"демонстрационное устройство "волшебные фейерверки"

 

Использование: в демонстрационных устройствах, в оптических игрушках. Сущность изобретения: демонстрационное устройство содержит заполненную жидкой средой 2, герметичную прозрачную емкость 1, внутри которой с возможностью хаотического перемещения размещены механические частицы 3, 4 и 5, выполненные из материала с эффектом памяти формы с возможностью изменения плавучести с положительной на отрицательную или наоборот посредством нагрева с одного из торцов герметичной прозрачной емкости 1. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 7

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4946995/12 (22) 18.06.91 (46) 15.03.93, Бюл. N. 10 (71) Организация Термес" (72) С.В.Сметанин (56) Демонстрационное устройство. Лекционные демонстрации по физике / Под ред.

В, И.И вероновой, M. Наука, 1972, с. 258-259. (54) ДЕМОНСТРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

"ВОЛШЕБН6! Е ФЕЙЕРВЕРКИ" (57) Использование: в демонстрационных устройствах, в оптических игрушках. Сущ, Ы 1801534 А1 ность изобретения: демонстрационное устройство содержит заполненную жидкой средой 2, герметичную прозрачную емкость

1, внутри которой с возможностью хаотического перемещения размещены механические частицы 3, 4 и 5, выполненные иэ материала с эффектом памяти формы с возможностью изменения плавучести с положительной на отрицательную или наоборот посредством нагрева с одного из торцов герметичной прозрачной емкости 1. 2 ил.

О фа 1801534

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

Целью изобретения является повышение занимательности, а именно получение новых оптических эффектов, повышение надежности вработе,,уменьшение веса, получение циклического непрерывного, повторения оптических эффектов без переворота игрушки.

На фиг. 1 изображена оптическая игрушка с механическими частицами, выполненными из материала и эффектом памяти формы, обладающего обратным эффектом памяти формы, с нагревательным элементом в виде электрической спирали; на фиг.

2 — игрушка с электрическими контактами.

Оптическая игрушка содержит прозрачную, герметичную емкость 1, заполненную текучей жидкой средой 2 и погруженные в эту среду, с возможностью хаотического пе. ремещения, механические частицы 3, при этом механические частицы 3 выполнены из материала с эффектом памяти формы, обладающего обратным эффектом запоминания формы, которые имеют в нагретом состоянии при температуре выше начала и в холодном состоянии при температуре ниже конца мартенситного превращения соответственно форму с отрицательной 4 и положительной 5 плавучестью. Механические частицы 3 могут быть выполнены, например, из титано-никелевого сплава (состав: 54-56/ никеля, остальное титан, предел прочности — 87 кгс/мм2, предел выносливости на базе 10

7 циклов 49 кгс/мм ), способны при нагреве принимать полученную в процессетермообработки конфигурацию (форму), восстанавливаемую до первоначальной при охлаждении, т.е. обладающего свойством многократного обратимого изменения формы при многократном термоциклировании за счет обратимых пластических деформаций в сплаве, претерпевающем обратимое мартенситное превращение в упорядоченных фазах при нагреве и охлаждении соответственно выше (температура срабатывания выше 60 С) и ниже (температура возврата ниже 40 С) интервала температур мартенситного превращения (40-60 С).

Механические частицы 3 изготавливают следующим образом.

В закрытом штампе под нагрузкой формуют из сплава титан-никель механические частицы 3 формы с отрицательной плавучестью 4 и, не открывая штампа, подвергают их отжигу при температуре 500 С в течение

1 ч с последующим охлаждением в закрытой форме до температуры ниже 40 С. Затем открывают форму и механические частицы 3 с отрицательной плавучестью 4 подвергают пластической деформации, образуя механические частицы формы с положительной плавучестью 5.

Оптическая игрушка работает следующим образом, Механические частицы 3 могут находиться в одном из двух начальных состояний. Первое состояние, когда механическая

"0 частицы 3 находится у нижнего 6 торца емкости 1, второе — у верхнего торца 7. Тогда подвод и отвод тепла соответственно к верхнему 7 и от нижнего 6 торцев емкости 1 приводит к тому, что механические частицы

15 3 в зависимости от своего начального состояния охлаждаются (нагреваются), изменяют свою форму на противоположную и всплывают (оседают) под действием преобладающей архимедовой силы F (силы тяжести F ).

Подвод тепла (нагрев механических частиц 3) может осуществляться следующим образом, На верхнем торце 7 может быть установ25 лен нагревательный элемент 8 (электрическая спираль, кювета с горячей жидкостью и т.n.), при этом механическая частица 3 с положительной плавучестью 5 (архимедова сила F> больше силы тяжести F>), переме30 стившаяся вверх под действием преобладающей архимедовой силы F>. касается верхнего

7 торца емкости 1, через который подводится тепло от нагревательного элемента 8 (фиг. I). Механическая частица 3 нагревает35 ся до температуры выше 60 С, при этом в сплаве титан-никель происходит обратное мартенситное превращение и механическая частица 3 меняет свою форму на противоположную, т,е. на форму с отрицательной 4 пла4о. вучестью. Объем частицы уменьшается, уменьшается архимедова сила F>, которая становится меньше силы тяжести F> механической частицы, нарушается равновесие сил и механическая частица 3 перемещается к

45 нижнему 6 торцу емкости 1. Емкость 1 в верхнем торце 7 может иметь два электических контакта 9 (фиг. 2), при этом механическая частица 3 с положительной плавучестью

5, переместившаяся к верхнему торцу 7 под

50 действием преобладающей архимедовой силы Fa, замыкает электрические контакты

9, по механической частице 3 проходит электрический ток, нагревая ее. Механическая частица 3 нагревается до температуры выше

55 60 С, при этом в сплаве титан-никель происходит обратное мартенситное превращение и механическая частица 3 меняет свою форму на противоположную, т.е. на форму с отрицательной плавучестью 4. Объем частицы уменьшается, уменьшается архимедова сила

1801534

". яг.2

F, которая становится меньше силы тяжести F> механической частицы, нарушается равновесие сил и механическая частица 3 перемещается к нижнему торцу 6 емкости 1, На этом цикл перемещения частицы 3 заканчивается. Повторение циклом может производиться сколько угодно раз.

Неодновременный нагрев и охлаждение механических частиц приводит к хаотическому непредсказуемому их перемещению в заполняющей среде 2. Одни частицы будут перемещаться к нижнему торцу 6, другие — к верхнему торцу 7 емкости 1. Механические частицы 3 могут сталкиваться и в результате этого совершать дополнительно вращательные и колебательные движения, приобретая при столкновению горизонтальную составляющую скорости.

Если частицы выполнить различного . объема в холодном (нагретом) состоянии, то они будут обладать различной плавучестью, разность архимедовой силы F> и силы тяжести FT будет неодинакова и они будут перемещаться с разными вертикальными скоростями, при этом одни частицы будут обгонять другие.

Таким образом, использование изобретения позволяет существенно повысить эа5 нимательность игрушки, а именно. улучшить оптические эффекты, сделать игрушку действующей непрерывно во времени сколько угодно долго, уменьшить вес и повысить надежность в работе, 10 Формула изобретения

Демонстрационное устройство, содержащее заполненную текучей средой прозрачную емкость, в которой размещены механические частицы, выполненные с воз15 можностью изменения своей плавучести посредством нагрева, о т л и ч а ю щ е е с я; ем, что, с целью повышения занимательности, прозрачная емкость выполнена герметичной, а механические частицы выполнены из

20 материала с эффектом памяти формы с возможностью изменения плавучести С отрицательной на положительную или наоборот посредством нагрева с одного из торцов герметичной прозрачной емкости,