СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОНСТРУКТОР
CONSTRUCTION TOY

Область техники,
Изобретение относится к игрушечным строительным конструкторам. Игрушечный строительный конструктор состоит из элементов, каждый из которых имеет средства соединения с другими элементами. При этом, все элементы конструктора являются плоскими и могут быть изготовленными из фанеры, пластика или других листовых материалов. Игрушечный строительный конструктор позволяет создавать трехмерные реалистичные архитектурные объекты и имеет большую элементную базу. Все элементы конструктора делятся на элементы трех видов, а именно:
элементы стен;
кронштейны;
элементы перекрытий.
Уровень техники данного открытия.
Известен производитель конструкторов из фанеры ООО "Дельфийские врата" (официальный сайт delphigate.com, публикация в бизнес-издании Forbes Russia на сайте forbes.ru "Школа молодого миллиардера: как грузин стал делать в Сибири замки из дерева" 29.12.2014 г.), который предлагает целую линейку крепостей - конструкторов. Все эти крепости собираются из уже готовых блоков: башен, стен, мостов и т.д. В каждый следующий набор, от маленького к большому, добавляются готовые неразборные блоки. При этом изменения во внешнем виде крепости могут касаться только ее конфигурации и достигаются за счет перестановки блоков относительно друг друга. Помимо этого ни один блок не может присоединяться к себе подобным.
Прототипом к данному изобретению был взят еще один известный конструктор из фанеры "Чудо-крепость" от производителя выступающего под торговой маркой "Polly" (информация на официальном сайте tmpolly.ru, публикации на сайте ok.ru, video/207766031075 от 28.12.2016, на сайте YouTube, "Чудо крепость от ТМ Polli" от 04.04.2017). Данный конструктор состоит из 297 деталей. Все детали конструктора имеют узкое назначение и конкретное местоположение при сборке крепости. Детали, из которых состоят башни крепости, нельзя использовать для сборки стен крепости и наоборот. При этом каждый участок стены крепости, между двумя башнями, состоит из одной детали и два участка стены не могут быть соединены непосредственно друг с другом. Аналогично, каждая из четырех стен башни состоит только из одной детали. Все это исключает возможность создавать стены и башни крепости различного внешнего вида и позволяет только менять их местами относительно друг друга.
В основе предлагаемого изобретения лежит принцип взаимозаменяемости и совместимости всех элементов конструктора, что позволяет с помощью конечного набора элементов создать большое количество архитектурных конструкций, в том числе крепостей и замков отличающихся друг от друга как внешним видом так и размерами.
Раскрытие изобретения.
Раскрытие данного изобретения проведем с помощью подробного описания элементов конструктора, а также их взаимосвязей между собой и результатов, которые можно получить соединяя элементы конструктора в различных сочетаниях.
В качестве примера возьмем конструктор, из элементов которого можно построить различные рыцарские замки и крепости. Все элементы строительного конструктора представляют собой плоские детали. Все элементы конструктора имеют средства соединения в виде прорезей и/или выступов, при этом соединяемые элементы, при соединении, располагаются перпендикулярно друг другу. При этом элементы конструктора делятся на три вида:
элементы стен;
кронштейны;
элементы перекрытий.
Из элементов стен выстраиваются стены и фасады замка, при этом среди элементов стен существует базовый элемент стены фиг. 1. Базовый элемент стены имеет средства соединения 1 с другими элементами стен, которые представляют собой прорези вертикального направления, длина которых равна одной четвертой величины Н, где Н-высота элемента стены, а ширина не меньше толщины материала из которого сделаны элементы стены. При этом базовый элемент стены имеет четыре таких прорези, по две с верхней и нижней грани элемента. При этом расстояние между прорезями как на верхней так и на нижней гранях равно величине А и прорези находятся одна над другой. Ширина прорези равна величине В. При этом, чтобы соединить два элемента стены, необходимо совместить верхнюю прорезь одного элемента с нижней прорезью другого элемента и вдвинуть один элемент в другой до упора. При этом оба элемента зайдут друг в друга на одну вторую величины Н.
Таким образом каждый следующий элемент может соединяться с предыдущим перпендикулярно ему при этом размещаясь встык с другим элементом стены, образуя с ним общую плоскость.
Кроме этого есть базовый элемент стены с прорезями 2 и 3, которые являются средствами соединения элемента стены с кронштейнами фиг. 2, 3. При этом ширина этих прорезей не меньше толщины кронштейна, а длина достаточна, чтобы кронштейн закрепился на элементе стены. Как видно из чертежей, прорези для крепления кронштейна могут быть разомкнутыми и располагаться на верхней грани элемента стены, либо быть замкнутыми и располагаться в плоскости элемента. Возможности такого размещения кронштейнов на элементе стены необходимы в силу того, что два элемента стены, скрепленные между собой, имеют сдвиг по высоте относительно друг друга, равный одной второй Н. Соответственно если на одном элементе стены установить кронштейны в прорези на верхней части элемента, то на смежном ему элементе стены кронштейны должны устанавливаться в прорези на центральной части элемента стены. При этом, элементы перекрытия, установленные на кронштейны на обоих элементах стены, установятся в одном уровне.
При этом есть базовые элементы стены завершающие, которые имеют высоту, равную одной второй Н фиг. 4, 5. В силу того, что два элемента стены, скрепленные между собой и образующие при этом прямой угол, имеют сдвиг относительно друг друга на высоту равную одной второй Н, у основания одной из сторон полученного угла образуется проем высотой одна вторая Н. На место этого проема устанавливается завершающий элемент стены. Ту же ситуацию мы наблюдаем на верхней части стены при завершении формирования угла стены. Та сторона угла стены, которая начинала формироваться с завершающего элемента стены заканчиваться будет так же завершающим элементом стены.
Помимо базовых элементов стены есть большое количество элементов стены, имеющих те же размеры и соединительные прорези, что и базовые при этом они имеют различные проемы, которые выполняют роль окон, дверей, бойниц, арок и т.п., фиг. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.
На данных чертежах приведены некоторые примеры того, какими могут быть проемы в элементах стен. Размеры и формы проемов могут меняться и выполняться согласно архитектурному стилю здания или сооружения.
Помимо базовых элементов стены есть элементы стены, которые отличаются по длине от базовых элементов, при этом каждый следующий элемент стены больше предыдущего на величину равную (А+В). Участок элемента стены длиной (А+В) называется "модулем" элемента стены. Таким образом расстояние между крайними прорезями элемента стены вычисляется по формуле (А+В)К-В, где К - целое число и показывает количество модулей в элементе. При этом, при увеличении элемента стены на один модуль, у него становится больше на две прорези для крепления элемента стены и на две прорези для крепления кронштейна фиг. 13, 14. Следовательно с увеличением элемента стены на один модуль к нему можно присоединить дополнительно два элемента стены и два кронштейна. Такие элементы называются многомодульными. При этом многомодульные элементы стены так же могут иметь вырезы в виде окон, дверных проемов, арок и тому подобное, причем каждый модуль одного элемента стены может иметь проем отличный от других фиг. 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. Так же есть многомодульные элементы, у которых вырезы в виде окон или арок могут занимать сразу несколько модулей фиг. 25, 26, 27. Так же как и у базового элемента стены, у многомодульных элементов стены есть завершающие многомодульные элементы стены, высота которых равна одной второй Н фиг. 28, 29, 30. Такое многообразие в исполнении элементов стен повышает реалистичность и вариативность сооружений собираемых из элементов данного конструктора.
Так же есть элементы стен, которые называются фронтонами. Они служат основанием для двухскатных крыш и имеют средства соединения с элементами двухскатной кровли 4 фиг. 31, 32. Средства соединения с элементами двухскатной кровли представляют собой выступы прямоугольной формы, высота и длина которых достаточна для сцепления с элементами двухскатной кровли. При этом элементы двухскатной кровли относятся к элементам перекрытий, но размещаются непосредственно на фронтонах фиг. 33, 34. Они имеют средства соединения 5 в виде прорезей, ширина которых не менее толщины выступа фронтона, а длина не менее длины выступа фронтона, при этом расстояние между прорезями равно величине А.
Кроме этого к элементам стены относится группа элементов, имеющих специальное назначение. Они называются соединительными элементами стены и служат для соединения отдельных участков стены в единую линию, а также соединения нескольких участков стены расположенных перпендикулярно относительно друг друга. При этом соединительные элементы стены имеют такие же средства соединения с элементами стены, как и все элементы стены (кроме фронтонов).
На фиг. 35а, 35б показаны линейные соединительные элементы стены, предназначенные для последовательного соединения элементов стены находящихся на одном горизонтальном уровне. Ширина прорези 6 этих соединительных элементов равна сумме толщин обоих элементов стены, которые они соединяют то есть 2В. Крепежные прорези обоих элементов стены входят в зацепление с крепежной прорезью линейного соединительного элемента, при этом оба элемента стены в месте соединения находятся вплотную и параллельно друг другу. На фиг. 36 показан вид сверху варианта соединения двух элементов стены при помощи линейного соединительного элемента.
На фиг. 37, 38, 39, 40 показаны варианты промежуточных соединительных элементов стены, предназначенных для соединения элементов стены находящихся один над другим. Эти соединительные элементы фиксирует элементы стены в одной плоскости не давая элементам выгибаться относительно друг друга. При этом промежуточные соединительные элементы стены увеличенной длины фиг. 39, 40, установленные в основании стены, увеличивают ее устойчивость и создают дополнительные архитектурные элементы.
На фиг. 41а, 41б показаны ступенчатые соединительные элементы стены, предназначенные для соединения двух участков стены расположенных параллельно друг другу, при этом расстояние между плоскостями в которых лежат эти стены равно (А-3В)/4, соответственно этому же размеру равно расстояние между соединительными прорезями ступенчатого соединительного элемента стены. На фиг. 42 показан вид сверху варианта соединения двух элементов стены при помощи ступенчатого соединительного элемента.
На фиг. 43а, 43б показаны узловые соединительные элементы стены, предназначенные для формирования соединительного узла, который представляет собой квадратную ячейку с внутренним расстоянием между противоположными сторонами равным (А-В)/2. Соединительный узел позволяет связать два участка стены в одну линию, а так же может быть угловой конструкцией, соединяющей участки стен под прямым углом. На фиг. 44 показан вид сверху варианта соединения четыре узловых соединительных элементов стены, соединенных между собой и соединяющих четыре элемента стены.
Размеры ступенчатого и узлового соединительных элементов стены подобраны таким образом, что четыре ступенчатых или два узловых элемента, встроенные соответствующим образом в линию стены компенсируют по длине один базовый элемент стены. Такое соотношение размеров элементов стены позволяет создавать конструкции с высокой деталировкой, сохраняя перпендикулярную ориентацию элементов стены в местах их соединения друг с другом.
Теперь рассмотрим кронштейны. Отличительная особенность элементов этой группы заключается в том, что все они крепятся на элементах стены. При этом кронштейн имеет средство соединения с элементом стены, которое представляет собой прорезь 7 ширина которой не меньше толщины элемента стены, а длина достаточна, чтобы закрепить кронштейн на элементе стены фиг. 45, 46, 47.
При этом у кронштейна прорезь для элемента стены располагается вертикально, является разомкнутой и начинается на нижней грани кронштейна. Кронштейн закрепляется на элементе стены путем совмещения прорезей обоих элементов, при этом один элемент вставляется в другой до упора. При этом кронштейн, закрепленный на элементе стены, имеет вертикальное расположение и его плоскость перпендикулярна плоскости элемента стены.
Кронштейны бывают двух типов: одноопорные и двухопорные. Одноопорные кронштейны имеют одну прорезь для крепления с элементом стены и располагаются консольно по отношению к стене фиг. 45, 46. Двухопорные кронштейны имеют две прорези для крепления с элементами стены, крепятся на элементы стены, находящиеся на одном уровне параллельно друг другу фиг. 47.
Длина кронштейнов, также как длина элементов стены подчинена модульному принципу. При этом существуют кронштейны с базовой рабочей длиной, т.е. длиной той части кронштейна, на которой устанавливается перекрытие. Базовая рабочая длина кронштейна равна размеру А фиг. 45, 47, а увеличение рабочей длины кронштейна происходит на ту же величину, что и у элемента стены, а именно на (А+В) и вычисляется по формуле (А+В)К-В фиг. 48, 49. Таким образом, сохраняется идеология конструктора - полная совместимость и взаимозаменяемость его элементов.
Основное предназначение кронштейнов - размещение на них элементов перекрытий. Кронштейны имеют средства соединения с элементами перекрытий в виде выступов прямоугольной формы 8 фиг. 45, 46, 47 длина и высота которых достаточна для закрепления со средствами соединения элементов перекрытия, при этом каждый модуль кронштейна имеет хотя бы один такой выступ.
При этом существует кронштейн одноопорный малый, имеющий рабочую длину равную одной второй размера А фиг. 50.
Кроме этого существуют кронштейны с дополнительными функциями. На фиг. 51 показан одноопорный кронштейн предназначенный для размещения на нем ската крыши, при этом скатом крыши может служить элемент перекрытия. На фиг. 47 показан одноопорный кронштейн двухсторонний, который позволяет устанавливать элементы перекрытия по обе стороны элемента стены.
В свою очередь элементы перекрытий имеют средства соединения с кронштейнами в виде прорезей 9 фиг. 52, ширина которых не меньше толщины выступа кронштейна, а длина не меньше длины выступа кронштейна. Элементы перекрытий имеют прямоугольную форму, а их размеры так же подчинены модульному принципу. Базовый элемент перекрытия имеет форму квадрата с длиной стороны равной А фиг. 52. Увеличение элементов перекрытия по длине и ширине происходит кратно величине (А+В) фиг. 53, 54, 55. При этом существует элемент перекрытия малый имеющий ширину равную одной второй размера А фиг. 56, 57. При этом элемент перекрытия имеет не менее двух средств соединения с кронштейнами и крепится не менее чем на два кронштейна. Элементы перекрытий, закрепленные на кронштейнах, имеют горизонтальное расположение и находятся перпендикулярно плоскостям кронштейнов и плоскостям элементов стен. В архитектурных моделях зданий и сооружений элементы перекрытий служат межэтажными перекрытиями, настилами балконов, террас и мостов, а так же могут исполнять функцию кровли.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - изображает базовый элемент стены.
Фиг. 2 - изображает базовый элемент стены с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 3 - изображает базовый элемент стены с прорезями центрального расположения.
Фиг. 4 - изображает базовый элемент стены завершающий.
Фиг. 5 - изображает базовый элемент стены завершающий с прорезями для кронштейнов.
Фиг. 6 - изображает вариант базового элемента стены с входным проемом с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 7, 8, 9 - изображают варианты базового элемента стены с оконным проемом с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 10, 11 - изображают варианты базового элемента стены с входным проемом с прорезями для кронштейнов центрального расположения, при этом элемент фиг. 10 устанавливается над элементом фиг. 11.
Фиг. 12 - изображает базовый элемент стены завершающий с проемом.
Фиг. 13 - изображает двухмодульный элемент стены с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 14 - изображает двухмодульный элемент стены с прорезями для кронштейнов центрального расположения.
Фиг. 15, 16 - изображают варианты двухмодульных элементов стены с входными проемами с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 17, 18 - изображают варианты двухмодульных элементов стены с оконными проемами с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 19, 20 - изображают вариант двухмодульных элементов стены с входными и оконными проемам с прорезями для кронштейнов центрального расположения, при этом элемент фиг. 19 устанавливается над элементом фиг. 20.
Фиг. 21, 22, 23 - изображают варианты трехмодульных элементов стены с различными проемами.
Фиг. 24 - изображает вариант четырехмодульного элемента стены с различными проемами.
Фиг. 25 - изображает вариант двухмодульного элемента стены с центральной аркой с прорезями для кронштейнов верхнего расположения.
Фиг. 26, 27 - изображают вариант двухмодульных элементов стены с центральной аркой с прорезями для кронштейнов центрального расположения, при этом элемент фиг. 26 устанавливается над элементом фиг. 27,
Фиг. 28, 29, 30 - изображают варианты двухмодульных элементов стены завершающих.
Фиг. 31, 32 - изображают варианты фронтонов.
Фиг. 33, 34 - изображают варианты элементов двухскатной кровли.
Фиг. 33а, 35б - изображают варианты линейных соединительных элементов стены.
Фиг. 36 - изображает линейный соединительный элемент стены, соединяющий два элемента стены - вид сверху.
Фиг. 37, 38, 39, 40 - изображают варианты промежуточных соединительных элементов стены.
Фиг. 41а, 41б - изображают варианты ступенчатых соединительных элементов стены.
Фиг. 42 - изображает ступенчатый соединительный элемент стены, соединяющий два элемента стены - вид сверху.
Фиг. 43а, 43б - изображают варианты узловых соединительных элементов стены.
Фиг. 44 - изображает четыре узловых соединительных элементов стены, соединенных между собой и соединяющих четыре элемента стены - вид сверху.
Фиг. 45 - изображает кронштейн базовый одноопорный.
Фиг. 46 - изображает кронштейн базовый одноопорный двухсторонний.
Фиг. 47 - изображает кронштейн базовый двухопорный.
Фиг. 48 - изображает кронштейн двухопорный двухмодульный.
Фиг. 49 - изображает кронштейн двухопорный четырехмодульный.
Фиг.50 - изображает кронштейн одноопорный малый.
Фиг. 51 - изображает кронштейн одноопорный для размещения ската крыши.
Фиг. 52 - изображает базовый элемент настила.
Фиг. 53 - изображает двухмодульный элемент настила.
Фиг. 54, 55 - изображают варианты четырехмодульных элементов настила.
Фиг. 56, 57 - изображают варианты элементов настила малых.
Фиг. 58, 60 - изображают варианты реализации замков с разными фасадами с помощью общего набора элементов стены.
Фиг. 59, 61 - изображают вид сверху фасадов, изображенных на фиг. 58, 59 соответственно.
Фиг. 62 - изображает вид сверху варианта реализации конструкции замка.
На рисунке указаны четыре стороны конструкции, обозначенные как Сторона А; Б; В; Г.
Фиг. 63а, 63б, 63в, 63г - фронтальное изображение варианта реализации конструкции замка с четырех сторон по изображению на фиг. 62. На этих рисунках так же указаны уровни установки кронштейнов на элементах стен от Уровня 1 до Уровня 9.
Фиг. 64а, 64б, 64в, 64г, 64д, 64е, 64ж, 64з, 64и - изображают уровни установки кронштейнов на элементах стен от Уровня 1 до Уровня 9 - вид сверху.
Фиг. 65а, 65б, 65в, 65г, 65д, 65е, 65ж, 65з, 65и - изображают уровни установки элементов перекрытия на кронштейны от Уровня 1 до Уровня 9 - вид сверху.
Осуществление изобретения.
В качестве осуществления данного изобретения приводятся примеры сборки игрушечных замков и их отдельных частей. Фиг. 58, 60 изображают варианты реализации двух фасадов рыцарских замков, при этом каждый фасад собран из одного и того же набора элементов стены. Фиг. 59, 61 изображают виды сверху на данные фасады. На данных фигурах видно, что фасады отличаются внешним видом, размером и конфигурацией не смотря на то, что собраны из одного комплекта элементов, а так же становится понятно, что с помощью данного набора элементов возможно собрать большое количество различных вариантов фасадов замка. Помимо этого фиг.62 изображает вид сверху другого варианта реализации конструкции замка. На этом виде указаны четыре стороны замка, обозначенные как Сторона А; Б; В; Г. При этом на фиг. 63а, 63б, 63в, 63г изображены варианты фасадов замка с этих четырех сторон, где указаны уровни установки кронштейнов на элементах стены, составляющих фасад замка, от Уровня 1 до Уровня 9. В то же время, на фиг. 64а, 64б, 64в, 64г, 64д, 64е, 64ж, 64з, 64и изображены виды сверху вариантов расстановки кронштейнов на каждом Уровне от 1 до 9, а на фиг. 65а, 65б, 65в, 65г, 65д, 65е, 65ж, 65з, 65и, в свою очередь, изображена расстановка элементов перекрытий, на этих кронштейнах, которые служат межэтажными перекрытиями замка. Таким образом мы получаем законченную модель рыцарского замка с возможностью ее перестройки во множество других моделей, а также расширения с помощью дополнительных элементов конструктора.
В качестве материала для изготовления элементов конструктора может использоваться фанера, картон, пластик, композитные материалы или другие листовые материалы. Изготовление элементов конструктора может осуществляться такими способами, как резка на фрезерных или лазерных станках, вырубка, литье в термоавтоматах и т.д.