专利名称:扑翼—旋翼航空游艺机的制作方法
本发明是一种由扑翼机、旋翼机组成的大型航空遊艺机，用于娱乐、科学试验和体育锻炼。
随着人类社会的发展，旅游事业越来越兴旺，娱乐活动成为人们生活的必需。尤其是寓科学意义在其中的娱乐活动使人们深受科学教育，启发科学思维，意义深远。
目前国内外已有的遊乐设施有摩天轮、旋转乐园、小摩托车、宇宙火箭、星际战斗机、激光射击馆、激流探险、碰碰车、碰碰船、秋千椅、高空自行车、单轨遊览车、空气流中人体自由飘浮、过山车等等，种类繁多。但是，目前尚无与本发明相类同或相近似的娱乐装置。
英国专利GB1523902所称的扑翼机是一个人力驱动具有弹性扑翼的滑翔机的设想，人以俯卧姿势系附在机身上，靠两臂驱动与一般机翼基本相同但是在机翼中间增加一个关节的弹性机翼。该专利于1975年1月21日申请，1978年获准，至今已有多年，尚未见有成功地付诸实践的报导。该方案所设想的人力扑动作用力小，其两翼上下扑动产生的空气动力基本相互抵消，不能理想地实现载人飞升。
本发明的目的之一是为了娱乐。有史以来人们渴望象鸟一样地飞翔，但是目前尚不能成为现实。在人类不能以自己的体力自由飞翔的情况下，使用本游艺机，摸拟鸟儿和飞虫的飞升，利用自身的体力飞上天空，亲身感受空气动力的作用，鸟瞰大地风光，确是一种愉快的享受。本发明还是一个飞行器科学试验装置。在这项装置中不断改进各类扑翼和旋翼，提高其性能，增大升力，在升降系统配重接近为零的情况下，依靠人体自身的力量能够飞升起来。这是本发明的科学目的。本发明又是一个体育锻炼和体育比赛的装置，有可能发展成为一个世界性的体育比赛项目。
本发明娱乐装置的外型是一个高耸的铁塔，顶部有若干均布的水平悬臂，类似跳伞塔。本装置由七部分组成塔架;系留钢绳、滑轮及张紧装置;飞升机包括扑翼机和旋翼机;可调平衡重及其自动调整装置;安全装置，包括导向钢绳、断绳安全闸、缓冲器、限速器和减速器、锁定装置等;基础(或地樑)与地坪;其他(包括电器、照明、管理等设施)。
塔架由塔身和若干根平伸的悬臂、基础或地樑组成。在不设基础的情况下设地樑，地樑与悬臂等长，上下对应。
每一个飞升机(扑翼机或旋翼机)有一根系留钢绳，系留钢绳绕过固定在悬臂和塔身顶部一定位置上的两个滑轮和塔身内的可调平衡重相连接。另用一根钢绳，可称为稳定钢绳，与系留钢绳同样直径，绕过塔身底部，同地樑上与塔身上部和悬臂上的滑轮相对应的滑轮把平衡重与飞升机的底部连接起来并张紧，构成一个垂直于地面的矩形闭环。这样做的目的有二一是避免飞升机与可调平衡重的跳动和摆动;二是为了消除飞升过程中钢绳重量的影响。
飞升机有两大类旋翼直升机和扑翼机。
旋翼直升机又分为两类，一类是单向旋翼配上尾舵螺旋浆，或者不要尾舵螺旋浆，反力矩靠安全导向钢绳抵消。另一类是双向旋翼，正反两个方向的旋翼消除了旋翼反力矩的影响。旋翼直升机的传动方式是利用伞齿轮、轴、软轴或链条传动。
扑翼机由机身框架和扑翼构成。
机身框架用轻质高强度材料制成。其大小可满足1～2位乘客自由运动。机身框架顶部与系留钢绳相连，底部与稳定钢绳相连，安全导向钢绳穿过框架上的导向套，两侧或顶部设有扑翼支点轴。
扑翼根据其构造和仿生特点分为六种主要型式其一为单向活门式扑翼。形似一个巨大的网球拍。它有两根长3～5米互相平行的主樑，主樑一端粗，一端渐细，粗端装力点把手，自另一端起的大部分长度上装一个矩形或椭园形的框子，构成一个大扇面，扇面上张一层尼龙网，扇面的下面每隔一定距离，在框架上垂直于主樑拉一根翼弦，沿弦长挂一条帘布，帘布一边缝合在翼弦上，另一边自由飘荡。扇面与力点把手之间为扑翼支点，两只扑翼经支点与机身框架的支点轴相连接，人站在机身框架的底板上，两手紧握两翼的力点把手，弯腰下按，两只扑翼上振，气流推开翼网下面的帘布顺利通过，阻力很小，扑翼上振到一定角度，乘客突然挺身猛拉，改变扑翼的运动方向，猛然下扑，帘布受空气的推动，骤然闭合成一个大扑扇，推动空气向下流动，空气给扑翼一个向上的反作用力，使飞升机端的重量小于可调平衡重的重量，从而使飞升机上升。在平衡重与飞升机端重量相同的条件下，体力越强，飞升得越快越高。
其二为鸟式扑翼。鸟式扑翼有三根主樑，中主樑穿过支点轴上的滑套可以左右滑动，其一端是力点把手。横主樑与支点轴重合，两根侧主樑起自横主樑，以铰接形式相连接，可在翼平面内小幅度摆动。有十六根长1米的特制大羽毛分成两列，根部以铰接形式与中主樑相连，每列羽毛由铰点与侧主樑连接。当中主樑外伸时，羽毛向内收回，中主樑向内拉时羽毛外张，翼面增大。
其三为蝙蝠式扑翼。蝙蝠式扑翼有三根平行、长短不同的主樑和一根主横樑，六根交叉斜置的长支樑和四根短支樑以及胶膜或高弹性织物组成。力点把手、侧主樑和主横樑刚性连接成一个面。侧主樑与支点轴以滑套相连接，中主樑与支点轴刚性垂直连接，穿过主横樑上的滑套，其上共设五个铰点，主横樑上的滑套上设第一铰点，中主樑的一定位置上设第二铰点，在中主樑的三个滑套上设第三、第四、第五个铰点。主横樑的两端设置有滑套的铰点，将长短支樑交叉斜置用铰点相连，从而构成许多可变的平行四边形和三角形。当侧主樑在支点轴上滑动时，主横樑随之在中主樑上滑动，并带动支樑运动，以达改变扑翼面积的大小。
其四、其五为蝴蝶式和蜻蜓式扑翼。这两种扑翼构造基本相同，只是几何外形有些不同，都是用两根平行的主樑，主樑与支点轴相交处有可以转动的套筒，力点把手处设置短曲柄和滑套连杆与主樑相连。蝴蝶式扑翼在主樑上有两个大三角形扑翼，蜻蜓式扑翼在主樑上有两个细长的扑翼，当使用者手握把手向上拉时，两只扑翼放平联成一片，下扑时给扑翼机一个上升的力，下按时两只扑翼变成垂直位置上振，基本没有阻力。
其六为蜜蜂式扑翼。由一根主樑和边框构成一支巨大的扑扇，主樑与支点轴相交处是一个可以沿轴向滑动的轴承。使用者手握力点把手自由地控制扑翼，上振时翼面竖起，下扑时翼面放平，凭控制扑动的技巧获得需要的推力。其动作类似划桨，因此也可叫桨叶式扑翼。
以上所述均为人力驱动。为了解决老年人、体弱者和少年儿童遊乐的需要，也可采用机械动力驱动，其传动为曲柄连杆机构。
目前，使用上述的飞升装置，即扑翼机和旋翼直升机，单依靠人力是不能飞升起来的。为了使人们依靠体力或机械动力能较容易地飞升起来，采用了配平衡重的办法。由于乘客体重因人而异，飞升装置因扑翼形式不同也在变化，采用了可调重量的平衡重。
本遊艺机的飞升系统中存在着如下几个力飞升机重 G乘客体重 M平衡重 P摩擦阻力 F扑翼和旋翼机的升力 E设计中要尽量缩小飞升机重量G，要尽量减小系统中的摩擦阻力F，努力提高扑翼和旋翼机的升力E。
为了依靠人力飞上去，并且在减小或停止扑动时，或停止驱动旋翼时，飞升机能够自动下落回到地面，必须合理地调节平衡重量。在平衡重量能够满足下式时，便可实现上述的要求。
即E＞G+M-P＞｜F｜＞0可调平衡重由基体重加上若干个10千克重的粗调砝码，十个1千克重的细调砝码，外壳支架和电磁锁销组成。停车时，飞升机处在最低位置，由锁定装置锁紧，可调平衡重位于最高位置，所有可调砝码都有各自的电磁锁销锁紧。当乘客就位后，根据自己的需要选定平衡重的重量，由计算机控制，打开应开的锁销，开始飞升。如果E≤｜F｜，则不能实现飞升，也不能自动返回地面。在此情况下，设置电动机，以衡力矩驱动闭环系留钢绳，抵消系统中的摩擦阻力，便可人力飞升。下落时改变电机运转方向。
本机高大，安全第一，遊乐装置必须有惊无险。因此特配备安全导向钢丝绳、断绳安全闸、限速器、减速器、缓冲器、锁定装置、闭环系留钢绳张紧装置等。
断绳安全闸设在飞升机机身框架的上部横樑内，它由闸块及其尾部牵引钢绳，顶推弹簧及其调节螺母，以及导向套等组成。
本发明之娱乐装置与现有的一些军事体育项目以及其他遊艺机相比较具有以下优点与塔上跳伞运动相比，安全可靠，易于开展，对天气的适应性强。
与众多的遊艺机，如翻滚过山车、摩天轮等相比，趣味性强，科学意义深，具有科普教育和科学试验的作用，还具有开展体育锻炼和体育运动比赛的功能。
与高山悬吊滑翔运动相比，安全、经济方便，适于广大人民群众参加。
实现本发明比较合适的几个主要参数叙述如下飞升机飞升高度以30～50米为宜。
塔身截面为2.5米×2.5米或者3米×3米。
悬臂八根。由塔中心到悬臂外端长13～15米。
如图2所示，由塔中心数起，第一圈布置四台电动旋翼直升机，旋翼直径为3米，供少年儿童乘坐。
第二圈布置八个人力旋翼直升机。旋翼为单向三桨叶，直径3～4米，不设尾舵桨。反力矩靠安全导向钢丝绳抵消，传动方式为伞齿轮、轴、软轴或万向轴。人力驱动，在同一根轴上装设两个伞齿轮，其中一个用脚驱动，另一个用手摇动，手脚并用以增加功率。
第三圈悬挂八台扑翼机，翼展8米，翼宽1.6米。
第四圈悬挂八台扑翼机翼展10米，翼宽2米。扑翼机的扑翼主要以活门片式扑翼为主，其他五种型式也各制备两对，扑翼型式可由乘客自由选择，每台扑翼机的扑翼可以随时更换。
如图9所示的支点轴设在头顶上的横樑上，也是一种良好的型式，在外圈的扑翼机中设两台。种类繁多，为的是便于比较。
为简化土建施工，便于安装，不必做水泥基础，采用地樑的方式，飞升机的停机平台设在地樑上，乘客由地樑之间的通道走近飞升台，经攀梯上、下飞升机。
可调平衡重集中安装在塔身顶部的平衡重室内。整个遊艺机外型要讲究色彩控制。全机使用计算机管理。
附图及图面说明如下图1是扑翼、旋翼机大型航空遊艺机的立面图。图中(1)塔身(2)地樑(3)人力单向三桨旋翼直升机(4)可调平衡重(5)电动双向四桨旋翼直升机(6)滑轮(7)悬臂(8)扑翼机(9)系留闭环钢丝绳(10)安全导向钢丝绳(11)电动单向三桨旋翼直升机。
图2是扑翼、旋翼机大型航空遊艺机的平面布置图。图中(1)塔身(3)人力旋翼机(4)可调平衡重(7)悬臂(8)扑翼机(11)电动单向三桨旋翼直升机。
图3是人力单向三桨旋翼直升机。图中(9)系留钢绳(10)安全导向钢绳(12)旋翼桨叶(13)伞齿轮加速箱(14)尾舵桨(15)导向套(16)闸块(17)弹簧(18)闸块尾部牵引钢绳(19)拉闸块牵引钢绳的钩(20)脚蹬(21)手摇链轮(22)传动链(23)弹簧压力调整螺母。
图4是双向四桨旋翼直升机。图中(24)平衡舵(25)双伞齿轮传动箱。
图5是电动单向三桨旋翼直升机。图中(26)电动机。
图6是扑翼机侧视图。图中(27)活门式扑翼(28)力点把手(29)支点轴(30)支点轴承(31)鸟形装饰。
图7是扑翼正视图。
图8是支点轴在头顶上的扑翼机。图中(28)力点把手(29)支点轴(32)同步扑动连杆。
图9是支点轴在头顶上的扑翼机侧面图。该图与图8(正视图)相对应。
图10是活门式扑翼。图中(28)力点把手(29)支点轴中心线(33)主翼樑(34)边翼樑(35)张活门帘布的弦(36)主横樑(37)端横樑。
图11是鸟翼式扑翼。图中(28)力点把手(38)伸缩活动樑(39)可调固定卡(40)导向滑套(41)活动樑上的铰点(42)可摆动翼樑(43)铰点(44)带滑套的铰点(45)羽毛(中间位置)(46)羽毛外伸位置(47)羽毛收回位置(48)翼面加强板。
图12是蝙蝠式扑翼。图中(28)力点把手(49)可伸缩活动樑(50)滑套(51)中主樑(52)带滑套的铰点(53)支樑(54)高弹性胶膜。
图13是蝴蝶型扑翼。图中(55)带伸缩套的力点把手(56)轴套(57)主翼樑(58)蝶翼(59)与主翼樑成刚性连接的曲柄(60)定位档圈。
图14是蜻蜓型扑翼。图中(55)带伸缩套筒的力点把手(61)翼面加强樑(62)不透气织物做成的翼面。
图15是蜜蜂型扑翼。又称薄扇型或桨叶型扑翼。
图16是可调平衡重。图中(63)系留钢丝绳(64)平衡重上固定卡(65)固定芯子(66)1千克重细调砝码(67)1千克重砝码的电磁锁销(68)电磁锁销的支架(69)10千克重粗调砝码(70)10千克重砝码的电磁锁销(71)电磁锁销支架(72)固定芯套(73)固定底盘(74)平衡重下固定卡。
权利要求
1.一种以高耸的塔身为主体，通过若干悬臂挂接载人玩具的大型遊艺机，其特征是塔身顶部平伸若干根悬臂，塔身顶部和底部、悬臂上，地坪或地梁上固定着若干组滑轮，系留扑翼机、旋翼机和可调平衡重的钢丝绳绕过各组滑轮构成若干个垂直于地面的矩形，矩形的一个垂边通过塔身，其上固定着可调平衡重，若干个扑翼机、旋翼直升机分别串接入悬臂一边的系留用钢丝绳上，每个扑翼机、旋翼机的两侧设置与系留用钢丝绳相平行的两根安全导向钢丝绳和安全装置，其动力为人力或机械动力。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征是所说的旋翼直升机可采用单向旋翼加上尾舵螺旋浆和无尾舵螺旋浆或双向旋翼等形式，它们由伞齿轮、轴、软轴或链条传动。
3.根据权利要求
1所述的装置，其特征是所说的扑翼机、旋翼直升机具有用轻质高强度材料制成的，与系留用钢丝绳相连接的机身框架，框架上部有两个导向套，其中设有断绳安全闸，框架下部也有两个导向套，这四个导向套套住安全导向钢丝绳，套内装有滑轮或自润滑石墨材料以减少摩擦。
4.根据权利要求
1所述的装置，其特征是所说的安全装置由闸块及其尾部牵引钢丝绳、顶推弹簧及其调节螺母和导向套组成。
5.根据权利要求
1所述的装置，其特征是所说的可调平衡重由基重、若干个10公斤砝码、十个1公斤砝码以及电磁锁销和支架所组成。
6.根据权利要求
1所述的装置，其特征是所说的扑翼机由机身框架和扑翼组成，机身框架两侧或顶部设有扑翼支点轴，下部是供乘客站立的底板，四周围以尼龙安全网，并饰以鸟形等外观，扑翼有鸟式、蝴蝶式、蜻蜓式、蜜蜂式、蝙蝠式和单向活门式等多种形式。
7.根据权利要求
6所述的扑翼机，其特征是所说的单向活门式扑翼是由两根平行的长3至5米的主翼樑和一个固定在主梁上的椭园型或矩形框架、尼龙网、翼弦绳和降落网绸片所组成。
8.根据权利要求
6所述的扑翼机，其特征是所说的鸟式扑翼由一根主翼樑、两根侧翼樑和十六根长1米、宽300毫米的大羽毛以及平面加强板所组成。
9.根据权利要求
6所述的扑翼机，其特征是所说的蝙蝠式扑翼由三根平行而长短不同的主翼樑、一根横翼樑、六根长支樑、四根短支樑通过固定铰点和可滑动的铰点连成多个可变的平行四边形组成的翼平面，翼面上张以胶膜或高弹性织物而构成。
10.根据权利要求
6所述的扑翼机，其特征是所说的蝴蝶式和蜻蜓式扑翼均由两根相互平行的主樑和每根主樑上的三角形或长条形大扑扇以及力点把手处的曲柄连杆所组成。
11.根据权利要求
6所述的扑翼机，其特征是所说的蜜蜂式扑翼由一根主纵翼樑和其上的巨大扑扇型翼以及支点轴上主翼樑可在其中转动、滑动的滑套所组成。
专利摘要
一种大型扑翼—旋翼航空游艺机娱乐装置，其特征是高耸的塔身顶部有若干根水平悬臂，其上固定着若干组滑轮，各式各样的飞升机——扑翼机和旋翼直升机由绕过定滑轮的钢丝绳吊挂在悬臂上，钢丝绳另一端与塔身内的可调平衡重相连接，在平衡重调节适当的情况下，乘客依靠体力或动力使飞升机上升或下降，以达到娱乐、锻炼身体和科学试验的目的。本发明设有安全导向钢绳和断绳闸等安全装置。
文档编号A63G1/00GK86103436SQ86103436
公开日1988年6月1日 申请日期1986年5月24日
发明者僧全松 申请人:僧全松导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan