张衡地动仪模型的制作方法

专利名称：张衡地动仪模型的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地动仪模型，尤其涉及一种再现张衡地动仪的模型。
技术背景东汉著名的科学家发明制造的地动仪是世界上第一架测量地震方位的仪 器。据《后汉书 张衡传》记载，地动仪"以精铜铸成，圆径八尺"，"形似酒 榑"，上有隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪 器的内部中央立着一根铜质"都柱"，柱旁有八条通道，成为"八道"。道中安 有"牙机"。仪体外部周围铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、 东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连， 每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴， 准备承接铜球。当某个地方发生地震时，地动仪内部的"都柱"就发生倾斜， 触动牙机，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发 生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。这台仪器构思巧妙，制 作精密，据史书记载"验之以事，合契若神"。不仅可以测出近距离的、人们可以感觉得到的地震，还可测出发生的数千里之外的地震！地动仪内部的"都 柱"和"牙机"究竟是怎么样呢？经过几千年的变迁，张衡地动仪已成为千古 之迷。据学现代者们考证，张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理，"都柱" 实际上起到的正是惯性摆的作用。目前，根据这一原理，各界人士制作了很多 张衡地动仪的模型，其结构各异。发明内容本实用新型的目的是提供一种张衡地动仪的模型，该模型利用倒立惯性震 摆的原理，形象地再现了汉代张衡发明的地动仪。本实用新型地动仪的模型，包括地动仪底座及安装在底座上的铜樽，铜樽 的顶部设有樽盖，铜樽外壁的四周均匀设置有八条朝下的龙头，龙头的龙口内 安賢有龙珠；地动仪底座上设置有与龙头相对应的仰头张口的蟾蜍；铜樽内设有倒立摆，该倒立摆包括由连杆固定连接的大摆球和支点球；其中支点球置于 铜樽内底部中心的内凹圆弧内，大摆球的水平圆周通过均布的软线连接有伸向 龙口的龙头杆，该龙头杆的端头设有倒钩，托住龙口内的龙珠。本实用新型采用倒立惯性震摆的工作原理，探测地震波的首先主冲方向 如当地震源来自东方时，地动仪整体随地震波向西倾斜，地动仪铜樽内倒立摆 由于惯性而保持与地面垂直而不发生倾斜(倒立摆的支点球与樽底球面接触， 其摩擦力不足以使倒立摆转动)，而与倒立摆的大摆球连接的东边龙头杆发生 晃动(龙头杆相对于铜樽向东移动)，龙头杆端部的倒钩脱离其托负的龙珠， 从而致使龙珠脱出龙口 ，落入底座上相应的蟾蜍口内，从而测得震源来自东边。 而其他方向的龙珠不会脱离龙口，这是因为倒立摆的大摆球与龙头杆之间通过 软线连接，使得大摆球相对于铜樽的摆动方向与控制他们的龙头杆有一定的夹 角，使其他方位的龙头杆不能移动的结果。本实用新型于现有张衡地动仪相比，具有以下优点1、 本实用新型采用倒立惯性震摆的工作原理，通过大摆球的摆动方向能 够准确的探测到地震波的首先主冲方向，完全符合史书对张衡地动仪的文字描 述，完美、形象地再现了汉代张衡地动仪的结构和原理，在一定程度上揭开了 汉代张衡地动仪的玄关之迷。2、 本实用新型的结构、原理简单，作为教学模具，容易理解和学习。3、 本实用新型外形美观，可作为既有观赏价值，又有学术价值的艺术。


图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型的原理示意图1——摆球 2——龙头杆 3——龙珠 4——连杆5——蟾蜍 6——樽盖 7——软线 8—龙口9一一铜樽 10~小球体 11——底座具体实施方式
--种张衡地动仪模型，包括地动仪底座11及安装在底座上的铜樽9，铜 樽9的顶部设有樽盖6，铜樽9外壁的四周均匀设置有八条朝下的龙头，龙头 的龙口 8的内安置有龙珠3;地动仪底座11上设置有与龙头相对应的仰头张 口的蟾蜍5;铜樽9内设有倒立摆，该倒立摆包括由连杆4固定连接的大摆球1和支点球10，其中述大摆球直径为支点球直径的10~100倍。支点球10置于 铜樽9内底部中心的内凹圆弧内，大摆球1的水平圆周通过均布的软线7连接 有伸向龙口 8的龙头杆2，龙头杆2的端头设有倒钩(对应龙口的上颌齿)， 托住龙口内(对应龙口的下颌齿)的龙珠3。倒立摆的大摆球1和支点球10由比重大的金属，如铜、铁制成，这样既 能保证倒立摆一定的稳定型，又能保证倒立摆不随尊底转动的惯性。
权利要求1、一种张衡地动仪模型，包括地动仪底座(11)及安装在底座上的铜樽(9)，铜樽(9)的顶部设有樽盖(6)，铜樽(9)外壁的四周均匀设置有八条朝下的龙头，龙头的龙口(8)内安置有龙珠(3)；地动仪底座(11)上设置有与龙头相对应的仰头张口的蟾蜍(5)；其特征在于所述铜樽(9)内设有倒立摆，该倒立摆包括由连杆(4)固定连接的大摆球(1)和支点球(10)；所述支点球(10)置于铜樽(9)内底部中心的内凹圆弧内；所述大摆球(1)的水平圆周通过均布的软线(7)连接有伸向龙口(8)的龙头杆(2)，龙头杆(2)的端头设有倒钩，托住龙口内的龙珠(3)。
2、 如权利要求1所述张衡地动仪模型，其特征在于所述大摆球直径为 支点球直径的10~100倍。
专利摘要本实用新型提供了一种张衡地动仪的模型包括地动仪底座及安装在底座上的铜樽，铜樽的顶部设有樽盖，铜樽外壁的四周均匀设置有八条朝下的龙头，龙头的龙口内安置有龙珠；地动仪底座上设置有与龙头相对应的蟾蜍；铜樽内设有由连杆固定连接的大摆球和支点球组成的倒立摆，其中支点球置于铜樽内底部中心的内凹圆弧内，大摆球的水平圆周通过均布的软线连接有伸向龙口的龙头杆，龙头杆的端头设有倒钩，托住龙口内的龙珠。本实用新型采用倒立惯性震摆的原理，通过大摆球的摆动方向能够准确的探测到地震波的首先主冲方向，完全符合史书对张衡地动仪的文字描述，完美、形象地再现了汉代张衡地动仪的结构和原理，其外形美观，可作为既有观赏价值，又有学术价值的艺术。
文档编号G09B25/00GK201084309SQ20072003278
公开日2008年7月9日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者穆晓峰 申请人:穆晓峰