专利名称：大型游艺机锅底飞碟的制作方法
技术领域：
:本实用新型涉及大型游艺机领域，具体地说是涉及大型旋转游乐设施。
技术背景:本实用新型是对专利“大型游艺机飞碟”(专利号:ZL200920292271.3)的改进和补充:“大型游艺机飞碟”的底部是平面，周围是倾斜的环形侧壁，游客只有在倾斜的环形侧壁上才能直立于所在的环形表面，而在水平的底面上由于受离心力的作用无法直立(底面正中心除外)这样就大大地限制了游客的活动范围。本实用新型采用锅状底面，在特定的转速下，游人可在整个锅状底面上直立或自由行走，使游人的活动空间增大，可容纳的游客更多
实用新型内容
:大型游艺机锅底飞碟，由飞碟本体和承载飞碟的基座构成。飞碟本体是由锅状底面和穹形顶部构成的，飞碟底面的下部设有环绕锅底的环形桁架，用于加强飞碟的整体刚性，桁架上装有轮架，驱动轮和承重轮安装于轮架上；承载飞碟的基座为中间凹陷的圆台形，基座上设有环型路面或环形轨道，飞碟依靠驱动轮和承重轮在环形路面或轨道上自旋。自旋的离心力与地球引力在飞碟内部形成稳定而弯曲的重力场(以飞碟为参照系)。游客在视线封闭的飞碟内部自由活动，体验和目睹由弯曲的重力场所造成的各种前所未有的奇异现象。游人在飞碟内部受到重力和离心力的双重作用，要使合力的方向处处垂直于飞碟底面(锅底)，才能保证游人在任何位置都能直立于脚下的锅面。锅底采用一种“准旋转抛物面”，并配合特定的转速，即可实现这一要求，以下在实施例中加以详细说明。
: 图1.飞碟及其基座剖视图图2.飞碟侧视图图3.飞碟内部游人的观感示意图a.游人(10)的观感b.游人(15)的观感c.游人(11)的观感图4.锅底的参照曲线——抛物线图5.锅底的剖面线——抛物线下方的等距离曲线图6.飞碟剖面示意图附图标志说明:(I)飞碟底面(2)飞碟穹顶(3)轮架(4)承重轮(5)定位轮
(6)飞碟基座(7)气密围裙(8)池水(9)游人(10)游人(11)游人(12)抛物线
(13)等距离曲线(14)环形桁架(15)游人(16)驱动轮具体实施方式
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以下结合附图说明具体实施方式
:图1为飞碟及其基座剖视图，图中飞碟底面(I)与其上面的飞碟穹顶(2)构成一个视觉封闭的碟形空间一飞碟壳体。飞碟底面的下部设有环绕锅底的环形桁架，如图2所示，环形桁架(14)上面装有轮架(3)，承重轮(4)、驱动轮
(16)安装于轮架上；定位轮(5)也安装于轮架上，它是水平安装的，如图1所示:轮胎紧压在飞碟基座(6)的环形侧壁上，使飞碟在自旋过程中保持中心稳定。飞碟的直径一般为20米一60米，对于直径超过30米的大型飞碟，飞碟底面(I)的下部还装有环绕锅底的气密围裙(7)，如图1所示，围裙的下部浸入基座底部的池水(8)中，水面与锅底之间形成一个密封的空间，在这一密封空间内充入略高于一个大气压的空气(1.01-1.03个大气压)，形成一个气垫，承担整个飞碟90%的重量，其余重量由驱动轮和承重轮承担。气垫不仅使轮系的负荷大为减轻，更使飞碟的底部受力均匀，降低了对壳体结构刚性的要求，从而可减轻结构重量。飞碟内部，游人(9)站在飞碟底部正中央；游人(10)站在飞碟底面的边缘，游人
(11)站在飞碟底面另一侧的边缘。由于离心力和地球引力的合力处处垂直于飞碟底面，游人在任何位置都可垂直站立于所在底面。人们对上、下方向的感觉完全是由所受重力的方向决定的，因此在飞碟内部，所有游客都会感觉自己是站立在水平位置，而其他位置的游人都是倾斜站立，甚至是横着站立的:图1中，游客(9)当然看到游客(10)和游客(11)都是倾斜站立的。游客(10)却觉得自己是垂直站立于水平位置的，如图3a所示:他看到游客
(15)是倾斜站立的，而游客(11)竟横着站立在竖直的锅壁上！图3b所示为游人(15)的观感:自己是垂直站立于水平位置的，游客(10)和游客(11)都是倾斜站立的。图3c所示为游人(11)的观感:自己是垂直站立于水平位置的，游客(15)是倾斜站立的，而游客(10)是横着站立在竖直的锅壁上。
以下阐述如何保证(离心力和地球引力)合力的方向处处垂直于飞碟底面:设旋转抛物面由抛物线Y = kX2绕Y轴旋转而成，如图4所示:抛物线(12)为满足方程Y = kX2的曲线，A为曲线上任意一点，物体在A点所受的离心力f = m 2r式中m为物体的质量，《为飞碟自旋的角速度，r为A点的横坐标。物体所受的地球引力P = mg当W=时，离心力f 与地球引力P的合力F垂直于A点的切线方向。如果把抛物线作为锅底曲线，会存在以下问题:游人的重心高于锅底面，并不处于抛物线上，其所受合力并不完全垂直于锅底，尤其是飞碟的直径较小时，偏斜的情况更为严重。为了使游人的重心处于抛物线上，锅底曲线必须处于抛物线下方一定距离，例如0.9米。(设成人的平均身高1.7米，重心高度为0.9米。)锅底曲线是抛物线下方的“等距离曲线”，它与抛物线的距离处处相等。“等距离曲线”和“等距离曲面”是指曲线或曲面之间的法线方向的距离处处相等，如图5所示:曲线(13)是抛物线(12)下方的“等距离曲线”，距离抛物线(12)0.9米；图5中(I1 = d2 = d13…=dn = 0.9米,是两条曲线间的法线距离。显然，不能通过平移现有曲线或曲面得到“等距离曲线”或“等距离曲面”。采用曲线(13)作为锅底曲线，绕Y轴旋转即得到前述所谓“准旋转抛物面”，它是距离旋转抛物面下方0.9米的“等距离曲面”。图6为飞碟剖面示意图，锅底⑴的剖面线就是抛物线(12)下方的等距离曲线，图中游人(9)、(10)、(11)的重心都处于抛物线(12)上，他们所受的合力既垂直于抛物线
(12)，也垂直于锅底(I)。图6中，D表示飞碟的直径；H表示飞碟从底部到顶部的高度，以下列出几种不同大小的飞碟尺寸及其自旋周期(T):
D(米) H (米) T (秒)
1.256.25 7.1
2.307.57.77
3.40109.0
4.5012.5 10.0图1、图3、图6中，游人与飞碟的比例是按照40米直径的飞碟绘制的。飞碟内的娱乐项目:1.天翻地覆的神奇体验
游人在视线封闭的环境中，上、下的方向感完全是由身体所受合力的方向决定的，在飞碟内部，游人所受的合力总是垂直于他所站立的地面，因此不论游人处于锅底的什么位置，都会感觉到自己所站立的地方是水平的，游人在底面上行走，觉得飞碟底面和顶部都随着自己的行走而转动，自己总是处于最低的位置；站立在锅底边缘的游人会看到另一侧锅边的人竟横着站立在垂直的锅壁上。贴着锅底设置一条延伸到锅边的水槽，游人可观赏水沿着水槽向上流动。2.诡异的曲线运动置身于飞碟内部，游人的观感自然是以飞碟为参照系，而自旋的飞碟是一个旋转参照系，物体的运动规律与我们平时所在的惯性系全然不同:物体不仅受到离心力，运动的物体还会受到科里奥利力(简称科氏力)一一种垂直于运动方向的力，所以在飞碟内部，自由运动的物体总是在不断改变方向，呈现出怪异的曲线运动轨迹。在飞碟内设置篮球筐，游人即使在很近的距离内也难以投中，只有歪投才能正中，别有一番乐趣。如果进行一场篮球比赛，曲线传球将成为一项有趣的表演。在飞碟内还可设置弯曲的保龄球道，进行高难度的保龄球比赛。游人在锅底上行走时，也会受到科氏力的作用:科氏力fe = 2mvX ，式中fc、v和 都是矢量，X表示两个矢量的外积符号。V是运动速度，CO是飞碟自旋的角速度，上式表明速度越快，所受的科氏力越大。游人能够以0.5米/秒以下的速度在飞碟底面缓慢行走，但总是受到一个侧向推力，使人不由自主的偏向一边走。3.寓教于乐的科普活动①单摆实验:由于在飞碟内部地球引力和离心力合成一个弯曲的重力力场，单摆在不同位置摆动的周期不 同，可以通过测试单摆的周期推算出该处重力场的大小；由于飞碟在自旋，单摆的摆平面也在不断改变，测试摆平面变化的周期，即可得到飞碟自旋的周期。②质量与重量的区别实验:在通常情况下，人们无法通过称重来区别一个物体的重量与质量，但在飞碟内部却可以很直观地将二者区别开来:[0037]游人所处的位置越靠近锅底边缘，所受的离心力越大，所受的合力也越大，即体重越大；在锅底边缘，重力与离心力的大小相等，人的体重为正常体重的/2■倍，而在锅底中央为正常体重。在锅底的不同位置设置磅秤和弹簧秤，可以给游人称重；弹簧秤在不同位置称出的体重不同，而磅秤显示的永远是正常体重，因为磅秤称的是人的质量，而质量是物体惯量的量度，不受重力场影响，由此揭示了质量与重量的本质区别。③科氏力的测试:将小球表面沾满颜料，以一定速度在飞碟底面上滚动，留下一条弯曲的轨迹，通过分析轨迹的形状，即可算出小球所受的科氏力。飞碟表面绘有巨幅彩色图案并装饰高亮度LED彩灯，巨大的飞碟徐徐转动起来蔚为壮观，将成为游乐场中的醒目地标。锅底飞碟集娱乐、运动、科普教育和大型景观于一身，将成为继摩天轮和过山车之后的新型经典娱乐设施。·
权利要求1.大型游艺机锅底飞碟，由飞碟本体和承载飞碟的基座构成，其特征在于；飞碟本体是由锅状底面和穹形顶部构成的，飞碟底面的下部设有环绕锅底的环形桁架，用于加强飞碟的整体刚性，桁架上装有轮架，驱动轮和承重轮安装于轮架上；承载飞碟的基座为中间凹陷的圆台形，基座上设有环型路面或环形轨道，飞碟依靠驱动轮和承重轮在环形路面或轨道上自旋。
2.根据权利要求1所述的大型游艺机锅底飞碟，其特征在于:所述的锅状底面是“准旋转抛物面”，它是距离旋转抛物面下方0.9米的“等距离曲面”。
3.根据权利要求1所述的大型游艺机飞碟，其特征在于:飞碟底面的下部装有环绕锅底的气密围裙，围裙的下部浸入基座底部的池水中，水面与锅底之间形成一个密封的空间，在这一密封空间内充入1.01-1.03个大气压的空气，形成一个气垫，承担整个飞碟90%的重量，其余重量由驱动轮和承重轮 承担。
专利摘要大型游艺机锅底飞碟，是具有锅状底面和穹形顶部的大型飞碟。由飞碟本体和承载飞碟的基座构成，其特征在于；飞碟本体是由锅状底面和穹形顶部构成的，飞碟底面的下部设有环绕锅底的环形桁架，用于加强飞碟的整体刚性，桁架上装有轮架，驱动轮和承重轮安装于轮架上；承载飞碟的基座为中间凹陷的圆台形，基座上设有环型路面或环形轨道，飞碟依靠驱动轮和承重轮在环形路面或轨道上自旋。飞碟以特定的转速水平自旋，游人在锅底任何位置都可以垂直站立于底面，并可自由行走，如履平地，可亲眼目睹“水向上流，人在壁上走”的奇观。锅底飞碟集娱乐、运动、科普教育和大型景观于一身，将成为继摩天轮和过山车之后的新型经典娱乐设施。
文档编号A63H33/18GK203108214SQ201220641910
公开日2013年8月7日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者黄上立 申请人:黄上立