ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКТОРА "AR-GO"

Предлагаемое техническое решение представляет собой элемент конструктора и относится к производству игрушечных строительных наборов, головоломок, обучающих игр.
Известен конструктор в виде набора строительных элементов, имеющих коробчатый корпус с боковыми стенками, дном и средством соединения, состоящим из размещенных с разных сторон дна выступов (шипов) и гнезд. Соединительные выступы (шипы) и гнезда образованы группами цилиндрических консолей, рассчитанных на упругий изгиб при стыковании во время сборки [Бухаров Б.Н., Смородинцев А.Г. Конструктор. - Патент №2048842, 27.11.1995]. Размер консолей короче высоты корпуса только на толщину дна и увеличивает материалоемкость, а их постоянное по всей своей протяженности сечение снижает компенсационные возможности для неточностей изготовления. Описываемые элементы в случае унификации размеров не совместимы с аналогичными элементами других систем, например типа «Lego», что ограничивает функциональные ресурсы конструктора.
Наиболее близкое известное решение, принятое в качестве прототипа, представляет собой «шипованный кирпичик», который является ключевым элементом конструкторов «Lego» [URL: https://geektimes.ru/post/131086/ (дата обращения: 05.08.2017)]. Такой элемент имеет коробчатый корпус из боковых стенок, а также дна со средством соединения в виде шипов (выступов) на внешней стороне и гнезд на внутренней стороне. Шипы и гнезда выполнены в форме цилиндрических консолей с постоянными по всей своей протяженности сечениями. Недостатком такого конструктора является повышенная точность изготовления соединения шип-гнездо с использованием стабильных по свойствам высококачественных пластмасс, а также сложность оснастки для такого изготовления.
Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение изготовления, снижение себестоимости, расширение функциональных возможностей и ресурсов.
Указанный технический результат достигается тем, что в элементе конструктора, включающего коробчатый корпус из боковых стенок, а также дна со средством соединения в виде шипов (выступов) на внешней стороне и гнезд на внутренней стороне, выполненных в виде цилиндрических консолей, шипы выполнены в форме усеченного прямого кругового конуса, переменное сечение которого возрастает по всему вылету от минимума в основании до максимума на свободном свесе консоли, при этом угол раствора такого конуса равен 160°.
Предлагаемый элемент конструктора обладает достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для его изготовления взамен стабильных по свойствам высококачественных, но дорогостоящих пластмасс можно использовать более дешевые пластмассы с различными свойствами, например, полиэтилен разных марок. Если при этом традиционную весьма громоздкую оснастку, основанную на технологическом процессе изготовления пластмассовых изделий литьем, заменить распространенными в современных условиях вполне доступными и не сложными технологиями 3D-печати, то положительный эффект может оказаться более весомым. Такой эффект обусловлен конической формой соединительных шипов, за счет которой новое решение отличается от его прототипа и имеет более широкий диапазон геометрических параметров, складывающихся из упругих деформаций изгиба и сжатия в соединениях шип-гнездо при сборке элементов конструктора «Ar-Go». Более широкий диапазон геометрических параметров позволяет отказаться от повышенной точности изготовления, свойственной элементам конструктора «Lego» и перейти на менее дорогостоящие по себестоимости, но достаточно упругие материалы, применяемые в технологиях 3D-печати.
Предлагаемое решение элемента конструктора «Ar-Go» поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведена аксонометрическая схема общего вида элемента снаружи; на фиг. 2 - аксонометрическая схема общего вида элемента внутри; на фиг. 3 представлен снимок общего вида снаружи углового стыкования элемента конструктора «Ar-Go» с аналогичным элементом конструктора «Lego»; на фиг. 4 - снимок общего вида внутри углового стыкования элемента конструктора «Ar-Go» с аналогичным элементом конструктора «Lego».
Предлагаемый элемент конструктора «Ar-Go» имеет коробчатый корпус из боковых поперечных стенок 1, боковых продольных стенок 2 (длиннее поперечных в 2 раза) и дна 3. Дно 3 снабжено средством соединения, состоящим из размещенных с его разных сторон шипов (выступов) 4 и гнезд 5, усиленных поперечными перегородками 6. Каждый из шипов (выступов) 4 конструктивно решен в виде консоли и выполнен в форме усеченного конуса, переменное сечение которого возрастает по всей своей протяженности от минимума у основания до максимума на свободном свесе консоли. Каждое из гнезд 5 по аналогии с прототипом конструктивно также решено в виде цилиндрической консоли и имеет высоту одинаковую с высотой поперечных перегородок 6. Величина этой высоты меньше высотного габарита боковых стенок (соответственно поперечных 1 и продольных 2) на толщину дна 3.
Соединение элементов конструктора во время его сборки выполняется посредством упругой установки конических консолей шипов 4, расположенных на внешней стороне дна 3, в гнезда 4, составленные цилиндрическими консолями на внутренней стороне того же дна 3 и подкрепленные поперечными перегородками 5. Здесь упругая податливость (деформативность) при прочих равных условиях у консолей в форме конического конуса по абсолютной величине больше, чем у консолей цилиндрической формы, а это заметно расширяет диапазон геометрических параметров, в значительной мере обеспечивая компенсационные ресурсы и функциональные возможности предлагаемого элемента конструктора. При его реализации, в частности, открывается перспектива совместить и взаимно дополнить функции элементов конструктора «Ar-Go» с аналогичными элементами конструктора «Lego», что вполне вписывается в курс на импортозамещение.