Гиперболический циркуль

G09B, B43L. Полезная модель относится к чертежным инструментам с ручным и автоматическим управлением. Технический результат заключается в исполнения непрерывной плоской кривой линии гиперболы механическим устройством. Гиперболический циркуль содержит: планку с парой игл, две тяги-линейки с отверстиями вдоль средних линий, соединенные шарнирно графическим элементом, фиксатор, линейку с отверстием вдоль средней линии и осью, связывающих детали устройства; крестообразную пластину с пазом и отверстиями вдоль средних линий, две треугольные пластины, с отверстиями вдоль высот и натяжным устройством, в пазу крестообразной пластины для установления ее центра в середине меж иглой и осью линейки, причем отверстием крестообразная пластина управляет графическим элементом по гиперболической траектории. 1 ил.

G09B, B43L. Гиперболический циркуль относится к физике как полезная модель в педагогике физики, математики и чертежным инструментам графики непрерывных линий гипербол.

Преимущественно гиперболический циркуль используется как чертежный инструмент графики непрерывных линий гипербол.

Циркуль - инструмент для вычерчивания окружностей и дуг, измерения длины отрезков и перенесения размеров, что указано в БСЭ. В словаре Брокгауза и Ефрона: циркуль- инструмент для черчения окружности с указанием существования специальных циркулей, например, пропорциональный циркуль для пропорционального деления линий, трехсекционный - для деления угла на три части. Т.е. Брокгауз сослался на изобретение Галилео Галилея "Военный циркуль", Падова, 1606 и Никомеда "Конхоидальный циркуль". Всем известны инструменты: штангенциркуль, кронциркуль. Краниометрический циркуль для антропологических измерений применен в 1894-1895 годах исследователем Африки А.В.Елисеевым, упомянут в книгах: "Африка. Географический сборник" М., 1902, "Зов Африки" М., "Вокруг света", 1992, стр.159. Известен "Эллиптический циркуль", изобретенный до 16 века. Марина Мысниченко изобрела "Астральный циркуль", украинский патент 49530. Люда Карпова изобрела "Параболический циркуль", российский патент 66838. Изобретением "Гиперболический циркуль " завершается созидание специальных циркулей для конических сечений: эллипс, парабола, гипербола. Аналога гиперболического циркуля нет. Пересечение конуса плоскостью, параллельной его высоте, образует гиперболу. Гипербола - геометрическое место точек, разница расстояний которых до двух данных точек постоянная величина. Из этого определения следует формула в декартовых координатах

где k- постоянная величина, с - расстояние между данными точками, с центром в середине между данными точками и ординатой, перпендикулярной расстоянию меж данными точками с. Частный случай гиперболы есть степенная функция с показателем степени n=-1 или обратная функция y=1/x при c=k2 и k=22. Эта формула получается вращением координат на 45 градусов. В целях математической корректности недопустимо в определении гиперболы представлять постоянную величину несколькими постоянными, а расстояние меж данными точками - несколькими расстояниями, затрудняющими глубокое понимание механической сути при разработке конструкций устройств, связанных с коническими сечениями. Поэтому формула гиперболы отличается от канонической формы, но преобразуется в нее заменой k=2a, с=2с, где a - половина постоянной, с - половина расстояния меж данными точками, с последующей заменой второго знаменателя квадратом b. Из определения свойств точек гиперболы следует, что расстояние от произвольной точки гиперболы до данной точки состоит из постоянной величины и расстояния до другой данной точки. Образно говоря, произвольная точка гиперболы является вершиной равнобедренного треугольника с основанием от второй данной точки до конца постоянной величины, отложенной из первой данной точки на расстояние произвольной точки до первой данной. Эта закономерность использована в конструкции устройства графики гиперболы с механическим узлом деталей, управляющим постоянством изменения расстояний графического инструмента от второй данной точки и конца постоянной из первой данной точки.

Сущность полезной модели состоит в равномерной подаче от опорных игл тягами-линейками инструмента графики гиперболы, управляемого отверстием крестообразной пластины, отверстие которой устанавливается параллельно касательной гиперболе парой пластин в форме равнобедренных треугольников с отверстиями вдоль высот, стянутых натяжным устройством в пазе крестообразной пластины.

Работа полезной модели поясняется фигурой 1, где позициями указаны рабочие детали полезной модели: 1 - планка, 2 - опорные иглы, 3 - линейка с осью, 4 - фиксатор, 5 - крестообразная пластина с пазом, 6 - две тяги-линейки, 7 - графический элемент, 8 - треугольные пластины, 9 - натяжное устройство. Опорные иглы 2 устанавливаются в две данные точки. Две тяги-линейки 6 вращаются и перемещаются относительно опорных игл 2, установленных в прорезях линеек, а графический элемент 7 в их шарнирном соединении перемещается в отверстии крестообразной пластины 5, управляющей движением инструмента по гиперболической траектории. Фиксированная линейка с осью 3 вращается вокруг опорной иглы. Расстоянием оси линейки 3 до опорной иглы 2 задана постоянная величина. Часть оси линейки в прорези тяги-линейки связывает направление подачи с направлением постоянной. Вторая часть оси линейки в отверстии крестообразной пластины вращает пластину относительно опорной иглы в том же отверстии пластины, а стягиваемые треугольные пластины 8 между осью и опорной иглой устанавливают центр пластины 5 в середине отверстия меж осью и опорной иглой, параллельного касательной к гиперболе. Вращение вручную любой из тяг или перемещение графического элемента 7 вдоль прорези приводит к динамике всех деталей циркуля, в результате которой исполняется непрерывная линия заданной гиперболы. Т.е. достигается технический результат при взаимодействии и связях существенных признаков устройства. Смена мест крестообразной пластины и линейки с осью относительно опорных игл позволяет чертить линию гиперболы развернутую на 180 градусов, что эквивалентно и развороту устройства на 180 градусов. При положении графического элемента в вершине гиперболы система находится в состоянии неустойчивого равновесия из-за растянутого натяжного устройства 9. Поэтому графический элемент из вершины гиперболы может автоматически перемещаться вдоль ветви после подключения натяжного устройства, что обеспечивает динамику и автоматику работы гиперболического циркуля.

Преимущество полезной модели в ее новизне, отсутствии аналогов и возможности строить непрерывную плоскую кривую линию гиперболы механическим устройством, демонстрировать в педагогике физики, математики и механики.

Гиперболический циркуль, включает планку с двумя иглами для установки в данные точки гиперболы, фиксатор, линейку с отверстием вдоль средней линии для фиксированной иглы и ось на средней линии для установки постоянной гиперболы, связывающую детали устройства; две тяги-линейки с отверстиями вдоль средних линий для игл, соединенных шарнирно графическим элементом; крестообразную с пазом пластину и отверстиями вдоль средних линий, вращаемую осью вокруг иглы, управляющую графическим элементом в отверстии; две пластины в форме равнобедренного треугольника с отверстием вдоль высоты, стянутых натяжным устройством в пазу, управляющих положением центра крестообразной пластины с целью графики гипербол путем перемещения графического элемента в отверстии крестообразной пластины.