. - С. 67). Эта модель взята нами в качестве прототипа.
Недостатком данной динамической модели являются ограниченные демонстрационные возможности. Она позволяет продемонстрировать визуально процесс построения аксонометрических проекций плоских фигур только в прямоугольной системе координат и изометрии, что исключает возможность их демонстрации в диметрии. К тому же, исключается возможность производить перемещение относительно осей координат
вершин, ребер, граней проекций плоских фигур, с целью изменения их первоначальной конфигурации и геометрических размеров. Также модель имеет недостаточную цветовую окраску координатных осей и непрозрачность щита, что в целом ухудшает зрительное восприятие учебного материала и снижает учебные возможности модели по демонстрации проекций плоских фигур, только во фронтальной плоскости. Кроме того, недостатком являются гибкие, эластичные концы нити, что усложняет ее прохождение через отверстия в держателях-фиксаторах и снижает функциональные возможности модели. Наличие жестко закрепленной основной планки, расположенной на координатной оси, закрывающей ее видимость, в целом ухудшает восприятие и понимание учебного материала. Другим недостатком являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в жестком креплении основной планки с помощью держателей, постоянно закрепленных на щите, и расположенных на строго определенном расстоянии от центра пересечения осей системы координат, соединенной с двумя дополнительными вертикальными рейками, с отверстиями по краям, посредством шурупов к щиту, что позволяет производить построение и демонстрацию аксонометрических проекций плоских фигур, только строго определенных размеров, ограниченных расстоянием между отверстиями по краям. Отсутствие возможности перемещения дополнительных вертикальных реек как по основной планке, так и независимо от нее, а также закрепления их под различными углами, относительно осей координат, сокращает область построения проекций плоских фигур и затрудняет пространственное восприятие учебного материала.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных и улучшение ее демонстрационных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в известной модели для построения изометрии плоских фигур, состоящей из щита в виде многослойной фанеры с нанесенными осями координат в прямоугольной и
изометрической проекциях, держателей, основной планки, двух дополнительных вертикальных реек с отверстиями по краям и однотонной эластичной нити, щит изготовлен из прозрачного органического стекла и разделен на две половины с наклеенной цветной пленкой по прорезям, представленным в виде осей в изометрической, прямоугольной и диметрической проекциях, содержащими держатели-фиксаторы с отверстиями для прохождения, натяжения, закрепления цветной эластичной нити, концы которой имеют конусовидную форму на полужесткой основе, прижимным винтом и колпачком, а также дополнительными вертикальными рейками с пазами для крепления и перемещения в них держателей-фиксаторов.
Выполнение щита из прозрачного органического стекла улучшает зрительное восприятие учебного материала и расширяет учебные возможности модели по демонстрации построения проекций плоских геометрических фигур, как во фронтальной, так и горизонтальной плоскостях проекций. Разделение щита на две части позволяет расширить функциональные возможности по одновременному построению проекций плоских фигур как в прямоугольной проекции, так в изометрии и диметрии, а также улучшить демонстрационные и учебные возможности, при сравнении проекций различных плоских фигур между собой в изометрической и диметрической плоскостях проекций. Изготовление координатных осей в виде прорезей позволяет расширить функциональные возможности, заключающиеся в перемещении вершин, ребер, граней проекций плоских фигур, с целью изменения их первоначальной конфигурации и геометрических размеров. Выполнение прорезей в красном цвете акцентирует зрительное восприятие, и способствует лучшему пониманию и усвоению демонстрационного материала, расширяя демонстрационные и эстетические возможности модели. Изготовление держателей-фиксаторов с крепежным элементом, в виде прижимного винта, позволяет расширить функциональные возможности, что способствует их перемещения по пазам с
соответствующей фиксацией в конкретном месте на координатной оси для построения заданной проекции плоской фигуры, к тому же обеспечивает одновременное построение проекции плоской фигуры любой другой конфигурации, а также фиксацию и равномерное натяжение цветной эластичной нити, с помощью прижимного колпачка, препятствуя ее провисанию между вершинами проекции плоской фигуры. Выполнение концов цветной эластичной нити в конусовидной форме на полужесткой основе позволяет расширить функциональные возможности модели, заключающиеся в более удобном ее применении при пропускании через отверстия в держателях-фиксаторах. Изготовление пазов в дополнительных вертикальных рейках дает возможность их свободному, независимому перемещению друг относительно друга по осям координат и закреплению под различными углами, а также передвижению внутри них держателей-фиксаторов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена демонстрационная модель с примером построения правильного шестиугольника, на фиг.2(а) и 2(б) - примеры построения плоских фигур треугольника и трапеции, на фиг.3 - держатель-фиксатор, общий вид.
Демонстрационная модель для построения аксонометрических проекций плоских фигур состоит из щита 1, изготовленного из прозрачного органического стекла, лицевая панель которого разделена на две половины, верхняя часть представлена изометрической и прямоугольной системами координат, нижняя часть диметрической системой координат, по осям которых прорезаны пазы 2 с наклеенной цветной пленкой 3 для размещения и перемещения в них держателей-фиксаторов 4-11 с отверстиями 12 для прохождения цветной эластичной нити 13, прижимного винта 14 и колпачка 15, а также дополнительных вертикальных реек 16, 17 с пазами 18 под держатели-фиксаторы.
Модель работает следующим образом.
Для построения проекций плоских фигур, содержащих более четырех вершин, применяем дополнительные вертикальные рейки 16, 17 с пазами 18, закрепляемые с помощью держателей-фиксаторов 4-11. Так, для построения правильного шестиугольника в прямоугольной проекции закрепляем дополнительные вертикальные рейки 16, 17 по оси X′ на одинаковом расстоянии от центра пересечения координатных осей, с помощью держателей-фиксаторов 5, 7. Затем по оси X′ размещаем, симметрично относительно центра, держатели-фиксаторы 8, 9, образующие две другие вершины. Держатели-фиксаторы 4, 6, 10, 11 размещенные в дополнительных вертикальных рейках 16, 17, перемещаем по имеющимся в них пазам 18, на необходимое расстояние для конечного построения проекции заданной плоской фигуры в виде правильного шестиугольника. После этого, цветную эластичную нить 13 пропускаем последовательно по отверстиям держателей-фиксаторов 4, 8, 10, 11, 9, 6 с предварительной фиксацией в держателе-фиксаторе 4 одного из ее концов и последующим окончательным натяжением и закреплением в нем, с помощью прижимного винта 14 и колпачка 15. Результат данного построения показан на фиг.1.
Для построения проекции равностороннего треугольника выбираем минимальное число держателей-фиксаторов, в количестве трех, дополнительные вертикальные рейки не требуются.
Демонстрационная модель помещается на рабочий стол преподавателя, где осуществляется установка и закрепление ее составляющих, в соответствии с выбранным заданием. Далее производим построение плоской фигуры, например, равностороннего треугольника. Построение начинается с изометрической проекции в верхней части щита 1, для этого держатель-фиксатор 4 помещают на заданное расстояние от центра пересечения координатных осей по оси Z, и закрепляют его с помощью прижимного винта 14 и колпачка 15. Аналогичным образом, однотипные держатели-фиксаторы 5, 6 закрепляют на равном расстоянии друг относительно друга от центра пересечения осей по оси X, что позволяет обозначить вершины
равностороннего треугольника. Затем в отверстие держателя-фиксатора 4 продевают цветную эластичную нить 13 с предварительным закреплением одного из ее концов колпачком 15, после чего другой ее конец пропускают последовательно, через держатели-фиксаторы 5, 6 с окончательным закреплением на держателе-фиксаторе 4 с натяжением, исключающим ее провисание между вершинами равностороннего треугольника. В итоге мы получаем наглядное изображение проекции плоской фигуры в изометрии, в данном случае, равностороннего треугольника. Далее построение производится в нижней части щита 1 в диметрической проекции. Для этого на оси Z закрепляем держатель-фиксатор 7 на требуемом расстоянии от центра пересечения координатных осей, после чего держатели-фиксаторы 8, 9 устанавливаем друг относительно друга на одинаковом расстоянии от центра по оси Y, но в два раза меньшем, чем при изометрической проекции. Далее цветную эластичную нить 13 пропускаем через отверстия 12 в держателях-фиксаторах 7, 8, 9, с необходимым натяжением и окончательным закреплением в держателе-фиксаторе 7, с помощью колпачка 15, по аналогии с предыдущим примером. Конечным результатом является построение равностороннего треугольника в изометрической и диметрической проекциях, с последующей его демонстрацией учащимся. Результат данного построения показан на фиг.2 (а).
Одним из вариантов преобразования одной проекции плоской фигуры в другую является перемещение по осям X, Y, Z вершин, представленных держателями-фиксаторами 4-9, на необходимое расстояние с последующим натяжением и фиксацией посредством прижимного винта 14 и колпачка 15, через отверстия 12 в них, цветной эластичной нити 13 и закрепление под требуемым углом дополнительных вертикальных реек 16, 17, что позволяет продемонстрировать процедуру построения проекции произвольной плоской фигуры. Результат данного построения показан на фиг.2 (б).
Таким образом, предлагаемая демонстрационная модель позволяет производить построения и преобразование различных по сложности и
конфигурации проекций плоских геометрических фигур в изометрической, прямоугольной и диметрической системах координат, путем установки, перемещения и закрепления держателей-фиксаторов с отверстиями под цветную эластичную нить по координатным осям, выполненным в виде прорезей и дополнительных вертикальных реек, располагаемых под различными углами, с пазами для крепления в них держателей-фиксаторов, что дает возможность осуществлять демонстрацию наглядного изображения проекций различных плоских геометрических фигур в существующих системах координат.
Данная полезная модель относится к наглядным учебным пособиям и может быть использована для демонстрации и обучения построению проекций плоских геометрических фигур на занятиях со школьниками по черчению, геометрии, а также на лекциях и практических занятиях со студентами по начертательной геометрии, инженерной графике, методике преподавания черчения, методике преподавания геометрии, строительной механике и других близких к указанным дисциплинам в условиях индивидуального и группового обучения.