ШАГАЮЩАЯ КУКЛА - 2
WALKING DOLL - 2

Изобретение относится к игрушкам, а точнее к шагающим куклам.
Известные такие куклы, см., например, а.с. СССР №1358980. Известны и более простые конструкции, в которых ноги куклы связаны шарнирной траверсой, что обеспечивает их движение в противофазе. Недостатком более сложных конструкций является их сложность и многосочлененность. Недостатком простейших конструкций является их сомнительная работоспособность ввиду большого трения в сочленениях и ввиду того, что обе ноги движутся вперед и назад по одной траектории, то есть в нижней точке шага они находятся на одном уровне и имеют одинаковую возможность контактировать с поверхностью земли. Это требует особых манипуляций с ними, а именно требуется наклонять куклу в сторону «передней» ноги, и даже это не обеспечивает уверенной «походки».
Кукла без моторного привода ведется за левую руку, имеющую ограничитель перемещения вверх.
Задача и технический результат изобретения - получение кинематики шагающего движения куклы при безмоторном протягивании куклы в направлении вперед, или при наличии электропривода минимальной мощности.
Кукла, разумеется, содержит корпус (туловище), ноги, шарнирно расположенные на вращающемся кривошипном валу с двумя кривошипами, находящимися в противофазе, и т.п. и отличается тем, что кукла имеет компенсирующий кривошипно-пружинный механизм, состоящий из двух пружин, закрепленных на том же кривошипном валу или связанном с ним другом кривошипном валу так, чтобы две точки крепления пружин были размещены со сдвигом 90 градусов относительно точек шарнирного крепления ног на упомянутом кривошипном валу, причем вторые концы пружин закреплены на корпусе куклы.
См. фиг. 1, 2, 3, 4, где схематично показаны в виде сбоку нога 1 с кулисой 2, нога 3 с кулисой 4, кривошип 5, ось 6, по которой скользят кулисы, и точки вращения ног 7 (конструктивно это шипы или шпеньки на кривошипе). Под терминами «кривошип», «кривошипный вал» следует понимать также и зубчатое колесо с выступающими сбоку шпеньками.
На фиг. 1 показан полный шаг, а на фиг. 2 показа фаза, примерно соответствующая середине шага. Нога 1, которая движется назад, проходит ниже ноги 3, которая движется вперед. Таким образом, нога 3, движущаяся вперед, проходит выше уровня земли и не задевает ее.
См. также фиг. 4, где показан компенсирующий механизм для другой кинематики шагания - с шипами на двух соединенных и противоположно вращающихся зубчатых колесах. Здесь 5 - кривошип для взаимодействия с пружинами 8; 7 - точки вращения ног; 8 - пружины; 9 - ось крепления пружин (обе пружины закреплены на одной оси); 10, 11 - зубчатые колеса со шпеньками 6, 7 для крепления соответственно точек скольжения кулис и для вращения ног (или наоборот).
На фиг. 5 показан график вращающих моментов на кривошипе - толстой линией показана правая нога, толстой пунктирной линией показана левая нога, тонкой линией показан момент от компенсирующего механизма.
То есть в тот момент, когда задняя нога куклы отрывается от земли, пружинный механизм начинает поворачивать кривошип, помогая подъему корпуса куклы. Точного соответствия графика вращающего момента от компенсирующего механизма и вращающего момента от действия веса куклы долбиться не удастся, хотя для этого следует подобрать длину пружин. Но даже примерное совпадение графиков, а главное, равенство их площадей ниже и выше нулевого уровня (то есть равенство энергий) позволят получить легкий шаг куклы без значительных усилий.
Работает кукла так: при протягивании куклы рукой без применения двигателя на переднюю ногу действует два вращающих момента - момент от поступательного движения, стремящийся повернуть кривошип 5 против часовой стрелки, и момент от веса куклы, стремящийся повернуть кривошип в обратную сторону. Чтобы кукла сделала шаг, необходимо, чтобы первый момент был больше второго. Для этого надо, чтобы плечо рычага ноги до поверхности земли или до другой поверхности (далее «земля») было достаточно большим, чтобы диаметр кривошипа был достаточно маленьким, И чтобы трение передней ноги по земле было достаточно большим. То есть для реальной куклы надо, чтобы диаметр кривошипа был около 10-20 мм, а расстояние от оси кривошипа до оси кулисы было примерно равно диаметру кривошипа.
Следует отметить одну особенность кукольной одежды для такой куклы. Обычно кукольная одежда повторяет детскую - маечка, трусики, платье. Иногда куклу одевают в брюки и даже колготки. Однако в данной кукле нежелательно применение трусиков, брюк и колготок, так как попадание ткани в щель между корпусом и ногой может привести к потере работоспособности куклы. Следует отформовать на корпусе куклы рельеф трусиков, а затем покрасить его белой грунтовкой по пластику.
Следует отметить одну особенность размера такой куклы - для ребенка определенного роста он не может быть произвольным. Он должен быть таким, чтобы среднестатистический ребенок игрового возраста в вытянутой руке держал горизонтально вытянутую руку куклы. Прогулка с куклой не доставит удовольствия ребенку, если ему придется во время прогулки идти скрючившись под высоту слишком маленькой куклы. И наоборот - долго держать слишком высоко расположенную руку большой куклы согнутой рукой ребенку также утомительно. Однако можно изготовить куклы двух или трех типоразмеров на разные возрасты ребенка.
Дизайн куклы должен соответствовать ребенку соответствующего роста.
Чтобы можно в каких-то пределах подгонять положение руки куклы под рост ребенка, левая рука куклы имеет регулируемый ограничитель перемещения ее вверх, например регулировочный винт, вращаемый через отверстие в спине куклы. То есть, регулируя положение руки куклы по высоте, можно подстроить ее под рост ребенка. Желательно, чтобы ограничитель был упругим, например из пенорезины. Это желательно для того, чтобы кукла во время шагающего движения легче «меняла ногу», то есть легче переваливалась с задней ноги на переднюю в конце фазы шага.
Чтобы в момент полного шага, то есть когда обе ноги куклы касаются земли, происходило движение именно передней ногой, а не было волочения задней или обеих ног, необходимо, чтобы трение о землю передней ноги было больше, чем трение задней.
Для этого обувь куклы выполнена следующим образом: подошва передней части обуви плавно закругляется вверх на угол, больший половины угла шага (максимальный угол между ногами), имеет гладкую поверхность и выполнена из материала с малым коэффициентом трения, например из фторопласта, или полиэтилена, или полипропилена, а задняя часть обуви выполнена из материала с большим коэффициентом трения, например в виде каблука из резины, и имеет рифленую поверхность.
При касании куклы земли обеими ногами передняя нога хорошо упрется резиновым рифленым каблуком и обеспечит свое движение назад. Задняя нога легко проскользнет своей гладкой закругленной подошвой и начнет движение вперед. В дальнейших фазах задняя нога идет выше уровня земли.