Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью

 

Изобретение относится к учебным моделям и может использоваться при изучении начертательной геометрии, стереометрии и черчении. Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации сечения. Достигается это тем, что имитируются одновременно все три составляющие сечения: секущая плоскость, само сечение тела и линия в форме геометрической кривой, очерчивающей сечение, которую обучаемые должны представлять при изображении сечения на бумаге. Модель содержит емкость и сосуд в форме имитируемого геометрического тела, выполненные прозрачными, и жидкость из трех компонентов, один из которых прозрачный, заполняющий основной объем емкостей, а два других с меньшей плотностью окрашены в различные цвета и, находясь, соответственно, в полости емкости и сосуда, имитируют секущую плоскость и сечение. Контур сечения при этом имитируется сечением стенки сосуда на границе окрашенных компонентов жидкости, разделяемых этими стенками. Сосуд удерживается в центре емкости устройством на основе винта, гайки-каретки, червяка и червячного колеса со штангой для крепления сосуда, обеспечивающим поворот, вертикальное перемещение и фиксацию последнего в любом положении. Представлено 2 варианта выполнения механизма вертикального положения тела. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0 А1 (191 (111 щ)5 С 09 В 23/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО МЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4469304/31-12 (22) 01,08,88 (46) 15.05.90. Бюл. N - 18 (71) Белорусский политехнический .институт (72) П.И. Зеленый и.Л.С. Шабека (53) 371 ° 66/67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

8- 492911, .кл. С 09 В 23/04, 1974.

Учебная модель для,демонстрации. сечения геометрического тела плоскостью ° (54) МОДЕЛЬ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ СЕЧЕНИЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ТЕЛА ПЛОСКОСТЫО (57) Изобретение относится к учебным моделям и может использоваться при изучении начертательной геометрии, стереометрии и черчения. Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации сечения. Достигается это тем, что имитируются одновременно все три составляющие сечения: секущая плоскость, само сечение тела М линия в форме геометрической кривой, Изобретение относится к учебным моделям для демонстрации сечений геометрических тел плоскостью и может использоваться при изучении начертательной геометрии, стереометрии. и черчения., Целью изобретения является повышение наглядности модели для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью..

2 очерчиваюшей сечение, которую обучаемые должны представлять при изображении сечения на бумаге. Модель содер,жит емкость и сосуд в форме имитируемого геометрического тела, выполненные прозрачными, и жидкость из трех компонентов, один из которых прозрачный, заполняющий основной объем емкостей, а два других с меньшей плотностью окрашены в различные цвета и, находясь соответственно в полости емкости и сосуда, имитируют секущую плоскость и сечение. Контур сечения при этом имитируется сечением стенки сосуда на границе окрашенных компонентов жидкости, разделяемых этими стенками.

Сосуд удерживается в центре емкости устройством на основе винта, гайки-каретки, червяка и червячного колеса со штангой для крепления сосуда, обеспечивающим поворот, вертикальное перемещение и фиксацию последнего в любом положении. Представлено 2 варианта выполнения механизма вертикаль ного положения тела. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

На фиг.1,2 и 3 изображена модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью соответственно во фронтальной, профильной и горизонтальной проекциях; на фиг.4 и 5 устройство фиксации геометрического тела в емкости во фронтальной проекции и в обозначенном на ней вьгнасном разрезе соответственно; на фиг.6 и 7 — вариант модели, содержа1564680 щий гибкие трубопроводы для сообщения тела с атмосферой и емкостью.

Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью со5 держит прозрачную емкость 1, выполненную, например, иэ силикатного или органического стекла, прозрачное исследуемое тело в виде сосуда 2 из того же материала в форме имитируемого геометрического тела, помещенного в емкость и закрепленного в ее центре посредством устройства фиксации сосуда в различных положениях. Это устройство состоит из самотормозящихся винтовой и червячной передач.

Гайка 3 винтовой пары выполняет роль подвижной каретки и посажена на вертикальную направляющую 4. Верти-! кальное положение занимает и винт 5 20 гайки. Червячное колесо 6 посажено

:на горизонтальную штангу 7, установленную в гайке-каретке 3 с возмож-! .ностью вращения вокруг. своей продольной. оси. Обращенный к центру емкости ?5 конец штанги предназначен для креп ления сосуда 2, имитирующего геометри-! ческое тело. Для этого на сосуде Bbl полнен прилив 8 под отверстие для штанги. Шпонки 9 и 10 на концах штан- ур ги обеспечивают поворот сосуда 2 совместно с червячным колесом. Червяк 11 также установлен в гайке-каретке 3 в вертикальное положение и связан вертикальным валом 12 с рукоятью 13 для вращения червяка, расположенной за .пределами емкости. Для вращения винта

l5 служит рукоять 14 на его верхнем, 1 выступающем из емкости конце.

Направляющая 4, винт 5 и вал 12 смонтированы на одной из стенок емкости 1, для чего у ее днища и у верхней кромки выполнены приливы под отверстия под эти детали. Сверху емкость закрыта прозрачной крышкой 15.

Полости сосуда и емкости заполнены трехкомпонентной жидкостью, основная часть 16 которой с большей плотностью и является прозрачной. Один из компонентов 17 жидкости с меньшей плотностью окрашен и находится на поверхности прозрачной жидкости внутри сосуда 2. Второй из компонентов

18 жидкости с меньшей, чем у прозрачной жидкости, плотностью находится на ее поверхности в емкости 1, т.е. за пределами сосуда, и также окрашен, но в другой цвет. Количество компонентов жидкости с малой плотностью определяется иэ условия достаточности образования на поверхности прозрачного компонента .тонко го, окрашенного в два цвета слоя

У имитирующего секущую плоскость и само сечение. Необходимым условием яв,пяется также несмешиваемость и нерастворимость компонентов жидкости друг в друге, а также минимальная адгезия со стенками сосуда и емкости.

Полость сосуда в нижней части, заполненной прозрачным компонентом жидкости, сообщена с полостью емкости через отверстие 19, а в верхней части, находящейся над поверхностью окрашенных компонентов жидкости, с атмосферой через отверстие 20.

На фиг.4 и 5 приведен вариант конструкции устройства перемещения и фиксации сосуда, согласно которому направляющая объединена с вертикальным валом червяка. Здесь вертикальный вал 21 червяка установлен с возможностью вращения в приливах емкости посредством радиально-упорных подшипников 22 и связан с червяком шпонкой 23. Для осевой подвижности червяка совместно с гайкой-кареткой шпоночный паз 24 в валу превышает длину шпонки. Червячное колесо и винт также могут устанавливаться посредством радиально-упорных подшипников 25 и 26 для плавного их вращения с минимальным усилием. На верхних концах винта и вала выполнены квадратные хвостовики 27.и 28 под рукоятки. В качестве прозрачного компонента жидкости целесообразно применять такой, который обладает смазывающими свойствами, поскольку рабочие, поверхности подвижных сопрягающихся деталей узлов устройства фиксациипостоянно находятся в нем.Выполнение винтовой и червячной пар самотормоэящими-„ ся исключает поворот и опускание сосуда под действием силы тяжести, Дпя того, чтобы исключить попада-. ние одного компонента жидкости в полость второго, угол поворота горизонтальной штанги и перемещение гайкикаретки ограничивают упорами, например, установленными на винте в виде спаренных контргаек 29 и 30 и на червячном колесе в виде пальца 31. Упоры не допускают окунания отверстия

20 в жидкость, расположенную в емкости 1. На фиг.6 и 7 показан вари1564680 ант, в котором модель содержит гибкие трубопроводы 32, 33, герметично соединенные с телом для сообщения его с атмосферой и емкостью. Наличие трубо- проводов 32, 33 также позволяет исключить смешение компонентов жидкости, Позицией 34 на схемах обозначен неокрашенный контур сечения на границе двух окрашенных компонентов 17 и 18 жидкости.

При демонстрации сечения геометрического тела плоскостью работа модели заключается в следующем.

Вращением винта 5 и вертикального вала 12 устанавливают сосуд, выполненный в форме имитируемого геометрического тела, в частности конуса, в определенное относительно окрашенной поверхности жидкости положение, имитируя тем самым сечение геометрического тела в нужном для демонстрации месте. Пусть, например, имитируемая плоскость рассекает конус параллельно его оси (фиг.1-3). Поскольку полости емкости 1 и сосуда 2 сообщены, то независимо от положения последнего уровень жидкости в обеих полостях будет устанавливаться один и тот же °

Следовательно, окрашенная в другой цвет поверхность 17 в сосуде будет имитировать сечение геометрического тела указанной плоскостью. Благодаря тому, что узкая полоска 34 сечения сосуда на границе между двумя окрашенными в разные цвета компонентами 17 и 18 жидкости не будет иметь окраски, являясь стенками сосуда 2, обеспечивается ймитация контура сечения. Наличие контура 34 наряду с имитацией секущей плоскости (18) и сечения (17) повышает наглядность формы сечения, его образования и последующего воспроизведения обучаемыми на бумаге. Так, согласно относительному положению секущей плоскости и геометрического тела на фиг.13 неокрашенный контур 34 имитирует собой линию гиперболы. Если из этого положения сосуд 2 вращением винта

5 перемещать вверх, обучаемые наглядно убедятся, как меняется форма гиперболы по мере приближения секущей плоскости к оси конуса, постепенно превращаясь в равнобедренный треугольник, когда секущая плоскость совместится с осью, и который затем постепенно перейдет вновь в гиперболу при расположении секущей плоскости параллельно оси конуса по другую ее сторону °

Поворотом сосуда 2 посредством вращения вертикального вала 2 можно имитировать превращение линии сечения (контура 34) из гиперболы (исходное положение) в параболу (секущая плоскость параллельна образующей конуса), параболы — в эллипс (секущая плоскость пересекает обе образующие конуса) и далее — в окружность (секущая плоскость параллельна основанию конуса).

Таким образом, модель позволяет наглядно продемонстрировать все возможные случаи сечения геометрического тела плоскостью, причем в любом

20 месте при плавном переходе из одного углового или плоскопараллельного положения — в другое. Наглядность усиливается тем, что при демонстрации имитируются все необходимые сос25 тавляющие сечения. секущая плоскость; сечение, окрашенное в отличный от нее цвет; линия сечения в форме той или иной геометрической кривой,зависящей от положения секущей плоскости, 30 Имитация линии сечения облегчает усвоение обучаемыми правильного представления ее формы при изображении на бумаге.

Ф o p M y л а и э о б p e т е н и я

1. Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью, содержащая прозрачную емкость с

40 прозрачной жидкостью, жидкостным окрашенным имитатором секущей плоскости с плотностью меньшей, чем у прозрачной жидкости, исследуемое прозрачное тело и средство для уста45 новки тела в емкости в заданное угловое положение, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения наглядности, тело выполнено полым с двумя отверстиями для сообщения с атмос5р ферой и прозрачной жидкостью, при. этом на поверхности прозрачной жидкости внутри тела модель содержит жилкостный имитатор сечения тела с плотностью меньшей, чем у i прозрачной жидкости, и цветом, отличным от цвета имитатора секущей плоскости в емкости.

2. Модель по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, .что она содержит

1564680

6 юг. l герметично соединенные с телом гибкие трубопроводы для сообщения тела с атмосферой и емкостью, 3. Модель по п.1, о т л и ч а юш, а я с я тем, что она имеет механйзм перемещения тела вдоль нормали к имитатору секущей плоскости.

4. Модель по п.З, о т л и ч а ющ а я с я тем, что механизм перемещения тела вдоль нормали к секущей плоскости состоит из направляющей

Й самотормозящейся передачи — винт— гайка, закрепленных в емкости, при этом винт параллелен направляющей, гайка связана с направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, а тело связано посредством штанги с гайкой с возможностью поворота вокруг штанги.

5. Модель по п.4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что средство для установки тела в заданное угловое положение выполнено в виде червячной пе5 редачи, червячное колесо которой жестко закреплено на штанге, а червяк закреплен в гайке с возможностью вращения.

6. Модель по п. 4, о т л и ч а ищ а я с я тем, что средство для установки тела в заданное угловое положение выполнено в виде червячной передачи, червячное колесо которой жестко закреплено на штанге, червяк закреплен на направляющей посредством подвижного в осевом направлении соединения, а направляющая закреплена в емкости с возможностью вращения, 15б4680

1564680

Ребаб

Составитель О. Кроитор

Редактор О. Спесивых Техред N.Ìoðãåíòàë Корректор М. Максииишинец

Заказ 2275 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

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