專利名稱:平衡式地球儀的制作方法
本實用新型是一種地球儀。
傳統(tǒng)的地球儀均采用將地球模型支撐在厚重底座的弓形支架上的結構。因其整體重心在支撐面之上，為保持地球儀的穩(wěn)定性，必須增加底座的重量和加大底座支撐面積，因此使得結構和造型呆板笨重，裝飾性差，同時這種地球儀的功能單一，除用于地理教學外，缺乏其它教學功能和趣味性。
本實用新型的目的在于改變傳統(tǒng)結構，提供一種結構簡單，造型活潑，具有多種教學功能的地球儀。
本實用新型的實現(xiàn)運用了力學平衡原理。由物體重心與支撐點(或面)的相互位置關系對支撐穩(wěn)定性的影響可知，重心在支撐點(或面)之上，總是屬于一種不穩(wěn)定平衡，一旦重心偏離支撐點(或面)就將引起傾倒；重心在支撐點(或面)之下，則屬于最穩(wěn)定的平衡，無論受到何種外力，都不會發(fā)生傾倒，尤其對于支撐點支撐時，最后總會平衡于重心與支撐點處于同一重垂線的位置上。本實用新型的地球儀根據(jù)這一原理，采用了中心桿和平衡桿為骨架結構，地球模型位于中心桿的一端，中心桿的另一端可以作為支撐端使用。平衡桿可以有一根或多根，位于中心桿的周圍，并且至少應該有一個部位與中心桿連接，其中最方便的作法是使其端點與中心桿連接。當平衡桿只有一端與中心桿連接時，另一端可以呈輻射狀或其它形式分布于中心桿周圍；當平衡桿的兩端都與中心桿連接時，則平衡桿成封閉形式分布于中心桿周圍。平衡桿的數(shù)目不止一根時，其與中心桿的連接既可以集中于中心桿的同一位置，也可以相互交錯分布于中心桿的不同位置上，其重量、形狀、大小可以根據(jù)需要采取各種形式，如球形、飛碟形等。但不論采用何種形式，均應滿足地球儀在以中心桿的支撐端為支撐點時，其整體重心位于支撐點之下的要求，這是本實用新型的關鍵所在。這樣就保證了地球儀能始終處于最穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，受各種外力干擾都不會發(fā)生傾倒。當平衡物的分布使地球儀的總重心在中心桿的延長線上，地球儀在平衡時中心桿處于直立狀態(tài)；當總重心不在中心桿的延長線上，則平衡時中心桿呈一定角度的傾斜狀態(tài)，傾斜角度隨重心偏離中心桿延長線的多少而改變。整個地球儀可以支撐安放于任何形式的基座上。當采用硬質(zhì)材料基座時，由于支撐點與基座間的摩擦力很小，受到任何微小的外力作用，地球儀都可以作長時間的擺動或以支撐點為圓心作圓周轉動。
如果中心桿上帶有一支撐柱，地球儀就可以用支撐柱支撐，而不必使用中心桿的端頭支撐。
在采用帶支撐柱的結構時，如果中心桿與支撐柱之間通過帶有鉸鏈結構的連接件連接，則不僅使支撐柱在中心桿上的連接位置可以調(diào)節(jié)，從而改變地球儀的平衡角度，而且鉸鏈結構還可以使支撐柱不隨中心桿傾角的改變而變化，始終保持垂直狀態(tài)。
平衡桿與中心桿之間如果也用連接件連接，使平衡桿在中心桿上的連接位置可以調(diào)節(jié)，則可以使地球儀的整體重心位置發(fā)生變化而改變其平衡狀態(tài)。至于連接件與平衡桿是否為整體結構則不是關鍵。
為達到通過調(diào)節(jié)整體重心位置而改變地球儀平衡狀態(tài)的目的，平衡物與平衡桿的連接也可以采取可調(diào)式的連接方式，如平衡物上可以開有通孔或盲孔或溝槽等，與平衡桿之間采取螺紋、螺釘或其它方式進行調(diào)節(jié)和固定。
實現(xiàn)本實用新型的地球儀，還可以采用一種更簡單的結構，即省去平衡桿，只采用中心桿、支撐柱和平衡物的形式，地球模型位于中心桿的一端。為保持平衡，中心桿的另一端應彎向下方，平衡物位于彎曲的一段上，中心桿的彎折程度，同樣應滿足使地球儀支撐時其整體重心位于支撐點之下，并與支撐點在同一垂線上的要求。
這種無平衡桿的地球儀，其中心桿與支撐柱之間同樣可以采用帶鉸鏈結構的連接件連接。
為方便調(diào)節(jié)整體重心，平衡物在中心桿上也可以采用如前所述的可調(diào)式的連接方式。
本實用新型的地球儀采用了簡單的線條型結構骨架，不僅節(jié)省材料，而且造型簡潔明快，裝飾性強。通過對平衡桿和平衡物的不同安排，不僅可以使地球儀整體造型具有不同的涵義和表現(xiàn)力，而且可以進一步增強美感和裝飾性。例如按太陽系各大行星的形狀制造和安排平衡物，可以使地球儀增加在天文學方面內(nèi)容的表現(xiàn)力，支撐基座也可以配合整體造型的需要和愛好而設計安排。在選用硬質(zhì)材料的基座時，地球儀受輕微外力后即可依靠慣性繞支撐點作圓周運動，還可以啟迪人們體會地球的公轉運動。由于本實用新型地球儀的整體重心是落在地球儀實體之外、支撐點之下的某一空間位置，因此雖然是一種最穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，但卻給人以“不穩(wěn)定”甚至“不可能”的錯覺，尤其是不帶平衡桿的地球儀，雖然只用支撐柱的一個支撐點支撐，但它既不會前后傾覆，也不會左右偏倒，更增加了神秘感。對于青少年，這尤其有助于啟發(fā)他們的探索精神，通過自己動手安排和調(diào)整平衡桿和平衡物，改變地球儀的平衡狀態(tài)，使他們在學習天文、地理知識的同時，也了解和掌握了重力、慣性等力學方面的有關知識，將教育融于了知識性和趣味性的活動之中。因此本實用新型地球儀的作用和功能遠遠超出了傳統(tǒng)地球儀單一的地理教學范圍。
通過以下的實施例，可以對本實用新型地球儀有更清楚的了解。
圖1有平衡桿的地球儀圖2無平衡桿的地球儀在圖1所示的地球儀中，采用了兩根平衡桿(2)，它們分別處于中心桿(1)的兩邊，并且與中心桿(1)不在同一平面上。平衡桿(2)的一端通過連接件(5)與中心桿(1)連接，連接件(5)可以在中心桿(1)上調(diào)節(jié)位置并通過螺釘而使其固定。地球模型(3)位于中心桿(1)的上端，中心桿(1)的下端作為支撐端，支撐于倒置的酒杯充當?shù)幕稀榉乐蛊胶鈼U顫動，增加穩(wěn)定性，用加固件(8)加固兩平衡桿。平衡桿下端通過螺紋與平衡球(4)連接，使平衡球(4)可以在平衡桿(2)上調(diào)節(jié)位置。本實施例地球儀平衡時，中心桿(1)呈傾斜狀態(tài)。為增加美感，地球模型(3)的上方還設置了一個月球模型(9)。中心桿(1)同時也作為地球模型(3)的地軸，地球模型(3)可以繞其作自轉運動。
圖2所示的地球儀為無平衡桿結構，地球模型(3)位于中心桿(1)的上端，中心桿(1)的中部通過帶有鉸鏈結構的連接件(7)與支撐柱(6)連接。連接件(7)可以使支撐柱(6)調(diào)節(jié)并固定其在中心桿(1)的連接位置，并可以使支撐柱(6)始終保持直立狀態(tài)，中心桿(1)在支撐柱以下的一段應向下彎，在彎曲的這段中心桿上連接有平衡球(4)，它與中心桿(1)也通過螺紋連接，從而可以調(diào)節(jié)其在中心桿上的位置。整個地球儀通過支撐柱(6)支撐安放在基座上。地球模型(3)的上方也有一月球模型(9)。
權利要求
1.一種地球儀，其特征在于結構中有中心桿(1)，平衡桿(2)，地球模型(3)和平衡物(4)，地球模型(3)位于中心桿(1)的一端，平衡桿(2)至少應有一個點與中心桿(1)相連接，平衡物(4)連接在平衡桿(2)上。
2.如權利要求
1所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)上有支撐柱(6)。
3.如權利要求
2所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)與支撐柱(6)之間有帶鉸鏈結構的連接件(7)。
4.如權利要求
1、2、3之一所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)與平衡桿(2)之間有連接件(5)。
5.如權利要求
1、2、3之一所述的地球儀，其特征在于平衡物(4)在平衡桿(2)上采取可調(diào)式的連接方式。
6.如權利要求
4所述的地球儀，其特征在于平衡物(4)在平衡桿(2)上采取可調(diào)式的連接方式。
7.一種地球儀，其特征在于結構中有中心桿(1)，地球模型(3)和平衡物(4)，中心桿(1)上有支撐柱(6)，地球模型(3)位于中心桿(1)的一端，中心桿(1)的另一端向下彎，在彎曲的一段上連接有平衡物(4)。
8.如權利要求
7所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)與支撐柱(6)之間有帶鉸鏈結構的連接件(7)。
9.如權利要求
7、8之一所述的地球儀，其特征在于平衡物(4)在中心桿(1)上采取可調(diào)式的連接方式。
專利摘要
本實用新型是利用重力平衡原理，采用地球模型、中心桿、平衡桿和平衡物為基本結構的地球儀。地球模型位于中心桿的一端，利用平衡桿和平衡物維持平衡，整個地球儀僅以一個支撐點支撐在基座上。采用本實用新型的結構，地球儀將始終處于最穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。除具有地理教學功用外，還可以作為重力、慣性等力學教具，同時也可以作為饒有知識性和趣味性的陳設裝飾物使用。
文檔編號G09B27/08GK87205022SQ87205022
公開日1987年12月2日 申請日期1987年4月27日
發(fā)明者肖志和 申請人:肖志和導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan