DE202010016063U1

DE202010016063U1 - Mechanischer Zufallsgenerator / Würfel

Info

Publication number: DE202010016063U1
Application number: DE202010016063U
Authority: DE
Original assignee: Heinze Werner Dr
Current assignee: Heinze Werner Dr
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2020-12-02

Abstract

Mechanischer Zufallsgenerator/Würfel dadurch gekennzeichnet, dass dieser bei näherungsweise kugelförmiger Gestalt eine Rotationsachse aufweist, die zwei gegenüber liegende Pole definiert, zwischen denen gleichmäßig über die Kugeloberfläche verteilte Meridianlinien eine Anzahl Kugelzweiecke herausschneiden, die abgeflacht die gleiche Anzahl Flächen bilden und auf denen der Körper stabile Lagen einnehmen kann und gegenüberliegend die unterschiedlichen Kennzeichnungen, vorzugsweise Zahlen, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Würfel für Würfelspiele, Spiele im Allgemeinen sowie Anwendungen, bei denen Zufallszahlen generiert werden.
Würfel werden in einer sehr großen Vielfalt für unterschiedlichste Spiele eingesetzt. Sie werden in Deutschland abgekürzt mit w bezeichnet gefolgt von der höchsten Zahl, die der Würfel aufweist. Auch wenn der klassische Würfel auf seinen 6 ebenen Begrenzungsflächen nur die Zahlen 1 bis 6 aufweist (damit als w6 bezeichnet), gibt es daneben eine Reihe von Spielen und andere Anwendungen bei denen Würfel mit Zahlen bis 4, 8, 10, 12, 14 oder auch bis 20 zum Einsatz kommen, in Sonderfällen auch bis 7. Durch die gleichzeitige Verwendung von zwei oder mehr Würfeln lassen sich auch noch andere Zahlenmengen erschließen. Während Würfel mit den Zahlen bis 4, 6, 8, 12 und 20 regelmäßige Körper darstellen können mit absolut identischen Begrenzungsflächen, lassen sich die Würfel mit den anderen Zahlenmengen nur durch sogenannte semireguläre Körper realisieren. Hierbei wird versucht durch eine entsprechende Größe der einzelnen Begrenzungsflächen und deren Lage zueinander die gleiche Wahrscheinlichkeit für die einzelnen Zahlen zu erreichen, die beim Würfeln angezeigt werden.
Je größer die Zahlenreihe, umso mehr nähert sich der Würfel der Kugelform an und rollt ruhiger. Bei geringerer Zahlenmenge z. B. bei einem Würfel w6 rollt der Würfel recht holprig. Verstärkt gilt dies für einen Würfel w4 (für Zahlen 1 bis 4). Hier behilft man sich mit einer starken Abrundung der Kanten, damit der Würfel überhaupt rollt.
Bekannt sind weiterhin eine Reihe von Sonderlösungen: Als mechanischer Zufallsgenerator nach DE 29810210 U1 wird ein Vollzylinder vorgeschlagen, der am Umfang genau so viele Kerben aufweist wie er Zufallszahlen generieren soll; nach DE 00 0009 001 353 U1 und GB 2297269 A sind anstelle von Kerben ebene Flächen am Umfang angeordnet. In DE 19649297 C1 wird ein Würfel mit elliptischen Auflageflächen vorgeschlagen, die auch noch gegenseitig verdreht sein können, damit der Würfel nicht geradeaus rollt.
Andere Würfel weisen neben den üblichen Auflageflächen in Gestalt von gleichseitigen Drei-, Vier-, Fünf- und Sechsecken auch kreisrunde oder elliptische Flächen auf oder sogar Kombinationen unterschiedlicher Flächen, z. B. nach DE 20104477 U1 sowie DE 29819272 U1 .
Weiterhin ist gemäß DE 00 0007 402 700 U ein kugelförmiger Würfel bekannt, bei dem die erforderliche Zahl von Flächen möglichst gleichmäßig über die Oberfläche verteilt angeordnet sind, wobei nur für bestimmte Zahlenmengen eine wirklich gleichmäßige Verteilung erreichbar ist.
Damit gibt es zwar Würfel bereits ab einer geringen Zahlenmenge bis hin zu größeren Zahlen, jedoch nicht lückenlos und wenn, dann nur über sehr unterschiedliche Gestaltungen. Deren Verhalten beim Abrollen ist ebenfalls sehr unterschiedlich.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Würfelfamilie zu konzipieren, nach der Würfel für alle Zahlenmengen beginnend bei 2 bis hin zu einer möglichst großen Zahlenmenge nach dem gleichen Konstruktionsprinzip realisierbar sind. Diese Würfel sollen das gleiche Design erhalten und in ihren Eigenschaften vergleichbar sein. Außerdem soll es keine Möglichkeit geben den Würfel beim Werfen zu manipulieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Würfel hat näherungsweise eine kugelförmige Gestalt. Legt man wie in 1 dargestellt eine Rotationsachse durch den Kugelmittelpunkt, definiert diese zwei gegenüber liegende Pole A und B. Bei einer Aufteilung der Kugeloberfläche durch mehrere im gleichen Abstand gezogene Meridiane wird diese Oberfläche in gleich große Teilflächen – auch als Kugelzweiecke bezeichnet – unterteilt, die zwischen den Meridianlinien abgeflacht werden, dargestellt in 2 (Blickrichtung auf einen Pol). Auf diesen Flächen kann der Würfel stabile Lagen einnehmen. Die Kennzeichnung erfolgt gegenüber der Aufstandsfläche – also oben und vorzugsweise durch aufgebrachte Zahlen.
Beispielsweise gibt es bei einem Würfel für die Zahlenmenge 6 genau sechs Aufstandsflächen zwischen sechs Meridianen, die die Kugeloberfläche in 60° Schritten zwischen den Polen aufteilen. Auf diese Weise lassen sich Würfel konzipieren für alle Zahlenmengen beginnend bei zwei. Die obere Grenze liegt dort, wo beim stillstehenden Würfel nicht mehr sicher genug die oben angezeigte Kennzeichnung eindeutig abgelesen werden kann. Bei Würfeln in handlicher Spielgröße bis zu etwa 40 mm Durchmesser liegt die obere Grenze bei etwa 13.
Die Krümmung der Aufstandsflächen quer zu den Meridianen kann gemäß Anspruch 2 unterschiedlich stark sein. Bei konvexer Krümmung gemäß 2 rollt der Würfel sehr gut und leise in dieser Richtung, bei konkaver Krümmung gemäß 3 oder geradliniger Verbindung zwischen den benachbarten Meridianen gibt es kein echtes Abrollen mehr. Der Würfel schlägt hart auf die nächste Meridianlinie auf. Dabei nimmt der Würfel schneller die endgültige Position ein und bleibt in Rollrichtung ohne zu schaukeln liegen. Ein Schaukeln in Längsrichtung der Meridiane lässt sich ebenfalls verhindern, wenn die Aufstandsfläche direkt um den stabilen Auflagepunkt herum eben ausgeführt wird.
Werden die Pole gemäß Anspruch 3 etwas auseinander gezogen, wobei die Kugelform in ein Ellipsoid übergeht, rollt der Würfel bevorzugt quer zu den Meridianen ab und kommt schneller zum Stillstand als wenn der Würfel entlang seiner Meridianlinien wie eine Kugel abrollt.
Gemäß Anspruch 4 können die Meridianlinien gemäß 4 schraubenförmig verdreht werden, womit sich die Aufstandsflächen ebenfalls schraubenförmig verdrehen. Dies hat den Vorteil, dass der Würfel beim Abrollen über die schräg verlaufenden Meridianlinien zur Seite hin abgelenkt wird und ins Taumeln gerät. Dadurch wird eine Manipulation beim Würfeln weitestgehend verhindert. Gleichzeitig kann damit ein einmaliges und unverkennbares Design für diese Würfelfamilie realisiert werden.
Eine außermittige Schwerpunktlage (Schwerpunkt zu einem Pol hin verschoben) gemäß Anspruch 5 führt dazu, dass der Würfel beim Abrollen eine Kreisbahn einschlägt anstelle geradeaus zu rollen.
Teilt man die Aufstandsflächen in der Mitte zwischen den beiden Polen gemäß Anspruch 6 und wie in 5 dargestellt, verdoppelt sich die Anzahl der Aufstandsflächen, womit sich gleichzeitig die mit einem Würfel realisierbaren Zahlenmengen verdoppeln – allerdings sind so nur geradzahlige Zahlenmengen möglich. Die Teilung wird erreicht, indem mittig zwischen den Polen eine kreisrunde Äuquatorlinie als Trennlinie zwischen den geteilten Aufstandsflächen erhalten bleibt und die geteilten Aufstandsflächen zu dieser hin auslaufen.
Es lassen sich gemäß Anspruch 7 alle Aufstandsflächen, die von einem Pol ausgehen, gegenüber den anderen verdrehen – beispielsweise um den halben Winkel zwischen zwei benachbarten Meridianen (siehe 6). Dies hat den Vorteil, dass die Trennungslinien zwischen den Aufstandsflächen gegenüber der Äquatorlinie verdreht sind, womit automatisch der sonst geradeaus rollende Würfel etwas zur Seite hin abgelenkt wird und ins Taumeln gerät.
Die größeren ungeraden Zahlenmengen lassen sich gemäß Anspruch 8 durch eine Abflachung eines oder beider Pole realisieren. Hierfür muss die Größe der einen oder beider Aufstandsflächen so bemessen sein, dass eine stabile Lage des Würfels im Stillstand mit der gleichen Wahrscheinlichkeit eingenommen wird, wie jede andere Lage auch.
Diese neuen Würfel lassen sich vorzugsweise in Kunststoffspritzguss realisieren. Aber auch alle anderen Materialien sind möglich. Ebenso kann die Hülle des Würfels durchsichtig sein und die Zahlen auf einem farblich abgesetzten Kern angeordnet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Würfel mit einem rotationssymmetrischen Hohlraum ausgeführt werden, in dem ein zweiter Körper (Würfel) rollt. Wird dieser obendrein mit Zahlen versehen, z. B. mit Zehnerzahlen, und der äußere durchsichtig ausgeführt und mit Ziffern 0 bis 9 versehen, kann dieser Würfel auch noch größere Zahlenmengen – beispielsweise bis 49 oder auch bis 99 anzeigen. Hierzu werden lediglich die angezeigten Ziffern zu den angezeigten Zehnerzahlen addiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29810210 U1 [0004]
DE 000009001353 U1 [0004]
GB 2297269 A [0004]
DE 19649297 C1 [0004]
DE 20104477 U1 [0005]
DE 29819272 U1 [0005]
DE 000007402700 U [0006]

Claims

Mechanischer Zufallsgenerator/Würfel dadurch gekennzeichnet, dass dieser bei näherungsweise kugelförmiger Gestalt eine Rotationsachse aufweist, die zwei gegenüber liegende Pole definiert, zwischen denen gleichmäßig über die Kugeloberfläche verteilte Meridianlinien eine Anzahl Kugelzweiecke herausschneiden, die abgeflacht die gleiche Anzahl Flächen bilden und auf denen der Körper stabile Lagen einnehmen kann und gegenüberliegend die unterschiedlichen Kennzeichnungen, vorzugsweise Zahlen, aufweist.
Würfel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeflachten Flächen in Umfangsrichtung konvex oder konkav gekrümmt sind oder ein geradliniges Polygonprofil bilden.
Würfel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole etwas auseinandergezogen werden und statt der kugelförmigen eine elliptische Gestalt mit abgerundeten oder auch spitzen Polen entsteht.
Würfel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Meridianlinien schraubenförmig verdreht werden und damit gleichzeitig die dazwischen liegenden Aufstandsflächen.
Würfel nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zusätzlich eingebrachte Masse oder einen Hohlraum der Schwerpunkt des Würfels aus der Mitte heraus zu einem Pol hin verlagert ist, so dass der Würfel vorzugsweise entlang einer gekrümmten Bahn abrollt.
Würfel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von Pol zu Pol reichenden Aufstandsflächen mittig zwischen den Polen geteilt sind und zum Äquator hin auslaufen, womit sich die Anzahl der Aufstandsflächen verdoppelt.
Würfel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle von einem Pol ausgehenden Aufstandsflächen gegenüber den Aufstandsflächen, die vom anderen Pol ausgehen um einen Winkel verdreht angeordnet sind – vorzugsweise um den halben Winkel zwischen zwei benachbarten Meridianen – wodurch sich gleichzeitig die Trennungslinien zwischen den Aufstandsflächen der einen Seite und denen die zum anderen Pol hin gerichtet sind schräg stellen.
Würfel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder beiden Polen zusätzliche stabile Aufstandsflächen so angeordnet sind, dass diese eine oder beide zusammen mit gleicher Wahrscheinlichkeit beim Ausrollen des Würfels eingenommen werden und somit auch ungerade Zahlenmengen realisiert werden können.
Würfel nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einer weiteren Ausgestaltung mit einem rotationssymmetrischen Hohlraum ausgeführt wird, in dem ein zweiter Körper (Würfel) frei rollen kann. Wird dieser beispielsweise mit Zehnerzahlen versehen und der äußere Würfel durchsichtig ausgeführt und mit Ziffern 0 bis 9 versehen, kann dieser Würfel größere Zahlenmengen – beispielsweise bis 49 oder auch bis 99 anzeigen. Hierzu werden lediglich die angezeigten Ziffern zu den angezeigten Zehnerzahlen addiert.