专利名称：一种旋转娱乐设施-魔球的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转设施，尤其是一种旋转娱乐设施。
目前，已有各种各样的旋转娱乐设施，但都是开放型的，置身于其上的可观察到外界参照物的运动，在快速旋转的过程中会产生晕眩和恐慌感。
本发明的目的在于克服已有旋转娱乐设施所存在的缺陷，提供一种旋转时会使乘客产生晕眩感，并能使乘客体验和观察到非均匀重力场中各种奇异现象的旋转娱乐设施。
本发明的任务是通过以下方式实现的该旋转娱乐设施—魔球，包括球体、支承机构和旋转机构，球体为视线封闭的中空体，球体下部内表面的形状为轴心垂直于水平面的旋转抛物面，该旋转抛物面的参数与球体的旋转速度的关系应满足ω=2gh,]]>式中ω为球体的旋转角速度，g为重力加速度，h为抛物线方程y＝hx2的系数。在这一转速下，抛物面上任意一点的重力与离心力的合力都与该点的面垂直。
在本发明中，支承机构可采用中央凹陷的水平基座，基座上方固定有环形轨道，球体的旋转轴心穿过环形轨道中心并与轨道平面垂直，轮架对称均匀地装于球体的腰部以下，轮子装于轮架上，轮架上装有驱动轮子转动的电机和减速机构。
在本发明中支承机构可采用悬吊结构，该悬吊结构包括固定在地面上的支架，支架顶部中央设有底座，底座上方设有马达及减速机构，底座下方设有旋转吊架，旋转吊架上固定有用于悬挂球体的吊缆。
在本发明中，支承机构可采用上述悬吊结构，并在球球的底部中央设有一个圆柱形浮筒，浮筒的轴心与球体的轴心在一条直线上，浮筒浸置在水池中。
在本发明中，支承机构可采用上述悬吊结构和浮筒结构，/浮筒可采用无下底结构，浮筒中注满空气，水从浮筒的下方排出。
在本发明中，支承机构可采用气垫悬浮结构，支承座为凹陷状，球体置于支承座上方中央，球体的腰部设有阻碍气体逸出的阻流圈，阻流圈上均匀地设有叶片，支承座边缘上方设有环形水槽，水槽侧面设有高速水流喷咀，阻流圈安装在环形水槽中，支承座内设有气道，气道一端与气泵连接，一端与支承座的支承面连通。
在本发明中，支承机构可采用自悬浮式结构，球体下部设有一环状浮体，球体的轴心线通过环状浮体的中心并与环状浮体的平面垂直，浮体下方设有可驱动浮体旋转的螺旋浆。
在本发明中，如支承机构采用悬吊结构，支架可采用多边锥形桁架结构。
在本发明中，如支承机构采用悬吊结构，支架可采用多边棱台形结构。
在本发明中，球体的上部可采用柔性薄膜材料，球体内部充以1.05～1.15倍外部大气压力的空气，以降低球体重心，节约造价。由于本发明的球体其内部在视觉上与外界隔绝，从而解决了一般旋转娱乐设施使乘客产生的晕眩感；而且由于魔球内部下表面是一个标准的旋转抛物面，魔球的转速与抛物面参数保持特定关系，球体内部呈现一种弯曲的重力空间，从而使置身其中的人体验和观察到非均匀重力场中各种奇异的现象，如自由落体不是垂直下落，而是沿线下降；液体会沿抛物面向上流动；站在抛物面边缘的人观察另一边的人，会发现对方竟不可思异地横着站立在竖直的球壁上。
如果在抛物面上架一座水平的直桥，站在桥头任何一边的人都会觉得桥是向上倾斜的，实际上他也只有俯身才能爬上桥面，但当他一步步接近桥中间时，会发现桥逐渐变成水平的了，当他继续朝前走时，发现桥面又渐渐向下倾斜了，身体必需向后倾斜着走下桥面。当人在抛物面上随意走动时，始终会觉得自己是处于最低的水平位置，只是周围的环境随着走动在发生“天翻地复”的变化。魔球内的特殊环境可以使人在某种程度上体验到在宇宙空间里才会有的一些感受。
在魔球内作各种运动学和力学实验与常规实验的现象和结果大不相同，具有极大的启迪性。(例如单摆实验，自由落体实验；碰撞实验离心力实验等。)研究魔球内的运动可以开拓人们的视野，充分激发青少年对自然科学研究的性趣。
本发明的具体结构由附图和实验例给出。
图1为本发明实施例1的结构示意图；图2为球体下部内表面形状的坐标图；图3为本发明的支承机构为悬吊结构的示意图；图4为本发明支承机构采用气垫悬浮结构的示意图；图5为本发明支承机构采用环状浮体的示意图；图6为支架(7)为多边锥形桁架结构的示意图；图7为支架(7)为多边棱台形结构的示意图。
下面结合附图和实施例对本发明的作更为详细的描述。
实施例1参照图1、图2，该旋转娱乐设施—魔球，包括一个球体1，球体1为视线封闭的中空体，球体1下部内表面的形状为轴心垂直于水平的旋转抛物面，该旋转抛物面的参数与球体的旋转速度的关系应满足ω=2gh,]]>式中ω为球体的旋转角速度，g重力加速度，h为抛物线方程y＝hx2的系数，球体1的支承机构为中央凹陷的水平基座3，基座3上方固定有环形轨道2，球体1的旋转轴心穿过环形轨道中心并与轨道平面垂直，轮架4对称均匀地装于球体1的腰部以下，轮子5基于轮架4上，轮架4上装有驱动轮子5转动的电机和减速机构，轮子5带动球体1作自旋运动。
上述环形轨道的优点是结构简单，运转速度容易控制，适用于各种尺寸的魔球。
实施2参照图3，该旋转娱乐设施—魔球，其球体1的形状与实例1相同，其支承机构采用悬吊结构，支架7固定在地面上，支架7顶部中央设有底座11，底座11上方设有马达及减速机构，底座11下方设有旋转吊架9，旋转吊架9上固定有用于悬挂球体1的吊缆10，球体1的形状与实施例1相同，球体1的底部中央设有一个圆柱形浮筒12，浮筒12的轴心与球体1的轴心在一条直线上，浮筒12浸置在水池6中。
实施例3参照图4，该旋转娱乐设施—魔球，其球体1的形状与实例1相同，其支承机构采用气垫悬浮结构，支承座14为凹陷状，球体1置于支承座14上方中央，球体1的形状与实施例1相同，球体1的腰部设有阻碍气体逸出的阻流圈16，阻流圈16上均匀地设置有叶片13，支承座14边缘上设有环形水槽15，水槽15侧面设有高速水流喷咀21，阻流圈16安装在环形水槽15中，支承座14内设有气道18，气道18一端与气泵17连接，一端与支承座14的支承面连通。
实施例4参照图5，该旋转娱乐设施—魔球，其球体1的形状与实施1相同，球体1下部固定连接一环状浮体19，球体1的轴心线通过环状浮体的中心并与环状浮体19的平面垂直，浮体19下方设有可驱动浮体19旋转的螺旋浆20。
附注(证明)如图2所示，设P(x0，y0)为抛物面上任意一点，求旋转角速度ω满足(重力与离心力)合力垂直于该点切面的条件根据设定，P点座标满足方程Y＝hx2求其导函数 y′0＝2hx0y′0＝thθ(θ为切线与X轴的夹角)则th＝2hx0根据离心加速度公式a＝ω2R (a为离心加速度，R为旋转半径)X0即该点的旋转半径X0＝R则 a＝ω2x0若合力垂直于该点的切线，则a与重力加速度g存在以下关系a＝g·tgβ(β为合力与g的夹角)由图2可知θ＝β(两角的对应边互相垂直)则a＝g·tgθ即ω2·x0＝g·tgθω2·x0＝g·tgθω2＝2ghθω=2ghθ]]>上式证明满足条件的角主速度ω与x0，y0无关，即当ω=2gh]]>时，抛物面上任意一点的合力都垂直于该点的切面。
权利要求
1.一种旋转娱乐设施-魔球，包括球体、支承机构和旋转机构，其特征在于球体为视线封闭的中空体，球体下部内表面的形状为轴心垂直于水平面的旋转抛物面，该旋转抛物面的参数与球体的旋转速度的关系应满足ω=2gh,]]>式中(ω)为球体的旋转角速度，8为重心加速度，h为抛物线方程y＝hx2的系数。
2.根据权利要求1所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于支承机构为中央凹陷的水平基座(3)，基座(3)上方固定有球形轨道(2)，球体(1)的旋转轴心穿过环形轨道中心并与轨道平面垂直，轮架(4)对称均匀地装于球体(1)的腰部以下，轮子(5)装于轮架(4)上，轮架(4)上装有驱动轮子(5)转动的电机和减速机构。
3.根据权利要求1所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于支承机构采用悬吊结构，包括固定在地面上的支架(7)，支架(7)顶部中央设有底座(11)，底座(11)上方设有马达及减速机构，底座(11)下方设有旋转吊架(9)，旋转吊架(9)上固定有用于悬挂球体(1)的吊缆(10)。
4.根据权利要求3所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于在球体(1)的底部中央设有一个圆柱形浮筒(12)，浮筒(12)的轴心与球体(1)的轴心在一条直线上，浮筒(12)浸置在水池(6)中。
5.根据权利要求4所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于浮筒(12)可采用无下结构，浮筒(12)中注满空气，水从浮筒(12)的下方排出。
6.根据权利要求1所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于支承机构采用气垫悬浮结构，支承座(14)为凹陷状，球体(1)置于支承(14)上方中央，球体(1)的腰部设有阻碍气体选出的阻流圈(16)，阻流圈(16)上均匀地设置有叶片(13)，支承座(14)边缘上方设有环形水槽(15)，水槽(15)侧面设有高速水流喷咀(21)，阻流圈(16)安装在球形水槽(15)中，支承座(14)内设有气道(18)，气道(18)一端与气泵(17)连接，一端与支承座(14)的支承面连通。
7.根据权利要求1所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于支承机构采用自悬浮式结构，球体(1)下部设有一环状浮体(19)，球体(1)的轴心线通过环状浮体(19)的中心并与环状浮体(19)的平面垂直，浮体(19)下方设有可驱动浮体(19)旋转的螺旋浆(20)。
8.根据权利要求3所述的旋转娱乐设施-魔球，其特征在于支架(7)采用多边锥形桁架结构。
9.根据权利要求3所述的旋转娱乐设施—魔球，其特征在于支架(7)采用多边棱台形结构。
10.根据权利要求1所述的旋转娱乐设施—魔球，其特征在于球体(1)的上部采用柔性薄膜材料，球体内部充以1.05～1.15倍外部大气压力的空气。
全文摘要
一种旋转娱乐设施-魔球。该摩球由球体、支承机构和旋转机构组成，球体为视线封闭的中空体，球体下部内表面的形状为轴心垂直于水平面的旋转抛物面。该魔球的支承机构可采用带环形轨道的基座、悬吊结构、气垫悬浮结构或自悬浮式结构。该魔球旋转时不会使乘客产生晕眩感，并能使乘客体验和观察到非均匀重力场中各种奇异现象。
文档编号A63G23/00GK1142405SQ96107810
公开日1997年2月12日 申请日期1996年5月21日 优先权日1996年5月21日
发明者黄上立 申请人:黄上立