游乐双轨螺旋井的制作方法

本发明涉及一种游乐双轨螺旋井，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双轨螺旋井。

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双轨螺旋井；另一个要解决的问题是使用该游乐双轨螺旋井的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种游乐双轨螺旋井，由螺旋轨道、螺旋轨道固定装置、过渡轨道、推车装置、轨道车组成。

螺旋轨道含外轨和内轨。

外轨从上至下为螺旋状，其螺距为常量，其轴线竖直，其由多块圆弧形外轨金属板连接而成；该外轨纵向断面上的外轨金属板为外侧高内侧低的倾斜矩形，且从上至下倾斜度逐渐增大。

内轨从上至下为螺旋状，其位于外轨的内腔中，其轴线与该外轨的轴线重合，其螺距等于外轨的螺距，其由多块圆弧形内轨金属板连接而成；该内轨纵向断面上的内轨金属板为外侧高内侧低的倾斜矩形，且从上至下倾斜度逐渐增大；该螺旋轨道纵向断面上的径向相邻的该内轨的断面和该外轨的断面，均为形状相同、面积相等、倾斜度相同的矩形，且这两个矩形的上边在同一直线上。

螺旋轨道固定装置由外立柱、外立柱连接杆、内立柱、内立柱连接杆、托板组成。

多个竖直外立柱均匀分布在螺旋轨道外轨的外侧，该外立柱为圆柱或多棱柱，其下端与地面固紧连接，其与相应位置的该外轨上的外轨金属板的外侧向面接触；径向托板的上表面与该外轨金属板的下表面固紧连接，其外端与相应位置的该外立柱固紧连接，其内端面不从该外轨金属板向内伸出；外立柱连接杆的两端分别与相应位置的相邻的两外立柱之一上端附近的外圆周表面固紧连接。

多个竖直内立柱均匀公布在螺旋轨道内轨的内侧，该内立柱为圆柱或多棱柱，其下端与地面固紧连接，其与相应位置的该内轨上的内轨金属板的内侧向面接触；径向托板的上表面与该内轨金属板的下表面固紧连接，其里端与相应位置该内立柱固紧连接，其外端面不从该内轨金属板向外伸出；内立柱连接杆的两端分别与相应位置的相邻的两内立柱之一上端附近的外圆周表面固紧连接。

过渡轨道为双轨，其轨距等于螺旋轨道的轨距，其由金属条板或钢轨连接而成，其架设在支架上或铺设在地面上；该过渡轨道含水平上平轨、斜轨、水平下平轨三部分，该上平轨的前端与螺旋轨道的上端平滑固紧连接，该下平轨的后端与该螺旋轨道的下端平滑固紧连接，该斜轨位于该上平轨与该下平轨之间；该上平轨与该下平轨的高度差等于螺旋轨道的轴向高度。

推车装置由环形链条、上齿轮轴、下齿轮轴、上齿轮、下齿轮、推块、电动机、上轴座、下轴座组成。

上齿轮轴的轴线和下齿轮轴的轴线均与过渡轨道上斜轨上部的纵向中线所在竖直平面垂直，且都位于该中线的正下方，该上齿轮轴又位于该过渡轨道的上平轨与斜轨相接转弯处的内侧，该下齿轮轴位于该上齿轮轴的下方，该上齿轮轴与该中线的距离等于该下齿轮轴与该中线的距离，该上齿轮轴与该下齿轮轴的距离小于该斜轨的长度；该上齿轮轴固定安装在相应位置的上轴座上，该下齿轮轴固紧安装在相应位置的下轴座上；上齿轮固紧安装在该上齿轮轴上，下齿轮与该下齿轮轴固定连接在一起，该上齿轮轴的转动由电动机驱动；环形链条套装在该上齿轮和该下齿轮上，该上齿轮或该下齿轮与该链条啮合；该链条的环形外周上分散固紧连接多个推块，当该电动机驱动该上齿轮轴转动从而带动该链条运转时，邻近该中线的张紧的链条上的推块沿该中线斜向上运动。

轨道车由车厢、轨道轮轴、轨道轮、扶手、座椅、安全带、受推装置、软片组成。

车厢由两块侧板、一块前板、一块后板、一块底板围成上方敞开的长方体形，该侧板的纵向长度大于该前板的横向宽度，该前板的横向宽度小于过渡轨道的轨距。

两根轨道轮轴之一穿过车厢上两侧板上的对应孔，其两端分别从这两侧板之一向外伸出，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；这两根轨道轮轴分别位于该车厢的前部和后部且接近底板，这两根轨道轮轴的轴线与该底板的距离相等。

轨道轮为阶梯轮，其由小轮和大轮同轴构成；车厢上两轨道轮轴之一的两伸出端上各安装一个轨道轮，该轨道轮上的小轮位于其上大轮的外侧；轨道轮轴与安装其上的轨道轮固定连接；该车厢上共有四个轨道轮；该车厢外侧的两个轨道轮之一上的小轮活动搁置在相应位置螺旋轨道外轨的上表面上，大轮露出的环形面的下部与相应位置的该外轨的内侧向面活动接触；该车厢内侧的两个轨道轮之一上的小轮活动搁置在相应位置该螺旋轨道内轨的上表面上，大轮露出的环形面的下部与相应位置的该内轨的内侧向面活动接触。

座椅位于车厢内，其倾斜背板的上端与该车厢后板的横向中部接近，其四个椅脚固紧安装在相应位置该车厢后部底板的上表面上，其上固紧安装公知公用安全带。

扶手为横杆，其位于座椅的前方且坐在该座椅上的人伸手可方便抓住，其插入车厢上两侧板的对应孔中，其轴线与这两侧板之一的侧面垂直，其两端分别与这两侧板之一固紧连接。

受推装置由滑块盒、滑块、连杆、斜面体、弹簧组成。

滑块盒为长方体形盒，其竖直高度大于横向宽度，其横向宽度等于或大于其厚度，其固紧连接在车厢前板外表面的横向中央，其下板的下表面与车厢底板的下表面齐平，其下板的中央开有圆形或方形孔。

长方体形滑块位于滑块盒内空腔中且可在该空腔中上下滑动。

弹簧的轴线竖直，其位于滑块盒内滑块上方的空腔中，其上端与该滑块盒上板的下表面接触，其下端与该滑块的上表面接触，其处于压缩状态。

斜面体的顶面为矩形，其前表面为斜面，该斜面从上到下逐渐向后倾斜，其后表面为竖直面且为矩形。

连杆的上端从下向上插入滑块盒下板的孔中后，其上端面与滑块的下表面固紧连接，其下端面与斜面体的顶面固紧连接。

软片为弱弹性片，其与滑块盒的盖板形状相同、面积相等，其后表面与该盖板的前表面固紧连接。

轨道车在其上轨道轮的协同配合下，可沿螺旋轨道从上向下做螺旋运动，也可在过渡轨道上沿纵向运动；当该轨道车向上运动到链条上方的该过渡轨道上斜轨上时，该轨道车上滑块盒上斜面体的速度若大于前方该链条上推块的速度，该斜面体追上该推块后该斜面体的斜面与该推块接触，带动该滑块盒内滑块压缩弹簧向上滑动，该斜面体越过该推块继续向上运动，但速度逐渐减小；当该斜面体的速度小于其后方推块的速度时，该推块追上该斜面体后，该推块与该斜面体的后表面接触，带动该轨道车继续向上运动到达该斜轨的上端，该推块与该斜面体脱离后，该轨道车因惯性进到该过渡轨道的上平轨上，其在阻力作用下停在该上平轨上，其或者在该上平轨上与前轨道车轻微碰撞，其上软片使碰撞为完全非弹性碰撞，其在阻力作用下最后停在该上平轨上。

过渡轨道的上平轨的长度满足：在该上平轨上能够停放配备的全部轨道车。

过渡轨道的上平轨与螺旋轨道上端连接处活动安装挡车条；当该挡车条横跨在该上平轨上时，阻止该上平轨上的轨道车进到该螺旋轨道上；当该挡车条转移到该上平轨的外侧时，该上平轨上的轨道车能进到该螺旋轨道上。

推车装置上的链条的运行速度v满足：轨道车也以速度v离开过渡轨道的斜轨的上端后，能够自动进到上平轨且能自动停在该上平轨与螺旋轨道的连接处。

使用该游乐双轨螺旋井的方法是这样的：

准备：使用者在螺旋轨道上端附近跨进过渡轨道的上平轨上的空置轨道车内，坐在座椅上，用安全带围住身体并扣好，手握扶手。

游乐：工作人员推着该轨道车从该上平轨前进到该螺旋轨道的上端并进入该螺旋轨道内；该轨道车沿该螺旋轨道不断加速旋转下降，然后从该螺旋轨道的下端出来，再高速进到该过渡轨道的下平轨上；该轨道车减速通过该下平轨后，再冲上该过渡轨道的斜轨；在阻力和重力作用下该轨道车的速度逐渐减小，当其运动到链条上方的该斜轨上时其速度接近为零，此时相应位置的该链条上的推块推着其上斜面体使其继续向上运动；该轨道车到达该斜轨上端时，该推块与该斜面体脱离，其因惯性进到该上平轨，最后停在该上平轨上。

结束：该使用者解开安全带后，从该轨道车内出来。

采用这样的结构后，由于螺旋轨道的轨道面倾斜，轨道车沿螺旋轨道运动时存在以下两个力作用：轨道车重力的水平分力和螺旋轨道对轨道车的侧压力的水平分力。这两个水平分力的合力是轨道车沿螺旋轨道做圆周运动的向心力。由于利用了重力的水平分力，该侧压力便较小，那么螺旋轨道受的该侧压力的反作用力也相应小。不但螺旋轨道不容易损坏，而且轨道车的安全有保障。

采用这样的结构后，由于轨道车上受推装置的斜面体上的斜面在前竖直面在后，该斜面体的速度大于前方推车装置上推块的速度，其能够越过该推块使轨道车继续前进；该斜面体的速度小于后方推块的速度，该推块能够推着该斜面体使该轨道车继续前进，并进到上平轨后停于该上平轨。因而，轨道车从出发到回到出发点，全过程自动完成，需要的管理人员少。

采用这样的结构后，人乘着轨道车在加速旋转中从高高的螺旋轨道中不断回转，接着高速冲出来。先是惊恐，疑进“地狱”，后是惊喜，“死里逃生”。有惊无险，趣味盎然，非常刺激。

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，初玩胆战心寒，玩后胆大包天。玩一次勇敢精神陡然倍增。

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是螺旋轨道和螺旋轨道固定装置的俯视示意图。

图2是过渡轨道和推车装置的侧视示意图。

图3是轨道车的俯视示意图，该轨道车在过渡轨道上。

图4是轨道车的侧视示意图，但轨道车上滑块盒的侧板已从该滑块盒上脱离。

具体实施方式

如图1至图4各图所示，一种娱乐双轨螺旋井，由螺旋轨道7、螺旋轨道固定装置、过渡轨道8、推车装置、轨道车1组成。

如图1所示，螺旋轨道7含外轨7a和内轨7b。

如图1所示，外轨7a从上至下为螺旋状，其螺距为常量，其轴线竖直，其由多块圆弧形外轨金属板连接而成；该外轨7a纵向断面上的外轨金属板为外侧高内侧低的倾斜矩形，且从上至下倾斜度逐渐增大。

如图1所示，内轨7b从上至下为螺旋状，其位于外轨7a的内腔中，其轴线与该外轨7a的轴线重合，其螺距等于外轨7a的螺距，其由多块圆弧形内轨金属板连接而成；该内轨7b纵向断面上的内轨金属板为外侧高内侧低的倾斜矩形，且从上至下倾斜度逐渐增大；该螺旋轨道7纵向断面上的径向相邻的该内轨7b的断面和该外轨7a的断面，均为形状相同、面积相等、倾斜度相同的矩形，且这两个矩形的上边在同一直线上。

如图1所示，螺旋轨道固定装置由外立柱12a、外立柱连接杆12b、内立柱12c、内立柱连接杆12d、托板组成。

如图1所示，多个竖直外立柱12a均匀分布在螺旋轨道7外轨7a的外侧，该外立柱12a为圆柱或多棱柱，其下端与地面固紧连接，其与相应位置的该外轨7a上的外轨金属板的外侧向面接触；径向托板的上表面与该外轨金属板的下表面固紧连接，其外端与相应位置的该外立柱12a固紧连接，其内端面不从该外轨金属板向内伸出；外立柱连接杆12b的两端分别与相应位置的相邻的两外立柱12a之一上端附近的外圆周表面固紧连接。

如图1所示，多个竖直内立柱12c均匀公布在螺旋轨道7内轨7b的内侧，该内立柱12c为圆柱或多棱柱，其下端与地面固紧连接，其与相应位置的该内轨7b上的内轨金属板的内侧向面接触；径向托板的上表面与该内轨金属板的下表面固紧连接，其里端与相应位置该内立柱12c固紧连接，其外端面不从该内轨金属板向外伸出；内立柱连接杆12d的两端分别与相应位置的相邻的两内立柱12c之一上端附近的外圆周表面固紧连接。

如图2所示，过渡轨道8为双轨，其轨距等于螺旋轨道7的轨距，其由金属条板或钢轨连接而成，其架设在支架上或铺设在地面上；该过渡轨道8含水平上平轨8a、斜轨8b、水平下平轨8c三部分，该上平轨8a的前端与螺旋轨道7的上端平滑固紧连接，该下平轨8c的后端与该螺旋轨道7的下端平滑固紧连接，该斜轨8b位于该上平轨8a与该下平轨8c之间；该上平轨8a与该下平轨8c的高度差等于螺旋轨道7的轴向高度。

如图2所示，推车装置由环形链条9、上齿轮轴10a、下齿轮轴10b、上齿轮11a、下齿轮11b、推块20、电动机、上轴座、下轴座组成。

如图2所示，上齿轮轴10a的轴线和下齿轮轴10b的轴线均与过渡轨道8上斜轨8b上部的纵向中线所在竖直平面垂直，且都位于该中线的正下方，该上齿轮轴10a又位于该过渡轨道8的上平轨8a与斜轨8b相接转弯处的内侧，该下齿轮轴10b位于该上齿轮轴10a的下方，该上齿轮轴10a与该中线的距离等于该下齿轮轴10b与该中线的距离，该上齿轮轴10a与该下齿轮轴10b的距离小于该斜轨8b的长度；该上齿轮轴10a固定安装在相应位置的上轴座上，该下齿轮轴10b固紧安装在相应位置的下轴座上；上齿轮11a固紧安装在该上齿轮轴10a上，下齿轮11b与该下齿轮轴10b固定连接在一起，该上齿轮轴10a的转动由电动机驱动；环形链条9套装在该上齿轮11a和该下齿轮11b上，该上齿轮11a或该下齿轮11b与该链条9啮合；该链条9的环形外周上分散固紧连接多个推块20，当该电动机驱动该上齿轮轴10a转动从而带动该链条9运转时，邻近该中线的张紧的链条9上的推块20沿该中线斜向上运动。

如图1、图3、图4各图所示，轨道车1由车厢、轨道轮轴3、轨道轮4、扶手5、座椅6、安全带、受推装置13、软片19组成。

如图3所示，车厢由两块侧板2a、一块前板2b、一块后板2c、一块底板围成上方敞开的长方体形，该侧板2a的纵向长度大于该前板2b的横向宽度，该前板2b的横向宽度小于过渡轨道8的轨距。

如图3所示，两根轨道轮轴3之一穿过车厢上两侧板2a上的对应孔，其两端分别从这两侧板2a之一向外伸出，其轴线与这两侧板2a之一的侧面垂直，其与这两侧板2a之一固紧连接；这两根轨道轮轴3分别位于该车厢的前部和后部且接近底板，这两根轨道轮轴3的轴线与该底板的距离相等。

如图3所示，轨道轮4为阶梯轮，其由小轮4a和大轮4b同轴构成；车厢上两轨道轮轴3之一的两伸出端上各安装一个轨道轮4，该轨道轮4上的小轮4a位于其上大轮4b的外侧；轨道轮轴3与安装其上的轨道轮4固定连接；该车厢上共有四个轨道轮4；该车厢外侧的两个轨道轮4之一上的小轮4a活动搁置在相应位置螺旋轨道7外轨7a的上表面上，大轮4b露出的环形面的下部与相应位置的该外轨7a的内侧向面活动接触；该车厢内侧的两个轨道轮4之一上的小轮4a活动搁置在相应位置该螺旋轨道7内轨7b的上表面上，大轮4b露出的环形面的下部与相应位置的该内轨7b的内侧向面活动接触。

如图3所示，座椅6位于车厢内，其倾斜背板的上端与该车厢后板2c的横向中部接近，其四个椅脚固紧安装在相应位置该车厢后部底板的上表面上，其上固紧安装公知公用安全带。

如图3所示，扶手5为横杆，其位于座椅6的前方且坐在该座椅6上的人伸手可方便抓住，其插入车厢上两侧板2a的对应孔中，其轴线与这两侧板2a之一的侧面垂直，其两端分别与这两侧板2a之一固紧连接。

如图3、图4所示，受推装置13由滑块盒14、滑块15、连杆17、斜面体18、弹簧16组成。

如图4所示，滑块盒14为长方体形盒，其竖直高度大于横向宽度，其横向宽度等于或大于其厚度，其固紧连接在车厢前板2b外表面的横向中央，其下板的下表面与车厢底板的下表面齐平，其下板的中央开有圆形或方形孔。

如图4所示，长方体形滑块15位于滑块盒14内空腔中且可在该空腔中上下滑动。

如图4所示，弹簧16的轴线竖直，其位于滑块盒14内滑块15上方的空腔中，其上端与该滑块盒14上板的下表面接触，其下端与该滑块15的上表面接触，其处于压缩状态。

如图4所示，斜面体18的顶面为矩形，其前表面为斜面，该斜面从上到下逐渐向后倾斜，其后表面为竖直面且为矩形。

如图4所示，连杆17的上端从下向上插入滑块盒14下板的孔中后，其上端面与滑块的下表面固紧连接，其下端面与斜面体18的顶面固紧连接。

如图3、图4所示，软片19为弱弹性片，其与滑块盒14的盖板形状相同、面积相等，其后表面与该盖板的前表面固紧连接。

如图2所示，轨道车1在其上轨道轮4的协同配合下，可沿螺旋轨道7从上向下做螺旋运动，也可在过渡轨道8上沿纵向运动；当该轨道车1向上运动到链条9上方的该过渡轨道8上斜轨8b上时，该轨道车1上滑块盒14上斜面体18的速度若大于前方该链条9上推块20的速度，该斜面体18追上该推块20后该斜面体18的斜面与该推块20接触，带动该滑块盒14内滑块15压缩弹簧16向上滑动，该斜面体18越过该推块20继续向上运动，但速度逐渐减小；当该斜面体18的速度小于其后方推块20的速度时，该推块20追上该斜面体18后，该推块20与该斜面体18的后表面接触，带动该轨道车1继续向上运动到达该斜轨8b的上端，该推块20与该斜面体18脱离后，该轨道车1因惯性进到该过渡轨道8的上平轨8a上，其在阻力作用下停在该上平轨8a上，其或者在该上平轨8a上与前轨道车1轻微碰撞，其上软片19使碰撞为完全非弹性碰撞，其在阻力作用下最后停在该上平轨8a上。

如图2所示，过渡轨道8的上平轨8a的长度满足：在该上平轨8a上能够停放配备的全部轨道车1。

过渡轨道8的上平轨8a与螺旋轨道7上端连接处活动安装挡车条；当该挡车条横跨在该上平轨8a上时，阻止该上平轨8a上的轨道车1进到该螺旋轨道7上；当该挡车条转移到该上平轨8a的外侧时，该上平轨8a上的轨道车1能进到该螺旋轨道7上。

如图2所示，推车装置上的链条9的运行速度v满足：轨道车1也以速度v离开过渡轨道8的斜轨8b的上端后，能够自动进到上平轨8a且能自动停在该上平轨8a与螺旋轨道7的连接处。

如图1、图2所示，使用该娱乐双轨螺旋井的方法是这样的：

准备：使用者在螺旋轨道7上端附近跨进过渡轨道8的上平轨8a上的空置轨道车1内，坐在座椅6上，用安全带围住身体并扣好，手握扶手5。

游乐：工作人员推着该轨道车1从该上平轨8a前进到该螺旋轨道7的上端并进入该螺旋轨道7内；该轨道车1沿该螺旋轨道7不断加速旋转下降，然后从该螺旋轨道7的下端出来，再高速进到该过渡轨道8的下平轨8c上；该轨道车1减速通过该下平轨8c后，再冲上该过渡轨道8的斜轨8b；在阻力和重力作用下该轨道车1的速度逐渐减小，当其运动到链条9上方的该斜轨8b上时其速度接近为零，此时相应位置的该链条9上的推块20推着其上斜面体18使其继续向上运动；该轨道车1到达该斜轨8b上端时，该推块20与该斜面体18脱离，其因惯性进到该上平轨8a，最后停在该上平轨8a上。

结束：该使用者解开安全带后，从该轨道车1内出来。

说明：

螺旋轨道7的轨道面倾斜的目的，是让沿该螺旋轨道7运动的轨道车1的重力的水平分力为向心力之一，以减小该螺旋轨道7对该轨道车1的侧压力。该侧压力的反作用力作用在该螺旋轨道7上，根据牛顿第三定律，该螺旋轨道7受的反作用力也相应减小，有利于保护该螺旋轨道7，该轨道车1也不会脱轨。

设轨道车1和乘员的总质量为m，该轨道车1的旋转半径为r、旋转速度为v′、向心力为F，该轨道车1下降的高度为h，忽略阻力。

根据机械能守恒定律 v′²＝2gh

根据圆周运动向心力公式

上式说明：轨道车1下降的高度越大，速度越大，且与质量无关。即轨道车1下降相同高度，轨道车1的乘员无论是大人还是小孩，速度v′相同。

下式说明：速度v′越大，需要的向心力F也越大。

如何提供大的向心力呢？方法有二，一是增大侧压力以增大侧压力的水平分力，二是增大重力的水平分力。本发明用的方法是后一种。因此，螺旋轨道7越在下面，轨道面越倾斜。虽然结构复杂了些，但对安全有好处。

到底要倾斜多少呢？在倾斜角不太大也不太小的前提下，没有必要追求精确，因为侧压力的大小能自动调节，既能自动加强重力的水平分力，又能自动抵消重力的水平分力，有如不同速度火车都能安全通过同一弯道。

虽然轨道车1受的阻力不大，但还是存在，因此轨道车1不可能自动运动到斜轨8b的上端。为了让轨道车1能够到达斜轨8b上端，而且还能进到上平轨8a，设置了推车装置。

推车装置上齿轮轴10a与下齿轮轴10b的距离多少合适呢？这个距离无法精确计算，因为轨道车1存在结构差异和新旧差异。

轨道车1在斜轨8b上能够上滑一段，为降低造价，上齿轮轴10a与下齿轮轴10b的距离应该小于斜轨8b的长度。但这个距离也不能太小，太小了，轨道车1到达不了推车装置。这个距离在斜轨8b长度的1/3到1/5之间取值为宜。好在轨道车1到达推车装置后，无论速度大小，都需要助推，而其都能助推。

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。