"оптическая игрушка "волшебные фейерверки"

 

Использование: в игрушках, демонстрационных устройствах. Сущность изобретения: оптическая игрушка содержит заполненную текучей средой (2) герметичную прозрачную емкость (1), внутри которой с возможностью перемещений установлен поршень (4) из материала с эффектом памяти формы со сквозными отверстиями (5), а с одного из торцов (9) размещено средство нагрева (10), при этом с двух сторон от поршня (4) размещены механические части (3). 2 з.л.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s А 63 Н 33/22, 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН (21) 4879318/12 (22) 30,10.90 (46) 23.02.93. Б юл. N 7 (71) Органиэация "Гермес" (72) С.В.Сметанин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1498528; кл. А 63 H 33/22, 1987 (54) ОПТИЧЕСКАЯ ИГРУШКА "ВОЛШЕБНЫЕ ФЕЙЕРВЕРКИ",, Я2,, 1796237 А1 (57) Использование: в игрушках, демонстрационных устройствах. Сущность изобретения: оптическая игрушка содержит эаполненнук1 текучей средой (2) герметичную прозрачную емкость (1), внутри которой с возможностью перемещений установлен поршень (4) из материала с эффектом памяти формы со сквозными отверстиями {5), а с одного из торцов (9) размещено средство нагрева (10), при этом с двух сторон от поршня (4) размещены механические части (3). 2 з,п,ф-лы, 3 ил.

1796237

20 но;

50

Изобретение относится к игрушкам, а именно к устройствам для демонстрации оптических эффектов.

Наиболее близкой к предлагаемой оптической игрушке по технической сущности и достигаемому результату является оптическая игрушка, содержащая заполненную жидкостью герметичную прозрачную емкость и погруженные в жидкость с возможностью хаотического перемещения посредством привода механические частицы, причем привод выполнен в виде поршня, установленного в емкости с возможностью перемещения под собственным весом и перекачивания жидкости во время перемещения через имеющиеся в поршне сквозные отверстия, а механические частицы размещены с двух сторон от поршня. Поршень с двух сторон имеет конические углубления, а сквозные отверстия в поршне выполнены у вершины этих углублений. Механические частицы выполнены в виде разноцветных блестящих пластинок, а сквозные отверстия в поршне выполнены под углом к направлению его перемещения и (или) по спирали.

Недостатком известной игрушки является необходимость для повторения оптических эффектов переворота игрушки после перемещения поршня в крайнее нижнее положение, возможность заклинивания поршня при засорении сквозных отверстий, невозможность изменения картины фейерверка, Целью предполагаемого изобретения является повышение занимательности, получение новых оптических эффектов, повышение надежности в работе, получение циклического непрерывного повторения оптических эффектов без переворота игрушки.

Поставленная цель достигается тем, что оптическая игрушка, содержащая заполненную текучей средой герметичную про-, зрачную емкость и погруженные в текучую среду с возможностью хаотического перемещения посредством привода механические частицы, причем привод выполнен в виде поршня, установленного в емкости с возможностью перемещения и перекачивания текучей среды во время перемещения через имеющиеся в поршне сквозные отверстия, выполненные под углом к направлению его перемещения и (или) по спирали, при этом поршень выполнен из материала с эффектом памяти формы, т.е. обладающего обратимым эффектом запоминания формы при многократном термоциклировании за счет обратимых пластических деформаций в материале, претерпевающем обратимое.мартенситное превращение в упорядоченных фазах, при нагреве и охлаждении соответственно выше или ниже интервала мартенситного превращения и имеет в нагретом состоянии при температуре выше начала и в холодном состоянии при температуре ниже конца мартенситного превращения формы с отрицательной и положительной плавучестью соответственно.

В качестве текучей среды используется по меньшей мере две несмешивающиеся жидкости с различным удельным весом.

Механические частицы выполнены по форме, не.способной перекрыть. полностью сечение сквозного отверстия, т,е. с возможностью его частичного перекрытия, Отличительными признаками предлагаемого технического решения от прототипа является: выполнение поршня из материала с эффектом памяти формы, т.е. обладающего обратимым эффектом запоминания формы при многократном термоциклировании за счет обратимых пластических деформаций в материале, претерпевающем обратимое мартенситное превращение в упорядоченных фазах, при нагреве и охлаждении соответственно выше и ниже интервала мартенситного превращения, и

30 имеющего в нагретом состоянии при температуре выше начала и в холодном состоянии при температуре ниже конца мартенситного превращения формы с отрицательной и положительной плавучестью соответственИспользование в качестве текучей среды по меньшей мере двух несмешивающихся жидкостей (или газов) различного удельного веса;

Выполнение механических частиц по форме не способной перекрыть полностью сечение сквозного отверстия, т.е, с возможностью его частичного перекрытия, Среда известных игрушек решений с выделенными отличительными признаками не обнаружено, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

Такое конСтруктивное выполнение,поршня, механических частиц, с использованием одной или нескольких несмешивающихся текучих сред различного удельного веса позволяет повысить занимательность игрушек получить новые оптические эффекты. повысить надежность игрушки, получить эффект. непрерывного циклического действия игрушки.

На фиг,1 изображена оптическая игрушка с поршнем из материала, обладающего

1796237 обратимым эффектом памяти формы в момент с отрицательной плавучестью; на фиг,2 — игрушка с поршнем из материала, обладающего обратимым эффектом памяти формы в момент положительной плавучести; на фиг.3 — игрушка с электрическими контактами.

Оптическая игрушка содержит прозрачную, герметичную емкость 1, заполненную с возможностью хаотического перемещения механические частицы 3 посредством привода, выполненного в виде поршня 4, установленного в емкости 1 .с возможностью перемещения и перекачивания жидкой среды 2 во время перемещения через имеющиеся в поршне 4 сквозные отверстия

5, выполненные под углом к направлению его перемещения и (или) по спирали, при

20 этом поршень 4 выполнен иэ материала с эффектом памяти формы, т.е. обладающего обратным эффектом запоминания формы, который имеет в нагретом состоянии при температуре выше начала и в холодном состоянии при температуре ниже конца мартенситного превращения соответственно

25 форму с отрицательной 6 и положительной

7 плавучестью (фиг,1, 2). Поршень 4 может быть выполнен, например, из титаноникелевого сплава (состав:54 — 56% никеля, 30 остальное титан, предел прОчности—

87 кгс/мм, предел выносливости на базе

10 циклов 49 кгс/MM ), способен при нагре7 г ве принимать полученную в процессе термообработки конфигурацию (форму), 35 восстанавливаемую до первоначальной при охлаждении, т.е. обладающего свойством многократного обратимого изменения формы при многократном термоциклировании за счет обратимых пластических деформа- 40 ций в сплаве, претерпевающем обратимое мартенситное превращение в упорядоченных фазах при нагреве и охлаждении соответственно выше (температура срабатывания — выше+60 С) и ниже (температура 45 возврата - ниже+40 С) интервала температур мартенситного превращения (+40 С+60оС)

Поршень 4 изготавливают следующим образом, В закрытом штампе под нагрузкой 50 формуют из сплава титан-никель поршень 4 формы с отрицательной плавучестью 6, и не открывая штампа, подвергают его отжигу при +500 С в течение 1 ч с последующим охлаждением в закрытой форме до темпера- 55 туры ниже+40 С. Затем открывают форму и поршень 4 с отрицательной плавучестью 6 подвергают пластической деформации, образуя поршень формы с положительной плавучестью 7. жидкой средой 2, погруженные в эту среду 10

Оптическая игрушка работает следующим образом.

Поршень 4 может находиться в одном из двух начальных состояний, Первое состояние, когда поршень находится у нижнего 8 торца емкости 1, второе — у верхнего 9 торца. Тогда подвод и отвод тепла соответственно к верхнему 9 и от нижнего 8 торцов емкости 1 приводит к тому, что поршень 4 в зависимости от своего первоначального состояния охлаждается (нагревается), изменяет свою форму на противоположную и всплывает (оседает) под действием преобладающей архимедовой силы РА (силы тяжести FT).

Подвод тепла (нагрев поршня 4) может осуществляться средством нагрева, выполненным, например, следующим образом.

На верхнем торце 9 может быть установлен нагревательный элемент 10 (электрическая спираль, кювета с горячей жидкостью и т.п,), при этом поршень 4 с положительной плавучестью 7, переместившийся вверх, касается верхнего торца 9 емкости 1, через который подводится тепло от нагревательного элемента 10 (фиг.2), поршень 4 в результате нагрева меняет свою форму на противоположную, на форму с отрицательной плавучестью 6 и перемещается к нижнему торцу 8 емкости 1.

Емкость 1 в верхнем торце 9 может иметь два электрических контакта 11 (фиг,3), при этом поршень 4 с положительной плавучестью 7, переместившийся к верхнему торцу 9, замыкает электрические контакты

11, по поршню 4 проходит электрический ток, нагревая его, и последний в результате нагрева меняет свою форму на противоположную, на форму с отрицательной плавучестью 6 и перемещается к нижнему торцу 8 емкости 1.

Пусть поршень 4 в начальный момент имеет форму соответствующую положительной плавучести 7 и находится у верхнего 9 торца герметичной прозрачной емкости 1.

При подводе тепла (любым способом) через верхний 9 торец емкости 1, поршень 4 нагревается до температуры выше+60 С (для нитинола), при этом происходит обратное мартенситное превращение в сплаве титанникель и он из поршня с положительной плавучестью 7 превращается в поршень с отрйцательной плавучестью 6 и начинает перемещаться к нижнему 8 торцу емкости 1 под действием преобладающей силы тяжести (фит.1). 8 результате перемещения поршня с отрицательной плавучестью 6 создает перепад давлений на поршне 4 между верхней 12 и йижней 13 торцевыми поверхностями поршня и жидкая заполняющая среда 2

1796237

10

30

50 вес больше удельного веса заполняющей среды 2, и в процессе создания оптического эффекта участия не принимают. При достижении.поршнем с положительной плавучестью 7 верхнего 9 торца прозрачной герметичной емкости 1 цикл действия игначинает дросселировать через сквозные отверстия 5 в поршне 4, стараясь выравнять давление, при этом образуются струи 14 заполняющей среды 2 и турбулентные потоки 15 над поршнем. Происходит циркуляция заполняющей среды 2, в результате которой струи 14 и потоки 15 захватывают с собой цветные механические частицы 3, находящиеся над поршнем 4, при этом перемещение механических частиц 3 создает оптический эффект фейерверка. В это время механические частицы 3, находящиеся под поршнем оседают к нижнему торцу 8 емкости 1, если их удельный вес больше удельного веса заполняющей среды 2 и в процессе создания оптических эффектов не принимают участия.

При достижении нижнего торца 8 герметичной прозрачной емкости 1, через который отводится тепло в атмосферу, поршень с отрицательной плавучестью 6 охлаждается до температуры ниже +40 С, при этом изменяет свою форму на противоположную с положительной плавучестью 7 и начинает перемещаться к верхнему торцу 9 емкости 1 2 под действием преобладающей архимедовой силы (фиг.2). В результате перемещения . поршня с положительной плавучестью 7 создается перепад давлений на поршне между нижней 113 и верхней 12 торцевыми поверхностями поршня 4 и жидкая заполняющая среда 2 начинает дросселировать через сквозные отверстия 5 в поршне 4 (в противоположном направлении), стараясь выравнять давления, при этом образуются струи 14 заполняющей среды 2 и турбулентные потоки 15 под поршнем 4. Происходит циркуляция заполняющей среды 2, в результате которой струи 14 и потоки 15 захватывают с собой цветные механические частицы 3, находящиеся под поршнем 4, при этом перемещение механических частиц 3 . создает красочный оптический эффект бури, создается иллюзия, будто поршень поднимаетСя вверх не под действием архимедовой силы, а под действием разбушевавшейся под поршнем 4 заполняющей среды 2. Если поршень оформить (цветовая окраска, внешний вид, форма) в виде летающей тарелки или космической станции, то создается иллюзия старта этого обьекта. В это время механические частицы, находящиеся над поршнем, оседают на верхний 12 торец поршня 4, если их удельный рушки заканчивается, Повторение циклов может производиться сколько угодно раз, таким образом, отпадает необходимость для приведения игрушки в действие переворачивать емкость 1 с поршнем 4 на 180 градусов. Кроме того повышается занимательность, появляются новые оптические эффекты, которые чередуются над и под поршнем. Следует отметить, что механические,частицы 3 находятся над и (или) под поршнем и могут быть выполнены из материала с удельным весом меньшим или (и) большим удельного веса заполняющей среды 2, что расширяет спектр красочности оптических эффектов, а выполнение поршня по внешнему виду и расцветке в виде какоro-либо предмета, например летающей тарелки, космической станции, "Наутилуса", с изменяющейся формой придает игре большую занимательность, красочность и позволяет воспринимать, ассоциировать неожиданные оптические эффекты.

С целью повышения занимательности и расширения иллюзионных возможностей прозрачная герметичная емкость 1 может быть заполнена несколькими несмешивающимися жидкостями с различным удельным весом, При перемещении к верхнему 9 (нижнему 8) торцу емкости 1 поршня 4 с неизменным удельным весом в процессе движения и после его перехода в среду с меньшим (большим) удельным весом происходит ускорение (замедление) движения поршня 4 и механических частиц 3, кроме того в создании оптических эффектов принимают участие струи среды другого удельного веса.

Картина тических эффектов создаваемых струями одной жидкости в другой приобретает космический, инопланетный, загадочный, непредсказуемый характер в виде разбегающихся и извивающихся "щупалец чудовища", если несмешивающиеся жидкости будут частично подкрашены красителями различных цветов, что позволяет существенно повысить занимательность игрушкии.

С целью повышения надежности игрушки в действии, механические частицы 3 выполнены llo форме не способной перекрыть полностью сечение сквозного отверстия 5, Например, сечение сквозного отверстия 5 квадратное, а механические частицы 3 сферические. При этом устраняется возможность закупоривания отверстий 5 в поршне

4 и, следовательно, заклинивание поршня.

Таким образом, использование изобретения позволяет существенно повысить занимательность игрушки, увеличить и улучшить оптические эффекты, их геометри10

1796237

7.22

14 иг. ческий и цветовой рисунок. сделать игрушку действующей непрерывно во времени

Формула изобретения

1. Оптическая игрушка, содержащая заполненную текучей средой, герметичную прозрачную емкость, поршень, установленный в герметичной прозрачной емкости с возможностью перемещения под собственным весом, перекачивания текучей среды во время перемещения через имеющиеся в поршне сквозные отверстия, выполненные под углом к направлению его перемещения и/или по спирали, и хаотического перемещения размещенных с двух сторон от поршня механических частиц, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения эанимасколько угодно долго, повысить надежность в работе. тельнасти, поршень выполнен из материала с эффектом памяти формы с возможностью изменения плавучести с отрицательной на положительную или наоборот посредством

10 размещенного с одного из торцов герметичной прозрачной емкости средства нагрева.

2, Игрушка по п,1,отл и ч а ю ща я с я

- тем, что в качестве текучей среды используются rio меньшей мере две несмешивающи15 еся жидкости с различным удельным весом..3. Игрушка по п.1, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что механическая частица выполнена с возможностью частичного перекрытия

20 сквозного отверстия в поршне.

1796237

13

Фиг. 3

Составитель С;Сметанин .

Техред М,Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 610 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям:и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5