专利名称：一种人力直升飞行游艺设备的制作方法
技术领域：
本实用新型是属于游艺装置，也是一种新的航空运动器械。
在全国各地现有的游艺场，以模拟航空航天器械的游艺设备，大多是庞大、复杂的，是以电机驱动机械将游客提升到一定高度。这些设备造价高，不能广泛推广。为了普及航空知识，扩大青少年娱乐、运动内容。研制一种占地少、操纵简单、安全可靠、造价低廉，适于广大群众特别是青少年活动的具有科学性、趣味性的人力直升飞行游艺设备是很必要的。本实用新型就是为了解决这个问题而设计的。
该实用新型是以直升机原理设计，利用人的脚蹬力作为动力，通过链条传送带动旋翼旋转来产生升力。由于人的身体发出的能量所产生的升力有限，要把飞行器自重及人的体重提升到空中，还需要通过塔架、滑轮、钢丝采用张力配平装置来补充。这样用有限的人力就可以轻松地把飞行器及人体提升到空中。
图1是该实用新型的整体结构示意图。它由二十一个部件组成，即副配重(
图1－1)、传动装置(
图1－2)、锁钩(
图1－3)、导向筒(
图1－4)、刹车装置(
图1－5)、框架(
图1－6)、旋翼(
图1－7)、横梁(
图1－8)、塔顶(
图1－9)、张线(
图1－10)、滑轮(
图1－11)、钢丝绳(
图1－12)、主配重(
图1－13)、立柱(
图1－14)、减震筒(
图1－15)、导轨(
图1－16)、扶手(
图1－17)、鞍座(
图1－18)、缆绳(
图1－19)、底座(
图1－20)、底盘(
图1－21)。图2至图8是分别表示各主要部分的结构示意图。图2是旋翼的组装连接示意图，表示桨毂(图2－22)与桨叶(图2－24)及桨盘(图2－23)的连接结构。图3是立柱连接示意图，表示立柱中间由法兰盘(图3－25)连接。图4是横梁结构示意图，表示横梁与立柱上端法兰盘的连接。图5是传动装置的原理图，它是由飞轮(图5－30)、中轮盘(图5－27)、链条(图5－28)、轴承(图5－29)、脚蹬(图5－31)、大轮盘(图5－32)、小轮盘(图5－33)、圆锥齿轮(图5－34)组成。图6是导向筒中的导向轴承安装示意图。钢丝(图6－35)被三轴承(图6－36)包围。图7表示自锁机构示意图，由锁钩、导向筒及减震筒组成。图8是刹车系统示意图，由导向筒和刹车轮(图7－37)组成。
该实用新型由塔架、飞行器构架、旋翼，张力配平装置、传动装置、导向装置、刹车和自锁装置、减震器组成。
塔架由立柱(
图1－14)，横梁(
图1－8)，塔顶(
图1－9)，张线(
图1－10)、缆绳(
图1－19)底座(
图1－20)组成。立柱用φ160mm，长7900mm的钢管可分两段或多段中间用法兰盘(图4－25)及螺栓联接。横梁分三段，分别由75×50×6和50×32×3不等边角钢(图4－8)焊后用螺栓固定(图4)。塔顶用35×35×4角钢焊制，为加强横梁刚度，用四根φ5mm粗的钢丝绳作张线(
图1－10)与塔顶相联。
飞行器构架(
图1－6)是一个四边形的框架结构(现作成菱形)，用45号φ28×2，φ25×15，φ30×25钢管焊成。框架下边有一底盘，用钢管将底盘与框架焊接连成一体，底盘用于放置付配重码(
图1－1)，也是游客(驾驶员)上机站立之处，相当于其飞行器驾驶舱。飞行器构架用于安排鞍座、脚踏板、旋翼、配重、扶手(把手)及传动装置，是相当真正直升飞行器的机身。
传动装置(图5)。由脚蹬运动驱动大轮盘，通过链条传动到小轮盘使小轮盘转速加快，小轮盘的转动传到中轮盘，中轮盘的转动通过链条传到飞轮，使转动进一步加快，中轮盘的转动通过轴承传到圆锥齿轮，由圆锥齿轮带动旋翼旋转，圆锥齿轮模数m＝3.5，齿数z＝23，大、中、小轮盘的模数和齿数分别为m＝4，z＝48，46，32，即三者模数一样，齿数不等。飞轮模数m＝4，齿数z＝18，链条节距p＝12.7mm。该传动装置是一个二级传动，该传动设计的目的是在人不用花多大力气的情况下，使旋翼转动的速度能产生较大的升力，传动比约2～6左右。
旋翼(
图1－7)是产生升力的主体，也是直升飞行器的象征。它是根据空气动力学原理，精心设计而成。桨叶数目≥2。桨叶(图2－24)剖面为翼型剖面，按样板加工成型。桨叶弦长由桨根处最大(约169mm)桨梢处最小逐渐变化，桨根与桨盘连接段成圆形，以便于调正桨叶角，桨毂(图2－22)为尼龙材料，桨盘(图2－23)用Ly12－cz铝板制成。每个桨叶有六个螺栓与桨盘固牢。现旋翼直径为3米，三叶。
导向装置(
图1－4)采用滚珠轴承四点导向，每个导向筒(图7－4)装有两组轴承，每组轴承(三个)互相成120°(图6－35)，导轨用两根φ7.7mm的钢丝绳(图6－34)，导向装置的作用是使飞行器沿导轨上下滑动，即不能太紧也不能太松。
刹车和自锁装置是采用线闸式，用扶手(把手)控制，刹车机构按杠杆原理设计，靠两组装在导向筒(图8－4)上的用橡皮轮作的刹车轮(图8－36)加在导轨上的扭力来控制。自锁是依靠弹簧回位，锁钩(图7－3)用8mm厚钢板加工而成，该装置是保证起动及安全的装置。
张力配平装置是用6×19＋62－200－I－
GB1102－74钢丝绳(
图1－12)安全系数＞10，保证安全可靠，张线装在带有轴承的滑轮上(
图1－11)，配重块(
图1－13)采用铸铁浇铸而成。最大重量50kg，最小0.5kg不等。配平方式可采用机械配平(通过加配重的方式)即根据乘客的体重的大小，人为的加适当的付配重。主配重固定不变，重为137kg，也可以采用电机自动配平方式目前该设备采用简单机械配平。
减震器是用长1100mm，直径φ90mm的钢管加工而成的减震筒(
图1－15)底座是铸铁件，最大直径为500mm，内加弹簧，弹簧用直径4mm的65锰材料制成。弹簧最大压缩量为50mm。减震器是作为飞行器及人落地时减少剧烈震动保证安全舒适的装置。
将上述各部件作好后进行安装。
先将横梁、塔顶与立柱法兰盘(图4－26)用螺栓联接起来，装好滑轮及所有与塔架有关的钢丝绳。
将塔架竖起，立柱埋入地下900mm，塔底座与埋好的地角螺钉固连，将四根缆绳分别与立柱成35°角分布在两侧固定，以不影响飞行器工作为宜。
将两个减震筒底座分别与埋好的地角螺钉固定，将飞行器传动部分旋翼、导向装置、刹车与自锁机构安装好，通过滑轮将主配重与飞行器构架连接起来，把导轨(钢丝绳)穿入导向筒并通过减震器与地角螺钉固定。
安装完毕后，将飞行器上下移动，检查调整导向筒内轴承间隙及导轨的松紧程度，检查传动部分、刹车、自锁减震是否灵活有效。
至此，该人力飞行器即可使用。
用简单的机械人工配平一种三叶旋翼的人力直升飞行游艺设备(
图1)主要性能如下脚踏转速约50转／分旋翼转速约200转／分最大上升速度0.3米／秒旋翼直径3米旋翼产生最大升力约12kg爬升高度7米(因立柱高度有限，其高度可随塔高而增高)
飞行器外形尺寸 3米×0.5×2米试验结果表明安全可靠，操作简便，运行平稳、舒适，可随意控制上升、下降、悬停。各机构性能效果良好，完全适合于各种娱乐，科普及体育运动活动场所使用，一定深得青少年以至成年人的欢迎。
权利要求1.一种人力直升飞行游艺设备、其特征是它由塔架、飞行器构架、旋翼、张力配平装置、传动装置、导向装置、刹车和自锁装置、减震器组成。
2.由权利要求1所说的人力直升飞行游艺设备中的飞行器构架，其特征是它由45＃、φ28×2、φ25×15、φ30×2.5的钢管焊成的菱形框架及底盘组成，其上安有脚蹬、付配重、传动装置、扶手、鞍座。
3.由权利要求1所说的人力直升飞行游艺设备中的旋翼，其特征在于桨叶为三个，桨叶剖面是翼型剖面(clark翼型)桨根处最大弦长为169mm逐渐向桨梢缩小，桨根与桨盘相连段成圆形，便于调正桨叶角，桨毂为尼龙材料，桨盘由Ly12－cz铝板制成，桨叶与桨盘用螺栓固连。
4.如权利要求1所说的人力直升飞行游艺设备中的传动装置，其特征在于该装置由脚蹬，大轮盘，小轮盘，圆锥齿轮，飞轮，中轮盘，链条轴承组成；圆锥齿轮模数m＝3.5，齿数z＝23，大、中、小轮盘的模数和齿数分别为m＝4，Z＝48，46，32；飞轮模数m＝4，齿数z＝18，链条节距p＝12.7mm，传动比为4。
5.正如权利要求1所述的人力直升飞行游艺设备中的导向装置，其特征是采用滚珠轴承四点导向，每个导向筒装有两组轴承，每组轴承(3个)相互成120°分布，导轨用两根直径为7.7mm的钢丝绳。
6.正如权利要求1所述的人力直升飞行游艺设备中的刹车和自锁装置，其特征是都采用线闸式，由扶手控制，刹车机构靠两组装在导向筒上的用橡皮轮作的刹车轮加在导轨上的扭力控制，自锁靠弹簧回位，锁钩用8mm钢板加工制成。
7.如权利要求1所述的人力直升飞行游艺设备中张力配平装置，其特征在于可采用简单的机械配平和电动自动配平，机械配平通过主配重和付配重；主配重通过钢丝绳穿过滑轮与飞行框架相连，主配重固定重量为137kg，付配重以铸铁浇铸成的砝码依人的体重大小调整配平偏差施加付配重的多少。
8.如权利要求1所述的人力直升飞行游艺设备中的减震器，其特征在于减震器是用长1100mm，直径为90mm钢管加工成的减震筒底座是铸铁件，最大直径为500mm，减震筒内装有用直径4mm、65Mn材料制成的弹簧其最大压缩量为50mm。
9.如权利要求1所述的人力直升飞行游艺设备中的塔架，其特征在于它由立柱、横梁、塔顶、张线、缆绳、底座组成，立柱用φ160mm长7900mm的钢管，可分成两段，中间用法兰盘及螺栓连接，横梁分三段，分别由75×50×6和50×32×3不等边角钢焊后用螺栓固定，塔顶用35×35×4角钢焊制，为加强横梁刚度，用四根φ5mm粗的钢丝绳作张线与塔顶相联。
专利摘要一种由塔架、飞行器构架、旋翼、张力配平装置、传动装置、导向装置，刹车及自锁装置、减震器组成的人力直升飞行游艺设备是一种可供广大群众娱乐、体育、科普活动的新颖而理想的器械，其主要性能是脚踏转速50转/分，旋翼转速约200转/分(旋翼直径3米(三叶)，旋翼产生的最大升力为12kg，最大上升速度约为0.3米/秒，爬升高度7米(可随塔架增高而增高)，飞行器外形尺寸3×0.5×2米，飞行的空重61kg，试验结果表明，该设备造型新颖，结构简单，操作方便，运行舒适，安全可靠。
文档编号B64C31/00GK2045664SQ8820823
公开日1989年10月11日 申请日期1988年7月14日 优先权日1988年7月14日
发明者杜惠芳, 徐扬禾, 那源泉, 黄杰, 顾高墀 申请人:北京航空航天大学(原北京航空学院)