УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ (ВАРИАНТЫ), КОМПЛЕКТ ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ
DEVICE FOR ROTATION OF OBJECTS (VERSIONS), SET FOR ROTATION OF OBJECTS

Изобретения относится к легкой промышленности, в частности к емкостям и вращающимся подставкам для различных предметов.
Известно устройство для вращения емкости для жидкости, содержащее основание с центральным опорным выступом, выполненное заодно целое с предметом (см. патент РФ №52685 от 27.04.2006).
Недостатком известного устройства является невозможность осуществления вращения основания в допустимых пределах его раскачивания, что особенно актуально при использовании стакана для жидкости. Кроме того, при вращении основания большое значение имеет величина силы сопротивления вращению, которая зависит от диаметра основания и формы его выполнения.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании вариантов устройства для вращения предметов, в которых за счет конструктивных изменений и за счет определенных соотношений размеров элементов основания устраняется возможность чрезмерного его раскачивания и увеличивается время вращения основания.
Указанный технический результат в устройстве по первому варианту достигается тем, что отношение радиуса основания к высоте центрального опорного выступа находится в пределах 40-2000, при этом основание может быть выполнено, по крайней мере, с одним боковым выступом, имеющим высоту меньше высоты центрального выступа.
Боковые выступы могут быть выполнены опорными и расположены на нижней поверхности основания или упорными и расположены на боковой поверхности основания с возможностью взаимодействия с цилиндрической поверхностью ограничителя, охватывающего основание.
Технический результат в устройстве по второму варианту, содержащем основание с центральным опорным выступом, выполненное заодно целое с предметом или с возможностью фиксации на нем предмета, достигается тем, что основание выполнено, по крайней мере, с одним боковым выступом, имеющим высоту меньше высоты центрального выступа. Возможное расположение боковых выступов описано выше.
Величина отношения расстояния между центрами центрального опорного выступа и боковых выступов к разности высот этих выступов должна находиться в пределах 40-2000.
Боковые выступы могут быть выполнены точечными, в виде криволинейных или прямолинейных отрезков, или боковой выступ может быть выполнен кольцевым.
Центральный опорный выступ, и/или боковые выступы могут быть выполнены регулируемыми по высоте, например, в виде резьбовых элементов, из материала, легко поддающегося механической обработке, с плоской опорной поверхностью.
Основание в отдельных случаях может быть выполнено с регулируемыми противовесами, например, в виде резьбовых элементов.
Для создания воздушной подушки нижняя поверхность основания выполняется профилированной с имитацией лопастей воздушного винта и/или с образованием воздушных каналов.
Для повышения инерционности основание может быть выполнено с массивной частью и/или снабжено, по крайней мере, одним утяжелителем, например, в виде кольца или отдельной массы.
Для создания развлекательного эффекта основание выполняется с полостью, в которой с возможностью перемещения размещен указательный элемент.
Технический результат в устройстве по третьему варианту достигается тем, что основание с центральным опорным выступом выполнено с возможностью фиксации на нем предмета. Такое выполнение основания увеличивает его инерционность и повышает универсальность его использования (повышает широту его применения).
Технический результат в устройстве по четвертому варианту, содержащем основание с центральным опорным выступом, выполненное заодно целое с предметом или с возможностью фиксации на нем предмета, достигается тем, что опорный выступ выполнен с плоской опорной поверхностью или кольцевым или образован расположенными по окружности отдельными элементами. Подобное выполнение основания позволяет использовать его на шероховатых и относительно мягких поверхностях, а также позволяет сохранять устойчивое вертикальное положение, не опираясь на боковые точки опоры, при этом соотношение площади нижней поверхности основания и площади плоской опорной поверхности опорного выступа или площади, ограниченной элементами, образующими опорный выступ, должно быть равно 16-400.
Для гарантированного достижения технического результата используется комплект для вращения предметов, содержащий, по крайней мере, одно устройство в виде основания с центральным опорным выступом, выполненного заодно целое с предметом или с возможностью фиксации на нем предмета, и отдельный опорный элемент с плоской опорной поверхностью для соответствующего основания или один опорный элемент с плоской опорной поверхностью для, по крайней мере, двух оснований.
Комплект для вращения предметов может быть снабжен упаковкой с плоской поверхностью для опирания на нее основания, выполненной, например, на ее крышке.
Сущность изобретений поясняется чертежами.
На фиг.1 показан общий вид основания для вращения предметов по первому варианту; на фиг.2 - общий вид основания для вращения предметов по второму варианту; на фиг.3 - упорядоченное расположение боковых выступов; на фиг.4 - другие варианты расположения выступов; на фиг.5 - основание с одним кольцевым выступом и несколькими криволинейными выступами, расположенными по окружности; на фиг.6 - то же с криволинейными фигурными выступами; на фиг.7 показаны выступы с плоской опорной поверхностью; на фиг.8 показаны возможные формы нижней поверхности основания; на фиг.9 - возможные формы выступов; на фиг.10 показаны регулируемые выступы; на фиг.11 показано основание с противовесами; на фиг.12 показано основание с нижней поверхностью в виде лопастей; на фиг.13 показано основание с воздухозаборниками; на фиг.14 показано основание с дополнительной массой; на фиг.15 показаны варианты выполнения дополнительной массы; на фиг.16 показан центральный опорный выступ с плоским опорным участком; на фиг.17 показан кольцевой центральный опорный выступ; на фиг.18 показан кольцевой центральный опорный выступ, образованный отдельными элементами.
Устройство для вращения предметов содержит основание 1 с нижней поверхностью 2. Форма и размеры нижней поверхности 2 являются важными элементами для вращения на любой гладкой горизонтальной поверхности 3 предмета 4 вокруг вертикальной оси 5. Основание может быть самостоятельным объектом или являться неотъемлемой частью какого-либо предмета 4, например дном стакана. Если основание является независимым объектом, то способ крепления предмета 4 к основанию является непринципиальным. Предмет 4 может крепиться к основанию 1 всеми известными способами.
Основание имеет точку опоры 6 на его центральном опорном выступе 7, а во втором варианте также боковые точки опоры 8 на боковых выступах 9.
Форма центральной точки опоры 6, находящейся на нижней части выступа 7, зависит от его формы: полусфера, конус, пирамида, стержень, игла и т.д. Центральная точка опоры 6 находится на вертикальной оси 5 (ось вращения), проходящей через центр тяжести 10 основания.
Боковые точки опоры 8 (боковые выступы 9) располагаются на расстоянии «а» от центральной точки опоры 6. Расстояние «а» определяется габаритами основания 1 и может быть меньшим, чем диаметр нижней поверхности 2 основания 1.
Особенностью устройства по первому варианту (Фиг.1) является то, что отношение радиуса R основания к высоте Н центрального опорного выступа находится в пределах 40-2000, при этом основание может быть выполнено, по крайней мере, с одним боковым выступом, имеющим высоту меньше высоты центрального выступа. Указанное соотношение получено экспериментально - теоретическим путем при использовании опорных поверхностей 3 с разной степенью шероховатости.
Особенность конструкции устройства по второму варианту заключается в специально разработанной форме нижней поверхности 2 основания 1. Количество боковых точек опоры (боковых опор) может быть от трех и более. Боковые точки опоры могут располагаться на нижней поверхности упорядоченно, например, по вершинам равностороннего многоугольника с центром, находящимся в центральной точке опоры, или хаотично, или в виде орнамента.
Может быть использован один кольцевой боковой выступ, который выполнен заодно целое с основанием или навинчен на него, или один фигурный замкнутый боковой выступ. Боковые выступы могут быть выполнены в виде криволинейных отрезков, расположенных по окружности или с образованием какого-либо орнамента.
Для наилучшего вращения основания, при наименьшей силе трения боковых точек опоры о поверхность 3 предпочтительно, чтобы боковые точки опоры располагались по сплошной, или прерывистой линии по окружности, имеющей центр в центральной опорной точке.
Центральный выступ и боковые выступы в сечении могут иметь различную форму: треугольник, полукруг и др.
В этом случае соприкосновение с поверхностью 3 происходит в отдельных точках, что уменьшает силу трения между точками опоры и поверхностью 3. Выступы также могут иметь на своем окончании небольшие плоские площадки 11. Это может понизить износ выступов при трении о поверхность 3 при вращении и понизить сопротивление вращению на шероховатой и относительно мягкой поверхности 3.
Назначение центральной точки опоры 6 в том, чтобы обеспечить основанию 1 возможность совершать вращательные движения вокруг оси вращения 5. Назначение боковых точек опоры в том, чтобы обеспечить основанию необходимую устойчивость в вертикальном положении, избежать опрокидывания основания на бок. В идеале было бы, если бы основание 1, находясь на горизонтальной поверхности 3, могло опираться на эту поверхность только одной центральной точкой опоры 6. В этом случае основание могло бы совершать вращательное движение вокруг оси вращения 5 максимально эффективно (продолжительно). Однако так как центр тяжести 10 находится выше точки опоры 6, то основание, опираясь только на одну центральную точку опоры, находится в состоянии неустойчивого равновесия. При этом основание будет стремиться перейти в состояние устойчивого равновесия путем наклона в любую боковую сторону и опоры на горизонтальную поверхность помимо центральной точки опоры 6, дополнительно на боковые точки опоры 8 или на край основания.
В таком положении, опираясь на горизонтальную поверхность с помощью центральной и боковых точек опоры, основание находится постоянно: в то время, когда оно стоит на поверхности в состоянии покоя и когда оно совершает вращательные движения на поверхности 3 вокруг оси вращения 5.
Размер h (фиг.2) является важным в конструкции основания. Размер h определяет высоту центрального выступа 7, на котором находится центральная точка опоры, относительно боковых точек опоры. Благодаря этому выступу основание может совершать вращательные движения вокруг вертикальной оси 5 на горизонтальной поверхности 3. При значении размера h=0 центральная точка опоры и боковые точки опоры находятся в одной плоскости. При этом вращение основания невозможно. Если значение величины h очень велико, то основание при вращении сильно раскачивается (наклоняется в бок в разные стороны относительно вертикальной оси 5). Такое раскачивание основания сильно уменьшает продолжительность времени его вращения. Раскачивание основания значительно снижает его внешнюю привлекательность. Оптимальное значение величины h=0,05-0,15 мм. Данный диапазон величины h рекомендуется для основания, когда размер «а» (фиг.2) находится в диапазоне 20-100 мм. При этом предполагается использование основания на горизонтальных плоских поверхностях с незначительной шероховатостью. К данным поверхностям можно отнести практически все широко распространенные поверхности для изготовления столешниц, подоконников, мебели. Материалом для такой поверхности могут служить различные твердые пластики, дерево, искусственный и натуральный камень и др. Диапазон величины h=0,02-0,05 мм будет оптимален при диапазоне размера а=5-50 мм, а также в случаях, когда основание предполагается использовать на очень гладких поверхностях, таких как стекло, полированный камень и подобное. Диапазон величины h=0,1-1 мм рекомендуется для устройств с а=100-500 мм, а также в случаях, когда основание используется на поверхностях с повышенной шероховатостью, или имеющих незначительные изгибы (перепады по высоте). Возможны основания с большим значением величины h, при соответственно большей величине размера «а», а также для использования на поверхностях с искривленной поверхностью.
Величина h1 (фиг.2) также имеет важное значение в конструкции основания. Размер h1 определяет высоту боковых выступов 9 и определяет удаленность нижней поверхности 2 основания от горизонтальной поверхности 3. Боковые выступы 9 необходимы для следующего. При отсутствии боковых выступов (h1=0) нижняя поверхность 2 основания 1 представляет собой плоскость (фиг.2). Поскольку рекомендованное значение величины h очень мало, то в случае плоской нижней поверхности основания значительная ее часть может соприкасается с поверхностью 3. Условно назовем эту часть соприкасающихся поверхностей зоной (X) (фиг.1). При вращении основания в зоне (X) возникает значительная по величине сила трения между нижней поверхностью 2 основания 1 и поверхностью 3. Кроме того, на поверхности 3 могут присутствовать различные посторонние мелкие частицы (пыль, мелкие песчинки, частицы пищи, и др.), которые тоже могут оказывать значительное сопротивление вращению основания. Чтобы исключить перечисленные выше факторы, оказывающие сопротивление вращению основания, рекомендуется применять значение величины h1=h и более, а также приведенные выше соотношения параметров для первого и второго вариантов изобретения. Максимальное значение величины h1 определяется либо из соображений эстетических, либо технологических требований, при производстве основания. Максимальное значение величины h1 может определяться также более сложной формой нижней поверхности 2 в тех случаях, когда такая форма нижней поверхности приводит к улучшению вращения основания.
Исходя из эстетических соображений основание может иметь более сложную конфигурацию. Центральный выступ 7, боковые выступы 9 и нижняя поверхность 2 могут принимать различные формы (фиг.8).
Центральный выступ 7 и боковые выступы 9 могут принимать форму колонн, сфер, «ножек», лучеобразную форму и т.д. Нижняя поверхность 2 может принимать форму дуги, арки, другую сложную форму (фиг.9).
Центральный выступ 7 и боковые выступы 9 могут быть регулируемыми по высоте. В этом случае можно регулировать величину h до необходимого значения, например, в зависимости от степени рельефности поверхности 3, на которой вращается основание 1. Для этой цели выступы 7 и 9 могут быть выполнены отдельно от основания в виде стержней 12 с резьбой и соединяться с основанием с помощью резьбового соединения (фиг.10).
Очень важно, чтобы центр тяжести 10 (фиг.2) находился на оси вращения 5, либо был максимально приближен к ней. В таком случае, при вращении основания будет оказываться минимальное давление боковыми точками опоры 8 на горизонтальную поверхность 3. Тогда боковые точки опоры 8 будут испытывать минимальное сопротивление трения о горизонтальную поверхность 3, при вращении основания на горизонтальной поверхности.
Однако, если основание в сочетании с предметом 4 имеет сложную форму и становится сложным рассчитать точное положение центральной точки опоры 6 относительно оси 5, то ось 5 и центр тяжести 10 могут не совпадать.
Для того чтобы максимально совместить центр тяжести 10 и ось вращения 5, конструкция основания может быть снабжена системой регулируемых противовесов (балансов), смещением которых можно смещать центр тяжести основания. Противовесы могут быть выполнены в виде вворачивающихся с помощью резьбового соединения элементов 13 (фиг.11) либо другими известными способами.
Нижняя поверхность основания может быть выполнена в форме повторяющей форму лопастей вентилятора, пропеллера, турбины (фиг.12).
При вращении основания такие лопасти будут создавать подъемную силу, благодаря которой будет уменьшаться давление боковых точек опоры на поверхность, на которой вращается основание. При этом будет снижаться сила трения боковых точек опоры о поверхность 3 и продолжительность времени вращения основания увеличится.
Нижняя поверхность основания может быть выполнена в виде желобков - воздухозаборников (возможно в сочетании с лопастями) (фиг.13). Данные желобки - воздухозаборники, при вращении основания будут направлять концентрированные воздушные потоки (струи) воздуха к боковым точкам опоры, тем самым создавая эффект воздушной подушки между боковыми точками опоры и поверхностью, на которой вращается основание. Благодаря этому будет снижено воздействие силы трения боковых точек опоры о поверхность, на которой вращается основание, и продолжительность времени вращения основания увеличится.
Чтобы увеличить продолжительность времени вращения основания, необходимо увеличить его инерционность (принцип маховика). Этого можно достичь путем применения материалов с более высокой плотностью для изготовления основания. Этого можно достичь конструктивно, равномерно распределив значительную часть общей массы основания в его боковой периферийной части (по периметру) (фиг.14).
Если основание изготовлено из материала с низкой плотностью, то значительно повысить его инерционность можно, равномерно разместив по его боковой периферийной части (периметру) дополнительные утяжелители (фиг.15), выполненные в виде отдельных блоков 14, или в виде сплошного кольца 15 и изготовленные из материала высокой плотности.
Центральный опорный выступ может иметь плоский опорный участок (площадку) 16 (фиг.16) или может быть выполнен в виде кольца 17 (фиг.17) или может быть образован расположенными по окружности отдельными элементами 18 (фиг.18), при этом соотношение площади нижней поверхности основания и площади плоской опорной поверхности опорного выступа или площади, ограниченной элементами, образующими опорный выступ, должно быть равно 16-400.
При такой конструкции основание всегда: и находясь в состоянии покоя на горизонтальной поверхности, и вращаясь вокруг вертикальной оси вращения 5, опирается только на площадку 16. Это позволяет основанию сохранять устойчивое вертикальное положение, не опираясь на боковые точки опоры 8. Благодаря этому не возникает трение боковых точек опоры 8 о поверхность 3, которое оказывает тормозящий эффект при вращении основания.
При таком варианте конструкции основания очень важно, чтобы центр тяжести 10 основания находился на вертикальной оси вращения 5, расположенной в пределах площадки 15 или кольца 17 или кольца, образованного элементами 18.
Все дополнительные усовершенствования основания по второму варианту изобретения также распространяются и на все другие варианты изобретения.
Применение устройства.
Как уже указывалось выше, данное устройство применяется в сочетании с предметом 4 либо как единое целое, либо как самостоятельный объект, на котором крепится предмет 4.
Вариант совместного выполнения основания с предметом применим, когда предмет как единое целое с основанием изготавливается методом: 1 - литья в форму (пластик, полимеры, стекло, хрусталь, керамика металл), 2 - прессование (штамповка) в форму (пластик, керамика, полимеры, металл), 3 - механическая обработка (пластик, полимеры, стекло, хрусталь, керамика, металл, искусственный и натуральный камень, дерево).
Особенностью варианта с отдельным выполнением основания является универсальность его применения. Но в этом случае дополнительная сложность возникает с необходимостью механизма крепления предмета на устройстве.
Независимо от варианта исполнения предмет, находящийся на основании, может соответствовать самым разным назначениям. Это может быть полая емкость или бокс:
- емкость для хранения мелких предметов (шкатулка, стаканчик для карандашей, бокс для сыпучих продуктов, пепельница, тарелка…)
- емкость (сосуд) для жидкости (стакан (бокал), ваза, шейкер, химическая посуда …)
Это может быть монолитный предмет
- интерьерное украшение (скульптура, подсвечник, светильник …)
- наградной знак (вымпел, кубок, обелиск …)
Это может быть сложная конструкция
- приспособление для наружной рекламы (рекламная стойка, подставка (постамент) для демонстрации рекламируемого товара в магазине или на выставке …)
Устройство также может служить игровым элементом. Для этого основание выполняется полым, и в полости с возможностью перемещения размещается указательный элемент, например шарик. При вращении основания происходит независимое перемещение указательного элемента в полости основания, после остановки которого указательный элемент указывает на победителя или проигравшего.
Не все опорные поверхности, например стол, покрытый скатертью, обеспечивают необходимую степень вращения. Для обеспечения гарантированного вращения основания на любой опорной поверхности можно использовать комплект для вращения предметов, состоящий, по крайней мере, из одного основания с центральным опорным выступом, выполненного заодно целое с предметом или с возможностью фиксации на нем предмета, и отдельный опорный элемент с плоской опорной поверхностью для соответствующего снования или один опорный элемент с плоской опорной поверхностью для, по крайней мере, двух оснований.
Таким образом, комплект может включать в себе несколько оснований и соответствующее им количество опорных элементов с плоской опорной поверхностью или один общий опорный элемент, например поднос.
В качестве опорного элемента может служить крышка емкости, в которую упаковывается устройство.