Объемная логическая головоломка

 

Использование: развитие логического мышления и пространственного воображения. Сущность изобретения: объемная логическая головоломка выполнена в виде объемного тела, содержащего шаровую опору с осями, имеющими на концах профилированные направляющие с фиксаторами, установленные на осях, направляющие сферические сегменты с профилированным отверстием в центре, ограниченные пятью смежными окружностями, игровые элементы в виде треугольников, пятиугольников и шестиугольников, образующие на поверхности сферических сегментов двенадцать пятиугольников и двадцать шестиугольников граней. В зависимости от цели игры в одном случае на однородно окрашенную поверхность многогранника вдоль части его ребер наносят стрелки, образующие на поверхности замкнутую ломаную линию. Усложнение головоломки может быть достигнуто путем окрашивания пятиугольных и смежных с ними треугольных игровых элементов различных граней (от одной до двенадцати) многогранника в разные цвета. В другом случае на поверхности многогранника двенадцать пятиугольных граней и смежные с ними трети шестиугольных игровых элементов окрашиваются в двенадцать цветов и на них наносятся зодиакальные знаки. 2 с. п. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к логическим объемным играм-головоломкам и может быть использовано для развития логического мышления и пространственного воображения.

Известны [1] различные по устройству, занимательности, логическим возможностям головоломки. К наиболее сложным из них относятся объемные логические головоломки, т. к. позволяют получать в игре большое число тупиковых игровых комбинаций, затрудняющих поиск правильного решения, в том числе и за счет обеспечения возможности одновременного перемещения игровых элементов и изменения их ориентации.

Недостатки известных объемных головоломок состоят в ограниченности форм многогранника конкретными видами их исполнения и соответственно фигур, составляющих их грани. Кроме того, при освоении методики решения головоломки она теряет свою привлекательность и занимательность. В известных головоломках не предусмотрена возможность изменять сложность игры (головоломки), что ограничивает круг людей, которые потенциально могут решить головоломку. Большинство объемных головоломок имеют одну цель установки на соответствующих гранях и частях требуемой комбинации и цветов, что снижает их привлекательность.

Известна [2] объемная логическая головоломка, выбранная в качестве прототипа, в виде многогранника, содержащая шаровую опору с осями, имеющими фиксаторы на конце и многогранные игровые элементы, взаимодействующие друг с другом посредством выступов и пазов и образующие пятиугольные пирамиды, установленные на опоре с возможностью поворота вокруг осей, а основание каждой пирамиды выполнено в виде звездчатого пятиугольника.

Недостаток известной головоломки состоит в недостаточной занимательности вследствие известности цели игры (по сравнению с кубиком Рубика изменилась лишь форма игровых элементов) из-за ограниченной и нерегулируемой сложности головоломки и однообразия игрового процесса.

Задача, которая решается в изобретении, состоит в повышении занимательности за счет изменения цели игры, увеличения числа возможных комбинаций и положений игровых элементов, изменения сложности головоломки путем нанесения на ее наружную поверхность различных рисунков или символики.

Для решения этой задачи в известную головоломку, выполненную в виде многогранника, содержащую шаровую опору с осями, имеющими фиксаторы на конце и многогранные игровые элементы, взаимодействующие друг с другом посредством выступов и пазов, введены направляющие сферические сегменты с профилированным отверстием в центре, ограниченные пятью смежными окружностями, а оси опоры выполнены с профилированными направляющими, сопряженными с отверстиями сферических сегментов, при этом игровые элементы в виде треугольников, пятиугольников и шестиугольников образованы рассечением поверхности выпуклого многогранника коническими поверхностями, опирающимися вершинами на центр шаровой опоры, с осями, проходящими через центры пятиугольных игровых элементов.

В одном случае наружная поверхность многогранника окрашена однородным цветом, а на часть ребер нанесены стрелки, образующие на поверхности многогранника замкнутую ломаную линию. При этом часть или все пятиугольные и смежные с ними треугольные игровые элементы окрашены в различные цвета.

В другом случае на пятиугольные грани многогранника и смежные с ними трети шестиугольных игровых элементов нанесены зодиакальные знаки и соответствующие им цветовые фоны.

По второму варианту игровые элементы могут быть выполнены с наружной поверхностью, описываемой сферой.

В целом введение перечисленных признаков позволит повысить занимательность головоломки, а также расширить круг людей, увлекающихся головоломками, увеличить возможности по развитию логического мышления и пространственного воображения.

На фиг. 1 показан внешний вид многогранника; на фиг. 2а, б - шаровая опора с осями; на фиг. 3а, б, в - сферический сегмент и взаимное расположение сферических сегментов относительно друг друга; на фиг. 4а, б, в, г - игровые элементы.

Объемная логическая головоломка выполнена в виде объемного тела, по первому варианту в виде многогранника, по второму - в виде сферы, содержащего шаровую опору 1 с двенадцатью осями 2, игровые элементы 3,4,5, по первому варианту - многогранные, по второму - сферические сегменты, двенадцать пятиугольных элементов 5, двадцать шестиугольных элементов 3 и шестьдесят треугольных элементов 4.

На шаровой опоре 1 (фиг. 2) установлены симметрично расположенные двенадцать осей 2. Углы между смежными осями составляют около 63^о. На концах осей выполнены направляющие, например, с треугольным профилем 6, вписывающимся в сечение оси и оканчивающимся фиксатором 7, в свою очередь вписывающимся в сечение профиля 6.

Сферические сегменты 8 (фиг. 3) служат в качестве направляющей структуры для игровых элементов (фиг. 3в). Каждый из двенадцати сферических сегментов представляет из себя часть сферы, ограниченной пятью смежными окружностями, и имеет в центре профилированное отверстие 9, сопрягающееся с профилем 6 осей 2.

Игровые элементы 3, 4, 5 служат для формирования наружной поверхности многогранника путем размещения вокруг пятиугольных игровых элементов 5 треугольных 4 и шестиугольных 3 с треугольными секторными элементами 10 и образованы путем рассечения поверхности многогранника коническими поверхностями, опирающимися вершиной на центр шаровой опоры, оси которой проходят через центры пятиугольных игровых элементов 5. Грани многогранника (включающие шестиугольные элементы 3 и состоящие из пятиугольного элемента 5, пяти треугольных элементов 4 и пяти треугольных секторных элементов 10) могут быть как плоскими по первому варианту, так и сферическими по второму варианту, в зависимости от цели и содержания игры. Игровые элементы 3 (фиг. 4а) имеют направляющий элемент, представляющий собой сферический сегмент, размещенный на оси 12 на расстоянии, равном толщине сферического сегмента 8. На боковых гранях игровых элементов 3 выполнены пазы, в которых удерживаются выступами 13 игровые элементы 4. Игровые элементы 15 (фиг. 4в) имеют углубление 14, сопряженное с концевым фиксатором 7 осей 2. Игровые элементы 5 при установке на концевые фиксаторы 7 (с возможностью вращения) фиксируют сферические сегменты 8 и удерживают треугольные игровые элементы 4 в пазах 15 игровых элементов 3.

Перемещение игровых элементов по сферической поверхности, образованной сферическими сегментами 8 (фиг. 3в), производится путем вращения вокруг пятиугольного элемента 5 смежных с ним пяти треугольных игровых элементов 4 и пяти шестиугольных игровых элементов 3, а также треугольных игровых элементов 4 смежных пятиугольных граней.

При этом на поверхности сферических сегментов 8 игровые элементы 3 удерживаются направляющими элементами 11, а игровые элементы 4 - выступами 13 в пазах 15 элементов 3, пазах 16 неподвижных элементов 4 и пятиугольными игровыми элементами 5.

Все элементы головоломки могут изготавливаться, например, из пластмассы путем литья или вытачиваться.

Для получения головоломки различного уровня сложности наружная поверхность игровых элементов окрашивается в различные цвета, и на нее наносятся различные рисунки и символика.

Для создания игр под названием "Нить Ариадны" на однородно окрашенную поверхность многогранника вдоль части его ребер наносят стрелки, образующие на поверхности замкнутую ломаную линию.

Цель игры в данном случае состоит в том, чтобы путем последовательного вращения вокруг пятиугольных игровых элементов 5, смежных треугольных 4 и шестиугольных 3 игровых элементов восстановить на поверхности многогранника замкнутую ломаную линию.

Новая цель игры и форма многогранника повышают привлекательность и занимательность игры, развивают пространственное воображение и логическое мышление. Причем головоломка в описанном варианте оказывается доступной широкому кругу людей. Усложнение головоломки по мере ее освоения может быть достигнуто путем окрашивания пятиугольных игровых элементов 5 и смежных с ними треугольных игровых элементов 4 различных граней многогранника в различные цвета (число окрашенных граней от одной до двенадцати будет определять степень усложнения головоломки).

В этом случае в головоломке появляются две цели игры - восстановление на ребрах многогранника замкнутой ломаной линии, а на его гранях, одинаково окрашенных, треугольных и пятиугольных игровых элементов в виде звездочек. Причем закономерности перемещения треугольных и шестиугольных игровых элементов по поверхности многогранника оказываются различными, и соответственно достижение в головоломке одновременно двух целей усложняет ее и позволяет развивать новые стороны логического мышления и пространственного воображения.

Для создания головоломки под названием "Зодиакальный калейдоскоп" на поверхности многогранника на двенадцати пятиугольных гранях (включающий пятиугольный игровой элемент 5, пять треугольных элементов 4 и пять треугольных секторных элементов 10) и смежных с ними третях шестиугольных игровых элементов 3 наносятся зодиакальные знаки и соответствующие им цветовые фоны.

Цель игры в данном случае состоит в том, чтобы путем последовательного вращения вокруг пятиугольных игровых элементов 5 смежных треугольных 4 и шестиугольных 3 игровых элементов восстановить на поверхности многогранника исходную композицию из двенадцати знаков зодиака и окружающих их цветных фонов.

Описанный вариант головоломки превосходит по сложности прототип и другие известные головоломки, однако за счет возможности одновременного наблюдения шести групп вращения игровых элементов, а также наличия специфических закономерностей перемещения по поверхности многогранника игровых элементов расширяются возможности по ее решению и развитию при этом пространственного воображения и логического мышления. Кроме того, использование широко известной символики повышает привлекательность головоломки. (56) Калинин А. Сначала был только кубик. - Наука и жизнь, 1984, N 8, с. 97-103.

Авторское свидетельство СССР N 1151254, кл. A 63 F 9/12, 1983.

Формула изобретения

1. ОБЪЕМНАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ ГОЛОВОЛОМКА , выполненная в виде объемного тела, содеpжащая шаpовую опоpу с осями, имеющими фиксатоpы на конце и многогpанные игpовые элементы с метками на внешней повеpхности, взаимодействующие дpуг с дpугом посpедством выступов и пазов, отличающаяся тем, что объемное тело выполнено в виде многогpанника и содеpжит напpавляющие сфеpические сегменты с пpофилиpованными отвеpстиями в центpе, огpаниченные пятью смежными окpужностями, а оси выполнены с пpофилиpованными напpавляющими, сопpяженными с отвеpтстиями сфеpических сегментов, пpи этом многогpанные игpовые элементы выполнены в виде тpеугольников, пяти- и шестиугольников, обpазованных pассечением повеpхности многогpанника коническими повеpхностями, опиpающимися веpшинами на центp шаpовой опоpы, а оси пpоходят чеpез центpы пятиугольных игpовых элементов, пpичем повеpхность игpовых элементов, опиpающаяся на сфеpические сегменты, сопpяжена с ними, а пятиугольные игpовые элементы со стоpоны, сопpикасающейся со сфеpическими сегментами, имеют углубление, сопpяженное с концевыми фиксатоpами осей, пpи этом вдоль боковых гpаней шестиугольных и меньшей гpани тpеугольных игpовых элементов выполнены пазы, сопpягающиеся с выступами на остальных гpанях тpеугольных игpовых элементов, а шестиугольные игpовые элементы со стоpоны, сопpикасающейся со сфеpическими сегментами, снабжены pасположенным в центpе на оси напpавляющим элементом.

2. Головоломка по п. 1, отличающаяся тем, что метки внешней повеpхности многогpанника имеют один цвет, а на части pебеp нанесены стpелки, обpазующие на повеpхности многогpанника замкнутую ломаную линию.

3. Головоломка по п. 2, отличающаяся тем, что метки на части или на всех пятиугольных и смежных с ними тpеугольных игpовых элементах имеют pазличные цвета.

4. Головоломка по п. 1, отличающаяся тем, что метки на пятиугольных гpанях многогpанника и смежной с ним тpети шестиугольных игpовых элементов выполнены в виде зодиакальных знаков и соответствующих им цветовых фонов.

5. Объемная логическая головоломка, выполненная в виде объемного тела, содеpжащая шаpовую опоpу с осями, имеющими фиксатоpы на конце и многогpанные игpовые элементы с метками на внешней повеpхности, взаимодействующие дpуг с дpугом посpедством выступов и пазов, отличающаяся тем, что объемное тело выполнено в виде сфеpы и содеpжит напpавляющие сфеpические сегменты с пpофилиpованными отвеpстиями в центpе, огpаниченные шестью смежными окpужностями, а оси выполнены с пpофилиpованными напpавляющими, сопpяженными с отвеpстиями сфеpических сегментов, пpи этом многогpанные игpовые элементы выполнены в виде сфеpических сегментов тpеугольной, пяти- и шестиугольной фоpмы, обpазованных pассечением повеpхности сфеpы коническими повеpхностями, опиpающимися веpшинами на центp шаpовой опоpы, а оси пpоходят чеpез центpы пятиугольных сфеpических сегментов, пpичем, повеpхность игpовых элементов, опиpающаяся на напpавляющие сфеpические сегменты, сопpяжена с ними, а пятиугольные сфеpические сегменты со стоpоны, сопpикасающейся с напpавляющими сфеpическими сегментами, имеют углубление, сопpяженное с концевыми фиксатоpами осей, пpи этом вдоль боковых гpаней шестиугольных и меньшей гpани тpеугольных сфеpических сегментов выполнены пазы, сопpягающиеся с выступами на остальных боковых гpанях тpеугольных сфеpических сегментов, а шестиугольные сфеpические сегменты со стоpоны, сопpикасающейся с напpавляющими сфеpическими сегментами, снабжены pасположенным в центpе на оси напpавляющим элементом.

6. Головоломка по п. 5, отличающаяся тем, что метки внешней повеpхности сфеpы имеют один цвет и на части гpаниц между смежными игpовыми элементами нанесены стpелки, обpазующие на повеpхности шаpа замкнутую ломаную линию.

7. Головоломка по п. 6, отличающаяся тем, что метки на части или на всех пятиугольных и смежных с ними тpеугольных сфеpических сегментах имеют pазличные цвета.

8. Головоломка по п. 5, отличающаяся тем, что метки на пятиугольных, смежных с ними тpеугольных и тpети шестиугольных сфеpических сегментах выполнены в виде зодиакальных знаков и соответствующих им цветовых фонов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4