專利名稱：大型游藝機飛碟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)的大型游藝機，具體地說是具有視線封閉的扁平殼體的大型飛 碟，游客可在平穩(wěn)自旋轉(zhuǎn)動的飛碟內(nèi)自由活動。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的各種旋轉(zhuǎn)游藝機一般都是敞開的，游人可以觀察到周圍景物的旋轉(zhuǎn)，容易 產(chǎn)生暈眩感，而且游人往往被安全帶束縛在椅子上，是一種被動的體驗。本發(fā)明的大型游藝機飛碟，平穩(wěn)地自旋，游人在視線封閉的飛碟內(nèi)部不會產(chǎn)生暈 眩感，而且可以自由活動，感受(離心力與重力產(chǎn)生的)彎曲的合力場中的各種神奇現(xiàn)象 例如水向上流、人在壁上走。

發(fā)明內(nèi)容
大型游藝機飛碟，由殼體(包括安裝于殼體內(nèi)的各種娛樂設(shè)施)、支撐體系、驅(qū)動 系統(tǒng)、定位裝置以及水平基座構(gòu)成。殼體為視線封閉的中空結(jié)構(gòu)，外觀為扁平的圓形(類似 扁平的圓面包)殼體底部為水平的圓形平面，殼體上部扁平的穹頂經(jīng)由傾斜的環(huán)形側(cè)壁 平滑地連接到底部邊緣；殼體下部設(shè)有承重結(jié)構(gòu)、定位機構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)，飛碟殼體在驅(qū)動系 統(tǒng)的作用下，在水平基座上平穩(wěn)地自旋轉(zhuǎn)動，游人可在中空的殼體內(nèi)自由活動。飛碟殼體的 半徑R，一般應(yīng)為10-25米，使游人在其中有足夠的活動空間。飛碟自旋的轉(zhuǎn)速與殼體的半 徑有關(guān)，具體說明見實施例。飛碟殼體的支撐體系有以下幾種模式1.輪式承重體系飛碟殼體下部沿周邊設(shè)置的輪系，該輪系包括安裝于殼體底部 的輪架，和裝于輪架上的承重輪，承重輪可以采用汽車輪胎，輪架上裝有減振器。2.氣墊承重體系該氣墊由安裝于殼體底部的環(huán)形圍裙與水平基座內(nèi)的水池所 封閉，氣墊內(nèi)的空氣壓力大于一個大氣壓。氣墊內(nèi)的壓力檢測機構(gòu)控制氣泵或鼓風(fēng)機的工 作，使氣墊保持適當(dāng)壓力。3.綜合采用氣墊和輪系支撐，由氣墊承擔(dān)大部分殼體重量，輪系承擔(dān)少部分重量， 但輪系可使殼體保持水平，承擔(dān)大部分不平衡力。為了使飛碟殼體自旋的軸心保持穩(wěn)定，可采用兩種方式定位1.中心定位在殼體底部中央安裝垂直的中軸，并在水平基座中央安裝與之匹配 的軸承和軸承座，飛碟殼體圍繞中軸自旋。2.邊緣定位殼體底部周邊安裝水平的定位輪，水平基座周邊建有環(huán)形限位墻， 定位輪壓在限位墻上。


圖1.大型游藝機飛碟的剖面示意圖(氣墊支撐，中心定位)圖2.飛碟側(cè)壁受力分析圖
圖3.飛碟內(nèi)部離心力與重力的合力矢量圖
圖4.飛碟內(nèi)部游客觀感示意圖
圖5.飛碟內(nèi)部設(shè)施安裝示意圖(俯視圖)
圖6.飛碟內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖
圖7.大型游藝機飛碟的剖面示意圖(氣墊和輪系支撐，中心定位)
圖8.大型游藝機飛碟的剖面及底面示意圖(氣墊和輪系支撐，邊緣定位)
圖9.飛碟外觀側(cè)視圖
附圖標(biāo)注(1)飛碟殼體( 水平基座(包括基座上的設(shè)施)C3)地基(4)飛碟中
軸(5)大型推力軸承(6)大型柱面軸承(7)軸承座(8)環(huán)形氣密圍裙(9)環(huán)形水池(10)氣 墊(11)驅(qū)動電機及減速器(1 輪架(1 承重輪(14)球面軸承(1 定位輪(16)環(huán)形限 位墻(17)圓形水池(18)水平滑梯(19)彎曲的保齡球道00)籃球架臺球桌02)扶 梯(23)臺秤(24)舞池(25)傾斜環(huán)形側(cè)壁(26)齒輪(27)扶梯欄桿(28)扶梯臺階面(29) 游人(30)游人甲(31)游人乙(32)射燈(33)彩燈(34)圖案(35)合力矢量(36)飛碟側(cè) 壁
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，具體描述各項實施例。實施例1.氣墊支撐，中心定位的飛碟飛碟殼體(1)為扁圓形的結(jié)構(gòu)，形似圓面包。其剖面如圖1所示頂部為弧形，側(cè) 壁與水平底面夾角為Φ，頂部與側(cè)壁、以及側(cè)壁與底面之間平滑過渡。飛碟底面中心下方 裝有中軸G)，底面周邊裝有環(huán)形氣密圍裙(8)；水平基座O)的地基(3)上設(shè)有環(huán)形水池 (9)，池水與氣密圍裙以及飛碟底面之間形成封閉的懸浮氣墊(10)，其中的氣壓大于外部的 大氣壓力?；鵒)的中央設(shè)有軸承座(7)，軸承座內(nèi)裝有大型推力軸承( 和柱面軸承 (6)，兩個軸承套在中柱(4)上；軸承座旁邊安裝了驅(qū)動電機和減速器(11)，通過齒輪06) 驅(qū)動主軸(4)帶動飛碟自旋。氣墊(10)承擔(dān)飛碟重量的90-95%，推力軸承( 承擔(dān)其余 的5-10%。氣墊使飛碟底部受力均勻，有利于減輕飛碟結(jié)構(gòu)重量。在飛碟平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的過程中，為了使游人可以垂直于傾斜的側(cè)壁站立，，飛碟自旋的 角速度ω應(yīng)滿足如下關(guān)系式ω =V tan Φ · g/R，式中，g為重力加速度，R為飛碟殼體的 半徑。在這一轉(zhuǎn)速下，(飛碟側(cè)壁上)離心力與重力的合力垂直于傾斜的側(cè)壁，使游人可以 直立于側(cè)壁上，如圖2所示πιω4為游人所受到的離心力，mg為游人的體重，F(xiàn)為游人所受 的合力。本例中，飛碟殼體的半徑R= 16米，側(cè)壁的剖面線與水平面的夾角Φ =45°，飛 碟自旋的角速度ω = V tan(45° ) · g/R = 0. 7826弧度/秒，即8. 03秒自旋一周。為了使游人所受的合力不大于其體重的V 2倍(約1.4倍)，側(cè)壁的傾角一般不大 于 45°。游人在視線封閉的飛碟殼體內(nèi)，是以飛碟內(nèi)部景物作為參照系，由于飛碟自身是 旋轉(zhuǎn)的，在旋轉(zhuǎn)參照系中，(相對于慣性參照系)增加了兩種特有的力離心力和科里奧利 力(簡稱科氏力)。一 .離心力在飛碟內(nèi)部任意一點，物體受到的離心力 · = πι·ω2·Γ式中m為 物體質(zhì)量，ω飛碟自旋的角速度，r為該點到飛碟中心的距離，離心力的方向是從飛碟的中心指向邊緣；物體受到的重力F = m 方向是垂直向下的。任何相對于飛碟靜止的物體， 都受到離心力和重力的雙重作用。圖3所示為飛碟內(nèi)部各點，離心力與重力的合力矢量圖， 矢量(36)的方向代表該處合力的方向，矢量的長度代表合力的大?。皇噶繄D形象地顯示了 飛碟內(nèi)部穩(wěn)定的、彎曲的合力場。通常，人對于上、下方向的感覺完全取決于重力的方向；在空間軌道，宇航員失去 了重力，也就失去了上、下的方向感；在飛碟內(nèi)部，游人對于上、下的方向感完全取決于合力 的方向，如圖4所示站在飛碟側(cè)壁上的游人(30)感覺自己是站在水平位置，飛碟底面是向 上傾斜的，而對面?zhèn)缺谏系挠稳?31)是橫著站立的。同樣，游人(31)感覺自己是站在水平 位置，看見對面?zhèn)缺谏系娜?30)是橫著站立的?；陲w碟內(nèi)部彎曲的合力場，可以在飛碟底面設(shè)置各種娛樂設(shè)施，如圖5(俯視 圖)所示從飛碟底面的中央到邊緣設(shè)有兩條水平的扶梯0 和兩條水平的滑梯(18)。扶 梯和滑梯將飛碟底面隔成四個象限，第一象限安裝了兩個臺球桌(21)，第二象限設(shè)置了三 條彎曲的保齡球道(19)，第三象限為舞池(M)，第四象限設(shè)置了 4只臺秤和兩個籃球 架00)。飛碟底部邊緣為傾斜的環(huán)形側(cè)壁05)。在飛碟內(nèi)部，由于離心力和科氏力的共同作用，投出的籃球和保齡球會沿曲線前 進，增加了投擲的難度和趣味性；臺球也只能歪打正著；在舞池內(nèi)，游人像在傾斜的山坡上 跳舞；游人在各臺秤上稱量的體重也不同越靠近飛碟邊緣體重越重。人在傾斜的環(huán)形側(cè) 壁上行走，如履平地，順著飛碟自旋的方向行走體重會進一步增加，反向行走則會降低。如圖6所示，水平的扶梯的臺階面( )，傾斜度從中央到邊緣逐級加大，邊緣處為 45度。游人09)可扶著扶梯的欄桿(XT) “向上”攀登到底面中央，然后順著滑梯(19) “向 下”滑到底面邊緣，在飛碟內(nèi)部彎曲的合力場中，游人向上、向下的感覺是直觀、真實的。二.科里奧利力在自旋參照系中，科里奧利力f。= 2m ·νX ω式中f。、v和ω都 是矢量，X表示兩個矢量的外積符號。如果飛碟是逆時針旋轉(zhuǎn)的，游人在飛碟底面上行走 時，則會受到向右的偏轉(zhuǎn)力；如果飛碟是順時針旋轉(zhuǎn)的，則會受到向左的偏轉(zhuǎn)力。例如一 個60體重公斤的人，以每秒1米的速度在上述飛碟底面上(不論向任何方向)行走，都會 受到約9. 6公斤側(cè)向的科氏力；如果以每秒0. 5米的速度行走，則只會受到4. 8公斤的側(cè)向 力。地球本身就是一個巨大的旋轉(zhuǎn)體，我們生活在地球上，自然以地球為參照系，為什 么感覺不到科氏力呢？原因在于地球自轉(zhuǎn)的角速度太低，科氏力對行人的作用很小，不易 覺察。但科氏力對地球上的宏觀物理現(xiàn)象卻有著顯著的影響，例如臺風(fēng)云系自旋的方向， 在北半球是逆時針的，而在南半球則是順時針的；北半球河流的左岸被河水沖刷得較厲害， 而南半球河流的右岸被沖刷得較厲害。這些都是科氏力作用的結(jié)果。在飛碟內(nèi)部，游人可以明顯地感受到科氏力的作用，除了新奇感以外，更有科普教 育的效果。人們在飛碟內(nèi)，還可以通過單擺試驗觀察科氏力和離心力的作用測定各處擺平 面的變化周期以及單擺的頻率。實施例2.氣墊和輪系支撐，中心定位的大型飛碟如圖7所示飛碟殼體(1)的底面邊緣均勻地安裝了承重輪系輪架(12)安裝于 飛碟(1)底面下方，輪架上安裝了承重輪(13)；此外，飛碟底面下的氣墊懸浮結(jié)構(gòu)與實施例 1相同。飛碟底面中心下方也裝有中軸G)，但其上的軸承(14)為球面軸承，允許中軸在一定范圍內(nèi)傾斜；軸承的外環(huán)與軸承座之間為滑動配合，允許中軸帶著球面軸承上下滑動，這 樣中軸就不承受飛碟的重量，中軸與飛碟底面之間也不會產(chǎn)生過大的扭矩，中軸僅僅起到 中心定位的作用。本例中，飛碟殼體(1)扁平的穹頂經(jīng)由弧形的側(cè)壁(36)平滑地連接到底面邊緣， 飛碟側(cè)壁的剖面線為弧線。本例飛碟的半徑隊=20米，飛碟自旋的角速度ω = V g/札= 0. 7弧度/秒，即自旋周期為9秒，在這一轉(zhuǎn)速下，游人在飛碟邊緣所受的合力為體重的1. 4 倍。一般來說，這種飛碟的轉(zhuǎn)速應(yīng)選擇在0.6 V g/R至1. 1 V g/R的范圍內(nèi)，最佳為V g/R。 不論采用何種轉(zhuǎn)速，飛碟運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速必須高度穩(wěn)定。實施例3.氣墊和輪系支撐，邊緣定位的大型飛碟如圖8. a所示地基(3)上建有圓形水池(17)，在飛碟⑴底面以及氣密圍裙⑶ 之間形成氣墊(10)。如圖8. b所示在飛碟底面周邊設(shè)有承重輪(1 和定位輪(15)，定位輪(1 壓在 環(huán)形限位墻(16)上。(見圖8. a)裝有承重輪的飛碟，其驅(qū)動系統(tǒng)可以裝在輪架(1 上，甚至可以將汽車的底盤和 發(fā)動機改裝后安裝在飛碟底面周邊。由于飛碟的直徑很大，盡管采用了氣墊，飛碟的底部和側(cè)壁還是要有足夠的剛性 和強度，可采用鋼板焊接成形，再用工字鋼加固；穹形頂部可采用雙層輕型玻璃鋼結(jié)構(gòu)，以 減輕重量并具備隔熱保溫的作用。為保持飛碟內(nèi)部空氣新鮮，可在飛碟頂部或側(cè)面安裝一 些百葉窗。還可在飛碟內(nèi)部安裝空調(diào)設(shè)備。飛碟的電源可通過電刷從外部導(dǎo)入。一個直徑40米的飛碟，重量可達150噸，飛碟底部氣墊的面積為700平方米，氣墊 中氣壓比外部高0. 02個大氣壓，則氣墊承受140噸重量，輪系承受10噸重量。如圖9所示飛碟殼體外部繪有色彩絢麗的圖案(34)并裝有各種彩燈(3 和射 燈(3 ，圖案中，在云間游弋的飛龍，好似繞著飛碟在徐徐游動，各種彩燈、射燈在夜晚將飛 碟裝點得燦爛奪目，動感十足，為旅游景點增光添彩。也可以將飛碟外表裝飾成科幻影片中 的飛碟，營造神秘、亦真亦幻的天外來客。
權(quán)利要求
1.大型游藝機飛碟，由飛碟殼體、支撐體系、驅(qū)動系統(tǒng)、定位裝置以及水平基座構(gòu)成，其 特征在于飛碟殼體為視線封閉的中空結(jié)構(gòu)，外觀為扁平的圓形；殼體下部設(shè)有承重輪和 氣墊懸浮體系，并設(shè)有中心或邊緣定位機構(gòu)以及飛碟驅(qū)動系統(tǒng)，飛碟殼體在驅(qū)動系統(tǒng)的作 用下，在水平基座上平穩(wěn)地自旋轉(zhuǎn)動，游人可在中空的殼體內(nèi)自由活動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于飛碟殼體下部的支撐體系，是 沿底部周邊設(shè)置的輪系，該輪系包括安裝于殼體底部的輪架，和裝于輪架上的承重輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于飛碟殼體下部的支撐體系是 封閉的懸浮氣墊，該氣墊由殼體底部、底部周圍的環(huán)形氣密圍裙以及環(huán)形水池內(nèi)的水所封 閉，氣墊內(nèi)的壓力大于一個大氣壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于飛碟殼體下部的支撐體系由 封閉的懸浮氣墊和沿底部周邊設(shè)置的輪系共同構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于殼體下部的定位機構(gòu)為安裝 于殼體底部中央的中軸以及設(shè)于水平基座中央的軸承及軸承座。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于殼體下部的定位機構(gòu)為安裝 于殼體底部周邊的水平定位輪以及設(shè)于水平基座周邊的環(huán)形限位墻，定位輪壓在環(huán)形限位 墻上ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于飛碟殼體底部為水平的圓形 平面，殼體上部扁平的穹頂經(jīng)由傾斜的環(huán)形側(cè)壁平滑地連接到底面邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于飛碟殼體扁平的穹頂經(jīng)由弧 形的側(cè)壁平滑地連接到底面邊緣，側(cè)壁的剖面線為弧線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于殼體內(nèi)部的底面設(shè)有從中央 輻射到邊緣的水平扶梯和滑梯，扶梯的臺階面與水平面的夾角從中央到邊緣逐級增大；飛 碟底面上還設(shè)有臺球桌、彎曲的保齡球道、舞池、臺秤、和籃球架。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型游藝機飛碟，其特征在于殼體外部繪有色彩絢麗的圖 案并裝有各種彩燈和射燈。
全文摘要
大型游藝機飛碟，為視線封閉的中空結(jié)構(gòu)，外觀為扁平的圓形；殼體下部設(shè)有承重輪和氣墊懸浮體系，并設(shè)有中心或邊緣定位機構(gòu)以及飛碟驅(qū)動系統(tǒng)，飛碟殼體在驅(qū)動系統(tǒng)的作用下，平穩(wěn)地自旋，游人在視線封閉的飛碟內(nèi)部不會產(chǎn)生暈眩感，而且可以自由活動，感受(離心力與重力產(chǎn)生的)彎曲的合力場中的各種神奇現(xiàn)象例如水向上流、人在壁上走。旋轉(zhuǎn)的飛碟外部繪有色彩絢麗的圖案，并裝有各種彩燈和射燈，為旅游景點增光添彩。
文檔編號A63G1/10GK102091419SQ200910261990
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者黃上立 申請人:黃上立