PL225435B1

PL225435B1 - Logic puzzle

Info

Publication number: PL225435B1
Application number: PL407027A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Dąbrowski
Original assignee: Tomasz Dąbrowski
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2017-04-28
Also published as: PL407027A1

Abstract

Układanka logiczna, czyli kostka warstwowa ma postać czworościanu foremnego, w którym dokonano podziału bryły na cztery równej grubości warstwy względem każdej z płaszczyzn, prostopadle do każdej z występujących czterech wysokości czworościanu, uzyskując w efekcie podziału dwa rodzaje małych brył to jest dwadzieścia cztery czworościany foremne o krawędzi cztery razy krótszej od krawędzi dużego czworościanu i dziesięć ośmiościanów foremnych o długości krawędzi równej długości krawędzi czworościanów małych, a przy tym wszystkie małe bryły, z wyjątkiem czterech małych czworościanów foremnych usytuowanych wewnątrz kostki tak, że swoimi wierzchołkami łączą się w punkcie wyznaczającym środek kostki i które zostały usunięte z konstrukcji, przylegają swoimi ścianami do ścian bocznych dużego czworościanu zaś przestrzeń uzyskana wewnątrz tego czworościanu stanowi miejsce ulokowania, zawierającej element wiążący, konstrukcji wiążącej trzydzieści pozostałych elementów układanki, przy czym uzyskane w wyniku podziału małe elementy ze względu na ich usytuowanie podzielono na elementy narożne (2), elementy przynarożne (3), elementy krawędziowe (4), elementy środkowe ściany (5) oraz elementy wierzchołkowe (1) a przy tym na powstałych elementach kostki znajdują się nadbudowane zaczepy i wypusty walcowe oraz wycięcia walcowe umożliwiające trwałe połączenie ze sobą dwudziestu sześciu małych elementów z możliwością obracania ich w powstałych warstwach kostki.A logical puzzle, i.e. a layered cube, has the form of a regular tetrahedron, in which the solid was divided into four layers of equal thickness relative to each plane, perpendicular to each of the four heights of the tetrahedron, obtaining as a result of the division two types of small solids, i.e. twenty-four regular tetrahedra with an edge four times shorter than the edge of the large tetrahedron and ten regular octahedrons with an edge length equal to the edge length of the small tetrahedrons, and all small solids, except for four small regular tetrahedrons, located inside the cube so that their vertices connect at the point determining the center of the cube and which have been removed from the structure, their walls adjoin the side walls of a large tetrahedron, and the space obtained inside this tetrahedron is the location of the structure containing the binding element, binding the thirty remaining puzzle pieces, the obtained as a result of the division, small elements, due to their location, were divided into corner elements (2), corner elements (3), edge elements (4), middle elements of the wall (5) and apex elements (1) and at the same time on the resulting cube elements there are There are superstructured hooks and cylindrical splines as well as cylindrical cutouts enabling permanent connection of twenty-six small elements with the possibility of rotating them in the resulting layers of the cube.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układanka logiczna w formie bryły przestrzennej stanowiąca znakomitą formę ćwiczeń przestrzenno-logicznych skierowana zwłaszcza do młodzieży jak również do osób starszych, chcących ćwiczyć swoją umiejętność wyobraźni przestrzennej, budowy brył i ruchu przestrzennego.The subject of the invention is a logical puzzle in the form of a spatial block, which is an excellent form of spatial-logical exercises, addressed especially to young people as well as to older people who want to practice their ability to spatial imagination, building blocks and spatial movement.

Znanych jest wiele różnorodnych rozwiązań układanek logicznych, które polegają na układaniu, dopasowywaniu do siebie swobodnych elementów przestrzennych w celu zbudowania z góry zadanej bryły. W układankach tych poszczególne elementy są swobodne i nie są ze sobą połączone.There are many different solutions to logical puzzles, which consist in arranging and matching free spatial elements to each other in order to build a predetermined shape. In these puzzles, the individual pieces are free and not connected with each other.

Jest również znanych kilka rozwiązań układanek logicznych przestrzennych powstałych w wyniku podziału to jest przecięcia wyjściowej bryły płaszczyznami, w wyniku czego powstaje wiele mniejszych brył, które poprzez odpowiednie ukształtowanie oraz zastosowanie odpowiedniego wiązania stanowią konstrukcyjnie jedną zwartą bryłę. W układankach tych istnieje możliwość przemieszczania powstałych w wyniku podziału mniejszych brył w obszarze bryły wyjściowej. Najbardziej popularnym rozwiązaniem w tym zakresie jest skonstruowana w latach 70-tych układanka logiczna, tak zwana kostką Rubika. W późniejszym okresie powstały podobne rozwiązania do kostki Rubika gdzie stosowano różne bryły wyjściowe a w szczególności bryły Platona.There are also several solutions of spatial logic puzzles created as a result of division, i.e. the intersection of the original block with planes, resulting in the creation of many smaller blocks, which through appropriate shaping and the use of an appropriate bond constitute one compact block in terms of construction. In these puzzles, it is possible to move smaller blocks resulting from the division in the area of the original block. The most popular solution in this regard is a logic puzzle, the so-called Rubik's cube, constructed in the 1970s. Later, similar solutions to the Rubik's cube were created, where different starting solids were used, in particular Plato's solids.

Znana jest również układanka logiczna w kształcie czworościanu foremnego, w której dokonano podziału bryły na trzy równej grubości warstwy względem każdej z płaszczyzn czworościanu.There is also a logic puzzle in the shape of a regular tetrahedron, in which a solid was divided into three layers of equal thickness with respect to each of the tetrahedron surfaces.

Przeprowadzenie analizy właściwości budowy i kształtu szeregu brył przestrzennych w tym w szczególności wielościanów Platona i Archimedesa pokazuje, że najprostszą bryłą szeregu wielościanów Platona jest czworościan formany.Analyzing the properties of the structure and shape of a number of spatial solids, in particular the polyhedrons of Plato and Archimedes, shows that the simplest form of a series of Plato's polyhedra is a formana tetrahedron.

Rozwiązanie będące przedmiotem wynalazku stanowi kostka w postaci czworościanu foremnego dużego podzielonego na szereg małych brył poprzez przecięcie tego czworościanu trzema płaszczyznami równoległymi do każdej z podstaw czworościanu, przy czym podziału dokonano w taki sp osób, że dzielą one czworościan foremny duży na cztery warstwy o równych grubościach. W efekcie podziału w skład dużego czworościanu foremnego wchodzą dwa rodzaje małych brył. Pierwszy rodzaj brył stanowią dwadzieścia cztery małe czworościany foremne o krawędzi cztery razy krótszej od krawędzi dużego czworościanu. Drugi rodzaj brył to dziesięć ośmiościanów foremnych o długości krawędzi równej długości krawędzi czworościanów małych. Wszystkie małe bryły, z wyjątkiem czterech m ałych czworościanów foremnych, przylegają swoimi ścianami do ścian bocznych czworościanu fore mnego dużego. Wewnątrz kostki znajduje się przestrzeń wyznaczona przez usunięcie czterech czworościanów nieprzylegających do ścian bocznych czworościanu dużego usytuowanych wewnątrz czworościanu dużego tak, że swoimi wierzchołkami łączą się ze sobą w punkcie wyznaczającym środek czworościanu foremnego dużego. Tak utworzona przestrzeń służy do ulokowania konstrukcji wiążącej trzydzieści pozostałych elementów układanki. Pozostałe elementy dużego czworościanu to cztery elementy narożne, dwanaście elementów przynarożnych, sześć elementów krawędziowych, cztery elementy środkowe ściany oraz cztery elementy wierzchołkowe.The solution that is the subject of the invention is a cube in the form of a large regular tetrahedron divided into a series of small solids by intersecting this tetrahedron with three planes parallel to each of the bases of the tetrahedron, the division was made in such a way that they divide the large regular tetrahedron into four layers of equal thickness . As a result of the division, a large regular tetrahedron consists of two types of small solids. The first type of solids are twenty-four small regular tetrahedra with an edge four times shorter than the edge of a large tetrahedron. The second type of solids are ten regular octahedrons with an edge length equal to the edge length of small tetrahedrons. All small solids, with the exception of four small regular tetrahedra, adjoin the side walls of the large square tetrahedron. Inside the cube there is a space defined by the removal of four tetrahedrons not adjacent to the side walls of the large tetrahedron located inside the large tetrahedron, so that their vertices meet each other at the point marking the center of the large regular tetrahedron. The space created in this way serves to locate the structure that binds the remaining thirty pieces of the puzzle. The remaining elements of the large tetrahedron are four corner elements, twelve corner elements, six edge elements, four center wall elements, and four vertex elements.

W celu trwałego połączenia wszystkich elementów kostki zastosowano w konstrukcji dużego czworościanu foremnego element wiążący, który łączy ze sobą wszystkie elementy narożne kostki. Element wiążący jest konstrukcją czterech ramion o długości D wychodzących z jednego punktu. Ramiona elementu wiążącego są tak przestrzennie rozmieszczone, że kąt pomiędzy każdymi dwoma dowolnie wybranymi ramionami jest taki sam i wynosi 109,47122°. Usytuowanie ramion pokrywa się z wysokościami dużego czworościanu foremnego czyli z osiami obrotu kostki. Średnica ramion wynosi E i jest równa średnicy gniazda wykonanego w elemencie narożnym, który mocowany jest obrotowo przy pomocy śruby wkręcanej w przygotowany do tego nagwintowany otwór w ramieniu elementu wiążącego. Do końca każdego ramienia elementu wiążącego jest zamocowany obrotowo element narożny dużego czworościanu. Dla umieszczenia elementu wiążącego wewnątrz dużego czworościanu foremnego dokonano kulistego wybrania materiału we wszystkich elementach przyległych do środka tego czworościanu. Środek kulistego wybrania materiału o promieniu R1 pokrywa się ze środkiem kostki i leży na powierzchni płaszczyzny dzielącej warstwę pierwszą i drugą to jest w punkcie wyzn aczającym 1/4 wysokości dużego czworościanu foremnego. Promień powstałej w ten sposób powierzchni sferycznej R1 wynosi około 2/3 długości krawędzi małego elementu kostki. Powstałe wybr anie kuliste materiału zawiera się w warstwie pierwszej i drugiej dużego czworościanu foremnego. Na powstałych elementach kostki znajdują się nadbudowane zaczepy i wypusty walcowe oraz wycięcia walcowe, dzięki którym trwale połączono ze sobą wszystkie dwadzieścia sześć elementów z możPL 225 435 B1 liwością obracania ich w powstałych warstwach kostki. Do ramion elementu wiążącego usytuowanego w warstwie pierwszej i drugiej w kulistym wybraniu przymocowane są trzy narożne elementy warstwy pierwszej. Do wolnego ramienia elementu wiążącego zamocowany jest element narożny warstwy trzeciej, który w ten sposób utrzymuje warstwę drugą pomiędzy warstwą pierwszą i trzecią. Na warstwie trzeciej od strony warstwy drugiej wykonana jest nadbudowa w kształcie walca o promieniu R2 i wysokości B, która powstała z połączenia powierzchni walcowych z wypustów walcowych dobudowanych do elementów przynarożnych oraz powierzchniach walcowych na elementach dobudowanych do elementów narożnych. Promień R2 nadbudowy walcowej wynosi około 1/2 a wysokość nadbudowy B wynosi około 1/3 długości A krawędzi małego czworościanu. W warstwie drugiej od strony warstwy trzeciej wykonane zostało zagłębienie w kształcie walca o promieniu R2 i głębokości B, które powstało w wyniku połączenia ze sobą powierzchni walcowych elementów krawędziowych i środkowych ścian. Wykonana na warstwie trzeciej nadbudowa w kształcie walca jest zagnieżdżona w zagłębieniu walcowym warstwy drugiej. Dociśnięcie warstwy trzeciej do drugiej i dalej warstwy drugiej do pierwszej przy pomocy elementu wiążącego, tworzy trwałe związanie wszystkich trzech warstw. Na elementach przynarożnych i środkowych ścian wykonano zaczepy zawierające wycinki powierzchni sferycznych o promieniu R1. Promień wycinków powierzchni sferycznej na zaczepach elementów przynarożnych i środkowych ścian wynosi R1 i jest równy promieniowi powierzchni sferycznej powstałej w wyniku wybrania kulistego w warstwach pierwszej i drugiej, przy czym powierzchnie te zawierają elementy narożne, przynarożne i krawędziowe.In order to permanently connect all the cube elements, a binding element was used in the construction of a large regular tetrahedron, which connects all corner elements of the cube. The tie is a structure of four D-long arms extending from one point. The arms of the tether are spatially so spaced that the angle between any two arbitrarily chosen arms is the same, 109.47122 °. The location of the arms coincides with the heights of a large regular tetrahedron, i.e. the axes of rotation of the cube. The diameter of the arms is E and it is equal to the diameter of the socket made in the corner element, which is rotatably fastened by means of a screw into a threaded hole prepared for this in the leg of the binding element. A corner member of a large tetrahedron is pivotally attached to the end of each leg of the tether. In order to place the binder inside the large regular tetrahedron, a spherical material selection was made in all the elements adjacent to the center of the tetrahedron. The center of the spherical recess of the material with radius R1 coincides with the center of the cube and lies on the surface of the plane separating the first and second layers, i.e. at the point marking 1/4 of the height of the large regular tetrahedron. The radius of the resulting spherical surface R1 is about 2/3 of the length of the edge of the small cube element. The resulting material spherical recess is contained in the first and second layers of the large regular tetrahedron. On the resulting cube elements there are built-in catches and cylindrical projections as well as cylindrical cuts, thanks to which all twenty six elements are permanently connected with each other with the possibility of turning them in the created cube layers. Three corner elements of the first layer are attached to the legs of a tie located in the first and second layers in a spherical recess. Attached to the free arm of the bonding element is a corner member of the third layer, which thus holds the second layer between the first and third layers. On the third layer, from the side of the second layer, there is a cylinder-shaped superstructure with a radius R2 and height B, which was created from the combination of cylindrical surfaces made of cylindrical projections attached to the corner elements and cylindrical surfaces on elements added to the corner elements. The radius R2 of the cylindrical superstructure is approximately 1/2 and the height of the superstructure B is approximately 1/3 of the length A of the edge of the small tetrahedron. In the second layer, from the side of the third layer, a cylindrical recess with radius R2 and depth B was made, which was created as a result of joining together the surfaces of cylindrical edge elements and middle walls. The cylindrical superstructure on the third layer is nested in the cylindrical cavity of the second layer. Pressing the third layer against the second layer and then the second layer against the first by means of a bonding element creates a permanent bond between all three layers. On the corner and middle elements of the walls, catches were made with sections of spherical surfaces with a radius of R1. The radius of the spherical surface portions at the hooks of the corner and middle wall elements is R1 and is equal to the radius of the spherical surface resulting from the spherical cutout in the first and second layers, these surfaces including corner, corner and edge elements.

Na elemencie narożnym będącym ośmiościanem foremnym o krawędzi A nadbudowany został element, który w początkowym kształcie był czworościanem foremnym o krawędzi A. W nadbudowanym elemencie zostało wykonane wybranie sferyczne o promieniu R1 . W nadbudowanym elemencie na krawędziach dochodzących do naroży elementu narożnego wykonane są walcowe wybrania materiału w celu utworzenia powierzchni walcowej o promieniu R2 stanowiącej element nadbudowy w kształcie walca na warstwie trzeciej, której oś pokrywa się z osią obrotu elementu narożnego.On the corner element being a regular octahedron with edge A, an element was built which in its initial shape was a regular tetrahedron with edge A. In the built-up element a spherical recess with radius R1 was made. In the built-up element, at the edges adjoining the corners of the corner element, cylindrical recesses of the material are made in order to form a cylindrical surface with a radius R2 constituting the element of a cylindrical structure on the third layer, the axis of which coincides with the axis of rotation of the corner element.

Na elemencie przynarożnym będącym czworościanem foremnym o krawędzi A nadbudowany został wypust walcowy w kształcie wycinka walca, którego powierzchnia ma promień równy R2. W ypusty walcowe na wszystkich trzech elementach przynarożnych tworzących razem z elementem narożnym trzecią warstwę dużego czworościanu foremnego, tworzą wspólnie nadbudowany na tej warstwie dużego czworościanu foremnego walec o promieniu R2 i wysokości B. Wycinek powierzchni walcowej na nadbudowanym wypuście w kształcie wycinka walca jest prostopadły do płaszczyzny elementu przynarożnego, do której jest on dobudowany a oś wycinka powierzchni walcowej pokrywa się z osią obrotu elementu narożnego, do którego element przynarożny przylega i tym samym z osią obrotu warstwy trzeciej kostki. Na zakończeniu wypustu walcowego znajdują się dwa wycinki p owierzchni sferycznej o promieniu R1, które powstały w wyniku wybrania kulistego w warstwie pierwszej i drugiej dużego czworościanu foremnego o promieniu R1 ze środkiem znajdującym się w punkcie środkowym kostki. Na końcu wypustu walcowego dobudowany jest zaczep o wysokości C opierając się swoją zewnętrzną powierzchnią kulistą o promieniu R1 o powierzchnię wybrania kulistego dużego czworościanu foremnego w przyległych elementach, której promień równy R1 stabilizuje położenie elementu przynarożnego i przyległego do niego elementu krawędziowego. Po obu stronach wypustu walcowego wykonane są dwa sfazowania boczne, które umożliwiają dopasowanie elementów przynarożnych wchodzących w skład warstwy pierwszej dużego czworościanu foremnego. Powierzchnie sfazowań leżą w płaszczyźnie powierzchni warstwy pierwszej. Zaczepy nadbudowane na elementach przynarożnych i zaczepy nadbudowane na elementach środkowych ściany tworzą razem na warstwie drugiej, patrząc od strony warstwy pierwszej, nieciągły wypust o wysokości C równej wysokości zaczepów, którego powierzchnia zewnętrzna składa się z wycinków powierzchni sferycznych o promieniu R1. Tak zrealizowany okrągły wypust na warstwie drugiej jest zagnieżdżony w wykonane w warstwie pierwszej wybranie kuliste zrealizowane przez połączone ze sobą powierzchnie sferyczne na elementach narożnych, przynarożnych i krawędziowych wchodzących w skład warstwy pierwszej.On the corner element, which is a regular tetrahedron with an edge A, a cylindrical projection was built in the shape of a sector of a cylinder, the surface of which has a radius equal to R2. The cylindrical grooves on all three corner elements forming the third layer of a large regular tetrahedron together with the corner element, together form a cylinder with radius R2 and height B built on this layer of a large regular tetrahedron. the corner element to which it is attached, and the axis of a section of the cylindrical surface coincides with the axis of rotation of the corner element to which the corner element adjoins, and thus with the axis of rotation of the layer of the third cube. At the end of the cylindrical projection, there are two sections of the spherical surface with radius R1, which were formed as a result of spherical recess in the first and second layer of a large regular tetrahedron with radius R1 with the center located in the cube midpoint. At the end of the cylindrical projection, a catch of height C is added, leaning its outer spherical surface with radius R1 against the surface of the spherical recess of a large regular tetrahedron in adjacent elements, the radius of which equal to R1 stabilizes the position of the corner element and the edge element adjacent to it. On both sides of the cylindrical projection, two side chamfers are made, which enable the corner elements of the first layer of a large regular tetrahedron to be fitted. The chamfer surfaces lie in the plane of the first layer surface. The catches built on the corner elements and the catches built on the central elements of the wall together form, on the second layer, from the side of the first layer, a discontinuous projection with a height C equal to the height of the catches, the outer surface of which consists of spherical surfaces with a radius of R1. The circular projection on the second layer thus realized is nested in the spherical recess made in the first layer, made by spherical surfaces connected to each other on the corner, corner and edge elements of the first layer.

Element krawędziowy jest ośmiościanem foremnym o krawędzi A, na którym w celu zamocowania go w kostce, wykonano dwa wycięcia walcowe o promieniu R2 i głębokości B. Posiada on też powierzchnię w postaci wycinka powierzchni sferycznej o promieniu R1, powstałej w wyniku wybrania kulistego w warstwie pierwszej i drugiej dużego czworościanu foremnego o promieniu R1 ze środkiem znajdującym się w punkcie środkowym kostki. Element krawędziowy przylega swoimi dwoma płas zczyznami, na których wykonano wycięcia walcowe, do elementów przynarożnych leżących na tej sa4The edge element is a regular octahedron with an A edge, on which, in order to fix it in the cube, two cylindrical cuts with radius R2 and depth B were made. It also has a surface in the form of a spherical surface segment with radius R1, formed as a result of a spherical recess in the first layer and the second large regular tetrahedron with radius R1 centered on the midpoint of the cube. The edge element adjoins with its two flat surfaces, on which cylindrical cutouts were made, to the corner elements lying on this sa4

PL 225 435 B1 mej krawędzi kostki oraz dwóch elementów środkowych ściany, które znajdują się na ścianach przyległych do krawędzi, na której leży element krawędziowy.This is the cube edge and the two center wall members that are on the walls adjacent to the edge on which the edge member lies.

W wyniku złożenia kompletnej warstwy drugiej, w skład której wchodzą trzy elementy krawędziowe, trzy elementy środkowe ściany i trzy elementy przynarożne, na powierzchni warstwy patrząc od strony warstwy trzeciej zrealizowane jest zagłębienie walcowe o promieniu R2 i głębokości B, które stanowi gniazdo dla nadbudowy w kształcie walca o promieniu R2 i wysokości B.As a result of assembling the complete second layer, which includes three edge elements, three middle wall elements and three corner elements, on the surface of the layer, looking from the side of the third layer, a cylindrical recess with radius R2 and depth B is created, which is a seat for the superstructure in the shape of cylinder with radius R2 and height B.

Element środkowy ściany jest czworościanem foremnym o krawędzi A i leży w środku każdej ściany. Do tego elementu z każdej strony przylegają elementy krawędziowe. Na każdej ścianie elementu środkowego ściany przylegającej do elementu krawędziowego nabudowany jest zaczep o w ysokości C, którego powierzchnia jest wycinkiem powierzchni sferycznej o promieniu R1. Wykonane zaczepy swoimi zewnętrznymi wypukłymi powierzchniami sferycznymi o promieniu R1 ściśle przylegają do powierzchni sferycznych wklęsłych na przyległych elementach krawędziowych ustanawiając tym samym trwałe zamocowanie elementu środkowego ściany w kostce. Część materiału elementu środkowego ściany poniżej nadbudowanych zaczepów w kierunku środka kostki została usunięta w celu zrealizowania wolnej przestrzeni dla elementu wiążącego. Na trzech krawędziach elementu środkowego ściany wykonane jest wycięcie walcowe o promieniu R2 umożliwiające realizację zagłębienia walcowego o promieniu R1 i głębokości B w warstwie drugiej kostki. Powierzchnia podstawy takiego wycięcia walcowego jest oddalona o wysokość walca równą B poniżej wierzchołka elementu środkowego ściany. Oś każdego wycięcia walcowego pokrywa się z osiami symetrii kostki.The middle part of the wall is a regular tetrahedron with an A edge and lies in the middle of each face. The edge elements are adjacent to this element on each side. On each wall of the central element of the wall adjacent to the edge element there is a built-in catch with a height C, the surface of which is a segment of the spherical surface with radius R1. The catches made with their external convex spherical surfaces with radius R1 closely adhere to the concave spherical surfaces on adjacent edge elements, thus establishing a permanent fixation of the central element of the wall in the cube. A portion of the center wall member material beneath the built-in fasteners towards the center of the block has been removed to make free space for the tie. A cylindrical cutout with a radius R2 is made on three edges of the central element of the wall, enabling the implementation of a cylindrical recess with radius R1 and depth B in the second cube layer. The base surface of the cutout is spaced by a cylinder height B below the top of the center wall member. The axis of each cylindrical cutout coincides with the axes of symmetry of the cube.

Element wierzchołkowy jest czworościanem foremnym o krawędzi A. Na ścianie elementu wierzchołkowego przylegającej do elementu narożnego wykonany jest wypust, przy pomocy którego poprzez zatrzaśnięcie mocuje się go w otwór elementu narożnego. Połączenie zatrzaskowe umożliwia swobodne obracanie elementu wokół osi i trwale łączy element wierzchołkowy z elementem narożnym.The apex element is a regular tetrahedron with an A edge. On the wall of the apex element adjacent to the corner element, a projection is made, by means of which it is snapped into the corner element opening. The snap connection allows the element to rotate freely around the axis and permanently connects the apex element to the corner element.

Opisana konstrukcja umożliwia powiązanie ze sobą wszystkich powstałych w wyniku podziału elementów przy zachowaniu możliwości swobodnego skręcania wokół osi dowolnie wybranych warstw bryły. Układanka stanowi znakomitą formę ćwiczeń przestrzenno-logicznych jak również posiada wysokie walory estetyczne i poznawcze z zakres budowy brył i obiektów przestrzennych.The described structure allows to connect all the elements created as a result of the division, while maintaining the possibility of free twisting around the axis of any selected layers of the solid. The puzzle is an excellent form of spatial and logical exercises as well as has high aesthetic and cognitive values in the field of building solids and spatial objects.

Rozwiązanie będące przedmiotem wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia czworościan foremny duży w widoku ogólnym z uwzględnieniem krawędzi elementów powstałych w wyniku przecięcia płaszczyznami. Fig. 2 - widok przestrzenny wszystkich elementów przylegających do ścian bocznych czworościanu foremnego dużego, Fig. 3a - widok elementu narożnego, Fig. 3b - przekrój elementu narożnego, Fig. 4 - widok elementu przynarożnego, Fig. 5 - widok elementu krawędziowego, Fig. 6 - widok elementu środkowego ściany, Fig. 7a - widok elementu wiążącego, Fig. 7b - przekrój elementu wiążącego, Fig. 8 - widok elementu wierzchołkowego, Fig. 9 - przykładowe skręcenia powstałych warstw.The solution according to the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the large regular tetrahedron in general view, taking into account the edges of the elements resulting from the intersection with planes. Fig. 2 - spatial view of all elements adjacent to the side walls of the large regular tetrahedron, Fig. 3a - view of the corner element, Fig. 3b - section of the corner element, Fig. 4 - view of the corner element, Fig. 5 - view of the edge element, Fig. 6 - view of the central element of the wall, Fig. 7a - view of the bonding element, Fig. 7b - cross section of the bonding element, Fig. 8 - view of the apex element, Fig. 9 - example twists of the formed layers.

W celu zrealizowania układanki logicznej wykonano podział czworościanu foremnego na szereg małych brył poprzez przecięcie go w płaszczyznach równoległych do każdej z podstaw czworościanu foremnego. Podział jest zrealizowany odpowiednio trzema płaszczyznami równoległymi do każdej podstawy czworościanu foremnego w taki sposób, że dzielą one czworościan foremny na cztery warstwy o równych grubościach. Widok czworościanu foremnego dużego z uwidocznionymi krawędziami cięcia takimi płaszczyznami pokazano na Fig. 1. W efekcie takiego podziału powstają dwa rodzaje małych brył to jest czworościan foremny, którego krawędź jest cztery razy krótsza od krawędzi czw orościanu foremnego dużego oraz ośmiościan foremny o krawędzi równej krawędzi czworościanu foremnego małego. W wyniku podziału otrzymano dwadzieścia cztery czworościany i dziesięć ośmiościanów. Wszystkie powstałe bryły, z wyjątkiem czterech czworościanów, przylegają swoimi ścianami do ścian bocznych czworościanu foremnego dużego. W zależności od ich lokalizacji, wyodrębniono pięć rodzajów brył uzyskanych w wyniku podziału. Wyodrębniono cztery elementy narożne 2, dwanaście elementów przynarożnych 3, sześć elementów krawędziowych 4, cztery elementy środkowe ściany 5, oraz cztery elementy wierzchołkowe 1. W wyniku podziału na małe elementy uzyskano też cztery czworościany foremne powstałe wewnątrz czworościanu dużego, które swoimi wierzchołkami łączą się ze sobą w punkcie wyznaczającym środek 6 czworościanu foremnego dużego. Czworościany te zostały usunięte w celu stworzenia niezbędnej przestrzeni do zlokalizowania konstrukcji wiążącej kostkę. W celu trwałego połączenia wszystkich elementów kostki zastosowano w konstrukcji kostki element wiążący 7, który łączy ze sobą wszystkie cztery elementy narożne 2 kostki. Element wiążący 7 jest konstrukcją czterech ramion o długości D i średnicy E wychodzących z jednego punktu będąc ego środkiem 6 czworościanu foremnego dużego. Ramiona elementu wiążącego 7 są tak rozmieszPL 225 435 B1 czone, że kąt pomiędzy każdymi dwoma dowolnie wybranymi ramionami jest taki sam i wynosi 109,47122°. Ramiona pokrywają się z wysokościami dużego czworościanu foremnego czyli z osiami obrotu kostki 15 jak pokazano na Fig. 7a i 7b. Każde ramię posiada wykonany osiowo otwór 16 pod śrubę mocującą obrotowo element narożny 2. Dla umieszczenia elementu wiążącego 7 wewnątrz kostki dokonano kulistego wybrania materiału we wszystkich elementach przyległych do środka 6 kostki. Środek 6 kulistego wybrania materiału o promieniu R1 pokrywa się ze środkiem kostki i leży na powierzchni płaszczyzny dzielącej warstwę pierwszą i drugą, czyli w punkcie wyznaczającym 1/4 wysokości kostki. Promień powstałej w ten sposób powierzchni sferycznej R1 wynosi około 2/3 długości krawędzi małego elementu kostki. Powstałe wybranie kuliste materiału zawiera się w warstwach pierwszej i drugiej kostki. Na powstałych elementach kostki znajdują się nadbudowane zaczepy 14, wypusty walcowe 12 oraz wycięcia walcowe 10, dzięki którym trwale połączono ze sobą wszystkie dwadzieścia sześć elementów z możliwością obracania ich w powstałych warstwach kostki. Do ramion elementu wiążącego 7 jest zamocowany element narożny 2 warstwy trzeciej, który w ten sposób utrzymuje warstwę drugą pomiędzy warstwą pierwszą i trzecią. Na warstwie trzeciej od strony warstwy drugiej wykonana jest nadbudowa 12 w kształcie walca o promieniu R2 i wysokości B, która powstała z połączenia powierzchni walcowych 10 na wypustach walcowych dobudowanych do elementów przynarożnych 3 oraz powierzchniach walcowych 10 na elementach dobudowanych do elementów narożnych 2. Promień R2 nadbudowy walcowej 12 wynosi około 1/2 a wysokość B nadbudowy wynosi około 1/3 długości A krawędzi małego czworościanu. W warstwie drugiej od strony warstwy trzeciej wykonane zostało zagłębienie w kształcie walca o promieniu R2 i głębokości B, które powstało w w yniku połączenia ze sobą powierzchni wycięć walcowych 10 elementów krawędziowych 4 oraz powierzchni walcowych 10 elementów środkowych ścian 5. Wykonana na warstwie trzeciej nadbudowa w kształcie walca jest zagnieżdżona w zagłębieniu walcowym warstwy drugiej. Dociśnięcie warstwy trzeciej do drugiej a następnie warstwy drugiej do pierwszej przy pomocy elementu wiążącego 7, tworzy trwałe związanie wszystkich trzech warstw. Na elementach przynarożnych 3 i środkowych ścian 5 wykonano zaczepy 14 zawierające wycinki powierzchni sferycznych o promieniu R1. Promień powierzchni sferycznej 11 na zaczepach 14 elementów przynarożnych 3 i środkowych ścian 5 wynosi R1 i jest równy promieniowi powierzchni sferycznej powstałej w wyniku wybrania kulistego w warstwach pierwszej i drugiej, przy czym powierzchnie te zawierają elementy narożne 2, przynarożne 3 i krawędziowe 4.In order to complete the logical puzzle, the regular tetrahedron was divided into a series of small solids by cutting it in planes parallel to each of the bases of the regular tetrahedron. The division is carried out with three planes parallel to each base of the regular tetrahedron, in such a way that they divide the regular tetrahedron into four layers of equal thickness. The view of a regular large tetrahedron with the cut edges of such planes shown is shown in Fig. 1. As a result of such a division, two types of small solids are formed, i.e. a regular tetrahedron whose edge is four times shorter than the edge of a large regular quadrilateral and a regular octahedron with an edge equal to the edge of the tetrahedron shapely little. The division resulted in twenty-four tetrahedra and ten octahedrons. All the resulting solids, with the exception of the four tetrahedrons, adjoin the side walls of the large regular tetrahedron. Depending on their location, five types of solids obtained as a result of division were distinguished. Four corner elements 2, twelve corner elements 3, six edge elements 4, four middle wall elements 5, and four vertex elements 1 were distinguished. As a result of the division into small elements, four regular tetrahedra formed inside the large tetrahedron, which with their vertices connect with with each other at the point marking the center 6 of the large regular tetrahedron. These tetrahedrons have been removed in order to create the necessary space to locate the cube-binding structure. In order to permanently connect all the cube elements, a binding element 7 is used in the cube structure, which connects all four corner elements 2 of the cube. The bonding element 7 is a structure of four legs of length D and diameter E, extending from one point, being the center 6 of the large regular tetrahedron. The limbs of the binding member 7 are so spaced that the angle between any two arbitrarily chosen limbs is the same and amounts to 109.47122 °. The arms coincide with the heights of the large regular tetrahedron, i.e. the axes of rotation of the cube 15 as shown in Figs. 7a and 7b. Each arm has an axially drilled hole 16 for a screw that pivots a corner element 2. In order to place the binding element 7 inside the cube, a spherical recess of material was made in all elements adjacent to the center 6 of the cube. The center 6 of the spherical material recess with radius R1 coincides with the center of the cube and lies on the surface of the plane separating the first and second layers, i.e. at the point defining 1/4 of the cube height. The radius of the resulting spherical surface R1 is about 2/3 of the length of the edge of the small cube element. The resulting material spherical recess is contained in the first and second cube layers. The resulting cube elements have built-in catches 14, cylindrical projections 12 and cylindrical cutouts 10, thanks to which all twenty-six elements are permanently connected with each other with the possibility of turning them in the created cube layers. Attached to the legs of the bonding element 7 is a corner piece 2 of the third layer, which thus holds the second layer between the first and third layers. On the third layer, from the side of the second layer, there is a cylinder-shaped superstructure 12 with a radius R2 and height B, which was made of the connection of cylindrical surfaces 10 on cylindrical projections attached to the corner elements 3 and cylindrical surfaces 10 on elements added to the corner elements 2. Radius R2 the cylindrical superstructure 12 is about 1/2 and the height B of the superstructure is about 1/3 of the length A of the edge of the small tetrahedron. In the second layer, on the side of the third layer, a cylindrical recess with radius R2 and depth B was made, which was created as a result of joining together the surfaces of cylindrical cuts 10 edge elements 4 and cylindrical surfaces 10 of middle wall elements 5. A superstructure in the shape of cylinder is nested in the cylindrical cavity of the second layer. Pressing the third layer against the second and then the second layer against the first by the bonding element 7 creates a permanent bond between all three layers. On the corner elements 3 and central walls 5, catches 14 were made, containing sections of spherical surfaces with radius R1. The radius of the spherical surface 11 on the catches 14 of the corner elements 3 and the middle walls 5 is R1 and is equal to the radius of the spherical surface resulting from the spherical recess in the first and second layers, these surfaces including corner elements 2, corner elements 3 and edge elements 4.

Jak pokazano na Fig. 3, na elemencie narożnym 2 będącym ośmiościanem foremnym o krawędzi A nadbudowany został element 17, który w początkowym kształcie był czworościanem foremnym o krawędzi A. W nadbudowanym elemencie 17 zostało wykonane wybranie sferyczne o promieniu R1. W nadbudowanym elemencie 17 na krawędziach dochodzących do naroży elementu narożnego 2 wykonane są walcowe wybrania materiału 10 w celu utworzenia powierzchni walcowej o promieniu R2 stanowiącej element nadbudowy w kształcie walca na warstwie trzeciej, której oś 15 pokrywa się z osią obrotu elementu narożnego 2. W elemencie narożnym 2 wykonany jest otwór 9 pod śrubę, która obrotowo mocuje element narożny 2 do ramienia elementu wiążącego 7. Od środka kostki czyli od strony wybrania sferycznego o promieni R1 na elemencie narożnym 2 wykonany jest otwór 8 o średnicy E stanowiący gniazdo pod ramię elementu wiążącego 7 posiadającego również średnicę wynoszącą odpowiednio E.As shown in Fig. 3, on the corner element 2, being a regular octahedron with an edge A, an element 17 was built, which in its initial shape was a regular tetrahedron with an edge A. In the built-up element 17 a spherical recess with radius R1 was made. In the built-up element 17, at the edges adjoining the corners of the corner element 2, cylindrical recesses of the material 10 are made to form a cylindrical surface with a radius R2 constituting the element of the cylindrical structure on the third layer, whose axis 15 coincides with the axis of rotation of the corner element 2. In the element, corner 2, a hole 9 is made for a bolt, which rotatably fastens the corner element 2 to the leg of the bonding element 7. From the center of the cube, i.e. from the side of the spherical recess with radii R1, on the corner element 2 there is a hole 8 with a diameter E constituting a seat for the arm of the bonding element 7 also having a diameter of E.

Na pokazanym na Fig. 4 elemencie przynarożnym 3 będącym czworościanem foremnym o krawędzi A nadbudowany został wypust walcowy 12 w kształcie wycinka walca, którego powierzchnia ma promień równy R2. Wypusty walcowe 12 na wszystkich trzech elementach przynarożnych 3 tworzących razem z elementem narożnym 2 trzecią warstwę dużego czworościanu foremnego, tworzą wspólnie nadbudowany na tej warstwie dużego czworościanu foremnego walec o promieniu R2 i wysokości B. Wycinek powierzchni walcowej na nadbudowanym wypuście 12 w kształcie wycinka walca jest prostopadły do płaszczyzny elementu przynarożnego 3, do której jest on dobudowany a oś 15 wycinka powierzchni walcowej 10 pokrywa się z osią obrotu elementu narożnego 2, do którego element przynarożny 3 przylega i tym samym z osią obrotu warstwy trzeciej kostki. Na zakończeniu wypustu walcowego znajdują się dwa wycinki powierzchni sferycznej o promieniu R1, które powstały w wyniku wybrania kulistego w warstwie pierwszej i drugiej dużego czworościanu foremnego o promieniu R1 ze środkiem znajdującym się w punkcie środkowym kostki 6. Na końcu wypustu walcowego dobudowany jest zaczep 14 o wysokości C opierając się swoją zewnętrzną powierzchnią kulistą o promieniu R1 o powierzchnię wybrania kulistego dużego czworościanu foremnego w przyległych elementach, której promień równy R1 stabilizuje położenie elementu przynarożnego 3 i przyległego do niego elementu krawędziowego 4. Po obu stronach wypustu walcowego 12 wykonane są dwa sfazowania boczne 13, które umożliwiają dopasowanie elementów przynarożnych 3 wchodzących w składOn the corner element 3 shown in Fig. 4, which is a regular tetrahedron with an edge A, a cylindrical projection 12 is built up in the shape of a segment of a cylinder, the surface of which has a radius equal to R2. The cylindrical projections 12 on all three corner elements 3, which together with the corner element 2 form the third layer of a large regular tetrahedron, together form a cylinder with radius R2 and height B built on this layer of a large regular tetrahedron. The section of the cylindrical surface on the raised projection 12 in the shape of a cylinder sector is perpendicular to the plane of the corner element 3 to which it is attached, and the axis 15 of the section of the cylindrical surface 10 coincides with the axis of rotation of the corner element 2, to which the corner element 3 adjoins, and thus with the axis of rotation of the layer of the third cube. At the end of the cylindrical projection, there are two sections of the spherical surface with radius R1, which were formed as a result of the spherical recess in the first and second layer of a large regular tetrahedron with radius R1 with the center located in the center point of the cube 6. At the end of the cylindrical projection, a 14 o of height C, leaning its outer spherical surface with radius R1 against the surface of the spherical recess of the large regular tetrahedron in adjacent elements, the radius of which is equal to R1 stabilizes the position of the corner element 3 and the edge element 4 adjacent to it. On both sides of the cylindrical projection 12, two side chamfers are made 13, which make it possible to adjust the corner elements 3 included in the composition

PL 225 435 B1 warstwy pierwszej dużego czworościanu foremnego. Powierzchnie sfazowań leżą w płaszczyźnie powierzchni warstwy pierwszej. Zaczepy 14 nadbudowane na elementach przynarożnych 3 i zaczepy 14 nadbudowane na elementach środkowych ściany 5 tworzą razem na warstwie drugiej patrząc od strony warstwy pierwszej, nieciągły wypust o wysokości C równej wysokości zaczepów 14, którego powierzchnia zewnętrzna składa się z wycinków powierzchni sferycznych 11 o promieniu R1. Tak zrealizowany okrągły wypust na warstwie drugiej jest zagnieżdżony w wykonane w warstwie pierwszej wybranie kuliste zrealizowane przez połączone ze sobą powierzchnie sferyczne na elementach narożnych 2, przynarożnych 3 i krawędziowych 4 wchodzących w skład warstwy pierwszej.The first layer of the large regular tetrahedron. The chamfer surfaces lie in the plane of the first layer surface. The catches 14 built-up on the corner elements 3 and the catches 14 built-up on the central elements of the wall 5 together form, on the second layer, on the side of the first layer, a discontinuous projection with a height C equal to the height of the catches 14, the outer surface of which consists of sections of spherical surfaces 11 with radius R1 . The circular projection thus realized on the second layer is nested in the spherical recess made in the first layer by spherical surfaces connected to each other on the corner elements 2, corner 3 and edge 4 constituting the first layer.

Element krawędziowy 4 pokazany na Fig. 5 jest ośmiościanem foremnym o krawędzi A, na którym w celu zamocowania go w kostce, wykonano dwa wycięcia walcowe 10 o promieniu R2 i głębokości B. Posiada on też powierzchnię w postaci wycinka 11 powierzchni sferycznej o promieniu R1, powstałej w wyniku wybrania kulistego w warstwie pierwszej i drugiej dużego czworościanu foremnego o promieniu R1 ze środkiem 6 znajdującym się w punkcie środkowym kostki. Element krawędziowy 4 przylega swoimi dwoma płaszczyznami, na których wykonano wycięcia walcowe 10, do elementów przynarożnych 3 leżących na tej samej krawędzi kostki oraz dwóch elementów środkowych ściany 5, które znajdują się na ścianach przyległych do krawędzi, na której leży element krawędziowy 4.The edge element 4 shown in Fig. 5 is a regular octahedron with edge A, on which, in order to fix it in the cube, two cylindrical cutouts 10 with radius R2 and depth B were made. It also has a surface in the form of a segment 11 of a spherical surface with radius R1, a large regular tetrahedron of radius R1 with the center 6 located in the midpoint of the cube resulting from the selection of a large regular tetrahedron in the first and second layer. The edge element 4 adjoins with its two planes on which the cylindrical cutouts 10 are made to the corner elements 3 lying on the same edge of the cube and the two center elements of the wall 5 which are on the walls adjacent to the edge on which the edge element 4 lies.

W wyniku złożenia kompletnej warstwy drugiej, w skład której wchodzą trzy elementy krawędziowe 4, trzy elementy środkowe ściany 5 i trzy elementy przynarożne 3, na powierzchni warstwy patrząc od strony warstwy trzeciej zrealizowane jest zagłębienie walcowe o promieniu R2 i głębokości B, które stanowi gniazdo dla nadbudowy w kształcie walca o promieniu R2 i wysokości B.As a result of assembling the complete second layer, consisting of three edge elements 4, three middle wall elements 5 and three corner elements 3, on the surface of the layer, viewed from the side of the third layer, a cylindrical recess with radius R2 and depth B is created, which is a seat for cylinder-shaped superstructures with radius R2 and height B.

Element środkowy ściany 5 przedstawiony na Fig. 6 jest czworościanem foremnym o krawędzi A i leży w środku każdej ściany. Do tego elementu z każdej strony przylegają elementy krawędziowe 4. Na każdej ścianie elementu środkowego 5 ściany przylegającej do elementu krawędziowego 4 nabudowany jest zaczep 14 o wysokości C, którego powierzchnia jest wycinkiem powierzchni sferycznej 11 o promieniu R1. Wykonane zaczepy 14 swoimi zewnętrznymi wypukłymi powierzchniami sferycznymi 11 o promieniu R1 ściśle przylegają do powierzchni sferycznych wklęsłych na przyległych elementach krawędziowych 4 ustanawiając tym samym trwałe zamocowanie elementu środkowego ściany 5 w kostce. Część materiału elementu środkowego ściany 5 poniżej nadbudowanych zaczepów 14 w kierunku środka kostki 6 została usunięta w celu zrealizowania wolnej przestrzeni dla elementu wiążącego 7. Na trzech krawędziach elementu środkowego ściany 5 wykonane jest wycięcie walcowe 10 o promieniu R2 umożliwiające realizację zagłębienia walcowego o promieniu R2 i głębokości B w warstwie drugiej kostki. Powierzchnia podstawy takiego wycięcia walcowego 10 jest oddalona o wysokość walca równą B poniżej wierzchołka elementu środkowego ściany 5. Oś każdego wycięcia walcowego 10 pokrywa się z osiami 15 symetrii kostki.The middle wall element 5 shown in Fig. 6 is a regular tetrahedron with edge A and lies at the center of each wall. The edge elements 4 adjoin this element on each side. On each wall of the middle element 5 of the wall adjacent to the edge element 4 there is built a hook 14 with a height C, the surface of which is a section of the spherical surface 11 with a radius R1. The made catches 14 with their outer convex spherical surfaces 11 of radius R1 closely adjoin the concave spherical surfaces on the adjacent edge elements 4, thus establishing a permanent fixation of the central element of the wall 5 in the block. Part of the material of the middle wall element 5 below the superimposed tabs 14 towards the center of the block 6 has been removed in order to provide a free space for the bonding element 7. A cylindrical cut 10 with a radius R2 is made on three edges of the central element of the wall 5, enabling a cylindrical recess with a radius R2 and depth B in the second cube layer. The base surface of such cutout 10 is spaced by a cylinder height B below the top of the center member of the wall 5. The axis of each cutout 10 coincides with the cube's axes 15.

Element wierzchołkowy 1 widoczny na Fig. 8 jest czworościanem foremnym o krawędzi A. Na ścianie elementu wierzchołkowego 1 przylegającej do elementu narożnego 2 wykonany jest wypust 17, przy pomocy którego poprzez zatrzaśnięcie mocuje się go w otwór elementu narożnego 2. Połączenie zatrzaskowe umożliwia swobodne obracanie elementu wokół osi i trwale łączy element wierzchołkowy 1 i z elementem narożnym 2.The vertex element 1 visible in Fig. 8 is a regular tetrahedron with an edge A. On the wall of the apex element 1 adjacent to the corner element 2 a projection 17 is provided, by means of which it is snapped into the opening of the corner element 2. The snap-on connection enables the element to be rotated freely. around an axis and permanently connects vertex 1 and corner 2.

Przedstawiona konstrukcja wiąże ze sobą trzydzieści elementów i jednocześnie pozwala na swobodne niezależne obracanie wokół osi, każdej powstałej warstwy w czworościanie foremnym dużym jako zwartej bryły. Przykładowe możliwości obracania wokół osi symetrii poszczególnych warstw w kostce pokazano na Fig. 9. Wykonywanie obrotów warstw pierwszych, drugich i trzecich względem każdej osi powoduje przemieszczanie i skręcanie względem każdej z czterech osi o kąt 120° lub 240° poszczególnych elementów w obszarze całego czworościanu foremnego. W procesie przemieszczania biorą udział elementy przynarożne 3, elementy krawędziowe 4 oraz elementy środkowe ściany 5. Daje to razem dwadzieścia dwa elementy, które można przemieszczać w obszarze czworościanu foremnego. Nie ulegają przemieszczeniu a tylko obrotom względem własnej osi obrotu elementy wierzchołkowe 1, które na stałe są zamocowane obrotowo do elementów narożnych 2 oraz elementy narożne 2 obrotowo zamocowane do ramion elementu wiążącego 7.The presented structure binds thirty elements together and at the same time allows for free and independent rotation around the axis of each created layer in a large regular tetrahedron as a compact body. An example of the possibilities of rotating around the axis of symmetry of individual layers in the cube is shown in Fig. 9. Rotating the first, second and third layers in relation to each axis causes displacement and twisting in relation to each of the four axes by an angle of 120 ° or 240 ° of individual elements in the area of the entire regular tetrahedron . The corner elements 3, the edge elements 4 and the middle wall elements 5 are involved in the movement process. This gives a total of twenty-two elements that can be moved in the area of the regular tetrahedron. They do not move, but only rotate in relation to their own axis of rotation, the vertex elements 1, which are permanently rotatably fixed to the corner elements 2, and the corner elements 2 rotatably attached to the legs of the binding element 7.

W celu zagnieżdżenia i przypisania jedynej niepowtarzalnej lokalizacji każdemu elementowi czworościanu foremnego, należy każdemu elementowi przylegającemu do danej ściany nadać jednakowe cechy, które są właściwe tylko dla tej ściany i odróżniają je od cech elementów przyległych do innych pozostałych ścian kostki. Takie zagnieżdżenie elementów narzuca, że jest tylko jedno właściwe i niepowtarzalne ułożenie wszystkich elementów kostki, które powoduje, że na każdej ścianie czworościanu foremnego znajdować się będą elementy z właściwymi formami dla danej ściany.In order to nest and assign a unique location to each element of a regular tetrahedron, each element adjacent to a given face should be given the same features that are specific only to that face and distinguish them from the features of elements adjacent to other faces of the cube. Such a nesting of elements implies that there is only one correct and unique arrangement of all cube elements, which means that on each face of a regular tetrahedron there will be elements with the correct forms for a given face.

PL 225 435 B1PL 225 435 B1

Claims

1. A layered logic puzzle, which is a cube in the form of a regular tetrahedron, in which a solid is divided into a layer of equal thickness with respect to each of the side planes, with flat surfaces perpendicular to each of the four heights of the tetrahedron, dividing these heights into equal sections and resulting in the division of small solid, characterized in that the large regular tetrahedron was divided by three planes parallel to each of the bases of the tetrahedron, which resulted in two types of small solids, i.e. twenty-four regular tetrahedra with an edge four times shorter than the edge of the large tetrahedron and ten regular octahedrons with an edge length equal to the length edges of small tetrahedrons, and at the same time all small solids, except four small regular tetrahedra located inside a large regular tetrahedron so that their vertices meet at the point marking the center (6) of the large regular tetrahedron and which have been removed from k on the structure, adjoin with their walls to the side walls of the large regular tetrahedron, and the space obtained inside this tetrahedron is the location of the structure containing the binding element (7), which binds the remaining thirty pieces of the puzzle, and the small elements obtained as a result of their location are divided into corner elements (2), corner elements (3), edge elements (4), middle wall elements (5) and apex elements (1, and at the same time, on the resulting cube elements there are built-in catches (14) and cylindrical projections (12) and cylindrical cutouts (10) enabling permanent connection of thirty small elements with the possibility of turning them in the created layers of the cube.

2. A puzzle according to claim 3. The bonding element of claim 1, characterized in that the bonding element (7) joining together all the corner elements (2) of the large tetrahedron is a structure of four legs of length D and diameter E extending from one point being the center (6) of the large regular tetrahedron, the legs of the bonding element (7) are so arranged that the angle between any two arbitrarily chosen arms is the same and amounts to 109.47122 °, and the arms coincide with the axes of rotation of the large tetrahedron (15).

3. A puzzle according to p. A material according to claim 1, characterized in that for the placement of the binding element (7), a material spherical opening was made in all elements adjacent to the center (6) of the large tetrahedron, the center (6) of the material spherical cavity of radius R1 coinciding with the center of the large regular tetrahedron and lying on the surface of the plane separating the first and second layers, i.e. at the point marking 1/4 of the height of the large tetrahedron, and the radius of the spherical surface R1 formed in this way is about 2/3 of the edge length of the small element of the large regular tetrahedron, and the resulting spherical recess of the material is contained in first and second layers of a large tetrahedron.

4. A puzzle according to p. 4. A method according to claim 1, characterized in that it comprises four corner elements (2) being a regular octahedron with an A-edge, on which an element (17) was built, which was obtained from an A-edge tetrahedron, in which a spherical recess with radius R1 and at the same time in on the superstructure element (17), on the edges adjoining the corners of the corner element (2), cylindrical recesses of the material (10) are made in order to create a cylindrical surface with a radius R2 constituting an element of a cylindrical superstructure on the third layer, the axis (15) of which coincides with the axis corner piece rotation (2).

5. A puzzle according to p. A section according to claim 1, characterized in that it comprises twelve corner elements (3) being a regular tetrahedron with an A-edge with an extended cylindrical projection (12) in the shape of a sector of a cylinder, the surface of which has a radius R2 and, at the same time, cylindrical projections (12) on all three corner elements ( 3) forming together with the corner element (2) the third layer of a large regular tetrahedron, together they form a cylinder built on this layer of a large regular tetrahedron with radius R2 and height B, while the section of the cylindrical surface on the built-up protrusion (12) in the shape of a cylinder segment is perpendicular to the plane of the corner element (3) to which it is attached, and the axis (15) of the section of the cylindrical surface (10) coincides with the axis of rotation of the corner element (2), to which the corner element (3) adjoins, and thus with the axis of rotation of the third layer of a large tetrahedron and at the end of the cylindrical projection (12) there are two sections of the spherical surface with radius R1, which were formed in the above-mentioned As a result of the spherical recess in the first and second layer of a large regular tetrahedron of radius R1 and with the center located in the center point of the cube (6), and additionally at the end of the cylindrical projection (12), a hook of height C is added, leaning against its external surface

PL 225 435 B1 with a spherical radius R1 against the surface of a spherical recess of a large regular tetrahedron in adjacent elements, the radius of which is equal to R1 stabilizes the position of the corner element (3) and the edge element (4) adjacent to it, additionally on both sides of the cylindrical projection (12) there are two side chamfers (13) enabling the adjustment of the corner elements (3) included in the first layer of a large regular tetrahedron, and the chamfer surfaces lie in the plane of the first layer, and the catches (14) built on the corner elements (3) and catches (14) on the central superstructures the walls (5) together form on the second layer, looking from the side of the first layer, a discontinuous tongue with a height C equal to the height of the hooks (14), the outer surface of which consists of spherical surfaces (11) with a radius R1 and a circular projection on the layer the second is nested in the spherical recess z made in the first layer realized by interconnected spherical surfaces on corner (2), corner (3) and edge (4) elements included in the first layer.

6. A puzzle according to p. 6. A method according to claim 1, characterized in that it comprises six edge elements (4) being a regular octahedron with an A-edge, on which, in order to fix it in the cube, two cylindrical cutouts (10) with radius R2 and depth B are made, enabling the implementation of a cylindrical recess with radius R2 and depth B in the second layer of a large tetrahedron, moreover, p it also settles a surface in the form of a segment (11) of a spherical surface with radius R1, resulting from the spherical selection in the first and second layer of a large regular tetrahedron with radius R1 with the center (6) in the center point of the ankle and the edge element (4) adjoins with its two planes, on which the cylindrical cutouts (10) were made, to the corner elements (3) lying on the same edge of the cube and the two middle elements of the wall (5), which are located on the walls adjacent to the edge on which the edge element (4) lies.

7. A puzzle according to p. A point (17) according to claim 1, characterized in that it comprises four vertex elements (1), which are a regular tetrahedron with an A-edge, and a projection (17) is provided on the wall of the apex element (1) adjacent to the corner element (2), by means of which it snaps into place. , it is fixed in the hole of the corner element (2), realizing a snap connection enabling free rotation of the element (1) around the axis and permanently connecting the apex element (1) with the corner element (2).

8. A puzzle according to p. 4. The wall according to claim 1, characterized in that it comprises four central elements of the wall (5) being a regular tetrahedron with an edge A lying in the center of each wall, and edge elements (4) adjoining this element on each side and on each wall of the central element (5) of the wall adjacent to the wall. of the edge element (4), a catch (14) with a height C is built on, the surface of which is a section of the spherical surface (11) with radius R1, and the catches (14) with their external convex spherical surfaces (11) with radius R1 closely adjoin the spherical surfaces concave on the adjacent edge elements (4), thus establishing a permanent fixation of the central element of the wall (5) in a large tetrahedron, and at the same time, on three edges of the central element of the wall (5), a cylindrical cutout (10) with a radius of R2 is made, enabling a cylindrical recess with a radius of R2 and depth B in the second layer of a large tetrahedron and the base surface of such a cylinder cut (10) is spaced by a cylinder height equal to B below the top of the central wall element (5), the axis of which coincides with the symmetry axes (15) of the large tetrahedron.

9. A puzzle according to p. 3. The method of claim 1, characterized in that three corner elements (2) of the first layer are fastened to the legs of the bonding element (7) located in the first and second layer in the spherical recess, and a corner element (2) of the third layer is attached to the free leg of this element, keeping in place in the spherical recess. this way, the second layer between the first and third layer, on which, from the side of the second layer, the superstructure (12) is made in the shape of a cylinder with radius R2 and height B, which was formed by joining cylindrical surfaces (10) on cylindrical projections attached to the corner elements (3 ) and cylindrical surfaces (10) on the elements added to the corner elements (2), and the radius of the cylindrical superstructure (12) is about 1/2 and the height B of the superstructure is about 1/3 of the length A of the edge of the small tetrahedron, and additionally in the layer the second, from the side of the third layer, there is a cylindrical recess with radius R2 and depth B, which was created as a result of joining the surfaces of the shaft cuts (10) of edge elements (4) and cylindrical surfaces (10) of central elements of walls (5), while the cylindrical superstructure made on the third layer is nested

In the cylindrical cavity of the second layer, pressing the third layer against the second layer and then the second layer against the first layer by means of a binding element (7) creates a permanent bond of all three layers, and additionally, the corner elements (3) and middle walls (5) are the catches (14) containing sections of spherical surfaces with radius R1, and the radius of the spherical surface (11) on the catches (14) of the corner elements (3) and middle walls (5) is R1 and is equal to the radius of the spherical surface resulting from the spherical recess in the first and second layers, the surfaces including corner (2), corner (3) and edge (4) elements.

10. A puzzle according to p. A hole according to claim 1 and 2, characterized in that each leg of the binding element (7) has an axially drilled hole (16) for a screw rotatingly fastening the corner element (2).

11. A puzzle according to p. 1 and 4, characterized in that a screw hole (9) is made in the corner element (2), which rotatably fastens the corner element (2) to the leg of the bonding element (7), additionally from the center of the large tetrahedron, i.e. from the side of the spherical recess with radius R1, a hole (8) with a diameter E is made on the corner element (2), which is a seat for the arm of the binding element (7), also having a diameter of E.