专利名称：卷轮车式悬棺升吊装置的制作方法
技术领域：
本发明属于搬运提升技术领域，特别涉及一种古代悬棺升吊置放技术。
背景技术：
悬棺，是存在于400 3000年前的一种特殊安葬习俗，在中国的福建、江西、浙江、 云南、贵州等省及东南亚一些国家均有相当数量的存在。悬棺一般安葬于悬崖峭壁之上10 余米及100多米不等的高度上,在古代科学技术不发达的条件下,重达IOOkg IOOOkg的悬棺是如何安置上去的呢，学术界存在三种说法，一是垒土造山说，二是栈道说，三是垂吊说。本人认为，平民百姓仅仅为了安置个把具悬棺就采用浩大的堆土或修栈道工程，显然由于代价太大而不易实施，因此，可行性最大的还是垂吊法。到目前为止，我国已经有许多机构和个人对悬棺升吊技术进行了大量的专项研究并申报了专利，其已知的典型研究成果包括山东秦贞坡的木轮云车法；山东张金秋的杠杆支架法；鹰潭罗贤伟的竹木支架法；新疆阿勒泰王展飞的龙虎飞车法；江苏张春元的悬空恒矩绞轴法；香港萧旺强的一抬一拉法； 同济大学、美国加州大学圣地亚哥分校和考古部门合作研究的机械提升法；山东孙慧燕的悬棺装卸工具及操作法等等，这里不一一列举。在以上已经研究出的悬棺升吊法中，虽然各有千秋，但也都存在着这样或那样的不足和缺陷，总起来说，已有的研究成果普遍存在的问题是对悬棺的可升吊高度低、重量小、不适应复杂山体地形条件等。另外，有的方法属于高空危险作业，无法安排多人操作，有的则需要耗费大量的人力和材料，操作起来费时费力，总之，现在还缺乏一种兼具升吊高度高、升吊重量大、安全可靠、能克服山体突出、山坡等复杂地形、省时省力、装置本身运输方便等优良综合性能的悬棺吊升装置。
发明内容
本发明的目的旨在研究出一种符合两千多年前机械制造、材料应用等方面的科学技术发展水平，全面解决悬棺升吊重量、升吊高度、升吊速度、升吊操作安全性、复杂地形适应性等诸多难题，既破解包括龙虎山在内的各种古代悬棺升吊置放技术之谜，又能填补现代起重技术尚无此种装置的空白，还可应用于土建工程施工的材料物品吊装和进行悬棺升吊旅游表演的现代实用价值。根据上述思路，本发明借鉴了几千年前即已成熟的木质车轮制造技术，只采用古今均极易获得的木材和绳索这两种材料，研究并设计出了卷轮车式悬棺升吊装置，其设计方案如下I.卷轮车式悬棺升吊装置。是由卷轮车(C)、吊篮车(L)、平衡梁(P)及绞车(J) 组成，这些装置全部采用木质材料制作。利用本装置对悬棺进行升吊前，先在卷轮车(C)的两个大卷轮上分别逐层各缠绕满一条一端固定在大卷轮上的绳索(S1)，两条绳索必须要等长，每一条绳索(S1)的另一端均牵至绞车(J)并固定在绞车轴上；提升绳索(S2)则为一根， 其绕过平衡梁(P)的两个定滑轮后，两个端头则分别固定于卷轮车(C)的两个小卷轮上；吊篮车(L)的吊柱则与卷轮车中部一段卷轮车轴实行轴与套的自由转动连接，吊篮车(L)下用绳索悬吊着悬棺⑴；平衡梁⑵则根据山洞内部的地形地貌情况固定在山洞内或洞口外上沿；绞车固定于离开山崖下几十米以外的陆地或船上，以避开升吊过程中山崖坠落物对崖底操作人员构成的威胁。采用绞车的主要目的一是为了省力，二是为了使两条动力绳索(S1)同步运行，升吊装置构成及工作情况如图I。在升吊重量不超过300KG、升吊高度不超过60米的情况下，也可不用绞车而用人力直接拉拽绳索(S1)的简便方法实现升吊，如图 2。2.卷轮车(C):由分别位于卷轮车两端的两个大卷轮、两个小卷轮和卷轮车轴(5) 组成，这三种零部件属于同心同体装置，卷轮车结构如图3。每个大卷轮均是由固定在卷轮车轴(5)上的轮毂(2)、外侧轮辐板(I)、里侧轮辐板(3)组成。大卷轮是动力卷轮，轮毂相当于大卷轮的动力卷筒，当缠绕其上的动力绳索(S1)被拉动，而卷轮车轴同时受拉于提升绳索(S2)，在这两种绳索的共同作用下就会使整个卷轮车产生旋转；每个小卷轮均是由固定在卷轮车轴上的里侧轮辐板(4)，以卷轮车轴(5)的一段做提升卷筒，以大卷轮轮毂(2) 的里侧端面做外轮辐板而组成。小卷轮是提升卷轮，在大卷轮旋转而释放绳索(S1)时，小卷轮则因旋转而把提升绳索(S2)收紧并缠绕在其卷筒即卷轮车轴上，从而实现卷轮车、吊篮车及悬棺的整体升吊；卷轮车轴(5)是整个装置的核心零件，其两头安装着大卷轮轮毂
(2)，靠近大卷轮的一段兼做小卷轮的卷筒，同时其上还安装着小卷轮的里侧轮辐板(4)。卷轮车轴(5)的中段部分则作为吊篮车吊轴，其上安装着吊篮车(L)，吊篮车(L)则用绳索悬吊着悬棺(X);大卷轮的轮毂(2)直径大于小卷轮卷筒(5)即卷轮车轴的直径，这种直径之差是拉动绳索(S1)使卷轮车产生旋转所需扭矩的必要条件，在升吊重量一定的情况下，大卷轮轮毂与卷轮轴的直径差越大，拉动绳索(S1)所需力量相对越小，因此在山洞空间条件允许卷轮车外形较大情况下应适当拉大二者之间的直径差以使拉动绳索(S1)时更加省力。进行悬棺升吊前，须分别在每个大卷轮上各缠绕一根动力绳索(S1),两根绳索的长度应该完全一致，缠绕的方法是先把绳索的一头固定在大卷轮轮辐板的绳索固定孔上， 然后按照需要的长度将其逐层紧密缠满。每根绳索(S1)总长度的确定取决于三个因素，即 悬棺(X)需要升吊的高度、大卷轮轮毂(2)直径与卷轮车轴(5)直径之比、绞车(J)固定位置与崖底的距离；大卷轮轮辐板(I)和(3)直径的确定取决于四个因素，即轮毂(2)的直径、轮毂(2)的长度、需要缠绕绳索(S1)的长度和直径。升吊前，还须把提升绳索(S2)穿过山洞上已经固定好的平衡梁(P)的两个定滑轮③，再将绳索两端分别固定在两个小卷轮里侧轮辐板⑷的绳索固定孔上，把绳索(S2)在小卷轮卷筒即卷轮车轴上预缠绕几圈即可， 缠绕的方向与绳索(S1)的缠绕方向相反。绳索(S2)的总长度的确定取决于以下三个因素， 即悬棺(X)需要升吊的高度、卷轮车轴(5)的直径、悬棺升吊的初始位置。小卷轮里侧轮辐板(4)直径的确定取决于以下四个因素，即需要缠绕绳索(S2)长度、绳索(S2)的直径、 卷轮车轴的直径和卷轴部分的长度。升吊时，在地面人员(R1)通过绞车(J)或直接用手对两根动力绳索(S1)同时同步施加拉力的情况下，大卷轮上的动力绳索(S1)将由多到少逐渐释放实现卷轮车的旋转，与此同时，提升绳索(S2)将由少到多逐渐被缠绕在小卷轮的卷筒即卷轮车轴(5)上，从而带动升吊装置和悬棺(X)的整体同步上升，如图4。(2)吊篮车(L):由车架和车轮组成。其作用一是起着对悬棺的承载作用，如图3所示；二是通过吊篮车轮实现攀越突出山体及山坡的“越障”功能，攀爬山坡如图6和图7 所示；三是对悬棺(X)的保护作用，避免上升的过程中被山石碰坏；四是作为在平地上进行 卷轮车自体移动和运输悬棺的车体和后车轮，进行移动和运输悬棺情况如图8所示。在利 用卷轮车运输悬棺时，需要在吊篮车上临时绑定安装运输支架(Z)，其结构如图11。卷轮车 与吊篮是一个组合体，进行升吊工作时，前者做旋转和上升运动，而后者只做上升运动而不 旋转，由于运动状态的不同，因此二者之间须采用动态连接，其中吊篮车相当于在路上行驶 车辆的车箱，而卷轮车相当于车轮，也就是说，吊篮车须通过其吊柱上的木质轴套套在吊轴 即卷轮车轴上，而悬棺则通过绳索悬吊在吊篮车的吊柱上，当卷轮车上升时，卷轮车轴在吊 篮车吊柱上的木质轴套内转动而产生滑动摩擦。为了减小摩擦阻力，应在木质轴套与卷轮 车轴配合处加入动物油或植物油做润滑剂。升吊时，应把吊篮安装在靠近山体一侧，吊篮车 的两个木质车轮(15)，与卷轮车的两个大卷轮相配合相当于地面行驶车辆的四个车轮，遇 到障碍时以滚动的方式通过，以此来实现攀越突出山体和斜坡等障碍的“越障”功能。为了 升吊装置进入山洞后能方便卸下悬棺，吊篮车各零件均为可拆卸结构。(3)平衡梁⑵平衡梁结构如图9，其工作原理如图10，由木梁①、滑轮座②、定 滑轮③、滑轮轴④组成。平衡梁(P)的作用是保证卷轮车(C)、吊篮车(L)及悬棺(X)呈水 平上升状态，避免倾斜。在升吊过程中，两个小卷轮上的提升绳索(S2)缠绕状况极有可能 不一致，例如绳索压摞、各圈绳索缠绕的间距大小不一等，当某一侧提升卷轮上缠绕的绳子 多，此端上升的高而造成悬棺倾斜时，势必会造成这一端的绳索受力比另一端的大，促使整 条绳索通过两个滑轮③向受力大的一侧窜动以进行长度的补偿，直到两侧吊升绳索受力大 小一致为止，从而使被吊升系统保持水平状态。平衡梁(P)采用因地制宜的方法固定在山 洞内或利用一端固定在山顶另一端抛下的两根绳索固定在山洞口上沿。升吊绳索(S2)实 际为一整根，绳索穿过平衡杆上的两个滑轮③，两端分别固定并缠绕在卷轮车上的两个小 卷轮上。(4)绞车(J):本发明为单轴双绳绞车是由绞轴(18)、挡板(19)、扳杠(20)、绞轴 支架(21)、斜支撑(22)、底座(23)组成。其功用一是通过人力操作，把动力卷轮绳缠绕其 上，为悬棺升吊提供所需上升动力。二是为了实现两条绳索(S1)的同步运行，其结构如图 12。设置绞车目的是为了省力，在悬棺重量不大或升吊高度不高时，也可完全不用绞车而采 用人力直接拉拽动力卷轮绳。
图1卷轮车式悬棺升吊装置工作时的主视图和左视图；图2利用人力直接拉动绳索进行升吊时的工作示意图；图3卷轮车与吊篮车结构的主、俯、左视图；图4卷轮车实现升吊工作原理图；图5在地面利用绞车把卷轮车及悬棺直接拉入山洞内的示意图；图6利用绞车升吊过程中的爬坡示意图；图7利用人力拉拽升吊过程中的攀爬山坡示意图；图8在外力作用下升吊装置的地面移动和运输悬棺；图9平衡梁结构主视图和左视图10平衡梁工作原理示意图；图11运输支架主视图；图12单绞轴双绳索绞车主视图和左视图。示意图中各装置、部件、零件标号说明各装置标号C.卷轮车L.吊篮车J.绞车P.平衡梁X.悬棺S1.动力绳索S2.提升绳索Z.运输支架卷轮车(C)各零部件标号1.大卷轮外侧轮辐板2.大卷轮里侧轮辐板3.轮毂 4.小卷轮里侧轮辐板5.卷轮车轴吊篮车(L)各零部件标号6、7.吊篮车吊柱8、9.悬臂梁10主梁11.上横梁12.下横梁13.吊篮车轴14.轴座15.车轮平衡梁(P)各零部件标号①木梁②滑轮座③滑轮④滑轮轴绞车(L)各零部件标号18绞轴19.挡板20.扳杠21.绞轴支架22.斜支撑23.底
座运输支架(Z)各零件标号16.横担17.支柱具体实施方式
之一(用绞车拉动大卷轮绳索方案，见图I)(I)首先在地面离悬崖(Y)几十米远的地面或河流的船上固定好绞车(J);(2)从山后易攀爬的地方，由I 2人携带两根绳索攀上山崖顶，上去后将一根绳索固定在山崖顶部，人员顺绳索下到悬崖洞口并荡入山洞(Y)内；(3)在洞内将将携带上去的另一根绳索的一端从洞内抛到崖底；(4)由下面的人员将平衡梁(P)、固定平衡梁所用材料和安装工具拴在抛下的绳索一端，由洞内人员(R2)将平衡梁⑵拉入洞(Y)内；(5)根据山洞内的地形地貌情况因地制宜，想办法将平衡梁⑴固定在山洞内，若山洞内实在无法固定，则需在山顶固定两根绳索后把绳索下端抛到洞口，利用这两根绳索将平衡梁固定在洞口上沿。将升吊绳索(S2)穿过平衡梁的两个滑轮②后，使露出在两个定滑轮外边绳索(S2)的两部分长度完全一致并甩下崖底；(6)崖底下的人将升吊绳索(S2)两端固定并缠绕在卷轮车小卷轮被用作卷筒的卷轮车轴上；(7)崖底下的人员将每根动力绳索(S1)的一端分别固定在两个大卷轮轮辐板上并逐层紧密缠满于大卷轮上，两根绳索缠绕的圈数应该一致。把每根绳索(S1)的另一端牵至绞车(J)轴并固定其上，注意从大卷轮牵出的绳索的长度必须相等；(8)开始升吊作业，地面人员扳动绞车(J)绞杠，拉动大卷轮上的动力绳索(S1), 使大卷轮上的动力绳索(S1)释放被逐渐缠绕在绞车(J)卷绳轴上，由于卷轮车上的小卷轮被提升绳索(S2)拉住，绳索(Si)、(S2)共同作用的结果将促使大卷轮通过旋转来释放绳索
(S2),因为小卷轮与大卷轮属于同心同体结构，与大卷轮同步旋转的小卷轮将把绳索(S2) 逐渐缠绕在卷轮车轴上，这种缠绕会使升吊绳索越来越短，产生向上的动力，带动卷轮车 (C)、吊篮车(L)及悬棺⑴的整体上升；(9)在卷轮车(C)上升的过程中遇到山崖突出、斜坡等复杂地形时，可采用调整动力卷轮绳索的拉拽角度，使绞车(C)离开山崖再远一些，使卷轮车(C)的两个大卷轮和吊篮车(L)的两个车轮(15)在障碍表面滚过，大大减小阻力而通过障碍物，从而有效保护绳索，避免被吊物卡住，同时吊篮车还起到了对悬棺⑴的保护作用，如图6所示；(10)当升吊装置与悬棺到达洞口时，若升吊绳索是在洞内固定的，而且洞内空间许可，地面人员可直接将卷轮车与悬棺同时送入洞内，如图5所示。若升吊绳索为洞口上沿固定的，则需要采用洞内人以绳索拉拽的方法将悬棺拉入洞内。
具体实施方式
之二(用人力拉动大卷轮绳索的方案，如图2)(I)从山后易攀爬的地方，由I 2人携带两根绳索攀上山崖顶，上去后将一根绳索固定在山崖顶部，人员顺绳索下到悬崖洞口并荡入山洞(Y)内；(2)在洞内将将携带上去的另一根绳索的一端从洞内抛到崖底；(3)由下面的人员将平衡梁(P)、固定平衡梁所用材料和安装工具拴在抛下的绳索一端，由洞内人员(R2)将平衡梁⑵等拉入洞⑴内；(4)根据山洞内的地形地貌情况因地制宜，想办法将平衡梁⑴固定在山洞内，若山洞内实在无法固定，则需在山顶固定两根绳索后把绳索下端抛到洞口，利用这两根绳索将平衡梁固定在洞口上沿。将升吊绳索(S2)穿过平衡梁的两个滑轮②后，使露出在两个定滑轮外边绳索(S2)的两部分长度完全一致并甩下崖底；(5)崖底下的人将升吊绳索(S2)两端固定并缠绕在卷轮车小卷轮被用作卷筒的卷轮车轴上；(6)崖底下的人员分成两组，分别将卷轮车的两个大卷轮绳索(S1)拉紧；(7)开始升吊作业，两组人员在原地对绳索(S1)实施反复的拉拽，使大卷轮释放绳索(S1)的同时产生旋转，而旋转将使促使绳索(S2)被逐渐缠绕在小卷轮的卷筒即卷轮车轴上，使升吊绳索(S2)越来越短形成向上的动力，带动卷轮车(C)、吊篮车(L)及悬棺(X)的整体上升。在用人力对绳索(S1)进行拉拽时，应使两个大卷轮上释放的绳索长度尽量保持一致，以使卷轮车和悬棺的不至于歪斜而平稳上升。(8)在卷轮车(C)上升的过程中遇到山崖突出、斜坡等复杂地形时，可通过拉动绳索(S1)的两组人员再远离山崖一些而改变拉拽绳索角度，使卷轮车(C)的两个大卷轮和吊篮车(L)的两个车轮(15)在障碍表面滚过，大大减小阻力而通过障碍物，从而有效保护绳索，避免被吊物卡住，同时吊篮车还起到了对悬棺⑴的保护作用，见图7;(9)当升吊装置与悬棺到达洞口时，若升吊绳索是在洞内固定的，而且洞内空间许可，地面人员可直接将卷轮车与悬棺同时送入洞内，如图5所示。若升吊绳索为洞口上沿固定的，则需要采用洞内人以绳索拉拽的方法将悬棺拉入洞内。本发明的有益效果(I)升吊可适应复杂地形本发明对悬棺进行升吊不受复杂山体地形的限制，具有攀越山崖突出、山坡等较复杂地形的“越障”功能；(2)在平地道路上的运输功能本发明的卷轮车可在吊篮车吊柱最上部的绳孔固定绳索，在外力拉动下，以车辆行驶的方式在道路上轻松实现自体移动，把运输支架用绳索绑定在吊篮车上，支架上以绳索固定悬棺可以实现对悬棺的运输功能；(3)直接输送到位本发明在洞口和洞内空间条件允许的情况下，可不需要洞内人员拉拽而由地面人员拉拽直接将悬棺从地面输送至山洞内。(4)升吊力大本发明可轻松升吊各种重量的悬棺，最大升吊重量可达IOOOkg以上；
(5)升吊高度高本发明可适应各种悬棺安放高度，其吊升高度可达IOOm以上；(6)升吊速度快本发明可实现对悬棺的快速吊升，在完成简单的准备工作后，升吊时的速度至少可达5米/分钟以上；(7)操作安全利用本发明进行升吊作业时，属于无高空支架、无高空作业平台、 无高空危险作业的“三无”安全作业模式，而且地面操作人员可远离悬崖底部几十米甚至更远，既避开了山体坠落物对崖底作业人员构成的安全威胁，也不因为在远处作业而增大拉动绳索的力量，无论离开悬崖底部多远，其拉动绳索的力量都是一样大小；(8)吊升省力本发明还具有省力功能，通过调整大、小卷轮的卷筒直径比、绞车杆长度和绞车轴直径之比，可使在绞车处操作的人员所用力度仅为悬棺重量的1/20甚至更小；(9)制作简单本发明所用材料只有两种，即木材和绳索，其制作工艺与古代车辆制造方法相近，符合几千年前的古代生产力水平。
权利要求
1.卷轮车式悬棺升吊装置，是由卷轮车(C)、吊篮车(L)、平衡梁(P)及绞车(J)组成， 其特征在于工作前，在卷轮车(C)的两个大卷轮上分别逐层各缠绕满了一条一端固定在大卷轮上的绳索(S1),两条绳索必须要等长，每一条绳索(S1)的另一端均牵至绞车(J)并固定在绞车轴上，提升绳索(S2)则为一根，其绕过平衡梁(P)的两个定滑轮后，两个端头分别固定于卷轮车(C)的两个小卷轮上，吊篮车(L)的吊柱则与卷轮车中部的卷轮车轴实行轴与套的自由转动连接，吊篮车(L)下悬吊着悬棺(X)，平衡梁⑵则根据山洞内部的地形地貌情况固定在平行于洞口边沿的山洞内或洞口外上沿。
2.如权利要求I所述的卷轮车(C)，其特征在于所述卷轮车(C)是由两个大卷轮、两个小卷轮和一个卷轮车轴(5)组成，大卷轮轮毂(2)的直径须为小卷轮卷筒即卷轮车轴(5) 直径的数倍，两个大卷轮分别安装于卷轮车轴的两端，两个小卷轮则紧邻两个大卷轮并分别位于大卷轮的里侧，小卷轮与大卷轮及卷轮车轴固定连接成一体。
3.如权利要求2所述的大卷轮，其特征在于每个大卷轮均是由固定在卷轮车轴上的轮毂(2)、固定在轮毂两端外圆上的轮辐板(I)和(3)组成，数块轮辐板间不留缝隙紧密对接组成大卷轮的车轮圆，每一圈的轮辐板上开有一个固定绳索端头用的圆孔。
4.如权利要求2所述的小卷轮，其特征在于所述的两个小卷轮分别紧挨着两个大卷轮，每个小卷轮均利用卷轮车轴(5)紧邻大卷轮的一段做卷轴，以大卷轮轮毂(2)靠里一侧端面做外轮辐板，里侧轮辐板(4)则由固定在卷轮车轴周圈上的数块大小相等的扇形木板块组成，轮辐板间不留缝隙紧密对接组成了车轮圆形，两个小卷轮对称布置，每一圈轮辐板上开有一个固定绳索用的孔。
5.如权利要求2所述的卷轮车轴(5)，其特征在于所述卷轮车轴(5)两端与大卷轮轮毂(2)固定连接在一起，卷轮车轴(5)靠近两个大卷轮的各一段，被用来充作小卷轮的卷轴，卷轴是提升绳索的卷筒，卷轮车轴(5)的中间一段，是用做安装吊篮车的悬吊轴部分。
6.如权利要求2所述的吊篮车，其特征在于是由吊柱(6)和(7)、悬臂梁⑶和(9)、 主梁(10)、上横梁(11)、下横梁(12)、吊篮车轴(13)、轴座(14)、车轮(15)以及在平地上运输悬棺时临时附加其上的运输支架(Z)组成。
7.如权利要求6所述的吊柱，其特征在于吊柱共为左右两组，每一组都是由两个开有半圆圆弧的半吊柱(6)和(7)组成，两个半吊柱组合在一起形成圆孔扣在卷轮车轴中段实行吊柱与车轴的可转动连接，吊柱的下半部分与悬臂梁(8)和(9)连接，吊柱最上端还开有用于平地移动和运输的牵引绳索孔，吊柱中部则开有安装悬吊悬棺绳索的绳孔。
8.如权利要求6所述的运输支架(Z)，其特征在于支架共两组，每组均是由一块横担 (16)、支柱(17)组成，二者固定连接在一起后在运输悬棺时临时绑在吊篮车上，升吊悬棺时不需要此支架。
9.如权利要求I所述的平衡梁(P)，其特征在于是由一块木梁①、滑轮座②、滑轮③、 滑轮轴④及组成，滑轮可在轴上自由转动。
10.如权利要求I所述的绞车(J)，其特征在于是由绞轴(18)、挡板(19)、扳杠(20)、 绞轴支架(21)、斜支撑(22)、底座(23)组成。
全文摘要
一种古代悬棺升吊装置，是由卷轮车、吊篮车、平衡梁、绞车及绳索组成。绞车固定在崖底，用力转动绞车拉动动力绳索即可为悬棺升吊提供所需动力。卷轮车大卷轮上预先缠满的动力绳索被拉动释放后使卷轮车产生旋转，旋转则使提升绳索被缠绕在小卷轮上，促使卷轮车、吊篮车、悬棺向上升起；吊篮车悬吊在卷轮车轴中部并可绕轴转动，主要起着对悬棺的承载和保护作用；平衡梁固定在山洞内或洞口上部，其作用是保证卷轮车、吊篮车及悬棺呈水平上升状态，避免倾斜。本发明特点是升吊重量大、高度高、速度快、制作简单、操作省力、安全可靠、安装容易、运输方便、适应复杂山体地形，既解开古代悬棺升吊置放技术之谜，又具有现代实用价值。
文档编号A61G19/00GK102579219SQ20121007083
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者倪贵林 申请人:倪贵林