CN104071146A - 偏心转向气浮式运动车 - Google Patents

Abstract

偏心转向气浮式运动车，包括顶部敞口的外壳，所述外壳内设有可充电电池、行走驱动及转向机构、空气压缩机、脚踏开关、高压储气罐和座椅，外壳下表面设有气垫盘，空气压缩机的出口与高压储气罐的进口连接，高压储气罐的出口通过高压气管与气垫盘连接，高压气管上设有减压阀，脚踏开关通过电控系统与减压阀的驱动端连接传动；可充电电池通过导线分别与行走驱动及转向机构、空气压缩机和电控系统连接；外壳下部沿周向方向设有一圈弹性缓冲带。本发明结构简单、设计合理、便于操控、易于制造、成本低、耗能小、安全可靠性高，适合儿童玩耍，也可作游乐场的碰碰车使用。

Description

偏心转向气浮式运动车

技术领域

本发明涉及一种游乐设施，尤其涉及一种偏心转向气浮式运动车。

背景技术

国内的“气浮车”成果比较显著就是将现有火车的车辆底盘、滚轴、滚轮、弹簧等去掉，换成通气管道连通的长方形底盘，在底盘上安装四个气腿，放在铁轨上，在低压小流量压缩空气作用下，通过分布参数数学模型控制，使车腿依靠气膜而悬浮。它从根本上解决了‘气垫’的稳定性，并在具有正负推力的螺旋桨的推动下，气浮车沿轨道快速滑行，行驶时速可以达到600km甚至更高。负推力能使高速中的气浮车减速，当减到时速80km以下时，再伸出车腿前的摩擦块，实现双重措施刹车。“气悬浮车既具有火车的运载能力，又具有飞机般的速度。比高速磁悬浮列车具有更多方面的优势”。北京金航宇科技发展有限公司的杨学实展示了那辆已试验成功的1:10气悬浮列车模型。杨学实在承担国家自然科学基金资助的一项空气动力学课题研究中首次发现气膜的稳定性。据了解，早在20世纪60年代，发达国家就提出了提高铁路速度的三大手段：高速轮轨、磁悬浮和气悬浮，并展开了多种依靠大气流反冲的气垫船和气垫车的研制，但至今没有解决在工程实践中有效运行的稳定性问题。现在气膜理论和实验的吻合，是气悬浮技术“柳暗花明”。杨学实介绍说，气悬浮车不仅具备高速磁悬浮列车安全、舒适、环保的优点，而且速度更高、结构简单、能耗更小，并且适应宽松的轨道环境，造价大大降低。

美国在二十世纪七十年堆初，在普伟布洛运输中心也进行过过气垫车的试验，加装上喷气发动机，时速达到488公里。前苏联还作过时速达960公里的气垫车设计。但是由于追求高速度，不断盲目加大气垫车的动力装置，又由于采用喷气机而噪声巨大、气势造成的气团扬尘污染严重，各国陆续放弃气垫车的研制。但是日本东北大学，仍然没有放弃气垫车的研究方向，他们研究的“飞行列车”，被称为“第四代交通工具”，是一种带翼的轨道飞行器，预计要到2020年才能投入使用，进展缓慢。

气悬浮技术的发展已经达到相当高的高度，但在日常生活中应用还是比较少，特别是在游乐设施方面，碰碰车是一种机动游戏设施，包括碰碰车车辆及一个室内的场地。天花板上有通电的电网。场内有供乘客驾驶的小型电动碰碰车。碰碰车的四周有由橡胶做成的围裙，并由接到天花板的垂直电杆取电，也有采用电瓶的结构。车上一般最多坐二人，有加速用的脚踏，转向的方向盘。现有的碰碰车结构较为复杂，成本较高，耗能大。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、便于操作、成本低、耗能小的偏心转向气浮式运动车。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：偏心转向气浮式运动车，包括顶部敞口且呈圆筒形的外壳，所述外壳内设有可充电电池、行走驱动及转向机构、空气压缩机、脚踏开关、高压储气罐和座椅，外壳下表面设有气垫盘，空气压缩机的出口与高压储气罐的进口连接，高压储气罐的出口通过高压气管与气垫盘连接，高压气管上设有减压阀，脚踏开关通过电控系统与减压阀的驱动端连接传动；可充电电池通过导线分别与行走驱动及转向机构、空气压缩机和电控系统连接；外壳下部沿周向方向设有一圈弹性缓冲带；

所述气垫盘设有四个，四个气垫盘分别设在外壳底部的四周，每个气垫盘均包括中空结构的橡胶气垫，橡胶气垫呈圆盘型，橡胶气垫上表面设有连接板，连接板与外壳底部之间通过支柱连接，橡胶气垫上表面通过通气管与高压气管连接，每个通气管上均设有一个比例阀，橡胶气垫下表面中部向上凹陷，橡胶气垫下表面在凹陷处设有支撑板，支撑板上设有与橡胶气垫内部连通的喷气孔；

所述行走驱动及转向机构包括方向盘、转杆、圆环管和偏心圆盘，圆环管套设在外壳外侧，圆环管通过连接管与高压储气罐连接，方向盘设在座椅前方，转杆上端与方向盘中心连接，转杆下端与偏心圆盘的偏心位置固定连接，偏心圆盘的回转中心和圆环管的中心均位于外壳的垂直中心线上，圆环管外侧均匀设有至少四个喷气孔，喷气孔处设有用于开闭喷气孔的微动开关，偏心圆盘圆周侧部与每个微动开关之间均通过一根连杆连接传动，外壳底部设有套管，连杆穿设在套管内，连杆上设有定位板，偏心圆盘的圆周侧部沿周向设有一圈环形槽，连杆内端设有滚动连接在环形槽内的滚轮，连杆上套设有用于使滚轮始终与环形槽内壁顶压配合的压缩弹簧，压缩弹簧两端分别与套管和定位板顶压接触。

所述可充电电池设有两组，两组可充电电池分别位于座椅的左右两侧，高压储气罐设在方向盘前方，空气压缩机设在高压储气罐前方，脚踏开关设有两个，两个脚踏开关分别位于转杆下部的左侧和右侧。

采用上述技术方案， 本发明的工作过程如下：游玩者坐在座椅上，启动空气压缩机，空气压缩机对高压储气罐进行充气，使高压储气罐内的气压达到一定的值，用脚踩脚踏开关，通过电控系统打开高压气管上的减压阀，高压空气通过高压气管和通气管对四个气垫盘进行充气，四个气垫盘是支撑运动车浮起的气浮装置，在气垫盘的橡胶气垫下表面中部设有圆形的支撑板，在支撑板中部均匀设有与橡胶气垫内部连通的喷气孔，当对橡胶气垫充气时，比例阀起到向四个橡胶气垫均匀分配气体的作用，在每个橡胶气垫内部空腔内的气压达到一定值时橡胶气垫将鼓起，使橡胶气垫下表面边缘将支撑板与地面形成一个封闭的空腔，当气压继续增大时，高压空气由喷气孔从橡胶气垫下表面边缘微小空隙内溢出，此时气垫将处于跟地面有一个小距离的悬浮状态，溢出的气流会在橡胶气垫与地面之间形成一层空气薄膜。同时，高压储气罐内的高压气体通过连接管进入到圆环管内，气流由圆环管最后端的喷气孔喷出，高压气流的反向推力就可将运动车将在地面进行运动。当运动车落地时，支撑板会与地面接触，并与地面发生摩擦，使运动车减速，直到停下来。

当需要转向时，转动方向盘，通过转杆带动偏心圆盘转动，由于偏心圆盘的回转中心偏心设置，这样就使得距离偏心圆盘回转中心最远的外边缘在转动过程中可以推动某一个连杆克服压缩弹簧的作用力，该连杆沿套管向外移动，这样就推动微动开关将喷气孔打开，高压储气罐中的高压气体通过连接管进入到圆环管内，最后通过喷气孔喷出，气流的反向推力即可推动整个气浮车运动。方向盘在正常状态时，偏心圆盘距离偏心圆盘回转中心最远的外边缘最接近座椅，即正常情况下运动车向前行进，逆时针转动方向盘时，运动车向右拐弯，顺时针转动方向盘时，运动车向左拐弯。在偏心圆盘圆周侧面设置环形槽，连杆内端的滚轮可沿环形槽滚动，这样可以将滑动摩擦转换为滚动摩擦，从而减小转向力，并降低连杆内端和偏心圆盘外圆侧部之间的磨损。

外壳下部周围设置有弹性缓冲带，气浮车在运动时碰撞到周围物体时可以有效的缓冲，对车上的人和车本身提供保护。

另外，为了使橡胶气垫能浮起300千克的负载，还要避免橡胶气垫内部压力不能太大、不浮起时与地面接触的支撑面积不能太小，为此就选了一组（四个）底面直径为200mm的圆盘型的橡胶气垫，当橡胶气垫内部压力达到1.5个大气压时，一组橡胶气垫每分钟气体总消耗为40L，如果按照300千克来算的话，正常情况下，橡胶气垫内部压力最大为1.24个大气压。

可充电电池设有两组，两组可充电电池分别位于座椅的左右两侧，这样可以平衡左右的重量，空压机、高压储气罐、座椅沿前后方向布置，这也是保持运动车载重的均衡性，两个脚踏开关分别位于转杆下部的左侧和右侧，这样方便左右脚进行操作。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、便于操控、易于制造、成本低、耗能小、安全可靠性高，适合儿童玩耍，也可作游乐场的碰碰车使用，本发明也可作为旅游景点的观光车，还可以经过一定的改进作为水上游艇使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的右视图；

图4是图1中A处的放大图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的偏心转向气浮式运动车，包括顶部敞口的外壳1，外壳1内设有可充电电池2、行走驱动及转向机构、空气压缩机3、脚踏开关4、高压储气罐5和座椅6，外壳1下表面设有气垫盘7，空气压缩机3的出口与高压储气罐5的进口连接，高压储气罐5的出口通过高压气管8与气垫盘7连接，高压气管8上设有减压阀9，脚踏开关4通过电控系统（电控系统为现有成熟技术，具体构造不再赘述）与减压阀9的驱动端连接传动；可充电电池2通过导线分别与行走驱动及转向机构、空气压缩机3和电控系统连接；外壳1呈圆筒形结构，外壳1下部沿周向方向设有一圈弹性缓冲带10。

气垫盘7设有四个，四个气垫盘7分别设在外壳1底部的四周，每个气垫盘7均包括中空结构的橡胶气垫11，橡胶气垫11呈圆盘型，橡胶气垫11上表面设有连接板12，连接板12与外壳1底部之间通过支柱13连接，橡胶气垫11上表面通过通气管14与高压气管8连接，每个通气管14上均设有一个比例阀15，橡胶气垫11下表面中部向上凹陷，橡胶气垫11下表面在凹陷处设有支撑板16，支撑板16上设有与橡胶气垫11内部连通的喷气孔17。

行走驱动及转向机构包括方向盘20、转杆21、圆环管18和偏心圆盘19，圆环管18套设在外壳1外侧，圆环管18通过连接管与高压储气罐5连接，方向盘20设在座椅6前方，转杆21上端与方向盘20中心连接，转杆21下端与偏心圆盘19的偏心位置固定连接，偏心圆盘19的回转中心和圆环管18的中心均位于外壳1的垂直中心线上，圆环管18外侧均匀设有至少四个喷气孔，喷气孔处设有用于开闭喷气孔的微动开关22，偏心圆盘19圆周侧部与每个微动开关22之间均通过一根连杆23连接传动，外壳1底部设有套管24，连杆23穿设在套管24内，连杆23上设有定位板25，偏心圆盘19的圆周侧部沿周向设有一圈环形槽，连杆23内端设有滚动连接在环形槽内的滚轮26，连杆23上套设有用于使滚轮26始终与环形槽内壁顶压配合的压缩弹簧27，压缩弹簧27两端分别与套管24端部和定位板25顶压接触。

可充电电池2设有两组，两组可充电电池2分别位于座椅6的左右两侧，高压储气罐5设在方向盘20前方，空气压缩机3设在高压储气罐5前方，脚踏开关4设有两个，两个脚踏开关4分别位于转杆21下部的左侧和右侧。

 本发明的工作过程如下：游玩者坐在座椅6上，启动空气压缩机3，空气压缩机3对高压储气罐5进行充气，使高压储气罐5内的气压达到一定的值，用脚踩脚踏开关4，通过电控系统打开高压气管8上的减压阀9，高压空气通过高压气管8和通气管14对四个气垫盘7进行充气，四个气垫盘7是支撑运动车浮起的气浮装置，在气垫盘7的橡胶气垫11下表面中部设有圆形的支撑板16，在支撑板16中部均匀设有与橡胶气垫11内部连通的喷气孔17，当对橡胶气垫11充气时，比例阀15起到向四个橡胶气垫11均匀分配气体的作用，在每个橡胶气垫11内部空腔内的气压达到一定值时橡胶气垫11将鼓起，使橡胶气垫11下表面边缘将支撑板16与地面形成一个封闭的空腔，当气压继续增大时，高压空气由喷气孔17从橡胶气垫11下表面边缘微小空隙内溢出，此时气垫将处于跟地面有一个小距离的悬浮状态，溢出的气流会在橡胶气垫11与地面之间形成一层空气薄膜。同时，高压储气罐5内的高压气体通过连接管进入到圆环管18内，气流由圆环管18最后端的喷气孔喷出，高压气流的反向推力就可将运动车将在地面进行运动。当运动车落地时，支撑板16会与地面接触，并与地面发生摩擦，使运动车减速，直到停下来。

当需要转向时，转动方向盘20，通过转杆21带动偏心圆盘19转动，由于偏心圆盘19的回转中心偏心设置，这样就使得距离偏心圆盘19回转中心最远的外边缘在转动过程中可以推动某一个连杆23克服压缩弹簧27的作用力，该连杆23沿套管24向外移动，这样就推动微动开关22将喷气孔打开，高压储气罐5中的高压气体通过连接管进入到圆环管18内，最后通过喷气孔喷出，气流的反向推力即可推动整个气浮车运动。方向盘20在正常状态时，偏心圆盘19距离偏心圆盘19回转中心最远的外边缘最接近座椅6，即正常情况下运动车向前行进，逆时针转动方向盘20时，运动车向左拐弯，顺时针转动方向盘20时，运动车向右拐弯。在偏心圆盘19圆周侧面设置环形槽，连杆23内端的滚轮26可沿环形槽滚动，这样可以将滑动摩擦转换为滚动摩擦，从而减小转向力，并降低连杆23内端和偏心圆盘19外圆侧部之间的磨损。

外壳1下部周围设置有弹性缓冲带10，气浮车在运动时碰撞到周围物体时可以有效的缓冲，对车上的人和车本身提供保护。

另外，为了使橡胶气垫11能浮起300千克的负载，还要避免橡胶气垫11内部压力不能太大、不浮起时与地面接触的支撑面积不能太小，为此就选了一组（四个）底面直径为200mm的圆盘型的橡胶气垫11，当橡胶气垫11内部压力达到1.5个大气压时，一组橡胶气垫11每分钟气体总消耗为40L，如果按照300千克来算的话，正常情况下，橡胶气垫11内部压力最大为1.24个大气压。

上述实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.偏心转向气浮式运动车，包括顶部敞口且呈圆筒形的外壳，其特征在于：所述外壳内设有可充电电池、行走驱动及转向机构、空气压缩机、脚踏开关、高压储气罐和座椅，外壳下表面设有气垫盘，空气压缩机的出口与高压储气罐的进口连接，高压储气罐的出口通过高压气管与气垫盘连接，高压气管上设有减压阀，脚踏开关通过电控系统与减压阀的驱动端连接传动；可充电电池通过导线分别与行走驱动及转向机构、空气压缩机和电控系统连接；外壳下部沿周向方向设有一圈弹性缓冲带；所述气垫盘设有四个，四个气垫盘分别设在外壳底部的四周，每个气垫盘均包括中空结构的橡胶气垫，橡胶气垫呈圆盘型，橡胶气垫上表面设有连接板，连接板与外壳底部之间通过支柱连接，橡胶气垫上表面通过通气管与高压气管连接，每个通气管上均设有一个比例阀，橡胶气垫下表面中部向上凹陷，橡胶气垫下表面在凹陷处设有支撑板，支撑板上设有与橡胶气垫内部连通的喷气孔；所述行走驱动及转向机构包括方向盘、转杆、圆环管和偏心圆盘，圆环管套设在外壳外侧，圆环管通过连接管与高压储气罐连接，方向盘设在座椅前方，转杆上端与方向盘中心连接，转杆下端与偏心圆盘的偏心位置固定连接，偏心圆盘的回转中心和圆环管的中心均位于外壳的垂直中心线上，圆环管外侧均匀设有至少四个喷气孔，喷气孔处设有用于开闭喷气孔的微动开关，偏心圆盘圆周侧部与每个微动开关之间均通过一根连杆连接传动，外壳底部设有套管，连杆穿设在套管内，连杆上设有定位板，偏心圆盘的圆周侧部沿周向设有一圈环形槽，连杆内端设有滚动连接在环形槽内的滚轮，连杆上套设有用于使滚轮始终与环形槽内壁顶压配合的压缩弹簧，压缩弹簧两端分别与套管和定位板顶压接触。

2.根据权利要求1所述的偏心转向气浮式运动车，其特征在于：所述可充电电池设有两组，两组可充电电池分别位于座椅的左右两侧，高压储气罐设在方向盘前方，空气压缩机设在高压储气罐前方，脚踏开关设有两个，两个脚踏开关分别位于转杆下部的左侧和右侧。