Головоломка из множества кубиков
Изобретение относится к головоломкам. Головоломка из множества кубиков, кубический корень из числа которых является целым числом. Кубики приспособлены к размещению по трем измерениям с образованием большого куба. Внутри каждого кубика имеется по меньшей мере один первый магнит, ось которого расположена рядом с одной из его граней. Магнит связан с кубиком посредством удерживающего приспособления, движущиеся детали механизма которого позволяют перемещать магнитную ось относительно соответствующей грани. В изобретении любая грань каждого кубика может быть обращена к любой грани любого другого кубика с возможностью удержания обеих граней друг относительно друга силами притяжения соответствующих магнитов. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники
Изобретение относится к головоломке, состоящей из множества кубиков или шестигранников, каждая поверхность которых демонстрирует фрагмент изображения.
Предшествующий уровень техники
Подобные типы головоломок известны. Соответствующим образом размещая кубики в ряды и столбики на плоской поверхности, получают изображение из фрагментов изображения, представленных на верхней поверхности кубиков. При этом можно соответственно перегруппировать кубики таким образом, что из фрагментов изображения, представленных на других поверхностях кубиков, получится второе изображение, отличное от первого. В итоге можно составить шесть различных изображений из фрагментов шести изображений, имеющихся на гранях каждого кубика.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание новой головоломки.
Эта задача решается путем создания головоломки указанного выше типа, которая согласно изобретению состоит из такого числа кубиков, кубический корень из которого является целым числом, при этом кубики приспособлены к размещению по трем измерениям с образованием большого куба, так что каждая из граней большого куба показывает изображение, составленное фрагментами изображений на каждой из видимых граней каждого из кубиков.
Таким образом, большой куб будет по каждому из трех измерений (высоте, ширине и глубине) состоять из определенного числа кубиков. При этом по каждому измерению число кубиков одинаково, следовательно, большой куб будет состоять из кубиков, число которых будет третьей степенью целого числа (23, 33, 43 и т.д.), а общее число кубиков головоломки будет числом (8, 27, 64 и т.д.), кубический корень из которого является целым числом. Предпочтительно головоломка состоит из 8, 27 или 64 кубиков, а наиболее предпочтительно - из 27 кубиков, что наиболее подходит для создания головоломки с достижимой трудностью.
Большой куб может быть выполнен по-разному. Например, если большой куб составлен из 27 кубиков, он может показывать 18 различных изображений, так что однажды полностью собранный он одновременно показывает 6 полных изображений, образованных на гранях большого куба. Если большой куб составлен из 64 кубиков, он может показывать 24 различных изображения. Таким образом, такая головоломка обладает значительной трудностью и большей привлекательностью по сравнению с обычными головоломками из кубиков.
Предпочтительно каждый из кубиков имеет несколько поворачивающихся соединительных средств, которые обеспечивают связь кубика с соседними кубиками. Таким образом, собранная головоломка может быть легко сдвинута или собрана заново без риска ее поломки. Это также помогает предотвратить возможную поломку во время сборки.
Предпочтительно поворачивающиеся соединительные средства представляют собой магниты. Магниты обладают тем преимуществом, что они создают «дистанционную» силу связи. Это означает, что магниты могут быть помещены внутрь кубиков с сохранением силы притяжения между кубиками. Таким образом, внешний вид кубиков не изменен наличием поворачивающихся соединительных средств, так как они (магниты) помещены внутри кубиков. Магниты могут быть также расположены на внешней поверхности кубиков, однако это испортило бы их внешний вид.
Предпочтительно внутри каждого кубика имеется по меньшей мере один первый магнит, ось которого расположена рядом с одной из его граней, причем этот магнит связан с кубиком посредством удерживающего приспособления, движущиеся детали механизма которого позволяют перемещать магнитную ось относительно соответствующей грани таким образом, что любая грань каждого кубика может быть обращена к любой грани любого другого кубика, причем обе грани удерживаются друг относительно друга под действием силы притяжения соответствующих магнитов. Как известно, магниты имеют определенную полярность, и два магнита могут притягиваться только тогда, когда северный полюс одного магнита обращен к южному полюсу другого. В противном случае возникает сила отталкивания. Если требуется обеспечить соединение любой грани любого кубика с любой гранью любого другого кубика, должна быть обеспечена возможность ориентировать магниты в каждом случае надлежащим образом, чтобы между ними проявлялась сила притяжения. Предпочтительно эта ориентация должна выполняться автоматически, т.е. без необходимости выполнения пользователем какого-либо определенного действия. С этой целью движущиеся детали механизма удерживающих приспособлений приводятся в действие силой притяжения и отталкивания магнитов. Если две грани двух кубиков, в которых соответствующие магниты имеют одинаковую ориентацию магнитных полюсов, обращены друг к другу, будет возникать сила отталкивания, что приведет к их разделению. Механизм удерживающих приспособлений будет приведен в действие этими силами отталкивания таким образом, что два магнита изменят свое относительное положение в пространстве. Это позволит этим магнитам занять новое взаимное положение, в котором возникает сила притяжения между обоими кубиками.
Существуют различные варианты конструкций механизмов. Далее описаны некоторые из них с помощью чертежей, что не исключает возможность использования вместо них других механизмов.
Кроме того, объектом изобретения является игра для сборки флагов, которая включает в себя головоломку в соответствии с настоящим изобретением. Как уже было отмечено ранее, головоломка в соответствии с настоящим изобретением может показывать множество изображений. Однако флаги являются очень специфическим типом изображения. Многие из них составлены из полос цвета, и, кроме того, цвета полос обычно являются общими для различных флагов (такие, как черный, белый и т.д.). Это означает, что одна и та же грань куба, например, черная, может одновременно быть использована для составления более чем одного флага. Таким образом, соответствующее разделение флагов позволяет головоломке воспроизводить большое число флагов. Предпочтительной является такая игра по сборке флагов, которая включает в себя головоломку с 27 кубиками, что позволяет составить изображения по меньшей мере 54 флагов.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и особенности настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания, в котором представлены некоторые предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи.
На фиг.1a, 1b и 1с показаны в перспективе некоторые виды головоломок согласно настоящему изобретению;
на фиг.2, 3, 4 и 5 показаны четыре предпочтительных варианта выполнения механизма удерживающих приспособлений согласно настоящему изобретению, схематичные виды в сечении кубиков;
на фиг.6 изображен в перспективе кубик в разобранном виде с удерживающими приспособлениями, соответствующими варианту их выполнения, показанному на фиг.2;
на фиг.7 - то же, но с предварительно собранными удерживающими приспособлениями;
на фиг.8 - то же, что на фиг.7, но с удерживающими приспособлениями, помещенными внутрь кубика;
на фиг.9 - то же, что на фиг.8, но с другим вариантом выполнения удерживающих приспособлений, показанных на фиг.2.
Варианты осуществления изобретения
На фиг.1a, 1b и 1с показано конкретное выполнение головоломки согласно настоящему изобретению. Головоломка составлена из 27 кубиков, которые могут быть сгруппированы вместе, образуя большой куб из 3×3×3 кубиков. Каждая грань 3 каждого из кубиков обозначена тремя однозначными числами и буквенным кодом XYZ. Х соответствует варианту больших собранных кубов: могут быть собраны три больших куба, определяемых как I, II и III. Y соответствует грани большого куба. Большой куб имеет шесть граней, обозначенных как А, В, С, D, Е и F. Z соответствует положению грани кубика относительно грани большого куба, каждая грань большого кубика составлена из девяти новых граней девяти кубиков, обозначенных как 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, и 9.
На фиг.2 показан первый вариант выполнения механизма удерживающего приспособления, в котором ось 1 вращения параллельна грани 3, а первый магнит 5 связан с осью 1 вращения. В этом случае движение является простым поворотом на 180° первого магнита 5, вращающегося перпендикулярно к своей магнитной оси. Первый магнит 5 связан с кубиком при помощи одного из удерживающих приспособлений 7.
На фиг.3 показан второй вариант выполнения механизма удерживающих приспособлений, который является разновидностью варианта, показанного на фиг.2, и отличается от него тем, что имеется второй магнит 9, связанный с осью 1 вращения, параллельной грани 3. При этом второй магнит 9 имеет полярность, противоположную полярности первого магнита 5, и смещен в угловом направлении вокруг оси 1 вращения относительно первого магнита 5. В частности, в примере, показанном на фиг.3, первый 5 и второй 9 магниты расположены с угловым смещением в 180°, т.е. диаметрально противоположно относительно оси 1 вращения. Действие соединительных средств в этом случае идентично действию соединительных средств по фиг.2 с тем лишь различием, что вместо одного более или менее продолговатого магнита используются два более коротких магнита, но при установке пары магнитов увеличиваются силы в направлении к оси 1 вращения. Когда два кубика приближаются друг к другу, а магниты не имеют надлежащей полярности, между ними возникает сила отталкивания, которая заставляет их поворачиваться вокруг оси 1 вращения, параллельной грани 3, до тех пор, пока два магнита не повернутся друг к другу соответствующими полюсами. Другой магнит остается во внутренней части кубика достаточно далеко от любого другого магнита, так что он не влияет на эту увеличенную силу.
На фиг.4 показан другой вариант выполнения механизма удерживающих приспособлений. Этот вариант отличается наличием:
а) стержня 11, продольная ось которого параллельна грани 3. При этом на одном из концов этого стержня установлен первый магнит 5, а на втором - магнит 9, причем полярности первого и второго магнитов 5 и 9 обратны друг другу;
б) вытянутого вдоль указанной продольной оси кожуха 13, размер которого обеспечивает возможность расположения в нем стержня 11 и перемещения его вдоль кожуха 13. В этом случае, если два магнита обращены друг к другу и не имеют надлежащей полярности, возникает сила отталкивания, которая вынуждает их двигаться вдоль корпуса 13. В примере, показанном на фиг.4, в результате будут возможны две различных ситуации. Если два кубика приближаются друг к другу так, как показано на фигуре 4, между двумя магнитами, которые находятся в середине соответствующих граней 3, будет проявляться притяжение, в то время как другие магниты, находящиеся на обоих концах кожуха, не будут создавать какую-либо силу для связи между двумя кубиками. Однако, если один из кубиков повернуть в противоположном направлении, как показано на фиг.4 (т.е. с магнитом, который на фиг.4 расположен снизу), то возникнут силы притяжения между четырьмя магнитами, два к двум. Таким образом, сила притяжения будет большей или меньшей в зависимости от относительного положения обоих кубиков. В связи с этим необходимо отметить, что кожухи 13 могут быть не только непараллельными, но и перпендикулярными друг к другу.
На фиг.5 показан еще один вариант выполнения механизма удерживающих приспособлений. В этом случае механизмы имеют ось вращения 15, направленную перпендикулярно грани 3, и включают в себя первый и второй магниты 5 и 9. Магнитные оси этих магнитов параллельны друг другу, а их полярности обратны. Оба магнита 5 и 9 смещены друг относительно друга в угловом направлении вокруг оси 15, перпендикулярной грани 3. Эти два магнита 5 и 9 могут быть расположены асимметрично относительно оси вращения 15, перпендикулярной грани 3, т.е. располагаться не диаметрально противоположно или быть сдвинутыми на 180°, но располагаться на различных расстояниях от оси вращения 15 и т.д. Однако предпочтительнее расположение оси вращения 15, перпендикулярной грани 3, посередине между обеими магнитными осями.
В примерах, показанных на фиг.3 и 5, возможны другие решения с большим количеством магнитов, например с четырьмя магнитами, распределенными в перекрестии вокруг осей вращения 1 или 15 соответственно.
На фиг.6-8 подробно показано конструктивное выполнение кубика с механизмами удерживающих приспособлений, которые схематично показаны на фиг.2. Кубик имеет магнит (первый магнит 5 в соответствии с используемой терминологией) на каждой из граней 3, поэтому он может соединиться с любым другим кубиком по любой из его граней. В частности, можно собрать большой куб, который является целью настоящего изобретения, при любом порядке сборки, т.е. он может быть собран как с правильным относительным положением кубиков для образования изображения, так, в равной степени, и с неправильным. Таким образом, поворачивающееся соединительное средство не зависит от игры по своей сущности (от положения кубиков в ряду, которое подходит для получения изображения) и не дает какого-либо ключа к разгадке или руководства по правильному порядку сборки кубиков. Функция поворачивающихся соединительных средств ограничивается лишь поддержанием связанных друг с другом кубиков, установленных пользователем в определенном положении.
На фиг.9 показана разновидность механизма удерживающих приспособлений, который содержит в себе цилиндрическую втулку 17, образующую цилиндрический корпус, внутри которого помещен магнит 5 (первый магнит 5 в соответствии с используемой терминологией). От цилиндрической втулки 17 в противоположных направлениях радиально отходят два стержня 19, каждый из которых одним концом большего диаметра соединен с втулкой 17, а другим свободным концом меньшего диаметра установлен в отверстии, имеющемся в элементе механизма удерживающих приспособлений, с возможностью поворота. При этом ось вращения 1 стержней 19 расположена параллельно грани 3.
1. Головоломка из множества кубиков, кубический корень из числа которых является целым числом, а кубики приспособлены к размещению по трем измерениям с образованием большого куба, так что каждая из граней большого куба показывает изображение, составленное фрагментами изображений на каждой из видимых граней (3), при этом внутри каждого кубика имеется по меньшей мере один первый магнит (5), ось которого расположена рядом с одной из его граней (3), причем этот магнит (5) связан с кубиком посредством удерживающего приспособления, движущиеся детали механизма которого позволяют перемещать магнитную ось относительно соответствующей грани (3) таким образом, что любая грань (3) каждого кубика может быть обращена к любой грани (3) любого другого кубика с возможностью удержания обеих граней (3) друг относительно друга силами притяжения соответствующих магнитов, при этом механизм удерживающего приспособления имеет ось вращения (1), параллельную грани (3) кубика, а первый магнит (5) связан с этой осью (1) вращения.
2. Головоломка по п.1, отличающаяся тем, что имеет второй магнит (9), связанный с осью (1) вращения, при этом этот второй магнит (9) имеет полярность, обратную полярности первого магнита (5), и смещен в угловом направлении вокруг оси (1) вращения относительно первого магнита (5).
3. Головоломка по п.1, отличающаяся тем, что механизм удерживающих приспособлений содержит стержень (11), продольная ось которого параллельна грани (3), и вытянутый вдоль указанной продольной оси кожух (13), размер которого обеспечивает возможность расположения в нем стержня (11) и перемещения его вдоль кожуха (13), при этом на одном из концов указанного стержня (11) установлен первый магнит (5), а на втором - магнит (9), причем полярности первого и второго магнитов (5, 9) обратны друг другу.
4. Головоломка по п.1, отличающаяся тем, что механизм удерживающих приспособлений имеет ось (15) вращения, направленную перпендикулярно грани (3), и включает в себя первый и второй магниты (5, 9), магнитные оси которых параллельны друг другу, а их полярности обратны, при этом первый и второй магниты (5, 9) смещены друг относительно друга в угловом направлении вокруг указанной оси (15) и установлены с возможностью поворота относительно этой оси (15) вращения.
5. Головоломка по п.4, отличающаяся тем, что ось вращения (15), перпендикулярная грани (3), проходит посередине между указанными магнитными осями.
