機(jī)械式地動(dòng)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械式地動(dòng)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]人類歷史上首臺(tái)檢測(cè)地震的儀器是公元132年漢代科學(xué)家張衡發(fā)明，曾稱候風(fēng)地動(dòng)儀，失傳于東漢末年，僅在史書中留下二百多字的記載。其樽體外設(shè)八個(gè)方位，每個(gè)方位上均有口含龍珠的龍頭，在每條龍頭的下方都有一只蟾蜍與其對(duì)應(yīng)。任何一方如有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落入蟾蜍口中，由此便可測(cè)出發(fā)生地震的方向?，F(xiàn)代關(guān)于地動(dòng)儀的復(fù)原結(jié)構(gòu)，目前流行的有兩個(gè)版本，一種是王振鐸復(fù)原的地動(dòng)儀，采用在水平面上豎立圓柱狀的棍來(lái)檢測(cè)地震的發(fā)生，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)地震波傳來(lái)，水平面上豎立的圓柱狀的棍傾倒，可以檢測(cè)到地震的發(fā)生，但是由于圓柱狀的棍在地震發(fā)生時(shí)傾倒的方向不一定，所以不能檢測(cè)到哪個(gè)方向發(fā)生了地震，而且靈敏度不高，與古書中記載的地動(dòng)儀不符;另一種是馮銳復(fù)原的地動(dòng)儀，其采用把都柱懸掛起來(lái)，都柱下面有凹陷含住小球，小球下面中間由細(xì)棍托住，但凹陷與小球之間有余量，會(huì)降低靈敏度，同時(shí)都柱要?jiǎng)颖容^大的量，細(xì)柱頂端邊緣到凹陷邊緣的距離大于小球直徑時(shí)才能吐出小球，使靈敏度降低，另外其所需加工、安裝精度要求高，并不符合當(dāng)時(shí)的科技水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了提供一種克服以上缺點(diǎn)的符合史料記載、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、符合當(dāng)時(shí)的科技水平且靈敏度高并能同時(shí)準(zhǔn)確指出地震發(fā)生方向的機(jī)械式地動(dòng)儀。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]—種機(jī)械式地動(dòng)儀，包括水平底板和都柱，其特征在于:所述都柱垂直并固定于水平底板上，所述都柱四周設(shè)有兩個(gè)以上的驗(yàn)震棒，所述都柱周圍設(shè)有多個(gè)與驗(yàn)震棒相對(duì)應(yīng)的支撐座，在所述支撐座上設(shè)有與都柱中心的水平放射線相垂直的水平轉(zhuǎn)軸，所述驗(yàn)震棒的下端與相對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)軸鉸接、上方繞轉(zhuǎn)于支撐座上方，所述驗(yàn)震棒的上部及相鄰兩個(gè)驗(yàn)震棒之間的都柱上均設(shè)置有穿繩環(huán)I，采用同一根繩子依次穿過各個(gè)穿繩環(huán)I后留出長(zhǎng)度余量首尾相接結(jié)成繩環(huán)I，各個(gè)水平轉(zhuǎn)軸與都柱中心的距離相等且位于同一水平面，所述驗(yàn)震棒的重心的垂線位于相對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)軸的軸心與都柱之間或驗(yàn)震棒的重心的垂線與水平轉(zhuǎn)軸的軸心重合，各個(gè)驗(yàn)震棒的重心的位置一致。
[0006]上述的機(jī)械式地動(dòng)儀，所述驗(yàn)震棒的上部靠于都柱上。
[0007]上述的機(jī)械式地動(dòng)儀，所述驗(yàn)震棒的數(shù)量為一對(duì)以上且每對(duì)所述驗(yàn)震棒以都柱為對(duì)稱中心對(duì)稱布置，每對(duì)所述驗(yàn)震棒的下端的水平轉(zhuǎn)軸相互平行，所述都柱對(duì)應(yīng)每對(duì)驗(yàn)震棒上部?jī)蓚?cè)的位置分別設(shè)置穿繩環(huán)Π，采用同一根繩子依次穿過同一對(duì)驗(yàn)震棒上部?jī)蓚?cè)都柱上的各個(gè)穿繩環(huán)Π后留出長(zhǎng)度余量首尾相接結(jié)成繩環(huán)Π，所述驗(yàn)震棒上部位于繩環(huán)Π的外側(cè)且靠于兩側(cè)穿繩環(huán)Π之間的繩環(huán)Π的相應(yīng)位置處，以使驗(yàn)震棒豎立于支撐座上方。
[0008]上述的機(jī)械式地動(dòng)儀，所述驗(yàn)震棒的重心到相對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)軸的軸心的距離小于驗(yàn)震棒的重心到驗(yàn)震棒上部與繩環(huán)Π靠接點(diǎn)的距離。
[0009]上述的機(jī)械式地動(dòng)儀，所述驗(yàn)震棒由大徑圓柱段和位于大徑圓柱段頂部邊緣的小徑圓柱段組成。
[0010]上述的機(jī)械式地動(dòng)儀，所述都柱外周設(shè)有與驗(yàn)震棒的數(shù)量相等且--對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)由支架、設(shè)于支架上的杠桿組成，所述杠桿中部與支架鉸接，所述水平底板上方設(shè)有外殼，所述杠桿一端向驗(yàn)震棒的方向延伸，所述杠桿另一端伸出外殼并彎曲，所述杠桿的彎曲端部與外殼之間夾設(shè)有銅球。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、測(cè)震靈敏度高，能同時(shí)準(zhǔn)確指出發(fā)生地震的方向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)思巧妙，簡(jiǎn)單易行，操作方便；
[0013]2、有利于科學(xué)真實(shí)的重現(xiàn)張衡地動(dòng)儀，既能現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，又極具研究、教學(xué)、展覽價(jià)值。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)；
[0015]圖2是圖1中A向視圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2);
[0017]圖4是圖3中B向視圖。
[0018]圖中:1.水平底板、2.蟾蜍、3.支架、4.龍首、5.銅球、6.杠桿、7.外殼、8.頂蓋、9.驗(yàn)震棒、10.穿繩環(huán)1、11.繩環(huán)1、12.水平轉(zhuǎn)軸、13.支撐座、14.都柱、15.穿繩環(huán)Π、16.繩環(huán)Π。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1、圖2所示，該機(jī)械式地動(dòng)儀，包括水平底板I和都柱14，所述都柱14垂直并固定于水平底板I上，所述都柱14四周設(shè)有兩個(gè)以上的驗(yàn)震棒9，所述都柱14周圍設(shè)有多個(gè)與驗(yàn)震棒9相對(duì)應(yīng)的支撐座13，在所述支撐座13上設(shè)有與都柱14中心的水平放射線相垂直的水平轉(zhuǎn)軸12，所述驗(yàn)震棒9的下端與相對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)軸12鉸接、上方繞轉(zhuǎn)于支撐座13上方，所述驗(yàn)震棒9的上部及相鄰兩個(gè)驗(yàn)震棒9之間的都柱14上均設(shè)置有穿繩環(huán)110，采用同一根繩子依次穿過各個(gè)穿繩環(huán)IlO后留出長(zhǎng)度余量首尾相接結(jié)成繩環(huán)111，各個(gè)水平轉(zhuǎn)軸12與都柱14中心的距離相等且位于同一水平面，所述驗(yàn)震棒9的重心的垂線位于相對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)軸12的軸心與都柱14之間或驗(yàn)震棒9的重心的垂線與水平轉(zhuǎn)軸12的軸心重合，各個(gè)驗(yàn)震棒9的重心的位置一致。所述驗(yàn)震棒9的上部靠于都柱14上。本實(shí)施例中，采用8個(gè)驗(yàn)震棒9，也可以采用單數(shù)的驗(yàn)震棒9。
[0021]所述都柱14外周設(shè)有與驗(yàn)震棒9的數(shù)量相等且一一對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)由支架3、設(shè)于支架3上的杠桿6組成，所述杠桿6中部與支架3鉸接，所述水平底板I上方設(shè)有外殼7，所述杠桿6—端向驗(yàn)震棒9的方向延伸，所述杠桿6另一端伸出外殼7并彎曲，所述杠桿6的彎曲端部與外殼7之間夾設(shè)有銅球5。具體的是，機(jī)械式地動(dòng)儀的外殼7為安裝在水平底板I上的具有圓筒狀直壁的外殼，上面蓋有穹窿狀頂蓋8，外殼7的直壁內(nèi)側(cè)均勻分布八個(gè)支架3及杠桿6，八個(gè)杠桿6的一端都向內(nèi)對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的驗(yàn)震棒9，八個(gè)杠桿6的另一端通過夕卜殼7上的開□延伸到外面壓住在外殼7外面的銅球5使其不掉落，外殼7的直壁外側(cè)均勻分布八個(gè)嘴向下張開的龍首4，八個(gè)杠桿6延伸到外殼7外面的那一端和其壓住的銅球5都分別隱藏在八個(gè)龍口之中，在外殼7的外側(cè)底部均勻分布八個(gè)張口向上的蟾蜍2，每個(gè)蟾蜍2向上張開的大口都正好可以接住由所對(duì)應(yīng)的龍口落下的銅球5。這樣指示八個(gè)方向的驗(yàn)震棒9對(duì)應(yīng)八個(gè)方向的杠桿6，驗(yàn)震棒9傾倒會(huì)壓到其對(duì)應(yīng)設(shè)置的杠桿6的一端，使壓住銅球5的杠桿6另一端抬起，銅球5落下，落到下方的蟾蜍2口中，提示人們這個(gè)方向發(fā)生了地震。
[0022]工作原理:在地震發(fā)生時(shí)，地震波推著都柱14與水平轉(zhuǎn)軸12向遠(yuǎn)離地震源的方向移動(dòng)，但驗(yàn)震棒9在慣性的作用下還趨于在原位置，而與地震發(fā)生方向最接近垂直的水平轉(zhuǎn)軸12上方的驗(yàn)震棒9在慣性力的作用下向地震發(fā)生方向繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且阻力最小，重心到了軸心的外側(cè)，重力同慣性力一起使其繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)傾倒并觸動(dòng)對(duì)應(yīng)側(cè)的杠桿6，使該杠桿6另一端壓住的銅球5掉落。與此同時(shí)，在向地震發(fā)生方向繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驗(yàn)震棒9的作用下，繩環(huán)Ill被拉緊使其他方向的驗(yàn)震棒9被束縛在都柱14上，以免后續(xù)的地震波誤觸發(fā)其他方向的驗(yàn)震棒9使人們辨不清地震發(fā)生的方向。
[0023]驗(yàn)震棒9觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(杠桿)的靈敏度分析:
[0024]1、驗(yàn)震棒9重心的垂線越接近它們的水平轉(zhuǎn)軸12的軸心靈敏度越高，當(dāng)驗(yàn)震棒9重心的垂線與它們的水平轉(zhuǎn)軸12的軸心重合時(shí)靈敏度最高。各個(gè)驗(yàn)震棒9的重心的位置一致。
[0025]2、另外驗(yàn)震棒的靈敏度還與地震源的方向與所對(duì)都柱周圍驗(yàn)震棒的位置有關(guān)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生方向與都柱14中心的連線與其中驗(yàn)震棒9的水平轉(zhuǎn)軸12相互垂直時(shí)，地震使地面移動(dòng)的方向就是這根驗(yàn)震棒9繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，則該驗(yàn)震棒9最靈敏；當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生方向與都柱14中心的連線與驗(yàn)震棒9的水平轉(zhuǎn)軸12相互平行時(shí)，地震使地面移動(dòng)的方向不是驗(yàn)震