Устройство воздушного фонтана

 

Устройство относится к игрушкам и может быть использовано в рекламных целях или для украшения интерьера помещений. Устройство воздушного фонтана состоит из источника струи воздуха и парящего в этой струе тела ячеистой конструкции с гранями ячеек, плоскости которых проходят через центральную часть парящих тел. Ячейки в парящем теле могут быть образованы тремя, четырьмя или шестью плоскими кольцами, плоскости которых пересекаются под одинаковыми углами, при этом центры колец находятся в центральной части сформированного ими парящего тела. Отношение ширины колец к их радиусу внешней окружности может находиться в пределах от 0,1 до 0,5. Устройство позволяет выявить в наиболее интересной форме особенности взаимодействия воздушного потока и удерживаемого в нем предмета. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству игрушек и может быть также использовано как часть интерьера общественных помещений (магазинов, гостиниц, офисов и др.) с той же целью - удовлетворение эстетических потребностей, с какой широко применяются водяные фонтаны.

Известно устройство, представляющее по существу воздушный фонтан и состоящее из компрессора с исходящей из него сосредоточенной струей воздуха и парящего в ней шарообразного тела (см. Ж. "Наука и жизнь", 3, 1998, с.52 и с. 7 вкладки). Недостатками такого устройства являются слабая устойчивость парения, особенно при относительно большой высоте подъема шара над источником струи, составляющей более нескольких диаметров шара, и быстрое угасание интереса к такому фонтану из-за чрезмерной простоты парящего предмета.

Известно также устройство, наиболее близкое по технической сущности к заявленному и потому принимаемое за прототип (см. описание изобретения "Устройство парящих тел (парящая тарелка)" по заявке 98109416 от 05.08.1998), состоящее из компрессора, насадки, формирующей из исходящего из компрессора воздуха воздушную струю, и парящего тела тарельчатообразной формы с отверстием в его центральной части. В этом устройстве в определенной мере устранены недостатки аналога, но такой недостаток, как слабое эстетическое восприятие, связанное с довольно простой формой парящего тела и однообразным его движением в струе, остался в значительной мере не устранен.

Задачей изобретения является создание простого и надежного устройства, позволяющего выявить в наиболее интересной форме особенности взаимодействия воздушной струи и удерживаемым в ней предметом.

Эта задача решается в устройстве воздушного фонтана, состоящего из источника струи воздуха и парящего в этой струе тела, отличающегося тем, что в качестве парящих тел применяются тела ячеистой конструкции с гранями ячеек, плоскости которых проходят через центральную часть парящих тел. При этом предпочтительно, чтобы парящее тело состояло из трех, четырех или шести плоских колец, плоскости которых пересекались бы под одинаковыми углами, а центры колец находились бы в центральной части сформированного ими предмета. Целесообразно также, чтобы отношение ширины колец к их внешнему радиусу находилось в пределах от 0,1 до 0,5.

Устройство с приведенными выше признаками имеет следующие достоинства и преимущества относительно прототипа и аналога.

Ячеистая структура парящих тел определяет многообразие их форм, от простых четырехъячеистой и шестиячеистой до 32-х и более ячеек в теле. Четырехъячеистая форма может представлять собой правильную пирамиду с гранями, образованными на ребрах и направленных к ее центру. Шестиячеистая форма может быть образована гранями, исходящими от ребер куба к его центру. Примером 32-х ячеистой формы может быть фигура с 12 пятиугольными и 20 шестиугольными ячейками типа современного футбольного мяча, грани в которой располагаются по местам сочленения ячеек. Наличие геометрически правильных и симметрично расположенных ячеек на поверхности парящих тел делает их красивыми.

Общим свойством для всех заявленных ячеистых тел является направленность граней к их центру. Наличие этого свойства определяет устойчивое положение таких тел в восходящей струе воздуха, без выпадения из нее. Отклонение тела от оси струи определяет появление повышенного давления струи на противоположную грань от отклонившейся, в результате чего происходит возвращение тела в устойчивое парящее положение, расположенное в средней части струи.

Отклонения от оси воздушной струи могут происходить от различных причин (изменение в напряжении сети, при использовании электрического привода в источнике сжатого воздуха, появление внешних воздушных потоков, отклонение от строго симметричного расположения ячеек и др.), они определяют появление колебаний по высоте расположения тела от источника струи, направлению и скорости его вращения. Непредсказуемость таких изменений в положении тела является одним из проявлений красоты воздушного фонтана, которая еще более может быть усилена блестящей, яркой и разнообразной окраской граней парящего тела.

Образование ячеек в парящем теле посредством пересечения друг с другом трех, четырех или шести колец под одинаковыми углами определяет простоту изготовления таких тел при достаточном сохранении их основного свойства - устойчивости в воздушной струе. Кольца могут быть изготовлены из любых плоских и достаточно упругих материалов таких, как бумага, различные фольга, пластмасса и др.

При формировании парящего тела из трех колец пересечение их плоскостей между собой происходит под углом 90^o и в этом случае появляется ячеистая конструкция, состоящая из восьми трехугольных ячеек. При использовании четырех колец угол пересечения их плоскостей составляет приблизительно 70,5^o и при этом образуется тело, состоящее из 14 ячеек, шесть из которых четырехугольные и восемь - трехугольные. При формировании ячеистой конструкции из шести колец плоскость каждого кольца пересекается со всеми остальными пятью плоскостями под углом приблизительно 63,4^o, в этом случае образуются 32 правильные (равносторонние и равноугольные) ячейки, из которых 12 - пятиугольные и 20 - трехугольные.

Для конструкций из трех колец каждое из них пересекается в четырех местах на равных расстояниях друг от друга. Для четырехколечных конструкций количество пересечений в каждом кольце равно шести, также находящихся на одинаковом расстоянии одно от другого. Для шестиколечной конструкции число таких пересечений в каждом кольце равно десяти. Для наиболее простого соединения колец в местах пересечений могут быть использованы полунадрезы (надрезы до половины ширины кольца) в кольцах, при этом соединение происходит надеванием кольца с внутренним полунадрезом на кольцо с внешним полунадрезом.

Установленные в изобретении ограничения в применении используемых отношений ширины колец к их внешнему радиусу, находящихся в пределах значений от 0,1 до 0,5, отражают область существования наиболее устойчиво парящих в струе воздуха конструкций. При малых отношениях воздух проходит через конструкцию, не встречая достаточного сопротивления, подъемной силы не образуется и конструкция не оказывается способной подняться над источником струи. При больших отношениях воздух, поступающий в конструкцию, не успевает пройти сквозь нее и поэтому происходит вытеснение конструкции из струи и последующее ее падение.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показаны источник 1 воздушной струи, в качестве которого может быть использован вентилятор, бытовой электрофен, кондиционер или другие производители или накопители сжатого воздуха; насадка 2 для формирования восходящей струи воздуха; коническая подставка 3 для возврата в струю выпавших из нее парящих тел; линия тока 4 в воздушной струе; парящее тело 5 ячеистой конструкции; плоское кольцо 6 в парящем теле; места соединений 7 между кольцами.

Работа устройства и последовательность его изготовления поясняется следующим примером.

По данному примеру в качестве источника воздушной струи используется бытовой электрофен. При чрезмерно рассредоточенной исходящей из него струе воздуха на фен надевается насадка с диаметром выходного отверстия 1,5-2,0 см. На насадку надевается коническая подставка диаметром 25-30 см. Парящее тело изготавливается из трех плоских колец с диаметром внешней окружности 10 см и шириной колец 1,5 см, кольца вырезаются из листового ламинированного пластика с удельным весом листов до 100 г/м². Кольца соединяются при помощи полунадрезов, сделанных через каждые 90^o по их окружности. При этом на первом кольце все надрезы делаются с внешней стороны, на втором - два с внешней и два с внутренней на противоположных сторонах кольца, на третьем - все четыре надреза - с внутренней стороны кольца. Затем на первое кольцо надевается второе и на них надевается третье.

После сборки парящего тела фен устанавливается в вертикальное положение, включается в работу и в появившуюся воздушную струю подается парящее тело, этим устройство окончательно приведено в рабочее состояние. Парящее тело из-за влияния множества переменных факторов будет совершать непредсказуемые вращательные и колебательные движения по высоте от места истечения струи в пределах до 1 м с возможными редкими выпадениями из струи и возвратом в нее скатыванием по конической подставке.

Для большей устойчивости тела в струе могут быть применены конструкции с большим числом колец или с большим количеством ячеек.

Формула изобретения

1. Устройство воздушного фонтана, состоящее из источника струи воздуха и парящего в этой струе тела ячеистой конструкции, отличающееся тем, что в качестве парящих тел применяются тела ячеистой конструкции с гранями ячеек, плоскости которых проходят через центральную часть парящих тел.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ячейки в парящем теле образованы тремя, четырьмя или шестью плоскими кольцами, плоскости которых пересекаются под одинаковыми углами, а центры колец находятся в центральной части сформированного ими парящего тела.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отношение ширины колец к их радиусу внешней окружности находится в пределах от 0,1 до 0,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1