RU222597U1 - Глобус - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области картографии. Предложен глобус, содержащий корпус, выполненный в виде полой сферы, состоящей из двух полусфер, подставку, выполненную конусообразной, в верхнем части которой выполнено отверстие с резьбой, и соединительный элемент, выполненный в виде дуги и снабженный тремя выступами, два крепежных выступа, размещенных на концах дуги и выполненных с возможностью обеспечения вращения корпуса, и один установочный выступ, выполненный с резьбой для вкручивания в подставку. Полусферы неразъемно соединены между собой швом, выполненным посредством ТВЧ-сварки, при этом каждая из полусфер состоит из внутреннего и внешнего слоев, причем толщина внутреннего слоя больше толщины внешнего слоя, а на поверхность внешнего слоя нанесено изображение посредством офсетной печати. Техническим результатом является обеспечение качества изображения, обеспечение повышенной прочности устройства, снижение времени изготовления и количества брака, обеспечение снижения веса конструкции, повышение безопасности и удобства использования, увеличение срока службы. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Полезная модель относится к области картографии, к трехмерным моделям астрономических объектов или небесных сфер, в частности к глобусам, и может быть использована в качестве средства обучения и/или развлечения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные в настоящее время трехмерные модели астрономических объектов или небесной сферы, в первую очередь трехмерной модели Земли, изготавливаются с использованием операций, совершаемых над многослойным материалом при сочетании слоя полимерного материала и бумаги, или двухслойным полимерным материалом (тонкий слой - носитель изображения, толстый слой - подложка). Характерной особенностью таких трехмерных моделей является высокая степень брака, который заключается в самопроизвольном закупоривании воздуха между слоями используемых при производстве трехмерных моделей астрономических объектов или небесной сферы материалов, образовании между слоями материалов воздушной подушки, что приводит к искажению поверхности трехмерных моделей астрономических объектов или небесной сферы, а в случае же производства рельефной картографической поверхности трехмерных моделей астрономических объектов или небесной сферы возможно искажение рельефных частей такой поверхности.

Попытка решения указанной проблемы была предпринята за счет предложения к использованию деформируемых (гибких, эластичных) поверхностей, например, разборное учебное пособие - глобус, описанное в авторском свидетельстве SU 1223276, опубликованном 07.04.1986. При производстве учебного пособия глобуса согласно SU 1223276 картографическое изображение заранее нанесено на заготовку - тонкую однослойную эластичную оболочку, далее выполняется сборка учебного пособия - глобуса путем натягивания оболочки на каркас. Очевидно, что технология производства глобуса, описанная в SU 1223276, малоэффективна из-за частого повреждения тонких эластичных оболочек при монтаже и демонтаже их на каркасе, повреждения отдельных частей каркаса.

Также известно техническое решение, известное из патентного документа RU 2466464 C1, опубликованного 10.11.2012. В данном источнике раскрыт способ изготовления трехмерной модели астрономического объекта или небесной сферы, включающий нанесение картографического изображения на плоскую заготовку, представляющую собой единственный слой полимерного материала, формование, сборку трехмерной модели. При этом картографическое изображение предварительно наносят на плоскую заготовку, представляющую собой единственный слой полимерного материала, перед сборкой выполняются операции формования для получения, по меньшей мере, одной недеформируемой части рельефной и/или нерельефной поверхности - трехмерной модели, при этом операции формования выполняются на твердом основании с использованием операций нагрева.

Из уровня техники, как было отмечено выше известны различные конструкции глобусов и технологии их изготовления на основе многослойных материалов.

Так, известен (RU 2738504 C1, опубликовано 14.12.2020) глобус, содержащий основание и тело глобуса. Тело глобуса выполнено из первого толстого слоя прозрачного диэлектрического материала, поверх которого размещен второй тонкий слой прозрачного диэлектрического материала с нанесенным изображением. При этом на втором тонком слое имеются непрозрачные участки с изображением и прозрачные участки, соответствующие географическим объектам, а также сквозные отверстия. Часть отверстий расположена на участках, соответствующих географическим объектам. Тело глобуса содержит контакты, расположенные под сквозными отверстиями, соединенные линиями связи в токопроводящие цепи. При этом каждая токопроводящая цепь имеет в своем составе контакт, относящийся к вопросу, и контакт, относящийся к ответу о соответствующем географическом объекте, и этот контакт расположен под сквозным отверстием на участке, соответствующем географическому объекту. Глобус содержит также блок питания и средства сигнализации, в качестве которых применены светодиоды, каждый из которых соединен с контактом, относящимся к ответу, и расположен внутри тела глобуса под прозрачным участком второго тонкого слоя, соответствующего географическому объекту. Глобус содержит средство для периодического электрического соединения контактов с блоком питания, оно выполнено в виде двух щупов, соединенных с блоком питания. Контакты и токопроводящие цепи могут быть выполнены на первом толстом слое тела глобуса или на дополнительном промежуточном слое материала, размещаемом между первым толстым слоем и вторым тонким слоем тела глобуса. Контакты и токопроводящие цепи могут быть выполнены в виде гибких печатных плат. Блок питания может быть размещен в основании глобуса. Прозрачные участки второго тонкого слоя могут повторять контуры географических объектов. Глобус может быть снабжен звуковым средством сигнализации, связанным с блоком питания.

В патентных документах US 4300887 (опубликовано 17.11.1981) и US 4414731 (опубликовано 15.11.1983) раскрыты способы изготовления рельефного, подсвеченного глобуса, которые включают печать полусферической карты рисунка на плоском винипластовом листе, формование листа из винилового пластика в по существу полусферическую форму, размещение полусферически сформированного листа в полости формы, позиционирование сердечника пресс-формы на задней стороне листа, литье под давлением стирольной подложки для полусферического профилированного листа для соответствия листу полости формы, включающей в себя рельефные области, определенные в стенке полости, и удаление отформованной полусферы из пресс-формы. Вторая формованная полусфера изготовлена по существу таким же образом и прикреплена к первой полусфере для образования полного глобуса. Печатная карта глобуса расположена в полости формы для обеспечения надлежащего расположения рельефных участков относительно конструкции.

Известны (WO 2021073102, опубликовано 22.04.2021) устройство глобуса и способ изготовления рельефного глобуса. Способ включает в себя: прессование по меньшей мере двух пластиковых листов в лист для печати, причем пластиковые листы имеют продольное направление и поперечное направление, два слоя имеют одинаковую продольную прочность и поперечную прочность, и во время прессования продольное направление первого слоя является таким же, как поперечное направление второго слоя и поэтому поперечное направление первого слоя является таким же, как продольное направление второго слоя; печатание рисунка карты на прессованном пластиковом листе, имеющем плоскую поверхность; формирование пластикового листа приблизительно полусферической формы, при этом сердцевина пресс-формы расположена на задней стороне пластмассового листа; нанесение стирольной подложки на полусферический лист путем формования; изготовление формованной второй полусферы по существу таким же образом; и сборку двух полушарий в рельефный глобус.

Известен (KR 1020060030942, опубликовано 12.04.2006) способ изготовления глобуса, предназначенный для соединения северного полушария с южным полушарием за один шаг за счет использования фиксирующего ободка кольцевого типа, диаметр формы больше, чем диаметр пленки глобуса. На внешней и внутренней боковых поверхностях северного и южного полушарий, которые вставлены внутрь пленки глобуса, образованы направляющие поверхности скатов. Пленка глобуса высушивается, так что пленка глобуса полностью прикрепляется к северному и южному полусферам. Фиксирующий ободок кольцевого типа предусмотрен на границе между северной и южной полусферами. Концевые части северного и южного полушарий вставляются в обе стороны соединительной канавки фиксирующего ободка кольцевого типа.

Основополагающими критериями качества готовой продукции являются скорость производства и количества брака при производстве. С указанной точки зрения важнейшее значение в рассматриваемой области имеют особенности исполнения полусфер и их соединение. В этой связи можно указать на следующие недостатки приведенных аналогов:

производство внутреннего слоя полусферы выполняется исключительно методом литья под давлением, что обуславливает повышенный вес конечного изделия, отсутствия возможности достижения высокого рельефа полусферы в отличии от способа термоформования внутренней части полусферы глобуса (например, US 4300887),

изначально идет присоединение тонкого слоя к толстому посредством ламинирования, что может отрицательно влиять на количество брака, так как при ошибке в производстве утилизации подлежат все свои (например, WO 2021073102),

недостатком данного патента является то, что соединение двух полусфер происходит посредством дополнительного элемента - кольца, данное соединение сфер является менее прочным так как обеспечивается посредством соединения только внутреннего слоя сферы с кольцом, а так же отрицательно сказывается на скорости производства, ввиду дополнительного производственного процесса (производства кольца) (например, KR 1020060030942).

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является глобус (RU 2755142 C1, опубликовано 13.09.2021), содержащий корпус и подставку, снабженную соединительным элементом, корпус является полым и выполнен в форме сферы, имеющей линию соединения полусфер, на корпус нанесен рисунок поверхности планеты, при этом ось глобуса проходит через полюса планеты и перпендикулярна линии соединения полусфер, соединительный элемент выполнен в виде дуги, концы дуги соединяют подставку и корпус глобуса, обеспечивая вращение сферы вокруг оси на 360 градусов, на нижнем конце дуги в полость корпуса глобуса установлено устройство подсветки.

В патенте-прототипе не раскрыты особенности соединения двух полусфер между собой и нанесения рисунка на их поверхность, что не позволяет определить надлежащие прочность устройства и качество наносимого изображения.

Таким образом, анализ уровня техники показал, что существует необходимость создания устройства, который устранял бы вышеприведенные недостатки известных решений.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является:

обеспечение качества изображения,

обеспечение повышенной прочности устройства,

снижение времени изготовления и количества брака,

обеспечение снижения веса конструкции, повышение безопасности и удобства использования,

увеличение срока службы.

Заявленные технические результаты достигаются тем, что предложен глобус, содержащий корпус, выполненный в виде полой сферы, состоящей из двух полусфер, подставку, выполненную конусообразной, в верхнем части которой выполнено отверстие с резьбой, и соединительный элемент, выполненный в виде дуги и снабженный тремя выступами, два крепежных выступа, размещенных на концах дуги и выполненных с возможностью обеспечения вращения корпуса, и один установочный выступ, выполненный с резьбой для вкручивания в подставку, полусферы неразъемно соединены между собой швом, выполненным посредством ТВЧ-сварки, при этом каждая из полусфер состоит из внутреннего и внешнего слоев, причем толщина внутреннего слоя больше толщины внешнего слоя, а на поверхность внешнего слоя нанесено изображение посредством офсетной печати.

Внутренние и внешние слои выполнены рельефными. Высота рельефа составляет до 2 см над поверхностью глобуса. На поверхность внешнего слоя нанесено изображение поверхности планеты, повторяющее рельефную поверхность внутреннего и внешнего слоев.

Внутренние и внешние слои могут быть выполнены из любого термопластичного полимера, применяемого для изготовления глобусов.

Подставка выполнена многоярусной.

На соединительном элементе выполнена градуировка географической широты от - 90° до +90°.

В полость корпуса глобуса может быть установлено устройство подсветки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показан общий вид глобуса.

На Фиг. 2 представлен вид полусфер глобуса в разборе.

На Фиг. 3 представлен вид полусфер глобуса с рельефной поверхностью в разборе.

На Фиг. 4 показана подставка глобуса.

На Фиг. 5 показан общий вид глобуса с подсветкой.

На Фиг. 6А, 6Б, 6В и 6Г представлены фотографии примеров изготовленных глобусов.

На чертежах обозначены следующие позиции: корпус (1), подставка (2), соединительный элемент (3), полусферы (4), (5), внутренний слой (6), внешний слой (7), шов (8), рельеф (9), отверстие с резьбой (10), крепежные выступы (11), установочный выступ с резьбой (12), изображение (13), устройство подсветки (14).

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Заявленное решение представляет собой глобус, содержащий корпус (1), подставку (2) и соединительный элемент (3) (Фиг. 1, 5).

Корпус (1) выполнен в виде полой сферы, состоящей из двух полусфер (4, 5), каждая из которых состоит из двух слоев - внутренние слои (6) и внешние слои (7) (Фиг. 2, 3). Толщина внутреннего слоя (6) полусферы (4) совпадает с толщиной внутреннего слоя (6) полусферы (5), а толщина внешнего слоя (7) полусферы (4) совпадает с толщиной внешнего слоя (7) полусферы (5). При этом толщина внутреннего слоя (6) полусфер (4, 5) больше толщины внешнего слоя (7) полусфер (4, 5).

Внутренние слои (6) и внешние слои (7) могут быть выполнены из любого термопластичного полимера, применяемого для изготовления трехмерных моделей астрономических объектов или небесных сфер, в частности глобусов. В качестве примеров таких термопластичных полимеров можно привести полистиролы, поливинилхлориды, полиуретаны, полиамиды, поликарбонаты и т.д. Например, внутренние слои (6) могут быть выполнены из полистирола, а внешние слои (7) могут быть выполнены из поливинилхлорида.

Внутренние слои (6) и внешние слои (7) могут быть выполнены методом термоформования. Внешние слои (7) могут быть также выполнены методом литья под давлением.

Полусферы (4, 5) неразъемно соединены между собой швом (8) (Фиг. 1, 5). Шов выполнен посредством сварки токами высокой частоты (ТВЧ-сварка). Выполнение шва (8) сварным обозначено на Фиг. 1 и 5 линией-выноской, заканчивающейся односторонней стрелкой.

ТВЧ-сварка основана на генерации теплоты в соединяемых деталях. При этом способе обеспечивается быстрый и локальный нагрев соединяемых поверхностей без проплавления всего объема материала.

Применение ТВЧ-сварки при выполнении шва (8) обеспечивает, прежде всего равномерность нагрева кромок деталей без резких перепадов температур в зоне сварного шва, что уменьшает вероятность деструкции и ослабления прочности деталей в месте их соединений, и возможность получения равнопрочных с основным материалом сварных швов, а иногда и более высокой прочности, т.е. обеспечивает повышенную прочность соединения (шва (8)), повышая тем самым прочность устройства в целом и увеличивая его срок службы, что в свою очередь влияет на безопасность и удобство использования глобуса. Кроме того, преимуществами ТВЧ-сварки являются высокая производительность, экономичность и хорошее качество сварных соединений, т.е. применение ТВЧ-сварки позволяет снизить время изготовления глобуса и количество брака, обеспечивая отсутствие снижения качества изображения в месте соединения. При этом отсутствие клеевого слоя в месте соединения полусфер снижает вес устройства.

Поверхность внутреннего (6) и внешнего (7) слоев выполнена рельефной, при этом рельеф (9) обоих слоев совпадает (Фиг. 4). Высота рельефа (9) составляет до 2 см над поверхностью глобуса.

На поверхность внешнего слоя (7) нанесено изображение (13) (Фиг. 6А-6Г). Изображение (13) повторяет рельефную поверхность внутреннего (6) и внешнего (7) слоев. В качестве изображения (13) могут быть выбраны отображения поверхности Земли или любой другой планеты, а также модель небесной сферы (небесный глобус).

Изображение (13) нанесено посредством офсетной печати. Офсетная печать для печати изображения глобусов является наиболее оптимальной за счет высокой скорости и наименьшей стоимости печати относительно других видов печати, например, плоттерной. Офсетная печать на невпитывающих материалах выполняется УФ красками (краски ультрафиолетового отверждения) и масляными красками (фолиевыми). Плюсами печати УФ красками является мгновенное затвердевание краски на поверхности пластика. Плюсами печати фолиевыми красками является высокая яркость печатаемого картографического изображения.

Кроме того, фолиевые краски обладают улучшенной адгезией к той или иной группе пленочных материалов, имеют высокие стойкостные характеристики: хорошую стойкость к спирту и щелочи, а также высокую термостойкость. УФ-краски не разрушают резину красочных валов и имеют малое время сушки (краски отверждаются практически мгновенно и дают яркий, насыщенный цвет). Оттиски получаются стойкими к истиранию, и, благодаря свойствам красок, красочный слой при фальцевании не растрескивается. Указанные краски имеют высокие механическую стабильность и химическую стойкость.

Благодаря технологическим особенностям офсетной печати увеличивается стойкость изображения, которое создает защитное покрытие для корпуса (1) глобуса, повышает тем самым его прочность и снижая хрупкость при транспортировке, хранении и эксплуатации (т.е. повышает безопасность и удобство использования). Также, использование технологии офсетной печати фолиевыми и УФ-красками при нанесении изображения на поверхность внешнего слоя корпуса (1) глобуса обеспечивает качество изображения, снижение времени изготовления и количества брака, увеличение срока службы устройства в целом.

Также, технология офсетной печати позволяет обеспечить минимальную толщину слоя краски, что влияет на снижение веса устройства в целом. Для сведения: толщина красочного слоя в шелкографии может достигать 600 микрон (0,6 мм). При использовании трафаретов толщина краски не ограничена. В качестве краски при трафаретной печати может быть использован спрей, что существенно облегчает нанесение краски и ее экономию, так как нет необходимости в заполнении пор фактуры для создания насыщенного цвета. Для сравнения: у традиционной офсетной печати толщина красочного слоя не превышает 2 микрона (0,002 мм).

Подставка (2) выполнена конусообразной, при этом вершина конуса усечена, при этом подставка (2) выполнена многоярусной. Каждый ярус имеет форму усеченного конуса с последовательно уменьшающимися диаметрами оснований, образуя единую конусообразную форму подставки (2) (Фиг. 1, 4, 5, 6А-6Г). Боковая поверхность ярусов может быть выпуклая. В верхней части подставки (2) (в верхнем основании усеченного конуса) выполнено отверстие с резьбой (10) (Фиг. 4).

Соединительный элемент (3) выполнен в виде дуги и снабжен тремя выступами: два крепежных выступа (11) и один установочный выступ (12) (Фиг. 1, 5).

Установочный выступ (12) выполнен с резьбой для вкручивания в подставку. Два крепежных выступа (11) размещены на концах дуги, на верхнем конце и на нижнем конце, и выполнены с возможностью обеспечения вращения корпуса (1). Вращение корпуса (1) обеспечивается на 360 градусов. Посредством крепежного выступа (11), размещенного на нижнем конце дуги в полость корпуса (1) глобуса может быть установлено устройство подсветки (14) (Фиг. 5). Устройство подсветки (14) может работать от батареек или от сети.

Описанные конструкционные особенности подставки (2) и соединительного элемента (3) позволяют обеспечить точную сборку и устойчивое положение устройства в целом, за счет чего достигается: снижение времени изготовления и количества брака (отсутствует необходимость подгонки элементов и выравнивания глобуса для возможности свободного вращения), обеспечение снижения веса конструкции, повышение безопасности и удобства использования (отсутствие возможности опрокидывания глобуса, снижение хрупкости при транспортировке, хранении и эксплуатации, удобное взаиморасположение конструкций), обеспечение повышенной прочности и увеличение срока службы (отсутствие перекоса полусфер корпуса при транспортировке, хранении и эксплуатации).

Таким образом, описанные конструкционные особенности предлагаемой полезной модели позволяют достичь все заявленные технические результаты.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Для проверки реализации заявленного назначения и достижения заявленных технических результатов было изготовлено несколько партий глобусов согласно предлагаемой полезной модели.

Все глобусы содержали корпус, выполненный в виде полой сферы, состоящей из двух полусфер, подставку, выполненную конусообразной, и соединительный элемент, выполненный в виде дуги. Каждая из полусфер состояла из внутреннего и внешнего слоев, выполненных рельефными. Полусферы были неразъемно соединены между собой швом, выполненным посредством ТВЧ-сварки (параметры сварки: 220В и 380В, 0-10А, время сварки от 2 до 15сек). На поверхность внешнего слоя обеих полусфер каждого глобуса нанесено изображение посредством офсетной печати (в частном случае выполнения была использована четырехсекционная офсетная печатная машина, с увлажнением).

Соединительный элемент каждого глобуса был выполнен с градуировкой географической широты от - 90° до +90° и снабжен тремя выступами, два крепежных выступа из которых размещены на верхнем и нижнем концах дуги и выполнены с возможностью обеспечения вращения корпуса. Установочный выступ был выполнен с резьбой для вкручивания в подставку. В верхнем основании усеченного конуса подставки было выполнено отверстие с резьбой.

Для иллюстрации исполнения заявленной полезной модели в Таблице 1 приведены данные по 4 изготовленным конструкциям.

Таблица 1
	Конструкция 1	Конструкция 2	Конструкция 3	Конструкция 4
Материал изготовления
внешнего слоя	поливинилхлорид	поливинилхлорид	поливинилхлорид	ПЭТ
внутреннего слоя	полистирол	полистирол	ПЭТ	полистирол
Толщина внешнего слоя, мм	0,1-0,4 мм	0,1-0,4 мм	0,1-0,4 мм	0,1-0,4 мм
Толщина внутреннего слоя, мм	0,5-4 мм	0,5-4 мм	0,5-4 мм	0,5-4 мм
Количество ярусов подставки	2	4	3	5
Вид рельефа	поверхность Земли	поверхность Земли	модель небесной сферы	поверхность Марса
Высота рельефа над поверхностью глобуса, см	0,1-2 см	0,1-2 см	0,1-2 см	0,1-2 см
Тип красок при офсетной печати	фолиевые	УФ-краски	фолиевые	УФ-краски
Устройство подсветки	есть, от сети	нет	есть, от батареек	нет

Результаты экспериментов показали следующее.

Исследование уровня адгезии и линиатуры растра полученных изображений показало обеспечение высокого качества нанесенного на глобус изображения.

Время производства заявляемого устройства сократилось на 51,3%, а количество брака при изготовлении сократилось на 27,3%.

Взвешивание изготовленных конструкций 1-4 позволило установить снижение веса по сравнению с глобусами-аналогами. Средняя разница в весе составила от 100-400 гр в зависимости от размера глобуса. Указанное повышает безопасность и удобство использования глобусов согласно заявляемой полезной модели.

Сведения, полученные от покупателей глобусов в результате анкетирования, свидетельствуют о длительности использования и повышенной устойчивости глобуса к механическим повреждениям при транспортировке, хранении и эксплуатации, что обеспечивает увеличение срока службы глобуса и свидетельствует о повышенной прочности устройства.

Таким образом, заявленная полезная модель позволяет достичь все заявленные технические результаты.

Claims (8)

1. Глобус, характеризующийся тем, что содержит корпус, выполненный в виде полой сферы, состоящей из двух полусфер, подставку, выполненную конусообразной, в верхней части которой выполнено отверстие с резьбой, и соединительный элемент, выполненный в виде дуги и снабженный тремя выступами, два крепежных выступа, размещенных на концах дуги и выполненных с возможностью обеспечения вращения корпуса, и один установочный выступ, выполненный с резьбой для вкручивания в подставку, полусферы неразъемно соединены между собой швом, выполненным посредством ТВЧ-сварки, при этом каждая из полусфер состоит из внутреннего и внешнего слоев, причем толщина внутреннего слоя больше толщины внешнего слоя, а на поверхность внешнего слоя нанесено изображение посредством офсетной печати.

2. Глобус по п. 1, отличающийся тем, что внутренние и внешние слои выполнены рельефными.

3. Глобус по п. 2, отличающийся тем, что высота рельефа составляет до 2 см над поверхностью глобуса.

4. Глобус по пп. 2, 3, отличающийся тем, что на поверхность внешнего слоя нанесено изображение поверхности планеты, повторяющее рельефную поверхность внутреннего и внешнего слоев.

5. Глобус по п. 1, отличающийся тем, что внутренние и внешние слои могут быть выполнены из любого термопластичного полимера, применяемого для изготовления глобусов.

6. Глобус по п. 1, отличающийся тем, что подставка выполнена многоярусной.

7. Глобус по п. 1, отличающийся тем, что на соединительном элементе выполнена градуировка географической широты от - 90° до +90°.

8. Глобус по п. 1, отличающийся тем, что в полость корпуса глобуса может быть установлено устройство подсветки.