Модульный конструктор и лабораторный модульный блок для изучения физических явлений

Группа изобретений относится к учебным пособиям, оборудованию для опытов и направлено на расширение функциональных возможностей, упрощение компоновки и повышение удобства использования конструктора. Группа представляет собой модульный конструктор и лабораторный модульный блок как его основную функциональную единицу. Модульный конструктор содержит рабочие поверхности, центральные и боковые функциональные модули, кронштейны с пазами для фиксации функциональных модулей, средства измерения. Рабочие поверхности выполнены в виде монтажной панели и по крайней мере двух монтажных профилей с возможностью образовывать при соединении монтажную пластину с продольным пазом. Причем на рабочих поверхностях выполнены соединительные гнезда и/или прорези для установки кронштейнов. Функциональные модули имеют элементы сопряжения между собой и с кронштейнами и могут быть выполнены I-образной или Т-образной или крестообразной формы. Для соединения модулей между собой может быть использована подставка с пазами и средствами крепления на рабочих поверхностях. Кронштейн может содержать продольные вертикальные выступы на торцевой части. Функциональные модули могут быть выполнены с возможностью передачи электрического тока и/или содержать элементы различного оборудования, например, следующих типов: обойма, кювета, наклонная площадка, ловушка, зажим, отсек для установки источников питания, консоль, указатель, контакт, ось, катушка-моток, ключ. Лабораторный модульный блок конструктора содержит по крайней мере один центральный и/или боковой функциональный кронштейны, подставку. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Группа изобретений относится к учебным пособиям, обучающим играм и может быть использована для сборки пространственных конструкций при проведении опытов и лабораторной работы, в том числе для сборки электрических цепей, технических устройств и механизмов, применяемых для изучения физических явлений.

Группа изобретений представляет собой модульный 3D конструктор лабораторных устройств и установок различной тематической направленности. Конструктор состоит из многофункциональных частей, из которых могут быть собраны элементы лабораторных установок и сами установки, в частности, лабораторный модульный блок конструктора как его элемент, несущий основную функциональную нагрузку.

На сегодняшний день существует ряд конструкторов, решающих близкие к заявляемому изобретению задачи, однако большинство из них выполнено по схеме «одна деталь - одна функция», а также имеют ограниченные возможности пространственного моделирования.

Наиболее близким аналогом является известное из уровня техники учебно-наглядное пособие для изучения физических явлений [Патент RU 2287861, опубл. 20.11.2006, приор. от 14.12.2004, G09B 23/06], содержащее монтажную панель с соединительными гнездами в том числе на ее боковых гранях, подставки для установки модульных блоков, на которых расположены элементы оборудования. На монтажной панели подставка крепится при помощи установленных в ее основании штифтов, выполненных расклинивающимися.

Кроме того пособие дополнительно содержит стойку, установленную на монтажной панели, и взаимодействующую со стойкой посредством ползуна пластину с продольным пазом для испытуемого объекта, шкалой и соединительными гнездами, расположенными вдоль продольного паза на боковой поверхности пластины, при этом ползун шарнирно закреплен на конце пластины и установлен с возможностью перемещения по стойке.

Съемные модульные блоки имеют фиксирующие выступы и снабжены электрическими контактами, расположенными на фиксирующих выступах и/или боковых стенках съемных модульных блоков.

Подставки выполнены прямоугольной и Т-образной формы и снабжены П-образными кронштейнами с расположенными на их сторонах пазами, в которых закреплены фиксирующие выступы съемных модульных блоков.

В качестве элементов оборудования используют различные оптические, электротехнические, радиотехнические, механические элементы оборудования.

Пособие позволяет решать множество задач по моделированию лабораторных установок и устройств, но может быть модифицировано с целью повышения его функциональности. В частности, выполнение подставки и кронштейна единым целым ограничивает использование подставки только для функциональных блоков стандартного размера и конфигурации, не позволяет использовать кронштейн как отдельный элемент пособия, например, для самостоятельной установки на различные поверхности. При установке центрального функционального модуля в нишу, образованную кронштейнами, модуль может поворачиваться (качаться) относительно подставки (люфт).

Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является разработка системы многофункциональных устройств, части которой максимально унифицированы, что, кроме расширения возможностей использования конструктора, позволит упростить и удешевить его производство.

Блочно-модульная компоновка обеспечивает взаимозаменяемость за счет стандартизации, унификации и разъемного соединения деталей между собой. Кроме того, достигается удобство использования за счет вариативности и снижения затрат времени на сборку-разборку элементов конструктора. Многофункциональность отдельных частей конструктора обеспечивает его компактность, то есть позволяет иметь меньшее количество, например, подставок для установки на них необходимых модулей, а также возможность использования одних и тех же деталей в различных вариантах.

Таким образом, технический результат заявляемой группы изобретений главным образом предусматривает расширение функциональных возможностей, а также упрощение компоновки элементов оборудования и также повышение удобства использования конструктора.

Конструктор представляет собой совокупность функциональных частей различного рода и рабочих поверхностей, причем установка большинства частей на рабочие поверхности осуществляется как непосредственно, так и через формирование лабораторного модульного блока.

Заявляемый модульный конструктор для изучения физических явлений содержит:

- центральные и боковые функциональные модули с элементами сопряжения между собой и с кронштейнами, выполненные I-образной или Т-образной или крестообразной формы,

- кронштейны в виде профиля, состоящего из одной торцевой и двух боковых поверхностей с пазами для фиксации функциональных модулей,

- рабочие поверхности в виде монтажной панели и, по крайней мере, одного монтажного профиля,

- причем кронштейны выполнены с возможностью самостоятельной установки на рабочие поверхности через боковые поверхности кронштейна,

- а на рабочих поверхностях выполнены соединительные гнезда и/или прорези для установки кронштейнов.

При соединении монтажных профилей может быть образована монтажная пластина, предпочтительно, с продольным пазом. Использование монтажной пластины в сочетании с другими элементами позволяет формировать множество конструкций для измерения, например, скорости или ускорения тел.

Дополнительно конструктор содержит средства измерения -транспортиры, калькуляторы и прочие.

Для соединения модулей и кронштейнов в блоки конструктор может содержать подставку с пазами для установки кронштейна (кронштейн в таком случае имеет фиксирующие выступы), выполненную I-образной, Т-образной или крестообразной формы. В ее основании выполнены средства крепления на рабочих поверхностях, например, съемные штифты. На торцевой части кронштейна для лучшей фиксации могут быть выполнены продольные вертикальные выступы. Элементы сопряжения функциональных модулей выполнены с возможностью передачи электрического тока, что позволяет использовать в модулях широкий круг оборудования.

Для решения различных задач с помощью элементов конструктора могут быть использованы следующие функциональными модули с элементами оборудования:

- функциональный модуль, содержащий элемент для передачи электрического тока и фиксации проводников,

- функциональный модуль в виде полого цилиндра со сквозным окном для вставки элементов оборудования,

- функциональный модуль, содержащий кювету,

- функциональный модуль с площадкой для встроенных или съемных элементов оборудования,

- функциональный модуль, содержащий элементы для остановки шарика,

- функциональный модуль, содержащий зажим,

- функциональный модуль, содержащий отсек для установки источника питания,

- функциональный модуль, содержащий консоль с элементом крепления монтажной пластины,

- функциональный модуль с элементом для фиксации средств измерения,

- функциональный модуль, содержащий ось для установки устройств,

- функциональный модуль, содержащий электромагнит с поворотной скобой,

- функциональный модуль, содержащий ключ,

- функциональный модуль, содержащий раму.

Лабораторный модульный блок конструктора, содержит:

- по крайней мере, один центральный и/или боковой функциональный модуль с элементами сопряжения с кронштейнами и между собой, выполненный I-образной или Т-образной или крестообразной формы,

- кронштейны с пазами в верхней части для фиксации функциональных модулей и выступами в нижней части для соединения с подставкой,

- подставку с пазами для установки и фиксации кронштейнов, выполненную I-образной или Т-образной или крестообразной формы.

То есть кронштейн (в отличие от прототипа) выполнен съемным, что расширяет возможности его использования как самостоятельного элемента или при установке на подставку.. На торцевой части кронштейна для лучшей фиксации могут быть выполнены продольные вертикальные выступы. Элементы сопряжения функциональных модулей выполнены с возможностью передачи электрического тока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено предпочтительное исполнение конструктора, в частности:

- на фиг. 1 - общий схематический вид конструктора в виде одной из возможных пространственных конструкций,

- на фиг. 2 - сборка лабораторного модульного блока с подставкой I-образной формы,

- на фиг. 3 - сборка лабораторного модульного блока с подставками Т и I-образной формы, а также с пятиконтактным центральным модульным блоком,

- на фиг. 4 - функциональный модуль типа «обойма» с установленным в сквозное окно U магнитом,

- на фиг. 5 - функциональный модуль типа «кювета»,

- на фиг. 6 - функциональный модуль с площадкой для элементов оборудования,

- на фиг. 7 - функциональный модуль типа «ловушка»,

- на фиг. 8 - функциональный модуль типа «зажим»,

- на фиг. 9 - функциональный модуль с отсеком для установки источника питания,

- на фиг. 10 - функциональный модуль типа «консоль»,

- на фиг. 11 - функциональный модуль типа «указатель»,

- на фиг. 12 - функциональный модуль типа «контакт»,

- на фиг. 13 - функциональный модуль типа «ось»,

- на фиг. 14 - функциональный модуль типа «катушка-моток».

Модульный лабораторный конструктор (см. фиг. 1) предпочтительно состоит из, по крайней мере, одной монтажной панели 1, по крайней мере, двух монтажных профилей 2, центральных и боковых функциональных модулей 3 и 4 соответственно с элементами оборудования, соединительных модулей 5 (кронштейнов 5), установочных модулей 6 (подставок 6) и средств измерения (например, транспортир).

На боковых поверхностях элементов конструктора может быть нанесена маркировка в виде нумерации, обозначения, номинала и др., которая помогает в идентификации таких элементов, а на монтажные профили 2 - измерительная шкала. Примеры такой маркировки можно увидеть на фигурах (в частности, фиг. 2) - нумерация элементов конструктора для лучшей их идентификации, особенно при упоминании в руководстве для пользователей.

Монтажные профили 2, по крайней мере, с одной стороны выполнены такой формы, что при соединении профилей 2 друг с другом образуется продольный паз 7 для движения испытываемых объектов. Для фиксации профилей 2 между собой и обеспечения надежности их соединения используются торцевые соединители (заглушки). Таким образом, монтажные профили 2 могут быть использованы как совместно, образуя при соединении монтажную пластину с продольным пазом 7, так и раздельно как конструктивные (несущие) элементы конструктора.

Функциональные модули 3 и 4 с элементами оборудования, кронштейны 5 и подставка 6 в совокупности формируют лабораторный модульный блок (см. фиг. 2), который в большинстве случаев несет основную функциональную нагрузку.

Количество использованных при формировании лабораторного модульного блока функциональных модулей 3 и 4, кронштейнов 5 и подставок 6 зависит от конфигурации элементов и поставленных при моделировании задач. Стандартная комплектация предполагает наличие одного центрального функционального модуля 3, двух функциональных модулей 4, двух кронштейнов 5 и подставки 6. В некоторых случаях может быть достаточно

Подставки 6 могут быть выполнены (см. фиг. 3) I-образной или Т-образной или крестообразной формы со средствами их фиксации на рабочих поверхностях - монтажной панели 1 или профилях 2, например, в виде штифтов 8, расположенных в основании подставки 6. Штифты 8 могут быть выполнены съемными, что позволяет при необходимости заменить их другими средствами фиксации или удалить, например, для помещения подставки 6 на поверхность иную, чем монтажная панель 1 или профили 2. На боковых поверхностях подставок 6 (см. фиг. 2) выполнены поперечные (направляющие) пазы 9 и фиксирующие пазы 10 для установки кронштейна 5 и его фиксации на подставке 6.

Кронштейн 5 (см. фиг. 2) представляет собой профиль, состоящий из двух боковых и одной торцевой поверхности. В нижней части боковых поверхностей кронштейна 5 могут быть расположены фиксирующие выступы 11 для лучшего соединения с подставкой 6. В верхней части - пазы 12 и 13 для установки и фиксации функциональных модулей 4 и 3.

Пазы 12 выполнены открытыми в направлении, противоположном торцевой части кронштейна 5, что минимизирует риск повреждения кронштейна 5 при установке в пазы 12 функционального модуля 4. Риск возникновения такого повреждения был выявлен в процессе эксплуатации кронштейна 5, паз 12 которого выполнен открытым вверх. При многократной сборке-разборке элементов края открытого вверх паза 12 быстро изнашивались или могли быть повреждены.

В торцевой части кронштейна 5 размещен паз 13 для взаимодействия и фиксации функциональных модулей 3 и 4, который выполнен открытым вверх.

Выполнение кронштейна 5 в виде отдельного от подставки 6 элемента позволяет устанавливать его самостоятельно на различные рабочие поверхности, например, на монтажную панель 1 или монтажные профили 2. Кроме того, такое исполнение кронштейна 5 позволяет упростить и удешевить процесс изготовления подставки 6 и кронштейна 5, а также снизить расходы при замене поврежденных или утраченных частей конструктора. Кронштейн 5 может быть развернут на 180° для размещения на подставке 6 функционального модуля 3 нестандартной конфигурации.

На торцевой части кронштейна 5 могут быть выполнены продольные вертикальные (направляющие) выступы 14 (см. фиг. 3), которые, взаимодействуя с гранями устанавливаемого между кронштейнами 5 центрального функционального модуля 3, обеспечивают надежную фиксацию функционального модуля 3.

По крайней мере, на одной поверхности монтажной панели 1 и монтажных профилей 2 выполнены соединительные гнезда 15 и 16 соответственно для установки подставки 6 за счет взаимодействия с ее штифтами 8, а также направляющие пазы (прорези) 17 для установки кронштейнов 6. Это существенно расширяет функциональные возможности конструктора, так как можно быстро и легко установить различные функциональные модули 3 и 4 практически в любом месте монтажной панели 1 или профилей 2.

Функциональные модули 3 и 4 выполнены в виде многогранных призм простой и сложной формы, их совокупности и содержат (снаружи и внутри) элементы устройств и сами устройства, причем некоторые из них с возможностью многократной установки и съема.

По крайней мере, две торцевые поверхности (грани) бокового функционального модуля 3 и центрального функционального модуля 4 содержат элементы 18 сопряжения и фиксации с кронштейнами 5.

В зависимости от способа установки и конфигурации выделены центральные функциональные модули 3 и боковые функциональные модули 4. На внешней боковой части модуля 4 могут быть выполнены выступы 19, повторяющие форму боковой части подставки 6, которые улучшают посадку модуля 4 на кронштейн 5, его фиксацию, а также делают форму лабораторного блока более обтекаемой, эргономичной и удобной в использовании.

По крайней мере, на одной торцевой поверхности модуля 4 может быть расположен элемент 20 сопряжения с модулями 3 (см. фиг. 2, 10), в частности через паз 13 кронштейна 5, причем такой элемент 20 выполнен в виде углубления (технологического паза) для взаимодействия с элементами 18 сопряжения и фиксации. Элемент 20 может быть использован при размещении функциональных элементов (элементов устройств) на модуле 4, в частности для передачи электрического тока. Например, на фиг. 2 в элемент 20 установлена пластина устройства для передачи электрического тока к центральным модулям 3.

Корпусы функциональных модулей 3 и 4 могут иметь различную форму в зависимости от особенностей размещаемых на них элементов оборудования, в том числе в зависимости от количества элементов сопряжения и фиксации 18 и 20 и/или электрических контактов.

Центральные функциональные модули 3 могут иметь I-образную форму (двухконтактные), Т-образную форму (трех-, пяти- или семиконтактные) или крестообразную форму (четырех- или шестиконтактные) и могут быть установлены на одну подставку 6 или их совокупность (см. фиг. 3). Пример пятиконтактного модуля 3 можно увидеть на фиг. 3. Такое разнообразие форм позволяет расширить спектр применяемых элементов оборудования, а также задач, решаемых с помощью конструктора, например, путем их комбинации.

Функциональные модули 3 и 4 могут содержать электро/радиокомпоненты, механические, оптические элементы, детали устройств, механизмов или сами устройства и механизмы, элементы.

Например, функциональный модуль типа «обойма» (см. фиг. 4) выполнен в виде полого цилиндра 21 со сквозным окном для вставки элементов оборудования, например U, I магнитов и выступами для его установки. Позволяет закрепить элементы оборудования и изменять их пространственную ориентацию необходимым образом.

Например, функциональный модуль типа «кювета» 22 (см. фиг. 5), который может быть использован при опытах в области молекулярной физике, электролиза и т.д.

Например, функциональный модуль (см. фиг. 6) содержит площадку 23 для измерительных приборов, электронных сборок и т.п., выполненную предпочтительно под наклоном. Площадка может иметь встроенные элементы оборудования или установленные с возможностью их съема и замены (в виде сменных накладок), при этом сменная накладка имеет контакт (фиксатор), закрепляющий накладку на площадке. В качестве элементов оборудования, размещенных на площадке, могут быть применены амперметр, вольтметр, переменный резистор, секундомер или таймер, солнечная батарея, макетная плата, калькулятор, счетчик оборотов или колебаний, 7-сегментный индикатор, мультиметр и пр.

Например, функциональный модуль типа «ловушка» (см. фиг. 7) содержит элементы 24 для остановки шарика, состоящий, предпочтительно, из пластины-основания и расположенной под острым углом к основанию пластины-ловушки с окном для фиксации.

Например, функциональный модуль типа «зажим» (см. фиг. 8) может содержать цанговый патрон 25 в частности для установки стержня, что позволяет в конструкции на фиг. 1 зафиксировать функциональный модуль 3 на необходимой для проведения работы высоте над монтажной панелью 1.

Например, функциональный модуль 3 (см. фиг 9) содержит отсек 26 для установки источника питания, например, в виде батарей, при этом источник(и) питания могут быть закреплены при помощи фиксирующих выступов.

Например, функциональный модуль типа «консоль» (см. фиг. 10) содержит элемент 27 для крепления монтажной пластины, взаимодействующий с соединительными гнездами 16 на ее боковых частях. Кроме того, консоль может быть использована для крепления дополнительного элемента «катушка-моток» (см. фиг. 14) в виде рамы 33, который применяется в опытах по исследованию электромагнетизма посредствам его взаимодействия со стрелкой компаса, магнита, магнитопроводящих материалов, электроизмерительными приборами и т.д.

Например, функциональный модуль типа «указатель» (см. фиг. 11) содержит элемент 28 для фиксации средств измерения (в данном случае - транспортир) и определения по их шкале значений заданных величин для последующей установки модулей с учетом таких величин или определения величин как результатов выполнения работ (проведения эксперимента). В указатель может быть установлен транспортир для измерения угла наклона монтажной пластины относительно монтажной панели 1 или другой поверхности.

Например, функциональный модуль типа «контакт» (см. фиг. 2, 3, 9, 12) содержит элементы 29 для передачи электрического тока между модулями и внешним устройствам, а также для фиксации проводников. Причем, по крайней мере, на одной боковой (торцевой) поверхности модуля выполнен элемент для передачи электрического тока между модулями в виде, например, пластины, которая устанавливается с помощью элемента 20 (паза). Контактное устройство функционального блока может быть выполнено в виде зажима (в том числе типа «крокодил»), гнезда, пружины, штифта, магнита, гайки, одежной кнопки и т.д.

Например, функциональный модуль типа «ось» (см. фиг. 13) содержит элемент 30 в верхней части модуля для установки, например, транспортира (или магнитной стрелки компаса), а также других средств измерения или устройств, имеющих сходный способ крепления.

Функциональные модули типа «ось», «консоль», «указатель», «контакт» могут быть установлены как непосредственно на подставку 6 (как самостоятельные модули), так и на другой функциональный модуль, например, боковой модуль 4.

Например, функциональный модуль (см. фиг. 1), который может быть использован для установки шарика. Он содержит электромагнит с поворотной скобой 31 и предназначен, например, для точной установки шарика на линию старта при исследованиях ускорения, скорости и пр.

Например, функциональный модуль типа «ключ» (переключатель, выключатель) с элементом 32, который осуществляет замыкание и размыкание электрической цепи. Ключ может быть выполнен механическим (см. фиг. 1 - кнопка), электромагнитным, электронным и т.

Сборка элементов конструктора осуществляется следующим образом.

Формируют лабораторный модульный блок (см. фиг. 2), при этом в поперечные пазы 9 на боковых поверхностях подставки 6 устанавливают кронштейны 5, фиксируя их с помощью пазов 10 подставки 6 и фиксирующих выступов 11 кронштейна 5.

При установке функционального модуля 3 в нишу, образованную кронштейнами 5, вертикальные выступы 14 (см. фиг. 2, 3) кронштейна 5 взаимодействуют с гранями модуля 3, обеспечивая прямолинейное движение модуля 3 и предотвращая смещение модуля 3 относительно подставки 6.

Функциональный модуль 3 встраивают в нишу, образованную кронштейнами 5, и фиксируют с помощью элементов 18, 20 и паза 13 кронштейна 5. Функциональный модуль 3 может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, в зависимости от необходимой ориентации элемента оборудования. Боковые функциональные модули 4 устанавливают в пазы 12 кронштейна 5.

В случае если для формирования лабораторного блока будет использован функциональный модуль 3 нестандартного размера (большей длины), кронштейн 5 разворачивают на 180° относительно основного положения, что позволяет расширить нишу для функционального модуля 3.

Для того чтобы сформировать лабораторный модульный блок с использованием функционального модуля 3 Т-образной или крестообразной формы используют более одной подставки 6 соответствующих форм. Например, для установки пятиконтактного функционального модуля 3 (см. фиг. 3) применяются две подставки 6 - подставка I-образной формы и подставка Т-образной формы, на которые установлены два и три кронштейна 5 соответственно.

Для сборки монтажной пластины соединяют профили 2 между собой с помощью торцевых соединений (заглушек), при этом образуется продольный паз 7 для движения испытываемых объектов. Так с помощью торцевых соединителей различного рода можно получить в зависимости от задач пластину (два профиля), раму (четыре профиля), пространственную конструкцию (более сложное соединение профилей между собой) и т.д.

Лабораторный модульный блок устанавливают посредством штифтов 8 подставки 6 в соединительные гнезда 15 монтажной панели 1 или гнезда 16 профиля 2 в любом необходимом месте.

Функциональные модули 3 и 4 лабораторного модульного блока используются в количестве, необходимом и достаточном для решения поставленной задачи. При этом не обязательно использование стандартного набора из двух боковых модулей 4 и центрального модуля 3 (для подставки 6 I-образной формы). Могут быть использованы, например, только боковые модули 4 (см. фиг. 14).

Работа группы изобретений может быть продемонстрирована на примере установки, которая позволит измерить величины ускорения свободного падения тела, в частности, шарика.

Для создания установки используются монтажная панель, сформированная из монтажных профилей 2 монтажная пластина, стержень, шарик и ряд лабораторных модульных блоков со средствами измерения.

Первый лабораторный модульный блок (узел крепления монтажной пластины) формируют из I-образной подставки 6, двух кронштейнов 5, установленных торцевой частью внутрь подставки 6, функционального блока типа «зажим» с цанговым патроном 25, размещенным так, что цанговый патрон 25 расположен поперек подставки 6 и смотрит вбок, двух функциональных модулей 4 типа «консоль» с элементом 27 для фиксации монтажной пластины.. Стержень устанавливают в соединительное гнездо 15 монтажной панели 1 и узел крепления монтажной пластины закрепляют на необходимой высоте, продевая стержень в цанговый патрон 25. Узел служит для крепления монтажной пластины и изменения ее высоты (угла наклона) - он перемещается относительно стержня (стойки) и фиксируется в необходимом положении.

Затем формируют второй лабораторный модульный блок (узел пуска шарика) из I-образной подставки 6, двух кронштейнов 5, установленных торцевой частью внутрь подставки 6, функционального модуля 3 с электромагнитом и поворотной скобой 31, а также функциональных модулей 4 типа «контакт» с элементами 29 для передачи электрического тока.

Формируют третий лабораторный модульный блок (узел остановки шарика) из I-образной подставки 6, двух кронштейнов 5, установленных торцевой частью внутрь подставки 6, функционального модуля 3 типа «ловушка» с элементами 24 для остановки шарика, функциональных модулей 4 типа «указатель» с элементом 28 фиксации транспортира, а также модуль 4 типа «ось» с элементом 30 для установки транспортира. Транспортир фиксируют с помощью элемента 28 в боковом модуле 4 типа «указатель», затем поворачивают в необходимое положение относительно его угломерной шкалы. Лабораторный блок устанавливают на боковой поверхности монтажной пластины, так что элементы 24 ловушки располагаются в начале продольного паза 7 пластины.

С помощью фиксирующих элементов консолей 27 первого блока монтажную пластину устанавливают под наклоном, причем угол наклона может быть изменен движением стержня в цангового патрона 25.

Кроме того, для работы установки формируют и устанавливают еще два блока с наклонной площадкой 23 для размещения секундомера и калькулятора, а также блок для размещения источников питания цепи в отсеке 26.

Для замыкания и размыкания цепи используется лабораторный модульный блок с функциональным модулем типа «ключ» с механическим элементом 32 в виде кнопки.

При изменении угла поворота скобы 31 происходит перемещение шарика вдоль паза 7 и его точная установка на линию старта. Пуском секундомера начинается движение шарика и отсчет времени. Шарик, достигая ловушки, фиксируется элементом 24 и при этом останавливает отсчет времени секундомером при помощи датчика (механический, оптопара, геркон и т.п.)

Таким образом, модульные блоки можно установить в любом месте конструкции, сориентировав нужным образом. Все элементы устанавливают в унифицированных, стандартизированных корпусах, что обеспечивает наглядность и высокую «вандалоустойчивость», а также взаимозаменяемость деталей, и позволяет «наполнить» корпуса любым функционалом.

Заявляемый модульный конструктор обладает высоким потенциалом развития и имеет значительную методическую ценность, так как обеспечивает вариативность и наглядность выполнения опытов, лабораторных и практических работ. Применяются простые приемы работы с оборудованием, которые могут быть максимально понятны, в том числе за счет использования одинакового оборудования у учителя и ученика. Как следствие - одновременно с изучением физических законов у учеников формируются конструкторско-технологические умения и навыки по сборке и переналадке.

Модульная компоновка устройства позволяет легко восполнять утерянные или неисправные модули, дополнять, разрабатывать новые модули и комплектовать кабинет необходимым количеством и функциональным наполнением. Таким образом, достигается снижение эксплуатационных расходов, а также экономия места (компактность) при хранении конструктора как методического материала.

1. Модульный конструктор, содержащий:

- центральные и боковые функциональные модули с элементами сопряжения между собой и с кронштейнами, выполненные I-образной или Т-образной или крестообразной формы,

- кронштейны в виде профиля, состоящего из одной торцевой и двух боковых поверхностей с пазами для фиксации функциональных модулей, рабочие поверхности в виде монтажной панели и по крайней мере одного монтажного профиля, причем кронштейны выполнены с возможностью самостоятельной установки на рабочие поверхности через боковые поверхности кронштейна,

- а на рабочих поверхностях выполнены соединительные гнезда и/или прорези для установки кронштейнов.

2. Модульный конструктор по п. 1, отличающийся тем, что монтажные профили выполнены с возможностью образовывать при соединении монтажную пластину.

3. Модульный конструктор по п. 2, отличающийся тем, что монтажная пластина имеет продольный паз.

4. Модульный конструктор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит средства измерения.

5. Модульный конструктор по п. 1, отличающийся тем, что содержит подставку, выполненную I-образной, Т-образной или крестообразной формы.

6. Модульный конструктор по п. 5, отличающийся тем, что кронштейн содержит фиксирующие выступы для соединения с подставкой, которая имеет соответствующие пазы.

7. Модульный конструктор по п. 5, отличающийся тем, что в основании подставки выполнены средства крепления ее на рабочих поверхностях конструктора.

8. Модульный конструктор по п. 7, отличающийся тем, что средства крепления подставки на рабочих поверхностях выполнены в виде штифтов.

9. Модульный конструктор по п. 8, отличающийся тем, что штифты выполнены съемными.

10. Модульный конструктор по п. 1, отличающийся тем, что на торцевой части кронштейна выполнены продольные вертикальные выступы.

11. Модульный конструктор по п. 1, отличающийся тем, что элементы сопряжения функциональных модулей выполнены с возможностью передачи электрического тока.

12. Модульный конструктор по п. 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит элемент для передачи электрического тока и фиксации проводников.

13. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль выполнен в виде полого цилиндра со сквозным окном для вставки элементов оборудования.

14. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит кювету.

15. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит площадку для встроенных или съемных элементов оборудования.

16. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит элементы для остановки шарика.

17. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит зажим.

18. Модульный конструктор по п. 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит отсек для установки источника питания.

19. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит консоль с элементом крепления монтажной пластины.

20. Модульный конструктор по п. 1, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит элемент для фиксации средств измерения.

21. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит ось для установки устройств.

22. Модульный конструктор по п. 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит электромагнит с поворотной скобой.

23. Модульный конструктор по п. 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит ключ.

24. Модульный конструктор по п. 1 или 11, отличающийся тем, что функциональный модуль содержит раму.

25. Лабораторный модульный блок конструктора, содержащий:

- по крайней мере один центральный и/или боковой функциональный модуль с элементами сопряжения с кронштейнами и между собой, выполненный I-образной или Т-образной или крестообразной формы,

- кронштейны с пазами в верхней части для фиксации функциональных модулей и выступами в нижней части для соединения с подставкой,

- подставку с пазами для установки и фиксации кронштейнов, выполненную I-образной или Т-образной или крестообразной формы.

26. Лабораторный модульный блок по п. 25, отличающийся тем, что на торцевой части кронштейна выполнены продольные вертикальные выступы.

27. Лабораторный модульный блок по п. 25, отличающийся тем, что элементы сопряжения функциональных модулей выполнены с возможностью передачи электрического тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для демонстрационно-практического обучения студентов вузов и колледжей. Устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения политропного процесса и комбинированного теплообмена, содержащее персональный компьютер, к которому подключены монитор, звуковые колонки, блок аналого-цифровых преобразователей, клавишный блок управления, содержит установку для исследования политропного процесса, снабженную ручным насосом, представляющим собой гидроцилиндр с поршнем, снабженным ручкой, который с помощью всасывающего, напорного и сливного шлангов соединен с канистрой-бидоном и цилиндром, на верхнем фланце которого установлены манометр и датчик давления, соединенный с блоком аналогово-цифровых преобразователей, и установку для исследования тепловых процессов, выполненную в виде комбинированного теплообменника на подставке, представляющего собой алюминиевую трубу, внутри которой установлен электронагреватель, причем пространство между ним и трубой заполнено теплоизолирующим материалом, а на поверхности трубы имеется отверстие со штуцером для возможности доступа к электронагревателю и замера температуры его нагрева.

Предлагаемое изобретение относится к игрушкам и может быть использовано в развлечениях, а также в качестве средства обучения и объекта исследований в механике. Сущностью является многореверсный кельт, установленный на опоре с вогнутой сферической поверхностью, с выпуклым основанием тела кельта, имеющим различающиеся в продольном и поперечном сечениях радиусы кривизны и плоскость симметрии основания тела кельта, не совпадающую с главной центральной осью инерции тела.

Изобретение относится к устройствам для проведения лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов». Оно состоит из основания, вертикальной стойки, приваренной к основанию, наверху которой имеется отверстие для шарнирного соединения рычага-нагружателя со стойкой.

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям и к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения углеродных нанотрубок и наноконусов.

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. Стеклянная трубка с изменяющемся сечением и прогнутой вверх узкой частью заполнена подкрашенным раствором медного купороса и через медные контакты подключена к сети напряжением 220В.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. На противоположных сторонах подвижной муфты первыми концами шарнирно соединены две тяги.

Электронный имитатор механического стрелочного манометра предназначен для использования в обучающих тренажерах, где необходимо визуально имитировать механические стрелочные манометры, управляемые внешним подаваемым напряжением UBX.

Изобретение относится к демонстрационным устройствам для проведения практикумов по физике и математике в высших и средних учебных заведениях. Каждый корпус из линейки корпусов имеет форму параллелепипеда с верхними крышками.

Изобретение относится к наглядным пособиям для демонстрации гироскопических свойств и, в частности, на занятиях по физике, теоретической механике. Демонстрационный волчок содержит колоколообразное тело 1, заостренный стержень 2, выполненный с возможностью упора в подпятник 7.

Изобретение относится к конструкции прибора для изучения законов механики. .

Изобретение относится к строительным наборам детских игровых конструкторов, собираемых с применением соединительных элементов. Поставленная техническая задача решается благодаря применению игрового конструктора, состоящего из набора плоских формообразующих и декоративных модульных элементов в виде геометрических фигур или форм с закрепленными на их поверхностях элементами фиксации, образующими разъемные соединения, способные удерживать вместе соединяемые участки поверхности модульных элементов, при этом по меньшей мере часть модульных элементов выполнена из гибкого упругого материала, а элементы фиксации расположены на поверхности по меньшей мере части модульных элементов из гибкого упругого материала таким образом, что исходная форма такого модульного элемента может быть обратимо изменена с последующей фиксацией измененной формы посредством упомянутых элементов фиксации, при этом каждый элемент фиксации выполнен в виде центра осевого поворота, по меньшей мере, удерживаемого участка поверхности присоединяемого модульного элемента, при этом по меньшей мере часть формообразующих модульных элементов содержит на своих оборотных поверхностях соосные пары разнонаправленных своими сопрягаемыми поверхностями элементов, образующих средства двухсторонней фиксации.

Изобретение относится к игровым фигурам. Фигура игровая, содержащая три или большее число сферических элементов, которые соединены друг с другом, в которой элементы разделены на две или большее число групп, каждая из которых состоит, по меньшей мере, из одного элемента, в которой элементы внутри одной группы неподвижно соединены друг с другом и в которой каждая группа соединена с возможностью вращения, по меньшей мере, с одной другой группой, и в которой имеется, по меньшей мере, одна группа с двумя или большим числом элементов, при этом каждая группа связана с другой группой с возможностью поворота относительно оси (А-А′, В-В′) вращения, совпадающей с линией, проходящей через центр элемента, причем все центры элементов лежат в одной плоскости, и что ось (А-А′, В-В′) вращения для каждой комбинации соседних связанных с возможностью поворота групп перпендикулярна этой плоскости, за счет чего во всех возможных вращательных конфигурациях игровой фигуры центры элементов находятся в одной плоскости.

Строительный блок содержит: конструктивный элемент, по меньшей мере одну пару проводящих деталей, монтажную плату и основание. Конструктивный элемент имеет по меньшей мере одну пару шипов, выступающих от его верхней части.

Изобретение относится к элементам конструктора, которые могут быть использованы как в детских строительных наборах, так и в головоломках. Элемент конструктора, по первому варианту выполнения, содержит по меньшей мере два соединительных узла, каждый из которых выполнен в виде объемного тела с гранями, по меньшей мере часть которых лежит в плоскостях граней куба, длина ребра которого равна «а», при этом по меньшей мере на одной из вышеуказанных граней выполнены выступы, имеющие высоту относительно граней не более «а/2» и содержащие четыре участка, расположенных по одному в плоскостях граней, смежных с гранью куба, на которой выступы выполнены, а расстояние между центрами соседних кубов, лежащими на оси, перпендикулярной граням кубов, выполнено равным «2а» с возможностью контакта участков выступов с участками выступов присоединяемых элементов конструктора, причем каждая грань соединительного узла, лежащая в плоскости грани куба, лежит либо в плоскости одной из граней куба другого соединительного узла, либо в плоскости, параллельной плоскости одной из граней куба другого соединительного узла.

Изобретение относится к детским строительным наборам. .

Изобретение относится к игрушкам-конструкторам. .

Изобретение относится к детским строительным наборам, конструкторам. .

Изобретение относится к соединительной системе для использования при сборке модулей с магнитным закреплением для создания устойчивых решетчатых структур и может быть использовано в сфере игр, а также в качестве демонстрационных или декорационных устройств.

Изобретение относится к конструкторским наборам и может быть использовано для моделирования различных модификаций пассажирских автомобилей, к которым относятся легковые автомобили, микроавтобусы, автобусы.

Группа изобретений относится к учебным пособиям, оборудованию для опытов и направлено на расширение функциональных возможностей, упрощение компоновки и повышение удобства использования конструктора. Группа представляет собой модульный конструктор и лабораторный модульный блок как его основную функциональную единицу. Модульный конструктор содержит рабочие поверхности, центральные и боковые функциональные модули, кронштейны с пазами для фиксации функциональных модулей, средства измерения. Рабочие поверхности выполнены в виде монтажной панели и по крайней мере двух монтажных профилей с возможностью образовывать при соединении монтажную пластину с продольным пазом. Причем на рабочих поверхностях выполнены соединительные гнезда иили прорези для установки кронштейнов. Функциональные модули имеют элементы сопряжения между собой и с кронштейнами и могут быть выполнены I-образной или Т-образной или крестообразной формы. Для соединения модулей между собой может быть использована подставка с пазами и средствами крепления на рабочих поверхностях. Кронштейн может содержать продольные вертикальные выступы на торцевой части. Функциональные модули могут быть выполнены с возможностью передачи электрического тока иили содержать элементы различного оборудования, например, следующих типов: обойма, кювета, наклонная площадка, ловушка, зажим, отсек для установки источников питания, консоль, указатель, контакт, ось, катушка-моток, ключ. Лабораторный модульный блок конструктора содержит по крайней мере один центральный иили боковой функциональный кронштейны, подставку. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 14 ил.

Наверх