專利名稱：一種失重體驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制造失重環(huán)境的機(jī)械裝置，更確切地說涉及一種可用于宇航員進(jìn)行失重訓(xùn)練或主題公園開展失重體驗(yàn)娛樂活動(dòng)的機(jī)械裝置。
背景技術(shù)：
失重體驗(yàn)，是宇航員訓(xùn)練中的一項(xiàng)重要科目，也是國內(nèi)外眾多主題公園極力追求的一種娛樂項(xiàng)目，但尚未見到一種真正意義上的失重機(jī)械裝置。目前，包括我國在內(nèi)，一些國家宇航員進(jìn)行失重訓(xùn)練必須到俄羅斯等少數(shù)國家，利用大型噴氣式飛機(jī)在萬米高空進(jìn)行拋物線飛行來制造失重的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在主題公園娛樂方面，嘉年華大型游藝項(xiàng)目中的“月面失重”體驗(yàn)，是用掛在頂棚上的彈性吊帶把體驗(yàn)者不斷的向上拉起；2003年，新西蘭人發(fā)明一種巨型透明球，玩球人被捆在透明球里滾下斜坡，以此獲得瞬間的失重感覺。上述幾種獲得失重體驗(yàn)的技術(shù)中，飛機(jī)拋物線飛行技術(shù)，費(fèi)用極高，風(fēng)險(xiǎn)過大；后兩種技術(shù)，嚴(yán)格上講，不能稱為失重體驗(yàn)裝置，它對(duì)參與者產(chǎn)生的體驗(yàn)，時(shí)間短暫，也不真實(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)原理，提供一種構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全的失重體驗(yàn)機(jī)械裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是建立一垂直于地面的閉合的環(huán)形軌道，沿整個(gè)環(huán)形軌道的兩條鋼軌內(nèi)側(cè)設(shè)置無源閉合線圈、帶狀齒條，以輸電導(dǎo)線同地面變電所連接；制作一能站立多人的正方體失重室，通過八個(gè)角上的滾動(dòng)軸承連接失重倉的失重室運(yùn)行軌道，置入球形失重倉內(nèi)，失重倉通過失重倉底座安置在環(huán)形軌道上。在失重倉底座的下部，對(duì)應(yīng)環(huán)行軌道上的無源閉合線圈設(shè)置兩排超導(dǎo)電磁體和傳動(dòng)齒輪，在失重倉底座的前后設(shè)置導(dǎo)向軸承，每一側(cè)設(shè)置運(yùn)行軸承。
采用直線同步電機(jī)推動(dòng)失重倉在環(huán)形軌道上高速運(yùn)行當(dāng)設(shè)置在環(huán)形軌道上的作為初級(jí)繞組的無源閉合線圈加上三相交流電后，與安裝在失重倉底座下部的作為次級(jí)繞組的超導(dǎo)電磁體產(chǎn)生電磁推力，推動(dòng)失重倉在環(huán)形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于離心力的作用，失重室中的體驗(yàn)者在失重倉運(yùn)行至環(huán)形軌道下部時(shí)進(jìn)入超重狀態(tài)，運(yùn)行至環(huán)形軌道上部時(shí)，則進(jìn)入失重的環(huán)境中。
因此，本實(shí)用新型能夠制造一種真實(shí)、穩(wěn)定的失重環(huán)境，使接受訓(xùn)練對(duì)抗失重生理影響，使參與娛樂的人們獲得既刺激，又真實(shí)的失重體驗(yàn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的環(huán)形軌道的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的失重倉正面剖視圖。
圖4是本實(shí)用新型的失重倉側(cè)面剖視圖。
圖5是體驗(yàn)者在失重室內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向示意圖。
在附圖中，1--環(huán)形軌道，2--支撐架，3--失重室，4--失重倉，5--失重倉底座，6--變電所，7--裝置基礎(chǔ)平臺(tái)，8--帶狀齒條，9--鋼軌橫梁，10--無源閉合線圈，11--鋼軌，12--失重室運(yùn)行軌道，13--環(huán)形齒輪，14--滾動(dòng)軸承，15--傳動(dòng)齒輪，16--超導(dǎo)電磁體，17--導(dǎo)向軸承，18--運(yùn)行軸承，19--失重室門，20--電梯間。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，在地面設(shè)置變電所6，在裝置基礎(chǔ)平臺(tái)7上建立環(huán)形軌道1，中間用支撐架2固定，內(nèi)有失重室3(虛線表示)的失重倉4通過失重倉底座5安置在環(huán)形軌道1上。
如圖2所示，環(huán)形軌道1由兩條“十”字形斷面的鋼軌11組成，之間用鋼軌橫梁9連接。沿整個(gè)環(huán)形軌道的兩條鋼軌11內(nèi)側(cè)設(shè)置無源閉合線圈10，以輸電導(dǎo)線連接到地面的變電所6。在鋼軌橫梁9的一側(cè)，平行于鋼軌11設(shè)置一條帶狀齒條8，用于使失重室始終保持水平狀態(tài)。
如圖3所示，失重室3為一正方體，八個(gè)角上按同一轉(zhuǎn)動(dòng)方向各安裝一個(gè)滾動(dòng)軸承14。把失重室3裝入金屬制作的球形失重倉4中，緊貼失重倉4的內(nèi)壁安裝兩條供失重室3的滾動(dòng)軸承14運(yùn)行的失重室運(yùn)行軌道12，以使失重室3在失重倉4內(nèi)可作360度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了保證失重室3在圍繞環(huán)形軌道1作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)始終保持水平狀態(tài)，環(huán)繞失重室3安裝一環(huán)形齒輪13，當(dāng)失重倉4在環(huán)形軌道1上作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形齒輪13通過一對(duì)傳動(dòng)齒輪15同鋪設(shè)在鋼軌橫梁9上的帶狀齒條8相互齒合作反向運(yùn)動(dòng)，使失重室3不隨失重倉4翻滾，而始終保持水平狀態(tài)。
在失重倉底座5的下部，每一側(cè)安裝四對(duì)運(yùn)行軸承18，前后各安裝一只導(dǎo)向軸承17。同時(shí)，沿環(huán)形軌道1方向，對(duì)應(yīng)環(huán)形軌道1上的無源閉合線圈10，每一側(cè)安裝一排超導(dǎo)電磁體16。
如圖4所示，把失重倉4安裝到環(huán)形軌道1的鋼軌11上。失重倉4底座下部的四對(duì)運(yùn)行軸承18，即每對(duì)上下兩只運(yùn)行軸承18分別落在鋼軌11內(nèi)外兩個(gè)軌道面上，加上每側(cè)兩只導(dǎo)向軸承17的支撐，可保證失重倉4任意運(yùn)行而不會(huì)發(fā)生脫軌等危險(xiǎn)。鋼軌11上的無源閉合線圈10同失重倉底座5下部的超導(dǎo)電磁體16相對(duì)應(yīng)，可保證磁力動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)作。
另外，在失重室3和失重倉4設(shè)置一失重室門19，供人們進(jìn)出。
應(yīng)用說明如圖5所示，為了保證失重倉有足夠的啟動(dòng)速度，可在每次運(yùn)行結(jié)束后把失重倉4停在a處，并在地面建立到a處的電梯間20，供體驗(yàn)者登倉。失重體驗(yàn)者經(jīng)失重倉底部和失重倉上設(shè)置的門19進(jìn)入失重室后，關(guān)門，啟動(dòng)失重倉4。失重倉4以自由落體的速度行至b處前，變電所6向無源閉合線圈10送電，磁力系統(tǒng)推動(dòng)失重倉4加速沿環(huán)形軌道運(yùn)行。通過調(diào)控電流，使失重倉4在環(huán)形軌道1上作高速的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)理論，當(dāng)V=Rg]]>時(shí)(其中，V為失重倉運(yùn)行速度，R為環(huán)形軌道半徑，g為重力加速度)，失重倉進(jìn)入a-b-c段軌道時(shí)，則出現(xiàn)超重現(xiàn)象；進(jìn)入c-d-a段軌道時(shí)，則出現(xiàn)失重現(xiàn)象。當(dāng)V>Rg]]>時(shí)，失重室內(nèi)的人，不但出現(xiàn)失重現(xiàn)象，而且會(huì)如圖5中箭頭顯示的方向沿離心方向懸浮而起。如建立一個(gè)直徑60m的環(huán)形軌道，R為30m，g一般取9.8m/s2，則V＝17m/s，即只要保證V不低于17m/s，就會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象。為制造明顯的失重環(huán)境，可以設(shè)計(jì)在25--30m/s之間。
權(quán)利要求一種失重體驗(yàn)裝置，包括裝置基礎(chǔ)平臺(tái)、支撐架、變電所等，其特征在于在一垂直于地面的環(huán)形軌道(1)的兩條鋼軌(11)內(nèi)側(cè)設(shè)置無源閉合線圈(10)、帶狀齒條(8)；制作一能站立多人的正方體失重室(3)，通過八個(gè)角上的滾動(dòng)軸承(14)連接失重倉(4)的失重室運(yùn)行軌道(12)，置入球形失重倉(4)內(nèi)，失重倉(4)通過失重倉底座(5)安置在環(huán)形軌道(1)上；在所述的在失重倉底座(5)的下部，對(duì)應(yīng)環(huán)行軌道(1)上的無源閉合線圈(10)設(shè)置兩排超導(dǎo)電磁體(16)和傳動(dòng)齒輪(15)，在失重倉底座(5)的前后設(shè)置導(dǎo)向軸承(17)，每一側(cè)設(shè)置運(yùn)行軸承(18)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種失重體驗(yàn)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺少真正意義上的失重機(jī)械裝置的問題，其在一垂直于地面的環(huán)形軌道的兩條鋼軌內(nèi)側(cè)設(shè)置無源閉合線圈、帶狀齒條，制作一能站立多人的正方體失重室，通過八個(gè)角上的滾動(dòng)軸承連接失重倉的失重室運(yùn)行軌道，置入球形失重倉內(nèi)，而失重倉通過失重倉底座安置在環(huán)形軌道上。本實(shí)用新型構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全，能夠制造一種真實(shí)、穩(wěn)定的失重環(huán)境，使接受訓(xùn)練對(duì)抗失重生理影響，使參與娛樂的人們獲得既刺激，又真實(shí)的失重體驗(yàn)。
文檔編號(hào)A63G21/00GK2738857SQ20042000958
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2004年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月6日
發(fā)明者肖桂彬 申請(qǐng)人:肖桂彬