Я уже , но она работала от батарейки. А эта игрушка даже в батарейках не нуждается, так как питается от энергии света. Причём, энергии ей требуется совсем немного.

Я не удержался, и разобрал это изделие. Захотелось узнать, как организованно независимое движение лепестков и стебелька цветка.

(HD видео 1280х720px).

Внутри оказалась небольшая печатная плата с микросхемой, залитая компаундом и запитанная от фотоэлемента через электролитический конденсатор. Этот конденсатор является фильтром питания, а учитывая большой период колебаний, и накопителем энергии, в период времени между импульсами.

Выход генератора импульсов подключен к электромагниту, который выполнен в виде бескаркасной катушки. Глядя на эту катушку, можно с уверенностью утверждать, что это та же самая катушка, что используется в электромеханических часах или в кварцевых часах с декоративным маятником. Правда, у тех катушек есть ещё и обмотка обратной связи.

На этой картинке можно увидеть, как устроена система маятников игрушки. Каждый из элементов цветка имеет свой противовес. При этом единственный магнит встроен в противовес поз.1, уравновешивающий один из листиков цветка. Стебель соединён с противовесом поз.2, в который вкручен небольшой стальной шуруп-саморез поз.3.

Противовесы, уравновешивающие листья цветка, поз.1 и и поз.4 (на фото выше) соединены рычагом-ползуном поз.3, что делает их движение симметричным. Все маятники опираются на оси. На данной картинке, это поз.1 и поз.2.

Вот, собственно, и вся конструкция. Если у вас где-нибудь валяются неисправные электромеханические часы и фотоэлемент от неисправного калькулятора, то Вы можете попытаться сконструировать что-нибудь подобное.

Выставка на тему:

«Физика в игрушках».

Цели:

Подвести учащихся к формированию системы знаний, необходимых для объяснения принципа работы игрушек, действие которых основано на существовании Архимедовой силы; заводных игрушек; инерционных игрушек; звуковых игрушек; игрушек, действие которых основано на различном положении центра тяжести; электрических и магнитных игрушек.

Побуждать учащихся к выполнению мыслительных операций: анализа, синтеза, сравнения, обобщения.

Способствовать воспитанию аккуратности, эстетических чувств, навыков коммуникативного общения.

Оборудование:

Физические газеты по темам:

Звуковые игрушки;

Электрические игрушки;

Магнитные игрушки;

Инерционные игрушки;

Игрушки, действие которых основано на существовании Архимедовой силы;

Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести;

2. Различные игрушки:

Заводная кукла;

Музыкальные игрушки;

Машина с программным управлением;

Резиновые игрушки;

Инерционные игрушки;

Ванька-встанька;

Гармошка;

Гитара;

Погремушки;

Микроволновая печь;

Стиральная машинка;

Дудочка;

Игрушки на батарейках;

3. Записи песен:

Ванька-встанька;

Автомобили;

Кукла;

4. Презентация по теме: «Физика и детская игрушка».

5. Железная коробка.

6. Определения, записанные на плакате:

Осадка;

Ватерлиния;

Водоизмещение;

Грузоподъёмность;

7. Подъёмный столик;

8. Пружина;

9. Спички, нитки;

10. Наклонная плоскость;

11. Цилиндр, шарик;

12. Заводные машины, робот, цыплёнок;

13. Столбик монет, линейка железная;

14. Автомобиль с куклой;

15. Птичка Хоттабыча;

16. Штатив с грузами и ниткой;

17. Камертон с молоточком.

18. Штатив, на котором подвешена нить с шариком.

Первый ведущий:

С самого раннего детства нас окружают различные любимые игрушки. У каждого они свои.

И редко кто из нас не задумывался над тем, как устроены игрушки, не пытался заглянуть во внутрь игрушки.

Сегодня мы познакомимся со многими игрушками, узнаем о их устройстве, принципе действия и попытаемся ответить на вопрос: С какой наукой связано устройство многих игрушек?

Добро пожаловать на выставку: «Физика и детская игрушка».

Игрушки, действие которых основано на существовании Архимедовой силы.

Наша Таня громко плачет

Уронила в речку мячик

Тише, Танечка, не плачь

Не утонет в речке мяч.

2.Кристина прочитала стихотворение Маршака. Почему не утонет мяч и вот эти игрушки? (называет и показывает их).

1. Эти игрушки обладают большой подъёмной силой, потому что их вес намного меньше, действующей на них со стороны воды выталкивающей силы. И если вы не умеете плавать, то вам помогут удержаться на воде вот эти игрушки.

2. В существовании выталкивающей силы легко убедиться на опыте. Закрепим в лапке штатива динамометр, подвесим к нему тело на нити и заметим показания динамометра. Возьмём стакан с водой и поднесём под груз, будем поднимать стакан до тех пор, пока тело на нити не погрузится целиком в воду. Заметим показания динамометра, видим, что они уменьшились. Это произошло потому, что со стороны воды на тело действует Архимедова сила.

1. Величина выталкивающей силы зависит от плотности жидкости.

Опустим в банку с водой яйцо – оно тонет. Будем подсыпать в воду соль. По мере увеличения солёности воды яйцо всплывает.

Законы плавания тел использованы в устройстве детской игрушки «водолаз». Вес «водолаза» подобран таким образом, что при заполнении полости игрушки водой её вес становится больше выталкивающей силы, и, «водолаз» погружается на дно, а при заполнении полости воздухом выталкивающая сила становится больше веса игрушки, и «водолаз» всплывает.

Можно самим сделать интересную игрушку – «плавающий подсвечник». Воткнём снизу посредине свечи кнопку или небольшой гвоздик, для того чтобы свеча, плавая у поверхности воды, сохраняла вертикальное положение и не опрокидывалась. Если плавающую свечу зажечь, её вес будет постепенно уменьшаться, но и объём погружённой в воду части свечи также будет становиться всё меньше и меньше. Равенство между весом свечи и выталкивающей силой не будет нарушаться.

Обратите внимание на наш бассейн. Вы видите здесь много лодочек, корабликов. Представьте себе, что вот этот катер – большой корабль. Его только что построили и должны узнать предельный вес груза, который может принять этот корабль. Но не могут же нагружать корабль до тех пор, пока он не утонет, и таким образом узнать предельный вес груза.

Наибольший допустимый вес груза узнают заранее.

(Опускают в воду железную коробку, она плавает).

Опустим в воду железную коробку, она плавает, это показывает, что коробка вытесняет своей подводной частью количество воды, равное её весу. В этом отношении все суда похожи на нашу коробку.

(по таблице)

Запомним.

Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой.

Наибольшую допускаемую осадку судна отмечают на корпусе красной линией, называемой ватерлинией. (показывает на игрушках).

Вес вытесняемой судном воды при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести судна с грузом, называется водоизмещением судна.

1. А вот какой кораблик изготовил Сергей. Вырезал его из толстой

сосновой коры и дно снабдил килем из железной пластинки.

Красная линия на нём – это ватерлиния.

Посмотрите, как хорошо держится кораблик на воде!

Итак, законы плавания тел всегда учитываются при изготовлении

Игрушек, поэтому они и сами плавают на воде, и нам помогают плавать.

Заводные игрушки.

1.Очень давно, ещё маленькими мы полюбили эти игрушки: жёлтого

цыплёнка, зайку, робота.

А как лихо мчится машина уазик или этот паровозик. (демонстрирует).

2. Почему движутся игрушки? Разберёмся в этом, ознакомившись с

устройством игрушки «курочка-ряба».

Механизм, при помощи которого происходит движение курочки

состоит из основного вала и двух ведомых, пружины и зубчатого колеса

(показывает). Сжатая пружина обладает потенциальной энергией. За

Счёт потенциальной энергии тело может совершать работу.

1. Поместим пружину на металлический стержень от подъёмного столика.

Сожмём пружину и свяжем её ниткой. Подожжём нитку, пружина

взлетает высоко вверх. Пружина приобрела скорость, так как её

потенциальная энергия перешла в кинетическую.

2.С наклонной плоскости пустили цилиндр, на пути которого находится

шарик. Шарик тоже приходит в движение, так как цилиндр ударяется о

шарик и передаёт часть энергии, шарик движется, так как обладает

кинетической энергией.

1.Вернёмся к нашей игрушке. Потенциальная энергия пружины

превращается в кинетическую энергию механизма, и ножки курочки

приходят в движение.

2.У нас на выставке есть и другие игрушки, которые после завода могут

двигаться. Устроены они примерно так же как и курочка-ряба.

Это цыплёнок, уточка, петушок, зайчик, заводные автомобили, робот, паровозик.

Инерционные игрушки.

1 . Вы, ребята, смотрели сейчас заводные игрушки. А мои игрушки не требуют завода, но тоже движутся. (показывает движущийся автомобиль).

2. Принцип действия инерционной машины заключается в следующем: на

задней или передней оси находится ряд шестерёнок, которые в свою

очередь соединяются с маховиком. Мы толкаем автомобиль, шестерёнки

придают движение маховику. Маховик же обладает большой массой, а

следовательно, будет долго сохранять состояние движения, которое ему

сообщили.

1.Явление инерции можно наблюдать на опытах:

Установим наклонно на столе доску. Внизу у доски положили брусок.

Поместим на наклонную доску грузовик с находящейся в нём куклой

и предоставим ему возможность скатываться вниз. В конце доски

грузовик остановится, а кукла, продолжая двигаться, упадёт.

Следовательно, движение тел сохраняется до тех пор, пока не встретят на

своём пути препятствие.

2. - подвесим массивный груз на такой нитке, которая может выдержать

Нагрузку, намного большую силы тяжести груза. Такую же нитку

прикрепим снизу груза. Если за нижнюю нитку дёрнуть рывком, то

она оборвётся; если же медленно тянуть за неё, постепенно увеличивая

усилие, оборвётся верхняя нитка.

1.Это объясняется тем, что когда нижнюю нить резко дёргают, то

время взаимодействия руки и нити настолько мало, что груз не

успевает изменить свою скорость и верхняя нитка не обрывается:

у груза велика инертность. В то же время у нижней нити, много

менее инертной, скорость изменяется на большее значение, и она

обрывается.

2.Составим столбик монет. Линейкой будем выбивать монеты из

столбика. Столбик не разваливается, так как монеты по инерции

сохраняют состояние покоя.

1.Все эти опыты помогают объяснить действие инерционных игрушек.

2. А теперь мы расскажем вам об очень интересной игрушке. Она

Называется «Птичка Хоттабыча».

1.«Птичка Хоттабыча» представляет собой стеклянную наглухо

запаянную фигурную ампулу (показать рисунок). Ампула наполнена

легко испаряющейся жидкостью. После смачивания водой ватного

чехла на голове «птички» начинается испарение, которое охлаждает

верхний шарик ампулы (голову «птички»).

2.Итак, вследствие охлаждения верхнего шарика (головы «птички»)

жидкость вытесняет из нижнего шарика превосходящим давлением

паров в нижней части игрушки. Голова «птички» становится тяжёлой,

«птичка» начинает наклоняться и занимает горизонтальное положение.

1.В этом положении происходит два независимых друг от друга

процесса:

- «птичка» макает свой клюв в воду.

Происходит смещение паров нижнего и верхнего шариков, давление

уравнивается, и жидкость под действием собственного веса течёт в

нижний шарик. «Птичка» поднимается и снова располагается

вертикально.

Звуковые игрушки.

1.Мы живём в мире звуков. Где бы мы не находились, нас сопровождают

разные звуки. Вот, например, ещё совсем маленький ребёнок, а уже

гремит погремушкой. Это его первая игрушка, и она звуковая.

2.Посмотрите эту птичку (показывает игрушку). Если закрыть канал с

Одной стороны пальцем, а с другой стороны в него подуть. То звука не будет слышно. Если открыть отверстие и подуть в игрушку, то раздаются весёлые трели. Вы хотите узнать, почему поёт птичка?

1.Если по камертону ударить молоточком, то камертон зазвучит.

Поднесём к звучащему камертону маленький шарик, подвешенный

на нити. Ветви камертона будут периодически отталкивать шарик. Это

показывает, что ветви звучащего камертона колеблются. Как только

прекращаются колебания камертона – исчезает и звук. Следовательно,

источниками звука являются колеблющиеся тела.

2.В канале птички колебался воздух, а в этой игрушке, которая называется «водяной» соловей, будет колебаться вода. Её колебания

Тоже станут источниками звука.

1.Звуки бывают разной высоты (показывает свирель, свистит в неё).

Высота тона зависит от частоты колебаний.

2. Теперь посмотрим другие игрушки. (показывает игрушки, которые

при нажатии на неё, издают мелодию). Когда мы нажимаем на эти

игрушки, воздух выходит из игрушки, находящейся внутри игрушки,

а когда мы её отпускаем – устремляется внутрь игрушки, она постепенно

распрямляется, воздух внутри неё колеблется, издавая звук.

1.«Говорящие» куклы умеют произносить: «Мама» (показывает), медведи

могут рычать. Причина этого – колебания воздуха внутри кожаной

коробочки с отверстиями, которую помещают внутрь игрушки.

При наклоне куклы груз, находящийся в коробочке, падает, заставляя

воздух в ней сжиматься и выходить в отверстие. Колебания воздуха

сопровождаются звуком.

2.Причиной музыкальных звуков, издаваемых шарманкой (показывает),

тоже являются колебания воздуха внутри неё. Чтобы звук был громче,

ящик шарманки делают большим и полым.

1. Вот посмотрите, как тихо звучит камертон, снятый с резонаторного

ящика. Если же поставить камертон на ящик, то его колебания через

стенки ящика передаются воздуху в нём. Вследствие этого воздух тоже

начинает колебаться и издавать звук. Если частоты колебаний камертона

и воздушного столба одинаковы, то происходит усиление звука –

резонанс.

2.Надеюсь теперь вам понятно, для чего у шарманки, гитары, пианино

делают резонаторные ящики. (показывают их).

1.На нашей выставке представлены и другие звуковые игрушки. Это

гармошка, поющие зверушки. (показывает и перечисляет их).

Мы познакомились только с некоторыми звуковыми игрушками.

Думаем, что теперь вы сумеете объяснить принцип действия любых

звуковых игрушек.

Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести.

1.Представим себе, что мы с вами в цирке. Идёт обычное цирковое

представление. Выступают акробаты, дрессировщики животных, ловко

подбрасывают мячи жонглёры. (показывает рисунки).

2.Очень интересное искусство – жонглирование. Правда, оно связано с

очень большим трудом. Но есть и особые секреты, не овладев

которыми трудно жонглировать. Эти секреты заключаются в законах

физики, без которых жонглёр не может быть находчивым и ловким.

Например, он должен знать, при каких условиях тело может

опрокинуться или изменить направление полёта.

1. Всё это знали и на фабрике детской игрушки. Посмотрите, какие

красивые неваляшки там сделали.

(звучит песня о кукле-неваляшке).

2.А чтобы понять, почему она никогда не падает, обратимся к физике.

Возьмём линейку и подвесим её на нитке так, чтобы нитка свободно

передвигалась. Будем менять положение петли, чтобы линейка пришла

в равновесие. В этом случае говорят, что линейка подвешена в центре

тяжести.

1. Центр тяжести есть у любого тела: у круга, треугольника,

Пятиугольника и т д (показывает фигуры на нитях).

2.А теперь рассмотрим, при каких условиях тела находятся в равновесии.

Для этого возьмём «этажерку» и проделаем опыт.

1. Будем положение этажерки менять и заметим, что если вертикаль,

проведённая из центра тяжести, пересекает площадь опоры, то

этажерка остаётся в равновесии. Устойчивое равновесие наблюдается

при самом низком положении центра тяжести.

2.Большой устойчивостью обладает тело, имеющее форму шарового

сегмента, лежащего на своей выпуклой поверхности. Такое тело

используется в устройстве распространённой игрушки – неваляшки.

При всяком наклоне игрушки её центр тяжести поднимается. (рисунок).

Это вызывает самостоятельное движение игрушки к исходному

положению устойчивого равновесия, при котором центр тяжести

расположен ниже.

1. Пожалуй, самыми «ловкими» являются балансирующие игрушки.

Эта курица стоит на любой опоре. За стержень с шарами она

закрепилась точно посередине, чтобы моменты сил, действующих

на стержень справа и слева были равны. Наклон курицы происходит

в том случае, когда мы опускаем балансир (показывает), понижающий

положение центра тяжести.

2.А вот какой умный ослик! Его движение связано с изменением центра

тяжести.

1. Вот эта кукла закрывает глаза, когда находится в горизонтальном

положении.

Центр тяжести – это только точка тела, но какое исключительно

Большое значение имеет она даже при изготовлении игрушек.

Электрические и магнитные игрушки.

1. Знакома ли вам кукла Наташа? (показывает куклу). Вот Наташа пошла

в школу, а вот она играет. Мы любим Наташу за то, что её можно так

быстро переодевать. А как устроена эта игрушка?

2.(На модели показывает). На груди у куклы закреплён магнит, а на все

её платья прикреплены металлические пластинки. Мы знаем свойства

магнита притягивать металлические тела. Вот у меня в руках

полосовой магнит. Когда я подношу его к металлическим предметам

гвоздику, например, то они притягиваются магнитом.

1. Это свойство используется в различных играх. (перечисляет их).

2. Теперь познакомимся с другим интересным явлением. Пропустим через проводник, помещённый в магнитном поле, электрический ток.

Проводник отклонится (опыт). Это свойство проводников с током двигаться в магнитном поле используется в электродвигателях. (показывает его).

1. в технических электродвигателях обмотка состоит из большого числа витков проволоки. Эти витки укладывают в пазы (прорези), сделанные вдоль боковой поверхности железного цилиндра. Этот цилиндр нужен для усиления магнитного поля. На рисунке изображена схема такого устройства, оно называется якорем двигателя. На схеме витки проволоки показаны кружочками.

2. Магнитное поле, в котором вращается якорь такого двигателя, создаётся сильным электромагнитом. Электромагнит питается током от того же источника тока, что и обмотка якоря. Вал двигателя, проходящий по центральной оси железного цилиндра, соединяют с прибором, который проводится двигателем во вращение.

1. Электрический двигатель является главной частью электрических игрушек. На выставке представлены такие игрушки – стиральная машина, микроволновая печь, пылесос. В них электродвигатели питаются от батареи.

2. В игрушке «микроволновая печь» начинает вращаться утка на тарелке после нажатия кнопки включения источника тока. В качестве источника используют батарейки. В результате поворота ручки цепь замыкают и тарелка начинает вращение.

1. Посмотрите на эту куклу. Она движется и поёт. (демонстрирует игрушку). Это всё возможно осуществить с помощью маленького электрического двигателя.

2. На нашей выставке представлены и другие игрушки, действие которых объясняется существованием электрического тока. (показывает и называет их).

Игрушки, действие которых основано на использовании радиоволн.

1. В 1905 году было впервые продемонстрировано явление радиосвязи в городе Петербурге на курсах обучения курсантов нашим соотечественником Александром Степановичем Поповым. И вряд ли кто-нибудь из присутствующих там специалистов мог подумать, что не пройдёт и столетия, как любой ребёнок сможет управлять игрушкой, которая работает на принципе радиосвязи.

2. Я покажу вам сейчас несколько игрушек, которыми управляют радиоволнами. (демонстрирует и показывает их).

1. Практически каждый человек в нашей стране является пользователем сотового телефона или дома имеет радиотелефон. В устройстве и принципе работы этих аппаратов применяют радиоволны.

Второй ведущий:

Вы посмотрели выставку «Физика и детская игрушка». Мы очень надеемся, что она поможет соединить вам замечательный мир детства с миром науки, в который вы вступаете.

Фабрика «Весна» - в то время ещё артель «Игрушка» - появилась в 1942 году. С тех пор производство игрушек ни разу не останавливалось. На фабрике выпускают 1 200 видов разной детской игровой продукции, из которых около 500 - это куклы. Производственные цеха и участки находятся в Кирове и за его пределами - в Слободском, Лянгасово и Баташах. Товар продают через дилерскую сеть в 70 регионах России, а также в страны СНГ. В Орле и Нижнем Новгороде открыты филиалы компании. The Village побывал на фабрике и выяснил, из чего и как сделаны куклы.

Фабрика игрушек «Весна»

Один из старейших производителей детских игрушек в России

Месторасположение : Киров

Количество сотрудников : 530

Дата основания : 1942 год

Процесс разработки новой модели куклы до её появления на полке магазина занимает около девяти-десяти месяцев. Согласно бизнес-плану фабрики, таких новинок должно быть около ста в год. Ежедневно производство выпускает около трёх тысяч кукол. Модели меняются каждый день, обычно их количество 30–50 видов.

Сначала художники, модельеры и дизайнеры разрабатывают образ новой игрушки, делают эскизы внешнего вида и аксессуаров. Затем скульптор-форматор изготавливает из пластилина форму будущих частей куклы - голову, руки, ноги и туловище. На их основе создаётся гипсовая форма, затем восковая и, наконец, металлическая гальваноформа. Именно она используется для следующего этапа производства - ротационного формования.

На ротационном участке из дозатора гальваноформы заполняют ПВХ-пластизолем (поливинилхлорид-пластизоль) и герметично закрывают. Затем диски, укомплектованные гальваноформами, помещают в ротационную печь, где приводят во вращение в трёх параллельных плоскостях и одновременно нагревают. Такая процедура не позволяет пластизолю спекаться, а равномерно распределяет его по стенкам формы. В итоге вещество «желатинизируется» - превращается в плотный цельный материал. Все печи компьютеризированы, и, в зависимости от программы и изделия, в среднем гальваноформы находятся внутри от 8 до 16 минут при температуре 140–270 градусов. После этого, чтобы без труда извлечь полуфабрикаты игрушек, их охлаждают в специальной камере.

Детали пластмассовых кукол - туловища и ноги - изготавливают методом экструзионного выдувания. В экструдере - станке для переработки - пластмасса расплавляется и попадает в открытую форму туловища или ног куклы. После наполнения её края смыкаются, а внутрь подаётся сжатый воздух, который разгоняет расплавленный материал по полости формы. Из открытой формы извлекают готовое изделие и направляют на участок обработки пластмасс.

На этом участке в туловищах кукол сверлятся отверстия, чтобы куклу можно было собрать и вставить, если кукла озвученная, звуковое устройство. Все тексты, которые говорят куклы, проходят психолого-педагогическую экспертизу. Эксперт даёт заключение о том, что прослушивание не навредит ребёнку и не вызовет агрессивных действий, а, наоборот, разовьёт нужные навыки. Здесь же определяется, с какого возраста ребёнок может играть с этой куклой. Помимо этого, каждая игрушка имеет сертификат соответствия.

Далее изделия поступают на художественный участок. Здесь оформители придают заготовке вид куклы. Сначала игрушке пришивают волосы на специальной прошивной машине. Прежде чем выполнить эту процедуру, головы нагревают в специальных нагревательных барабанах при температуре около 65 градусов: когда пластизоль мягкий, то прошивать его легче. Для волос используют итальянское нейлоновое волокно. Прямые волосы кукол пришиваются сразу с бобин, а для волнистых используют опаренный нейлон, который поступает от производителя сложенный кольцами.

После этого оформители делают куклам «макияж»: аэрографом румянят щёки, кистью рисуют брови и губы. Затем полуфабрикат поступает к специалисту, который вставляет глаза. Часть из них производится тут же на фабрике, но основная доля - от испанского производителя.

Следующий этап производства кукол - сборка. На фабрике производят куклы мягконабивные (голова, руки и ноги из пластизоля, туловище изготавливается из нетканого материала и заполняется гипоаллергенной смесью из синтетического волокна и поролона) и пластмассовые (туловище и ноги из пластмассы, остальное - из пластизоля). На этом же этапе кукол одевают и причёсывают. Для каждой игрушки дизайнерами-модельерами разработана своя одежда и причёска.

Одна из популярных моделей куклы - Анастасия. У неё 11 коллекций, среди которых, например, «Спорт» (Анастасия-фигуристка), «Народные мотивы» (Анастасия - русская красавица) или «Профессии» (Анастасия-учитель).

На фабрике несколько швейных цехов для производства одежды. На одном из них есть вязальный участок, где для кукол изготавливают трикотажные вещи. Для каждой куклы обычно предусмотрено несколько нарядов - тот, в котором она продаётся, и дополнительные, которые можно приобрести отдельно. Переодевание игрушек положительно влияет на мелкую моторику детей. В качестве застёжек используют чаще всего самоклеящиеся «липучки», чтобы ребёнок любого возраста смог с ними справиться.

И, наконец, завершающий этап - кукол упаковывают в коробки, которые складывают в гофроящики. В таком виде игрушки отправляются на склад, а потом попадают на полки магазинов.

фотографии: Евгений Ананьев

Игрушки с двигателями — игрушки, снабжённые двигателями различных типов. Двигатели (заводные механизмы) повышают игровые свойства и занимательность игрушек.

Основными типами двигателей для игрушек являются: 1) резиномоторы, 2) пружинные заводные по типу часовых механизмов и 3) электрические.

Такие двигатели, как паровые, водяные, ветряные и реактивные, применяются в игрушках очень редко. Некоторое распространение получили двигатели внутреннего сгорания в виде микролитражных моторов для авиамоделей.

Резиномотор для авиамоделей

Резиномоторы нашли широкое применение в летающих моделях самолётов, а также в некоторых простейших транспортных игрушках. Они представляют собой ленту или жгут из тонких резиновых нитей, работающих на скручивание или растяжение и действующих непосредственно на ведущий винт или колеса игрушки без какого- либо передаточного механизма. Достоинства такого двигателя заключаются в простоте устройства и достаточной мощности при незначительном весе. Недостатками же его являются: кратковременная работа, неравномерность вращения, необходимость длительного закручивания для запуска, старение резины, вызывающее потерю её упругих свойств.

Пружинный двигатель

Пружинные двигатели , называемые иначе заводными механизмами, получили очень широкое применение в игрушках благодаря сравнительной простоте конструкции, доступности массового производства (штамповка и механическая обработка на станках), небольшим размерам при достаточно большой мощности, возможности регулировать скорости в довольно широких пределах и возможности менять направление вращения. Недостатками же заводных механизмов являются частые обрывы пружин, относительно быстрый износ зубцов шестерён. Пружинные двигатели применяются не только для металлических, но и для деревянных и пластмассовых игрушек. Наряду с ними производятся также заводные двигатели, детали которых целиком или частично изготовлены из пластмассы.

На рисунке выше показана принципиальная схема устройства пружинного двигателя , характерная для большинства заводных игрушек. Свёрнутая в спираль ленточная стальная пружина 1 закрепляется внешним концом ва корпус механизма, а внутренним — за валик 3, называемый заводной осью. При заводе ключом 2 пружина плотно наматывается на валик, т. е. заводится. Заведённая пружина благодаря её упругости стремится возвратиться в исходное положение, т. е. развернуться. Т. к. наружный конец пружины неподвижно закреплён, то под воздействием разворачивающейся пружины заводная ось начнёт вращаться, увлекая за собой главное зубчатое колесо 4. От этого колеса вращение передаётся рабочей оси 10 через ряд промежуточных зубчатых колес 5, 6, 7, называемых редуктором или трансмиссией. Редуктор необходим для придания нужного числа оборотов рабочей оси, на которой укрепляются ведущие колеса игрушки. Для того чтобы механизм работал плавно и равномерно, применяется регулятор скорости того или иного типа, получающий вращение от дополнительных шестерён редуктора 8, 9. Больше всего в пружинных двигателях применяется наиболее простой регулятор эксцентричного типа с неуравновешенным грузом 11. Работа его состоит в том, что с увеличением числа оборотов оси регулятора 12 увеличивается центробежная сила, от этого трение оси о подшипник возрастает и создаётся плавно возрастающий тормозящий момент. Если бы не было регулятора, пружина развернулась бы очень быстро, механизм работал бы очень непродолжительное время, а зубцы шестерён из-за быстрого вращения преждевременно изнашивались. Выпускалось немало игрушек с двигателями, механизм которых не имел регулятора скорости, некоторую роль регулятора у них выполнял вес самой игрушки: чем тяжелее игрушка, тем более спокойно и плавно она двигалась. Но всё же механизмы без регуляторов нельзя считать совершенными.

Шперрад с храповиком осевого действия

Важное значение в заводном механизме игрушки с двигателем имеет разобщающее устройство, так называемый шперрад , отключающий заводную пружину от механизма при заводе ключом. Существует много конструкций шперрадов, но наибольшее применение в игрушках получили два способа, указанные на двух рисунках ниже. Первый тип с храповиком осевого действия имеет следующее устройство. На заводной оси находится не связанное с нею зубчатое колесо с рядом небольших концентричных отверстий. К оси наглухо прикреплена пружинящая пластинка — храповик, изогнутые концы которой входят в эти отверстия. При заводе (повороте) ключом оси пружина наматывается на неё, храповик проскальзывает по отверстиям зубчатого колеса и оно не вращается. При разворачивании пружины заводная ось начнет вращаться в сторону, противоположную направлению завода, концы храповика войдут в отверстия зубчатого колеса, заставляя его вращаться.

Разобщающее устройство с осью

Другой способ разобщения пружины с механизмом показан на рисунке выше и основан на применении «плавающей» оси промежуточной шестерни. Эта ось удлиненным концом покоится в обычном подшипнике, а противоположным — в удлиненном отверстии (щели). При заводе зубчатое колесо увлекает своими зубцами промежуточную малую шестерню, при этом связанная с ней большая шестерня и ось поднимаются вверх и отключаются от механизма. Когда пружина начнет развёртываться, направление вращения зубчатого колеса изменится, оно своими зубцами прижмёт промежуточную шестерню к другому колесу механизма и последний начнет работать. Достоинство этого способа состоит в том, что игрушка получает некоторый свободный ход, т. е. после окончания завода игрушка может пробежать еще некоторое расстояние по инерции. При этом механизм не оказывает тормозящего действия вследствие автоматического выключения промежуточной шестерни на «плавающей» оси. Заводная пружина и зубчатые колёса помещаются между двумя металлическими стенками, называемыми платинками, роль подшипников в них выполняют отверстия без каких-либо втулок. На платинках обычно располагается рычаг стопора для остановки механизма и его пуска, а также скоба или специальная стенка для ограничения развёртывания пружины.

Механизм с проволочной заводной пружиной

В заводных механизмах, помимо пружин ленточного типа, применяются также пружины из стальной проволоки . Эти пружины просты в изготовлении и менее подвержены поломкам, но они занимают много места и требуют для завода большого количества оборотов ключом.

По конструктивным соображениям в водоплавающих игрушках с двигателями применяются заводные механизмы с переменой направления вращения в редукторе на 90° при помощи коронного зубчатого колеса 1 и малой шестерни 2, связанной с осью гребного винта. Некоторые механизмы, предназначенные для различных образных игрушек (птички, лягушки, жуки и т. д.), имеют устройство для превращения вращательного движения в поступательное.

Пружинный механизм для водоплавающей игрушки

На рисунке ниже изображён механизм для прыгающей лягушки . На рабочей оси находится анкерное храповое колесо 1, связанное с колеблющейся в двух точках скобой — анкером 2. Анкер выполнен за одно целое с лапами лягушки, которые в состоянии покоя оттянуты на некоторый угол от корпуса игрушки при помощи натяжной пружины 3. Пружинка противодействует весу самого механизма и при раскручивании пружины от действия анкерного колеса на скобу (лапы) весь корпус с механизмом будет энергично колебаться, при этом игрушка будет совершать движения, несколько напоминающие движения лягушки. Подобное колебательное движение корпуса имеется и в игрушке «клюющая птичка», но в отличие от лягушки здесь вместо анкерного устройства работает регулятор скорости с неуравновешенным грузом. При вращении грузика регулятора центр тяжести игрушки меняется и она совершает неопределенное поступательное движение. В таких образных игрушках, как «ходящий слон», «играющий клоун» и т. д., к платинкам механизма прикреплена система рычагов и кулис, придающих характерное движение рукам или ногам игрушки.

Механизм прыгающей лягушки

В некоторых транспортных игрушках (паровоз, автомобиль) ставились механизмы с переменным (реверсивным) ходом, т. е. игрушка могла изменять направление движения с переднего на задний. Для перемены хода применяелось действующее от руки или автоматически устройство, называемое трензелем (рисунок ниже). На рычаге 1 находится малая промежуточная шестерня (трибка) 2, связанная с трибкой 3 рабочей оси. Рабочая ось является также осью самого рычага. В правом положении трибка 2 зацепляется с зубчатым колесом 4 и придаёт направление вращения рабочей оси против часовой стрелки. При передвижении рычага трензеля влево трибка 2 выходит из зацепления с колесом 4 и входит в зацепление с другой промежуточной трибкой 5, при этом направление вращения рабочей оси изменится и будет совершаться по часовой стрелке.

Работа трензеля

Работа трензеля: а — правое положение; б — левое положение

Устройство перемены хода катка

В распространённой в прошлом игрушке «дорожный каток » вместо трензеля применялось полукоронное зубчатое колесо, автоматически менявшее направление вращения колёс игрушки (рисунок ниже). Полукоронное колесо 1 имеет зубцы только на половине круга и, медленно вращаясь всегда в одну сторону, входит в зацепление то с левой трибкой 2 рабочей оси, то с правой 3, поэтому рабочая ось будет вращаться то влево, то вправо.

Все заводные механизмы, как правило, заводятся ключом. Ключи бывают съёмные или составляют одно целое с заводной осью. Последние, хотя и нарушают внешнее оформление игрушки, удобны тем, что их нельзя потерять.

Инерционный безпружинный механизм

Беспружинный инерционный механизм состоит в основном из редуктора с количеством зубчатых колёс от 2 до 4 (рисунок выше). На рабочей оси 1 находится главное зубчатое колесо 2, а на последней оси редуктора — маховик 3 и передаточный валик 4. Прокатив несколько раз рукой игрушку вперёд, заставляют маховик развернуться и набрать большое количество оборотов. Если теперь игрушку поставить на пол, то благодаря приобретенной инерции маховик через систему передач заставит вращаться рабочие колёса игрушки. Обращение с пружинными двигателями и уход за ними. Как и всякие механизмы часового типа, пружинные двигатели нуждаются в особом обращении и уходе. Согласно действующим ТУ заводные механизмы должны были работать плавно, без заедания и обеспечивать пробег игрушки на обусловленное расстояние. Но при хранении и транспортировании игрушка могла быть повреждена. Поэтому перед продажей заводные игрушки следовало осмотреть и мелкий ремонт, в случае необходимости, произвести на месте. Внешний осмотр должен был определить качество изготовления деталей, соответствие наличия деталей, качество покрытия, техническое состояние механизма, безотказность и надёжность в работе. В хорошо сделанном механизме все зубчатые колёса должны были вращаться центрично, без биения и перекоса, зубчатое зацепление плавное, без заедания. Рычаги, оси и стенки платинок не должны были быть погнуты или помяты. Ведущие колеса игрушки должны быть насажены на оси плотно, без перекосов. Все рабочие детали механизма смазывались лёгким машинным маслом (костяным или трансформаторным). Смазке подлежли: заводная пружина (между витками), места вращения осей и зубчатые колеса. Если механизм почему-либо не смазан, его следовало смазать при помощи маслёнки с длинным носиком, чтобы проникнуть в труднодоступные места механизма. Витки распущенной пружины смазывались мягкой, но прочной кистью так, чтобы отдельные волоски кисти не остались на деталях механизма. Внешний осмотр производился в следующем порядке: в первую очередь осматривалась заводная пружина. Если пружина гладкая, светлая, без пятен и ржавчины, она, как правило, работала надёжно. Если на пружине имелись раковины от коррозии это было признаком, что она обязательно разорвется в течение нескольких заводов ключом. Если же коррозия имела форму пятен (лёгкая ржавчина), то такая пружина могла служить сравнительно долго, но надёжной её считать было нельзя.

После пружины осматривались зубчатые колёса, главным образом их зубья и качество зацепления между собой. Если зубчатые колеса не имели смятых, «изъеденных» зубьев или других механических дефектов, то можно было дальнейшую проверку работы механизма производить неполным заводом ключа. Убедившись, что механизм работает нормально, можно было давать полный завод. Не рекомендовалось заводить механизм до отказа, т. к. пружина при этом получала перенапряжение в месте крепления к оси и могла лопнуть. Если при осмотре обнаруживалась помятость зубьев или плохое закрепление зубчатых колёс, игрушку следовало направить в ремонт. Для исправления помятостей следовало механизм разобрать, вынуть колеса из платинок и осторожно выправить их на стальной плите при помощи медного или деревянного молотка. При разборке нужно было иметь в виду, что соединение платинок производится при помощи загнутых язычков (клеммеров), которые легко ломаются при сгибании. Поэтому разгибать и сгибать язычки нужно было при помощи отвёртки и плоскогубцев, плавно, без резких усилий, предварительно слегка обколотив молоточком место сгиба для уменьшения натяжения металла. На практике часто встречаелся срыв внутреннего конца пружины с заводной оси. Если этот конец не лопнул и сохранил отверстие для крепления, то можно было соединить конец пружины со штифтом или специальным выступом на оси при помощи плоскогубцев. Внутренний конец можно было гнуть плоскогубцами так, чтобы образовалась довольно плотная петля. Расширив слегка отверткой эту петлю, насаживали пружину на ось так, чтобы в отверстие на конце пружины попал штифт (выступ) на заводной оси.

Устройство электромотора для игрушки

Электрические двигатели для игрушек. Основным типом такого двигателя являлся электромотор постоянно-переменного тока коллекторного типа в том или ином конструктивном оформлении. В целях безопасности питающий электромотор ток должен иметь по международным нормам напряжение не свыше 20 в. Хотя число оборотов коллекторных моторов легко поддавалось регулировке при помощи реостата или переключаемых отводов трансформатора, но оно весьма значительно (до 5000 об/мин.) и поэтому для соединения мотора с ведущими колесами игрушки требовался редуктор из зубчатых колёс.

Устройство электромотора показано на выше. Корпус 1 мотора, являющийся статором, представляет собой пакет из отдельных листов трансформаторной стали, стянутый при помощи заклёпок. На статоре размещены обмотки электромагнита 2. Внутри статора вращается ротор 3 из такой же стали, также имеющий обмотку. На оси ротора расположен коллектор 4 из отдельных, изолированных друг от друга пластин, соединённых с отводами от обмотки ротора. Число отводов ротора равно числу пластин коллектора и бывает в игрушках от 2 до 12. С двух сторон к коллектору прижимаются угольные щётки 5, соединённые электрически со статором и электрической сетью, питающей мотор. На конце оси ротора помещается шкив или шестерня 6 для соединения её с механизмом игрушки. От взаимодействия двух магнитных полей — переменного поля, образуемого статором, и постоянного поля ротора — последний придёт во вращение. Постоянное поле ротора образуется постоянным (точнее, пульсирующим) током, полученным в результате выпрямления переменного тока коллектором. Для питания электромотора от сети переменного тока применяется понижающий трансформатор (в целях безопасности применение автотрансформаторов было воспрещено).

Для водоплавающих игрушек с двигателями обычно использовались небольшие маломощные моторы, питаемые от батареи карманного фонаря, они работали без какой-либо передачи прямо на ось гребного винта. Питание током таких игрушек, как или трамваи, производились тремя способами: 1) через два изолированных друг от друга рельса (при изолированных осях колёс), 2) через внешние рельсы и третий внутренний рельс, 3) от контактного воздушного провода, подвешенного на мачтах. Во всех случаях съём тока осуществлялся подвижным скользящим контактом.

Обращение с электрическими двигателями и уход за ними. Внешним осмотром проверялось наличие контакта в подводящих цепях, состояние зубчатых колёс редуктора, лёгкость вращения ротора. Обязательно соблюдение правил смазки. Если при включении в трансформатор или батарею мотор не вращался, нужно было в первую очередь проверить наличие контакта между щётками и пластинками коллектора и при необходимости зачистить шкуркой пластинки и щётки. Если последние не касались пластин, то следовало растянуть пружинки, с тем чтобы они плотнее прижимали щётки к коллектору. Обрыв в цепи можно было проверить на месте испытанием при помощи батарейки и лампочки карманного фонаря. Если цепь была исправна, лампочка должна была загораться. Если обрыв наружный, то он исправлялся пайкой оловом с канифолью. Обрывы внутри ротора или статора можно было исправить только в мастерской. Если мотор при включении гудел и грелся, если щётки сильно искрили, это означало, что внутри обмоток произошло частичное замыкание витков. При полном замыкании мог сильно гудеть и нагреваться трансформатор. Во всех этих случаях требовался осмотр и ремонт в мастерских.

Игрушки с инерционным двигателем

Электровоз с электрическим двигателем

Эта игрушка представляет собой своеобразный по форме, несколько фантастический вагон электровоза, выполненный из ударопрочного полистирола разных цветов. Нижнюю часть вагона украшает ярко-красная пластмассовая рифленая накладка. На борту игрушки надпись «Артек—Орлёнок». Из окон вагонов смотрят любимые герои ребят: Незнайка, Самоделкин, Буратино, Петрушка, Красная Шапочка, Айболит и др. Ведёт этот чудо-вагон маленький космонавт.

Внутри корпуса игрушки размещены микроэлектродвигатель, звуковой прибор, контейнер для батарей питания. При работе механизма вагон двигается, обходит препятствие и издает прерывистые гудки, воспроизводящие звук электровоза. Размеры игрушки (в мм ): 393х80х113. Время непрерывной работы микроэлектродвигателя от трёх элементов типа «Марс» около трёх часов.

Цена 10 руб. (ориентировочно). В 1968 году планировалось выпустить около 10 тысяч таких игрушек.

Экспертный совет Всесоюзного постоянного павильона лучших образцов товаров народного потребления рассмотрел результаты просмотра качества электромеханических игрушек и микродвигателей, выпускаемых отечественными предприятиями, и принял решение о расширении их ассортимента и улучшении качества.

Игрушечные планетоходы

За последнее время все больше и больше стало появляться у ребят игрушек, «сердцем» которых является микроэлектродвигатель постоянного тока, питающийся от батареи типа КБС или элемента 373. Многие из них имеют световые или звуковые эффекты. Производством такого рода игрушек занимаются в нашей стране более 30 предприятий.

Игрушки "Смешной повар", "Шагающий пингвин" и "Доктор Айболит"

Совет отметил, что наряду с игрушками хорошего качества, к сожалению, много и устаревших. Было предложено снять с производства 15 видов игрушек низкого качества, заменив их новыми интересными моделями. Особое внимание обращено на то, что отсутствуют игрушки, управляемые по радио, наборы для занятий по конструированию, настольные железные дороги, автотрассы. Микроэлектродвигатели имеют малую мощность, низкий коэффициент полезного действия, что отражается на качестве игрушек. Совет предложил промышленным предприятиям обратить особое внимание на выпуск высококачественных электро-механических игрушек, отражающих достижения нашей страны в области радиоэлектроники, авиастроения, ракетостроения, космонавтики и пр.

Из журнала "Новые товары", 1968 год