游乐螺旋穿洞系统的制作方法

本发明涉及一种游乐螺旋穿洞系统，尤其是新型的、能培养勇敢精神的、具趣味性和刺激性的游乐螺旋穿洞系统。

背景技术：

传统游乐设备对满足人们消费要求、增加生活情趣、发展亲情、培植团队精神、增强肌肉力量、发展身体协调性、培养勇敢精神都起了很大作用。但随着中国经济的高速发展，人们的收入显著提高，外出游玩的人数与日俱增，对游乐设备的要求更为苛刻。既要有趣味性又要有刺激性；传统项目玩腻了，希望玩一些新花样。

当前，游乐场的设备远不能满足人们的需要。人们玩过多次的传统设备多，没有见过或没有玩过的创新设备少，不少人对参与游乐活动已失去兴趣；节假日，即使传统设备玩过多次了，没有其他设备可玩，还得将就。人山人海，排队长龙见头不见尾。但玩过之后，不免扫兴而归。

创造具有趣味性、刺激性、新颖性的游乐设备，国人企盼。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的、培养勇敢精神的、具趣味性和刺激性的游乐螺旋穿洞系统；另一个要解决的问题是使用该游乐螺旋穿洞系统的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种游乐螺旋穿洞系统，由轨道、轨道固定装置、轨道车组成，该轨道固定装置将该轨道固定，该轨道车沿该轨道运动。

轨道由螺旋轨道、出口斜轨、下平轨、电梯、上平轨、入口斜轨连接成一个闭合环，螺旋轨道、出口斜轨、下平轨、上平轨、入口斜轨的横断面为形状相同、面积相等的矩形。

螺旋轨道围成的螺旋洞的轴线水平，该螺旋洞出口端的螺旋轨道与出口斜轨的下端圆滑固紧连接，该螺旋洞入口端的螺旋轨道与入口斜轨的下端圆滑固紧连接；该螺旋轨道内表面的半径为R。

入口斜轨的上端与螺旋轨道内表面最高点的高度差大于0.5R，该螺旋轨道的圈数越多，所述高度差取值越大。

电梯带有自动循环运行的公知板式车道，其在运行过程中不形成阶梯状，该活动板面的横向宽度等于下平轨的横向宽度；该电梯的上端与相应位置的水平的上平轨的一端衔接，该上平轨的另一端与入口斜轨的上端圆滑固紧连接；该电梯的下端与相应位置的水平的下平轨的一端衔接，该下平轨的另一端与出口斜轨的上端圆滑固紧连接。

轨道固定装置含直轨立柱、直轨固定片、旋轨立柱、旋轨固定片、纵梁。

多个直轨立柱分散位于需要支撑的出口斜轨或下平轨或上平轨或入口斜轨的正下方，每个直轨立柱的下端与相应位置的地面固紧连接；直轨固定片的下端与直轨立柱的上端固紧连接，其上端面与相应位置的出口斜轨或下平轨或上平轨或入口斜轨的下表面的中央固紧连接，其宽大侧向面与连接的出口斜轨或下平轨或上平轨或入口斜轨的侧向面平行。

两个旋轨立柱分别位于螺旋轨道围成的螺旋洞入口端的两侧之一，另两个旋轨立柱分别位于该螺旋洞出口端的两侧之一，两纵梁分别位于该螺旋洞两侧之一的旋轨立柱上；旋轨立柱的下端与相应位置的地面固紧连接，其上端与相应位置的纵梁的下表面固紧连接；每圈螺旋轨道两侧的外表面中央分别与水平径向的两块旋轨固定片之一的里端面固紧连接，这两块旋轨固定片之一的宽大侧向面与该螺旋洞的轴线垂直，其外端与相应位置的纵梁的内侧向面固紧连接；每圈螺旋轨道下面的外表面中央与竖直径向的一块旋轨固定片的上端面固紧连接，该旋轨固定片的宽大侧向面与该螺旋洞的轴线垂直，其下端与相应位置的地面固紧连接。

轨道车由外壳、轨道轮、轨道轮轴、定位轮、定位轮轴、踏板、扶手架、安全带组成。

轨道车的外壳跨在轨道上，其横断面轮廓呈中空且下边中央有缺口的矩形，其由一块顶板和两块侧板、两块钩板围成；这两侧板之一的侧向面呈矩形，其上有两个矩形窗口，这两个窗口分别接近该侧板前后两端之一，且又位于该侧板的竖直中部，该窗口的上窗台面和下窗台面的中央各有一个相同的竖直轴孔；该顶板为矩形板，其横向宽度大于上平轨的横向宽度，其两侧向面分别与这两块侧板之一内侧向面的上端相接为整体；这两块钩板的外侧向面分别与这两块侧板之一内侧向面的下端相接为整体，这两块钩板的内侧向面相互对置，其间距离大于轨道固定装置上直轨固定片或旋轨固定片的厚度。

两根轨道轮轴之一插入轨道车外壳两侧板上的对应圆孔内，其轴线与这两侧板之一的侧面垂直，其与这两侧板之一固紧连接在一起；这两根轨道轮轴分别位于所述侧板两上角之一的附近，这两根轨道轮轴的轴线与该轨道车外壳顶板的下表面等距；这两根轨道轮轴之一上安装有轨道轮；该轨道轮为阶梯轮，其由小轮和大轮同轴构成且该大轮位于该小轮的外侧，其与轨道轮轴固定连接在一起；该小轮可沿出口斜轨或下平轨或上平轨或入口斜轨的上表面相对滚动，也可沿螺旋轨道的内表面相对滚动，但不能沿电梯相对滚动，只能由该电梯牵引带动。

定位轮轴的两端分别固紧连接在侧板上窗口的两个轴孔之一内；定位轮固定连接在该定位轮轴的腰部，其在该窗口内能绕该定位轮轴的轴线自由转动，且与相应位置的螺旋轨道或出口斜轨或下平轨或上平轨或入口斜轨的侧向面活动接触。

水平踏板的长度大于人脚的长度，其宽度大于人脚的宽度；两踏板的内侧向面分别与轨道车外壳两侧板之一的外侧向面固紧连接，该踏板邻近侧板的前窗口且位于该前窗口的后下方。

扶手架由两块扶手固定板和一个水平扶手组成；这两块扶手固定板下部的内侧向面分别与轨道车外壳两侧板之一前上部的外侧向面固紧连接；该扶手的长度等于这两侧板外侧向面之间的距离，其两端分别插入与这两块扶手固定板对应圆孔内且与之固紧连接。

公知公用安全带固紧连接在外壳顶板后部两侧的上表面上。

轨道车在其上定位轮的约束下，又在螺旋轨道或出口斜轨或下平轨或电梯或上平轨或入口斜轨对其上轨道轮的大轮的约束下，该轨道轮的小轮只能沿出口斜轨或下平轨或上平轨或入口斜轨的上表面或螺旋轨道的内表面滚动，或者由电梯的活动板面带动。

所述两根轨道轮轴之一上安装有轨道轮，其结构有两个优选方案。

所述两根轨道轮轴之一上安装有轨道轮，其结构的第一个优选方案是这样的：每根轨道轮轴上安装一个轨道轮，所述轨道轮上有一个小轮和两个大轮，这两个大轮的内侧向面的下部分别与相应位置的螺旋轨道或出口斜轨或下平轨或电梯或上平轨或入口斜轨的两侧向面之一对置。

所述两根轨道轮轴之一上安装有轨道轮，其结构的第二个优选方案是这样的：每根轨道轮轴上安装两个轨道轮，每个轨道轮上有一个小轮和一个大轮，这两个轨道轮的大轮的内侧向面的下部分别与相应位置的螺旋轨道或出口斜轨或下平轨或电梯或上平轨或入口斜轨的两侧向面之一对置。

为提高舒适性，轨道车顶板后部的上表面上固紧连接坐垫。

为提高安全性，轨道车外壳两侧板之一的外侧向面上固紧安装两个防护罩，这两个防护罩分别将其上的两个窗口之一封盖。

为减少磨损，出口斜轨、下平轨、上平轨、入口斜轨的上表面上和螺旋轨道的内表面上分别固紧覆盖耐磨板。

使用该游乐螺旋穿洞系统的方法是这样的：

人从上平轨跨上轨道车，坐在该轨道车后部的顶板上，两只脚分别踏在该轨道车两侧的踏板上，系好安全带，手握扶手；工作人员将该轨道车推到入口斜轨的上端然后释放；该轨道车加速下滑从螺旋洞的入口端进到螺旋轨道，接着沿该螺旋轨道的内表面作螺旋运动，穿过螺旋洞后从该螺旋洞的出口端进到出口斜轨，因惯性继续沿该出口斜轨上升，然后经下平轨到达电梯速度减小为零，再在该电梯的牵引下进到上平轨，最后停止在该上平轨上；解开安全带，人从该轨道车上下来。

采用这样的结构后，轨道车通过螺旋轨道的最高点时，螺旋轨道对轨道车竖直向下的压力与轨道车连人的重力的合力，为该轨道车连人做圆周运动的向心力，因此坐在该轨道车上的人不会掉下来。此项游乐设备的安全性是建立在科学基础上的，具有实用性。

采用这样的结构后，利用重力势能转化为动能使轨道车在入口斜轨上下来时获得了较大速度，又利用惯性使之螺旋通过螺旋轨道，再冲上出口斜轨、通过下平轨直达电梯，受电梯牵引回到上平轨。全程自动完成，节省能源，需要的管理人员少。

采用这样的结构后，人乘着轨道车在螺旋洞中不断旋转，疑进“地狱”，接着从螺旋洞中冲出来，似乎“死里逃生”，玩后回味无穷，趣味盎然。常规思维看似非常危险，科学思维却有惊无险。有惊无险正是趣味性和刺激性的源泉，玩一次勇敢精神陡然倍增。

采用这样的结构后，增加了一种全新的游乐设备，人们好奇，跃跃欲试。

采用这样的结构后，与类似游乐设备的区别是连续旋转穿洞和全程自动完成，更加刺激，因此其具有新颖性、创造性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是游乐螺旋穿洞系统的螺旋洞入口端的主视示意图。

图2是图1中螺旋洞入口端最下面的轨道车的放大示意图。

图3是图2中轨道车的横向剖面示意图，轨道车的轨道轮轴的轴线在此图上。

图4是轨道示意图。

具体实施方式

如图1至图4各图所示，一种游乐螺旋穿洞系统，由轨道、轨道固定装置、轨道车8组成，该轨道固定装置将该轨道固定，该轨道车8沿该轨道运动。

如图1、图4所示，轨道由螺旋轨道7、出口斜轨20、下平轨21、电梯22、上平轨23、入口斜轨6连接成一个闭合环，螺旋轨道7、出口斜轨20、下平轨21、上平轨23、入口斜轨6的横断面为形状相同、面积相等的矩形。

如图1、图4所示，螺旋轨道7围成的螺旋洞的轴线水平，该螺旋洞出口端的螺旋轨道7与出口斜轨20的下端圆滑固紧连接，该螺旋洞入口端的螺旋轨道7与入口斜轨6的下端圆滑固紧连接。该螺旋轨道7内表面的半径为R。

如图1所示，入口斜轨6的上端与螺旋轨道7内表面最高点的高度差大于0.5R，该螺旋轨道7的圈数越多，所述高度差取值越大。

如图4所示，电梯22带有自动循环运行的公知板式车道，其在运行过程中不形成阶梯状，该活动板面的横向宽度等于下平轨21的横向宽度。该电梯22的上端与相应位置的水平的上平轨23的一端衔接，该上平轨23的另一端与入口斜轨6的上端圆滑固紧连接。该电梯22的下端与相应位置的水平的下平轨21的一端衔接，该下平轨21的另一端与出口斜轨20的上端圆滑固紧连接。

如图1所示，轨道固定装置含直轨立柱1、直轨固定片3、旋轨立柱2、旋轨固定片4、纵梁5。

如图1所示，多个直轨立柱1分散位于需要支撑的出口斜轨20或下平轨21或上平轨23或入口斜轨6的正下方，每个直轨立柱1的下端与相应位置的地面固紧连接。直轨固定片3的下端与直轨立柱1的上端固紧连接，其上端面与相应位置的出口斜轨20或下平轨21或上平轨23或入口斜轨6的下表面的中央固紧连接，其宽大侧向面与连接的出口斜轨20或下平轨21或上平轨23或入口斜轨6的侧向面平行。

如图1所示，两个旋轨立柱2分别位于螺旋轨道7围成的螺旋洞入口端的两侧之一，另两个旋轨立柱2分别位于该螺旋洞出口端的两侧之一，两纵梁5分别位于该螺旋洞两侧之一的旋轨立柱2上。旋轨立柱2的下端与相应位置的地面固紧连接，其上端与相应位置的纵梁5的下表面固紧连接。每圈螺旋轨道7两侧的外表面中央分别与水平径向的两块旋轨固定片4之一的里端面固紧连接，这两块旋轨固定片4之一的宽大侧向面与该螺旋洞的轴线垂直，其外端与相应位置的纵梁5的内侧向面固紧连接。每圈螺旋轨道7下面的外表面中央与竖直径向的一块旋轨固定片4的上端面固紧连接，该旋轨固定片4的宽大侧向面与该螺旋洞的轴线垂直，其下端与相应位置的地面固紧连接。

如图2、图3所示，轨道车8由外壳、轨道轮12、轨道轮轴13、定位轮14、定位轮轴15、踏板16、扶手架17、安全带组成。

如图2、图3所示，轨道车8的外壳跨在轨道上，其横断面轮廓呈中空且下边中央有缺口的矩形，其由一块顶板9和两块侧板10、两块钩板11围成。这两侧板10之一的侧向面呈矩形，其上有两个矩形窗口10a，这两个窗口10a分别接近该侧板10前后两端之一，且又位于该侧板10的竖直中部，该窗口10a的上窗台面和下窗台面的中央各有一个相同的竖直轴孔。该顶板9为矩形板，其横向宽度大于上平轨23的横向宽度，其两侧向面分别与这两块侧板10之一内侧向面的上端相接为整体。这两块钩板11的外侧向面分别与这两块侧板10之一内侧向面的下端相接为整体，这两块钩板11的内侧向面相互对置，其间距离大于轨道固定装置上直轨固定片3或旋轨固定片4的厚度。

如图2、图3所示，两根轨道轮轴13之一插入轨道车8外壳两侧板10上的对应圆孔内，其轴线与这两侧板10之一的侧面垂直，其与这两侧板10之一固紧连接在一起。这两根轨道轮轴10分别位于所述侧板10两上角之一的附近，这两根轨道轮轴13的轴线与该轨道车8外壳顶板9的下表面等距。这两根轨道轮轴13之一上安装有轨道轮12。该轨道轮12为阶梯轮，其由小轮12a和大轮12b同轴构成且该大轮12b位于该小轮12a的外侧，其与轨道轮轴13固定连接在一起。该小轮12a可沿出口斜轨20或下平轨21或上平轨23或入口斜轨6的上表面相对滚动，也可沿螺旋轨道7的内表面相对滚动，但不能沿电梯22相对滚动，只能由该电梯22牵引带动。

如图2、图3所示，定位轮轴15的两端分别固紧连接在侧板10上窗口10a的两个轴孔之一内。定位轮14固定连接在该定位轮轴15的腰部，其在该窗口10a内能绕该定位轮轴15的轴线自由转动，且与相应位置的螺旋轨道7或出口斜轨20或下平轨21或上平轨23或入口斜轨6的侧向面活动接触。

如图2所示，水平踏板16的长度大于人脚的长度，其宽度大于人脚的宽度。两踏板16的内侧向面分别与轨道车8外壳两侧板10之一的外侧向面固紧连接，该踏板16邻近侧板10的前窗口10a且位于该前窗口10a的后下方。

如图2所示，扶手架17由两块扶手固定板18和一个水平扶手19组成。这两块扶手固定板18下部的内侧向面分别与轨道车8外壳两侧板10之一前上部的外侧向面固紧连接。该扶手19的长度等于这两侧板10外侧向面之间的距离，其两端分别插入与这两块扶手固定板18对应圆孔内且与之固紧连接。

公知公用安全带固紧连接在外壳顶板9后部两侧的上表面上。

轨道车8在其上定位轮14的约束下，又在螺旋轨道7或出口斜轨20或下平轨21或电梯22或上平轨23或入口斜轨6对其上轨道轮12的大轮12b的约束下，该轨道轮12的小轮12a只能沿出口斜轨20或下平轨21或上平轨23或入口斜轨6的上表面或螺旋轨道7的内表面滚动，或者由电梯22的活动板面带动。

所述两根轨道轮轴13之一上安装有轨道轮12，其结构有两个优选方案。

所述两根轨道轮轴13之一上安装有轨道轮12，其结构的第一个优选方案是这样的：每根轨道轮轴13上安装一个轨道轮12，所述轨道轮12上有一个小轮12a和两个大轮12b，这两个大轮12b的内侧向面的下部分别与相应位置的螺旋轨道7或出口斜轨20或下平轨21或电梯22或上平轨23或入口斜轨6的两侧向面之一对置。

说明：第一个优选方案结构简单，较窄轨道车8首选。

如图3所示，所述两根轨道轮轴13之一上安装有轨道轮12，其结构的第二个优选方案是这样的：每根轨道轮轴13上安装两个轨道轮12，每个轨道轮12上有一个小轮12a和一个大轮12b，这两个轨道轮12的大轮12b的内侧向面的下部分别与相应位置的螺旋轨道7或出口斜轨20或下平轨21或电梯22或上平轨23或入口斜轨6的两侧向面之一对置。

说明：说明：第二个优选方案结构较复杂，较宽轨道车8首选。

为提高舒适性，轨道车8顶板9后部的上表面上固紧连接坐垫。

如图2所示，为提高安全性，轨道车8外壳两侧板10之一的外侧向面上固紧安装两个防护罩，这两个防护罩分别将其上的两个窗口10a之一封盖。

说明：安装防护罩的作用有二，使人接触不到定位轮14，从而不会被定位轮14擦伤；又防止衣服被被定位轮14卷入窗口10a内。

为减少磨损，出口斜轨20、下平轨21、上平轨23、入口斜轨6的上表面上和螺旋轨道7的内表面上分别固紧覆盖耐磨板。

使用该游乐螺旋穿洞系统的方法是这样的：

人从上平轨23跨上轨道车8，坐在该轨道车8后部的顶板9上，两只脚分别踏在该轨道车8两侧的踏板16上，系好安全带，手握扶手19。工作人员将该轨道车8推到入口斜轨6的上端然后释放。该轨道车8加速下滑从螺旋洞的入口端进到螺旋轨道7，接着沿该螺旋轨道7的内表面作螺旋运动，穿过螺旋洞后从该螺旋洞的出口端进到出口斜轨20，因惯性继续沿该出口斜轨20上升，然后经下平轨21到达电梯22速度减小为零，再在该电梯22的牵引下进到上平轨23，最后停止在该上平轨23上。解开安全带，人从该轨道车8上下来。

说明：入口斜轨6的上端与螺旋轨道7内表面最高点的高度差为什么要大于0.5R？螺旋轨道7的圈数越多，为什么高度差取值越大？

设带人的轨道车8的总质量为m；入口斜轨6的上端与螺旋轨道7内表面最高点的高度差为h时，轨道车8以速度v通过该最高点，螺旋轨道7对轨道车8的压力为零，该速度v叫做临界速度；忽略阻力。

根据机械能守恒定律

根据牛顿第二定律

上两式解得h＝0.5R

若h＞0.5R，则轨道车8通过螺旋轨道7最高点时速度大于临界速度，速度大需要的向心力也大，此时螺旋轨道7对轨道车8自动产生竖直向下压力，该压力与重力的合力便是向心力，轨道车8能安全通过最高点。

若h＜0.5R，则轨道车8通过螺旋轨道7最高点时速度小于临界速度，速度小需要的向心力也小，但重力不可能变小，轨道车8还没有到达最高点，重力便使其离开了螺旋轨道7，这是非常危险的。

阻力虽然小，但还是存在。为确保安全，又考虑到螺旋轨道7有多圈，轨道车8要能通过最后一圈的最高点，因而入口斜轨6的上端与螺旋轨道7内表面最高点的高度差要大于0.5R，而且螺旋轨道7的圈数越多，高度差取值越大。

与临界速度对应的高度差与轨道车的质量无关，这就使取值简化了。

高度差取值多少为宜呢？宁可留有余地，不可冒险。高度差须大于2R，并通过实验检验。

为确保安全，以防万一，还需要高度重视轨道车8外壳上钩板11和安全带的可靠性。

电梯22为商场常见的人行道电梯，只是在本发明中不是用它来直接输送人，而是输送载人的轨道车8。众所周知购物车很难在其上作相对运动，而其却能带着购物车一同向上运动，本发明就是应用了这个特点，并将其宽度改窄以适用于本发明。

本发明与类似游乐设备有区别，区别在于其连续旋转穿洞，且更具刺激性，又充分利用轨道车8的运动惯性，节省能源，还使用电梯22，使全程自动完成。因此本发明具有新颖性和创造性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明。本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，仍属于本发明的范围。