Усовершенствованный узел модулей с магнитным креплением для сооружения устойчивых сетчатых конструкций - RU2266149C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному узлу модулей с магнитным креплением для сооружения устойчивых сетчатых конструкций.

Из итальянского патента №01301090 известен узел модулей, который оптимизирует эксплуатацию имеющейся магнитной энергии для крепления модулей таким образом, что обеспечивается создание множества сетчатых конструкций, имеющих наиболее сложные и оригинальные формы.

Точку магнитного соединения между двумя модулями можно выбрать в соответствии с необходимостью в любой из зон магнитоактивной поверхности и/или ферромагнитной поверхности одного из модулей, не ограничиваясь при этом какой-либо предварительно определенной ориентацией между двумя модулями, вследствие чего модули узла можно соединять воедино друг с другом, образуя множество форм.

Замечено, что во всех известных в настоящее время системах узлов с магнитным креплением, прежде всего в тех системах, где магнитное крепление обуславливает потребление магнитной энергии для обеспечения крепления между модулями, некоторые формы сетчатой конструкции не удовлетворяют соответствующим требованиям обеспечения устойчивости и независимости, в частности, в отношении сопротивления механическим напряжениям сдвига или скольжения, а также изгиба.

В этих случаях приходится изменять форму первоначальной сетчатой конструкции, вводя в нее другие подходящие модули для гарантии ее устойчивости.

Это решение, помимо необходимости внесения изменений в первоначальную форму требуемой сетчатой конструкции, может вызвать последующее увеличение массы и стоимости той же самой сетчатой конструкции.

Основная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать узел модулей с магнитным креплением для сооружения сетчатых конструкций, в котором при использовании того же числа магнитных модулей достигается повышенное сопротивление деформации, вызываемой механическими напряжениями сдвига, скольжения, изгиба или кручения. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать узел модулей с магнитным креплением для сооружения сетчатых конструкций, который делает любую требуемую сетчатую конструкцию устойчивой, не создавая при этом необходимость изменения ее формы и избыточного увеличения ее массы или общей стоимости.

Эти задачи решаются посредством узла модулей с магнитным креплением для сооружения сетчатых конструкций, который содержит один или более элементов для придания устойчивости сетчатой структуре, выполненных в виде панелей, установленных с возможностью извлечения в соответствующих многоугольных областях, ограниченных модулями сетчатой конструкции.

Предпочтительно модули, образующие сетчатую конструкцию, представляют собой модули первого типа, состоящие, по меньшей мере, из одного активного магнитного элемента, имеющего две поверхности противоположной полярности, по меньшей мере, одного ферромагнитного элемента, и, возможно, немагнитной закрывающей матрицы, или представляют собой модули первого типа, объединенные с модулями второго типа, состоящими из ферромагнитного элемента, возможно, вставленного в немагнитную закрывающую матрицу, при этом модули собраны таким образом, что магнитный поток, генерируемый активными магнитными элементами, используемыми при креплении, замыкается полностью или, по меньшей мере, частично посредством ферромагнитных деталей сетчатой конструкции и таким образом, что магнитные связи вследствие натяжения, создаваемые в магнитном контуре, образуемом активными магнитными элементами, обеспечивающими крепление, комбинируются последовательно.

Кроме того, модули могут представлять собой совокупность модулей, имеющих ось преобладающей протяженности, таких как прямые призмы или цилиндры с, в общем, многоугольным поперечным сечением, и используемых по отдельности или совместно с модулями без оси преобладающей протяженности, такими как кубы или сферы.

Дополнительно размещение с возможностью извлечения может быть осуществлено с образованием соединения между каждой панелью, используемой в узле, и модулями, проходящими вдоль главной оси, которые образуют многоугольную область сетчатой конструкции.

Преимущественно модули, образующие сетчатую конструкцию, являются цилиндрическими модулями, объединенными со сферическими модулями, причем для размещения с возможностью извлечения каждой панели края каждой панели в направлении толщины панели выполнены в виде арок, обращенных выпуклостью внутрь панели и имеющих радиус кривизны, равный радиусу цилиндрических модулей.

В другом варианте выполнения изобретения модули, образующие сетчатую конструкцию, могут являться параллелепипедоидальными модулями, объединенными с кубическими модулями, причем для размещения с возможностью извлечения каждой панели, параллелепипедоидальные модули имеют прямоугольные канавки, ширина которых равна толщине панелей и которые проходят вдоль продольных медианных осей каждой из четырех боковых граней модулей.

Кроме того, панели могут быть изготовлены из легкого металла или природного или окрашенного пластмассового или древесного материала.

Предпочтительно вышеописанный узел может содержать главную панель, выполненную с возможностью ее прикрепления и открепления от закрывающей панели, причем закрывающая панель может выходить за края соответствующей главной панели для увеличения закрытой части модулей, ограничивающих многоугольную область, в которой закреплена главная панель.

Дополнительно к закрывающей панели может быть прикреплена с возможностью открепления пластина, несущая декоративный рисунок, или картину, или часть картины, подлежащей отображению.

Кроме того, панели могут быть с возможностью их использования в качестве элементов для развлечения, элементов для досок в школьных классах или досок объявлений, или элементов для образования закрытых, полузакрытых или открытых объемов, которые можно использовать для отделки, опирания или размещения в них чего-либо.

Выполнение панелей из легкого и экономичного материала обеспечивает получение исключительно устойчивых сетчатых конструкций, при этом остается неизменным поддержание первоначальной простоты и гибкости узла модулей.

Придающие устойчивость панели для сетчатой конструкции могут также обеспечивать реализацию новых путей использования сетчатых конструкций как в качестве элементов исключительно для развлечения, так и в качестве отображающих или отделочных элементов.

Эти аспекты станут более очевидными из нижеследующего описания нескольких предпочтительных конкретных вариантов осуществления изобретения, рассматриваемых в качестве неограничительных примеров воплощения заявляемого принципа в обобщенном виде.

В нижеследующем описании делаются ссылки на прилагаемые чертежи, при этом

на фиг.1 представлен вертикальный вид сбоку узла модулей с магнитным креплением, ограничивающего двухмерную конструкцию в соответствии с первым предпочтительным конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 представлен поперечный разрез, сделанный вдоль линии 2-2, показанной на фиг.1;

на фиг.3 представлен более подробный частичный разрез конструкции цилиндрического модуля, используемого в настоящем изобретении;

на фиг.4 представлен вертикальный вид сбоку узла модулей с магнитным креплением, ограничивающего двухмерную конструкцию в соответствии со вторым предпочтительным конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.5 представлен поперечный разрез, сделанный вдоль линии 5-5, показанной на фиг.4;

на фиг.6 представлен вид в перспективе узла модулей с магнитным креплением, ограничивающего трехмерную конструкцию в соответствии с дополнительным предпочтительным конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения, и

на фиг.7 представлен поперечный разрез сетчатой конструкции, аналогичной тем, которые показаны на фиг.1 и 2, и имеющей отличающуюся конструкцию отображающей панели.

На фиг.1, 2 и 3 изображен двухмерный узел 1 из восьми модулей, в число которых входят четыре сферических модуля 2 и четыре цилиндрических модуля 3.

Сферические модули 2 состоят из ферромагнитного шарового элемента, например стального, тогда как каждый из цилиндрических модулей 3 содержит центральное ферромагнитное цилиндрическое ярмо 4, каждый из противоположных концов которого снабжен соответствующим цилиндрическим элементом 5 из постоянно-магнитного материала.

Постоянно-магнитные элементы 5 намагничены вдоль оси, а их концы противоположной магнитной полярности расположены с обеспечением последовательного соединения посредством ферромагнитного ярма 4.

При необходимости конструкция цилиндрических модулей 3 может быть заключена в немагнитную закрывающую матрицу 9.

Узел 1 содержит квадратную пластину или панель 6 со срезанными углами, которая ограничивает в направлении толщины панели 6 боковые края с выемками, имеющие аркообразный профиль сечения.

Радиус кривизны четырех краев панели 6 равен радиусу цилиндрического элемента 3.

Как можно заметить, узел состоит из четырех цилиндрических модулей 3, расположенных в компоновке квадрата, и из четырех сферических модулей 2, расположенных в углах квадрата в контакте с концевыми базами двух цилиндрических модулей 3, которые сходятся друг с другом в каждом углу.

Цилиндрические модули 3 ориентированы таким образом, что все магнитные связи вследствие натяжения, создаваемые ими в магнитной цепи, образуемой узлом, комбинируются последовательно.

Перед окончанием сборки четвертого и последнего цилиндрического модуля 3 панель 6 вставляют в плоскую зону, ограниченную остальными тремя цилиндрическими модулями 3, до тех пор, пока каждый край панели 6 не будет вставлен в боковую стенку соответствующего цилиндрического модуля 3.

После вставления панели 6 последний цилиндрический модуль 3 размещают в остающейся свободной стороне панели 6 для завершения сборки узла.

Очевидно, что панель 6, хотя она и сохраняет гибкость узла модулей неизменной, все же воздействует в том смысле, что увеличивает жесткость узла и позволяет ему поддерживать свою форму даже в случае, если приложено механическое напряжение сдвига или кручения, и в то же время может действовать как несущая поверхность для массы.

Панель 6 может быть выполнена из окрашенного или природного пластмассового или древесного материала, легкого металла или любого другого легкого и экономичного материала, который также является достаточно стойким с механической точки зрения.

Эту панель вставляют или устанавливают с возможностью извлечения между цилиндрическими модулями 3 и ее, естественно, можно повторно использовать при необходимости для создания новых и отличающихся узлов.

Узел, показанный на фиг.1, может составить основу для сооружения гораздо более сложных трехмерных сетчатых конструкций.

На фиг.4 и 5 изображен узел модулей для сооружения конструкции, аналогичной той, которая изображена на фиг.1, но с модулями отличающейся формы и конструкции.

В этом случае сферические ферромагнитные модули 2, образующие углы квадратной конструкции, заменены постоянно-магнитными кубическими модулями 10, имеющими две соседние грани 10' и 10'' с противоположной магнитной полярностью, тогда как цилиндрические модули 3, образующие стороны квадратной конструкции, заменены модулями 8, которые конструктивно идентичны, но имеют форму параллелепипеда с квадратным поперечным сечением.

В этом случае система установки с возможностью извлечения, существующая между панелью 12 и модулями 9, хотя и остается системой соединения посредством охватывающих и охватываемых деталей, выполнена отличающимся образом за счет формирования прямоугольных канавок 11, ширина которых равна толщине панели 12, вдоль продольных меридиональных осей каждой из четырех боковых граней параллелепипедоидальных модулей 8.

Естественно, что в рамках заявляемого принципа можно предусмотреть иные, отличающиеся от вышеописанных, варианты установки панелей в модули с возможностью извлечения. Очевидно, что по заданию специалиста, сооружающего более сложную сетчатую конструкцию, можно при необходимости изменять количество и точки установки придающих устойчивость панелей в этой конструкции.

Чтобы приспособиться к различным возможным формам областей, ограничиваемых модулями, образующими сетчатую конструкцию, панель, в свою очередь, также может иметь треугольную, прямоугольную, пятиугольную или, в общем, многоугольную форму.

Данный принцип также следует считать распространяющимся на случаи, в которых модули узла отличаются формой, конструкцией и размерами от тех, которые описаны выше, но являются такими, которые в любом случае предназначены для образования сетчатой конструкции. В предпочтительном варианте можно использовать модули, проходящие вдоль предпочтительной оси, например прямые призмы или цилиндры с, в общем, многоугольным основанием, по отдельности или совместно с модулями, не имеющими оси преобладающей протяженности, например кубами или сферами, и вдоль оси преобладающей протяженности можно осуществлять вставление панели с образованием соединения между панелью и модулями, которые ограничивают многоугольную область сетчатой конструкции.

В преимущественном варианте можно использовать все модули и процедуру сборки модулей в соответствии с итальянским патентом №01301090.

Таким образом, модули, которые образуют, в частности, сетчатую конструкцию, могут быть модулями первого типа, состоящими, по меньшей мере, из одного активного магнитного элемента, то есть элемента, который имеет две поверхности противоположной полярности, по меньшей мере, одного ферромагнитного элемента и, возможно, немагнитной закрывающей матрицы, или модулями первого типа, объединенными с модулями второго типа, причем последние состоят из ферромагнитного элемента, возможно, вставленного в немагнитную закрывающую матрицу.

Модули собирают таким образом, что магнитный поток, генерируемый активными магнитными элементами, используемыми при креплении, замыкается полностью или, по меньшей мере, частично посредством ферромагнитных деталей сетчатой конструкции и таким образом, что магнитные связи вследствие натяжения, создаваемые в магнитном контуре, образуемом активными магнитными элементами, обеспечивающими крепление, комбинируются последовательно.

На фиг.6 изображен трехмерный узел, выполненный со сферическими модулями 2 и цилиндрическими модулями 3, идентичными тем, которые описаны со ссылками на фиг.1, 2 и 3.

В этом примере узла 1', представляющего собой модель сетки кубической кристаллической решетки, характерной для кристалла объемно-центрированного типа, панели 6' имеют отверстие в центре, которое обеспечивает опирание вставляемого через него цилиндрического модуля 3. Наличие, по меньшей мере, трех панелей на трех соответствующих ортогональных гранях кубической конструкции предотвращает деформацию этой конструкции, вызываемую приложением к ней изгибающего или сдвигающего воздействия. Если потребуется сохранение деформируемости конструкции в одном из ее главных направлений, то будет достаточно исключить из конструкции панель, расположенную в той плоскости, где нужно создать деформацию.

Панели могут также улучшать восстанавливаемость сооружаемой сетчатой конструкции, помимо создания замкнутых, полузамкнутых или открытых объемов, которые можно использовать в соответствии с наиболее широко варьируемыми потребностями, возникающими в целях отделки, опирания, вмещения чего-либо и др.

Конкретная предпочтительная конструкция панели в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает наличие главной панели, которая может быть объединена с возможностью разъединения с закрывающей панелью, устанавливаемой поверх главной панели, при этом закрывающая панель выходит за края соответствующей главной панели, увеличивая закрытую часть модулей, ограничивающих многоугольную область, в которой закреплена главная панель. Этот аспект настоящего изобретения проиллюстрирован на фиг.7, где главная квадратная панель 6'' объединена с закрывающей панелью 14, в этом случае квадратной и прозрачной, которая выступает за края главной панели 6'' до тех пор, пока не закроет почти половину верхней боковой поверхности цилиндрических модулей, между которыми она вставлена.

Закрывающая панель 14 имеет в четырех углах ножки 16, которые можно запрессовывать в корпусную полость 18, созданную в теле главной панели 6'', так что они образуют единое целое с главной панелью 6''.

Внутренняя сторона закрывающей панели 14, в свою очередь, служит опорой квадратной пластине 20, размеры которой равны размерам закрывающей панели 14 и которая несет декоративный рисунок, или картину, или часть картины, подлежащей отображению. И, наконец, пластина 20 имеет в четырех углах соответствующие проемы, в которые можно вводить ножки 16 закрывающей панели 14 перед тем, как последняя в свою очередь будет вставлена в главную панель 6''.

Использование этих закрывающих панелей обеспечивает больший охват, при наибольшей его полноте, модулей сетчатой конструкции и гарантирует возможность удаления, композиционной переработки или изменения картины или декоративного изображения, подлежащего отображению, и при этом нет необходимости каждый раз открывать или разбирать модули сетчатой конструкции.

Реферат

Узел предназначен для сооружения устойчивых сетчатых конструкций и может быть использован в детских строительных наборах. Узел модулей с магнитным креплением для сооружения сетчатых конструкций содержит один или более элементов для придания устойчивости сеточной структуре, выполненных в виде панелей, установленных с возможностью извлечения в соответствующих многоугольных областях, ограниченных модулями сетчатой конструкции. В узле достигается повышенное сопротивление деформации. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула