RU2524474C1 - Minimal surface simulation device - Google Patents

Minimal surface simulation device Download PDF

Info

Publication number
RU2524474C1
RU2524474C1 RU2012155254/12A RU2012155254A RU2524474C1 RU 2524474 C1 RU2524474 C1 RU 2524474C1 RU 2012155254/12 A RU2012155254/12 A RU 2012155254/12A RU 2012155254 A RU2012155254 A RU 2012155254A RU 2524474 C1 RU2524474 C1 RU 2524474C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sections
housings
walls
devices
tapes
Prior art date
Application number
RU2012155254/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012155254A (en
Inventor
Павел Алексеевич Ким
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Педагогический Университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Педагогический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Педагогический Университет"
Priority to RU2012155254/12A priority Critical patent/RU2524474C1/en
Publication of RU2012155254A publication Critical patent/RU2012155254A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524474C1 publication Critical patent/RU2524474C1/en

Links

Landscapes

  • Toys (AREA)
  • Bag Frames (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: each housing of a line of housings has the shape of a parallelepiped with top covers. The housings are divided into multiple sections by movable partition walls that are capable of moving in vertical grooves made in side walls of the housings. The outermost partition walls form movable end walls of the housings. The movable partition walls have vertical grooves of a smaller size for flexible inextensible bands. All walls of the housings are transparent. The walls of all adjacent sections have matching valve openings which allow the overflow of liquid in orthogonal directions. Two identical devices are placed over each other and their sections are square-shaped. The bands of the upper and lower devices are arranged orthogonally. Between the bands there are vertical bars of the same size which pass through openings in the top cover of the lower device and in the lower cover of the upper device. Vertical second bars are inserted into the openings of sections of the top cover of the upper device. The first and second bars form common composite vertical bars.
EFFECT: simulation of minimal surfaces.
1 dwg

Description

Устройство моделирования минимальной поверхности            Minimum Surface Modeling Device

Изобретение относится к области механики и может быть использовано для проведения практикумов по физике и математике в высших и средних учебных заведениях для изучения геометрических форм математических и физических решений изопериметрических задач.The invention relates to the field of mechanics and can be used to conduct workshops in physics and mathematics in higher and secondary educational institutions to study the geometric forms of mathematical and physical solutions of isoperimetric problems.

Известно устройство моделирования полидуги [1], предназначенное для представления последовательности гладко сопряженных, то есть,имеющих в точках соединения общие касательные, для соседних дуг окружностей, возможно разных радиусов, состоящее из корпуса в форме полого параллелепипеда, с прозрачной верхней крышкой, отличающееся тем, что корпус разделен на секции подвижными перегородками, движущимися в вертикальных пазах, расположенных симметрично в противоположных боковых стенках корпуса, в торцевой стенке и в подвижных перегородках, также вертикально расположены по одному пазу меньшего размера для гибкой только в поперечном направлении ленты, закрепленной изнутри ко второй торцевой стенке. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей этого устройства за счет моделирования минимальных поверхностей.A device is known for modeling a poly-arc [1], designed to represent a sequence of smoothly conjugated, that is, having common tangents at the connection points, for adjacent arcs of circles, possibly of different radii, consisting of a body in the form of a hollow parallelepiped, with a transparent top cover, characterized in that the casing is divided into sections by movable partitions moving in vertical grooves symmetrically located in opposite side walls of the casing, in the end wall and in the movable partitions, t kzhe vertically arranged one groove of smaller size for flexible only in the transverse direction of the belt fixed to the inside of the second end wall. The aim of the invention is to expand the functionality of this device by modeling minimal surfaces.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из известных аналогичных технических решений заключается в моделировании минимальной поверхности. Причина трудности аналитического моделирования минимальных поверхностей заключается в вычислительно сложной вариационной задаче со многими переменными, не имеющей на настоящий момент эффективного алгоритма решения.The technical result that cannot be achieved by any of the known similar technical solutions lies in modeling the minimum surface. The reason for the difficulty of analytical modeling of minimal surfaces is a computationally complex variational problem with many variables that does not currently have an effective solution algorithm.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве моделирования минимальной поверхности, содержащем линейку корпусов, каждый из которых имеет форму параллелепипеда, с верхними крышками, разделенных на несколько секций подвижными перегородками, размещенными с возможностью движения в вертикальных пазах, выполненных в боковых стенках корпусов, при этом крайние перегородки образуют подвижные торцевые стенки корпусов, в подвижных перегородках вертикально выполнены пазы меньшего размера для гибких нерастяжимых лент, все стенки корпусов выполнены прозрачными, а в стенках всех соседствующих секций выполнены согласовано вентильные отверстия, допускающие перетекание жидкости в ортогональных направлениях, согласно изобретению, два идентичных устройства расположены друг над другом, секции выполнены квадратными, при этом ленты верхнего и нижнего устройств расположены ортогонально, между ними вертикально установлены штанги одинакового размера, проходящие через отверстия в верхней крышке нижнего устройства и в нижней крышке верхнего устройства обеих плоскостей квадратных секций, касаясь соответствующих лент обоих устройств, при этом в верхней крышке верхнего устройства в отверстиях секций установлены вертикально вторые штанги, касающиеся лент верхнего устройства, причем первые и вторые штанги образуют общие составные вертикальные штанги.The specified technical result is achieved by the fact that in the known device for modeling a minimal surface containing a line of cases, each of which has the shape of a parallelepiped, with top covers divided into several sections by movable partitions arranged to move in vertical grooves made in the side walls of the cases, at the same time, the extreme partitions form the movable end walls of the housings; in the movable partitions, smaller grooves are vertically made for flexible inextensible x tapes, all the walls of the housings are made transparent, and in the walls of all adjacent sections there are matching valve openings that allow fluid to flow in orthogonal directions, according to the invention, two identical devices are located one above the other, the sections are made square, while the tapes of the upper and lower devices are located orthogonally, between them vertically mounted rods of the same size passing through the holes in the upper cover of the lower device and in the lower cover of the upper device both planes square sections by touching the corresponding strips of both devices while the top lid in the upper sections of the device the openings are vertically second rod on the upper unit ribbons, wherein the first and second rod form a common component vertical rod.

На фиг.1 представлена общая конструктивная схема устройства.Figure 1 presents the General structural diagram of the device.

Устройство состоит из пары одинаковых устройств из линейки корпусов 1m каждый в форме параллелепипеда, с верхними крышками 2m, разделенных на несколько квадратных секций 3m.n подвижными перегородками 4m.n+1, движущимися в вертикальных пазах 5m.n, выполненных в боковых стенках корпусов, крайние перегородки образуют подвижные торцевые стенки 6m и 7m корпусов. В подвижных перегородках 4m.n+1, также вертикально выполнены пазы меньшего размера 8m.n+1 для гибких нерастяжимых лент 9m, в совокупности принимающих целевую форму поверхности. Все стенки корпусов, выполнены прозрачными, а в стенках всех соседствующих секций 3m.n выполнены согласовано вентильные отверстия 102m.2n , допускающие перетекание жидкости в ортогональных направлениях. Два идентичных устройства располагаются друг над другом, при этом ленты верхнего и нижнего устройств расположены ортогонально. Между ними устанавливаются вертикально штанги 11m.n одинакового размера, проходящие через отверстия в верхней крышке нижнего устройства и в нижней крышке верхнего устройства обоих плоскостей квадратных секций, касаясь соответственных лент обоих устройств. Из верхней крышки верхнего устройства из отверстий в секциях устанавливаются вертикально штанги 12m.n, касающиеся лент 9m верхнего устройства, при этом штанги 11m.n и 12m.n образуют общие составные вертикальные штанги.The device consists of a pair of identical devices from the line of cases 1m each parallelepiped-shaped with top covers 2mdivided into several square sections 3mn movable partitions 4m.n + 1moving in vertical grooves 5mnmade in the side walls of the buildings, the extreme partitions form a movable end wall 6m and 7m buildings. In movable partitions 4m.n + 1also smaller grooves 8m.n + 1 for flexible inextensible tapes 9m, collectively taking the target shape of the surface. All walls of the housings are made transparent, and in the walls of all adjacent sections 3mn matching valve holes 10 are made2m.2n ,allowing fluid flow in orthogonal directions. Two identical devices are located one above the other, while the tapes of the upper and lower devices are located orthogonally. Between them are mounted vertically rods 11mn the same size passing through the holes in the upper cover of the lower device and in the lower cover of the upper device of both planes of square sections, touching the respective tapes of both devices. From the upper cover of the upper device from the holes in the sections are mounted vertically rods 12mnconcerning tapes 9m the upper device, while the rods 11mn and 12mn form a common composite vertical rods.

Устройство работает следующим образом. В каждое из устройств, расположенных ортогонально друг другу, в емкости каждой секции 3m.n+1, разделенной лентой 9m, дополна заливается вязкая несжимаемая жидкость, например глицерин, в одинаковой пропорции для соответствующих секций 3m.n+1 нижнего и верхних устройств. Затем ленты 9m одного из устройств разнонаправлено с усилием вытягиваются из корпусов 1m до останова, при этом вентили 102m.2n открываются для секций 2m.*, обеспечивая несмешиваемое перетекание жидкости в секциях под лентой 9m и над лентой 9m, и закрываются для стенок секций 3*.m+1 между соседними лентами 9m, при этом для второго устройства вентили 102m.2n открываются для обеспечения перетекания жидкости вдоль ряда секций 3*.n+1 пересекающих ленты 9m и закрываются для секций 3m.* вдоль лент 9m. После завершения процесса распределение жидкостей внутри устройств оказывается одинаковым. Далее вытягиваются ленты 9 m из другого устройства, обеспечивая открытие и закрытие вентилей 102m.2n для обоих устройств аналогично предыдущему процессу. Многократно повторяя эти действия, чередуя растяжения лент 9m, установившееся положение формирует минимальную поверхность, наблюдаемую по положению вершин штанг 12m в верхнем устройстве. Разнообразие минимальных поверхностей обеспечивается различной фиксацией расположения торцевых подвижных перегородок. Новизна предлагаемого изобретения обусловлена оригинальностью использования полидуг для формирования сечений масштабируемых моделей рельефа, в научно-исследовательских работах Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН [2].The device operates as follows. In each of the devices located orthogonally to each other, in the capacity of each section 3m.n + 1divided by tape 9m, in addition, a viscous incompressible liquid, for example glycerin, is poured in the same proportion for the corresponding sections 3m.n + 1lower and upper devices. Then tape 9m one of the devices are multidirectionally pulled out of the housings 1m to stop, with valves 102m.2n open for sections 2m. *providing immiscible fluid flow in sections under the tape 9m and above tape 9m, and are closed for the walls of sections 3* .m + 1 between adjacent tapes 9mwhile for the second device valves 102m.2n open to allow fluid to flow along a number of sections 3* .n + 1 crossing tapes 9m and close for sections 3m. * along tapes 9m. After the completion of the process, the distribution of liquids inside the devices is the same. Next, the ribbons are pulled 9 m from another device, providing the opening and closing of valves 102m.2n for both devices is similar to the previous process. Repeating these steps many times, alternating stretching tapes 9m, the steady-state position forms the minimum surface observed by the position of the tops of the rods 12m in the top device. A variety of minimal surfaces is provided by various fixation of the location of the end movable partitions. The novelty of the invention is due to the originality of the use of poly-arcs for the formation of sections of scalable relief models in the research works of the Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS [2].

Источники информацииInformation sources

1. Ким П.А. УСТРОЙСТВО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЛИДУГИ. Патент RU 2461891 C2. Опубл. 20.09.2012, бюлл. N 26.1. Kim P.A. DEVICE MODELING OF THE POLIDUK. Patent RU 2461891 C2. Publ. 09/20/2012, bull. N 26.

2. Ким П.А. Полидуга как элемент конструирования профилей масштабируемой модели рельефа. Тр. Межд. научн. конгр. "ГЕО-Сибирь-2007", Новосибирск, Россия, т.3 , с.188-192. 5 стр.2. Kim P.A. Polydug as an element for constructing profiles of a scalable terrain model. Tr. Int. scientific Congr. "GEO-Siberia-2007", Novosibirsk, Russia, t.3, p.188-192. 5 pp.

Claims (1)

Устройство моделирования минимальной поверхности, содержащее линейку корпусов, каждый из которых имеет форму параллелепипеда, с верхними крышками, разделенных на несколько секций подвижными перегородками, размещенными с возможностью движения в вертикальных пазах, выполненных в боковых стенках корпусов, при этом крайние перегородки образуют подвижные торцевые стенки корпусов, в подвижных перегородках вертикально выполнены пазы меньшего размера для гибких нерастяжимых лент, все стенки корпусов выполнены прозрачными, а в стенках всех соседствующих секций выполнены согласовано вентильные отверстия, допускающие перетекание жидкости в ортогональных направлениях, отличающееся тем, что два идентичных устройства расположены друг над другом, секции выполнены квадратными, при этом ленты верхнего и нижнего устройств расположены ортогонально, между ними вертикально установлены штанги одинакового размера, проходящие через отверстия в верхней крышке нижнего устройства и в нижней крышке верхнего устройства обеих плоскостей квадратных секций, касаясь соответствующих лент обоих устройств, при этом в верхней крышке верхнего устройства в отверстиях секций установлены вертикально вторые штанги, касающиеся лент верхнего устройства, причем первые и вторые штанги образуют общие составные вертикальные штанги. A minimal surface modeling device comprising a line of housings, each of which is parallelepiped-shaped, with upper covers divided into several sections by movable partitions arranged to move in vertical grooves made in the side walls of the housings, with the extreme partitions forming movable end walls of the housings , in movable partitions vertically smaller grooves are made for flexible inextensible tapes, all the walls of the housings are made transparent, and in the walls all x adjacent sections are made matching valve openings that allow fluid to flow in orthogonal directions, characterized in that two identical devices are located one above the other, the sections are square, while the tapes of the upper and lower devices are arranged orthogonally, the same sized rods are vertically installed between them through the holes in the upper cover of the lower device and in the lower cover of the upper device of both planes of square sections, touching the corresponding flax t of both devices, while in the upper cover of the upper device in the holes of the sections vertically mounted second rods touching the tapes of the upper device, and the first and second rods form a common composite vertical rods.
RU2012155254/12A 2012-12-19 2012-12-19 Minimal surface simulation device RU2524474C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155254/12A RU2524474C1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Minimal surface simulation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155254/12A RU2524474C1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Minimal surface simulation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012155254A RU2012155254A (en) 2014-06-27
RU2524474C1 true RU2524474C1 (en) 2014-07-27

Family

ID=51215873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155254/12A RU2524474C1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Minimal surface simulation device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524474C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636910C1 (en) * 2016-10-03 2017-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВО "НГПУ") Device of modeling quasi-hyperbole

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1364980A (en) * 1972-02-25 1974-08-29 Omnium Tech Administrat Models of macro structures
US5156550A (en) * 1991-10-10 1992-10-20 Haggerty Enterprises, Inc. Bottom mounted air trap device
RU2461891C2 (en) * 2010-07-23 2012-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный педагогический университет" Polyarc simulation device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1364980A (en) * 1972-02-25 1974-08-29 Omnium Tech Administrat Models of macro structures
US5156550A (en) * 1991-10-10 1992-10-20 Haggerty Enterprises, Inc. Bottom mounted air trap device
RU2461891C2 (en) * 2010-07-23 2012-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный педагогический университет" Polyarc simulation device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИМ П.А. Полидуга как элемент конструирования профилей масштабируемой модели рельефа. Тр. Межд. научн. конгр. "ГЕО-Сибирь-2007", Новосибирск, Россия, т.3 с.188-192. 5 стр. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636910C1 (en) * 2016-10-03 2017-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВО "НГПУ") Device of modeling quasi-hyperbole

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012155254A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2461891C2 (en) Polyarc simulation device
Brasseur et al. Interscale dynamics and local isotropy in high Reynolds number turbulence within triadic interactions
CN107939366B (en) A kind of volume fracturing Dynamic Analysis of Horizontal Well Pressure method and device
RU2524474C1 (en) Minimal surface simulation device
RU2524882C2 (en) Apparatus for surface simulation with polyarcs
Settino et al. Signatures of the single-particle mobility edge in the ground-state properties of Tonks-Girardeau and noninteracting Fermi gases in a bichromatic potential
Efrati et al. Confined disclinations: Exterior versus material constraints in developable thin elastic sheets
McPhedran et al. Lattice sums for gratings and arrays
Mandal et al. Water wave scattering
RU2541274C2 (en) Polyarc simulation device
RU2580495C1 (en) Device for simulation cylindrical surface
Snyder c-Dominating Sets for Families of Graphs
Behrend et al. Higher spin alternating sign matrices
Seo et al. Argyres-Douglas loci, singularity structures and wall-crossings in pure $\mathcal {N}= 2$ gauge theories with classical gauge groups
RU2523988C1 (en) Universal unit for building polyarchs
Skučaitė Investigation of the spectrum for Sturm–Liouville problem with a nonlocal integral boundary condition
RU2636910C1 (en) Device of modeling quasi-hyperbole
Glantz et al. Capillary displacement in totally wetting and infinitely long right prisms
MX2015017477A (en) Method for producing honeycomb structures.
CN206652516U (en) A kind of use for laboratory instruction case
Kumar Vortex filament equation for some regular polygonal curves
RU2695138C1 (en) Voronoi diagram simulator
Dalai Incompressible Viscous Flows in Two and Three Dimensional Liddriven Cavities
Kelil Bivariate box splines and surface subdivision
Dobrokhotov et al. Wave trains associated with a cascade of bifurcations of space-time caustics over elongated underwater banks