CN105233505A - 一种摩天轮吊舱悬浮自适应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩天轮吊舱悬浮自适应系统，包括有安装在摩天轮圆形转盘上的转盘吊架，在转盘吊架上沿着圆周方向均匀安装有多个横向放置的圆筒形的吊舱，所述吊舱包括吊舱外圈和作为吊舱圆筒骨架的吊舱内圈，所述吊舱外圈与所述转盘吊架固定连接，所述吊舱内圈置于吊舱外圈内并与其分离，在所述吊舱外圈和吊舱内圈之间设置有悬浮装置，在所述吊舱内圈外壁上套设有不导磁的中间环，所述悬浮装置包括固定在所述中间环上的圆环形的内环悬浮轨道和固定在吊舱外圈上的圆环形的外环悬浮轨道，所述内环悬浮轨道无接触地置于外环悬浮轨道内后在它们之间形成悬浮作用力。本发明的结构更简单和合理、生产和使用成本更低、维护方便。

Description

一种摩天轮吊舱悬浮自适应系统

【技术领域】

本发明涉及一种游乐设备，尤其是摩天轮。

【背景技术】

摩天轮是游艺行业最吸引游客的游乐设施之一，其发展迅猛，正朝着超大轮径120米轮径以上、超大客流量、全景观览、乘坐舒适的方向发展。

摩天轮的吊舱结构以重力式和观览式的应用最为广泛。其中：重力式结构的吊舱与转盘通过转轴接接，摩天轮旋转时，吊舱和活载荷乘客的自重使得吊舱绕转轴旋转，实现与摩天轮大转盘同步旋转。重力式结构的吊舱通常为长方体；而观览式结构的吊舱分内外圈，外圈固定在摩天轮转盘上，内外圈与外圈分离，摩天轮旋转时，内外圈之间的动力驱动机构内圈相对外圈转动，从而实现与摩天轮大转盘的同步旋转，观览式结构吊舱通常为卧式圆柱体。

观览式结构相对于重力式结构具有：吊舱体积大、载客量大、吊舱旋转平稳、乘坐舒适、视野开阔、结构紧凑无须考虑吊舱自转的空间、安全性能高、外观简洁时尚等优点。故世界上已建或在建的超大型摩天轮吊舱结构均采用观览式结构，如英国135米高的伦敦眼，新加坡165米高的飞行者摩天轮，美国拉斯维加斯128米高的“豪客”摩天轮，中国北京208米高的朝天轮，均采用观览式结构。其中，新加坡的飞行者摩天轮的每个吊舱可乘坐的人数高达26人。但观览式结构的摩天轮存在着吊舱结构复杂考虑到驱动系统的设计、供电系统复杂全部吊舱驱动系统的供电、维护繁琐、以及成本高等问题，由于吊舱的旋转采用驱动系统进行驱动，当供电系统停电或故障以及驱动系统故障，会导致吊舱停止旋转，这样驱动系统就不能驱动吊舱摆正，就不能保证乘客是竖直站立在吊舱内，具有极大的安全隐患。再有当出现故障时候，由于吊舱不能摆正，也不便于救援。

【发明内容】

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种结构更简单和合理、生产和使用成本更低、维护方便的摩天轮吊舱悬浮自适应系统。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种摩天轮吊舱悬浮自适应系统，包括有安装在摩天轮圆形转盘1上的转盘吊架2，在转盘吊架2上沿着圆周方向均匀安装有多个横向放置的圆筒形的吊舱3，所述吊舱3包括吊舱外圈4和作为吊舱圆筒骨架的吊舱内圈6，所述吊舱外圈4与所述转盘吊架2固定连接，所述吊舱内圈6置于吊舱外圈4内并与其分离，在所述吊舱外圈4和吊舱内圈6之间设置有悬浮装置7，在所述吊舱内圈6外壁上套设有不导磁的中间环5，所述悬浮装置7包括固定在所述中间环5上的圆环形的内环悬浮轨道71和固定在吊舱外圈4上的圆环形的外环悬浮轨道72，所述内环悬浮轨道71无接触地置于外环悬浮轨道72内后在它们之间形成悬浮作用力。

所述内环悬浮轨道71为凹型磁悬浮轨道和外环悬浮轨道72为T型磁悬浮轨道，所述T型磁悬浮轨道的内环边缘无接触地落入到该凹型磁悬浮轨道的凹槽内后在它们之间形成磁悬浮的作用力。所述的T型磁悬浮轨道包括有与吊舱外圈4同圆心、半径由大到小排列后依次固定连接在一起的第一磁体安装环721、第一外磁圈722、第一隔磁环723和第一内磁圈724；所述第一磁体安装环721作为T型磁悬浮轨道72的横边，其固定在所述吊舱外圈4上，所述第一磁体安装环721和第一隔磁环723是非导磁体；所述第一外磁圈722和第一内磁圈724是永磁体，它们的磁性在轴向上相反；所述的第一外磁圈722、第一隔磁环723和第一内磁圈724的宽度相等，它们构成了T型磁悬浮轨道的竖边。

所述的凹型磁悬浮轨道包括有同圆心的左、右导磁环形板，第二磁体安装环713，以及隔开设置的左、右磁体组；所述的左、右导磁环形板711、712是导磁体，它们相隔固定安装在中间环5上；所述的第二磁体安装环713是非导磁体，其安装在位于左、右导磁环形板之间的那段中间环5上；所述左、右磁体组之间形成供所述T型磁悬浮轨道72的竖边插入的环形槽；所述磁体组包括有宽度相等的第二内磁圈7141、第二隔磁环7142和第二外磁圈7143，它们的半径由小到大排列后固定安装到第二磁体安装环713上；所述第二内磁圈7141和第二外磁圈7143都是永磁体，它们的磁性在轴向上相反；两个第二外磁圈7143的磁性在轴向上相同，两个第二内磁圈7141的磁性在轴向上也相同；所述T型磁悬浮轨道72的第一外磁圈722与所述凹型磁悬浮轨道71的第二外磁圈7143的磁性在轴向上相反；所述T型磁悬浮轨道72的第一内磁圈724与所述凹型磁悬浮轨道71的第二外磁圈7143的磁性在轴向上相同，它们的内、外径也分别相等。

所述吊舱内圈6或吊舱外圈4上设有用来防止吊舱内圈6轴向偏移的轴向定位装置8，所述的轴向定位装置8采用圆周均布在吊舱外圈4上、并分别以凹型磁悬浮轨道71两侧的左、右导磁环形板为轨道面的数组万向轴承。

在所述吊舱外圈4上设有左、右环形支撑板，所述T型磁悬浮轨道72设置在所述左、右环形支撑板之间，在所述左、右环形支撑板内壁分别设有成环形排列的安装槽，在安装槽内装有所述万向轴承，所述万向轴承的另一端顶在所述导磁环形板外壁上。

在所述吊舱内圈6或吊舱外圈4上设有用来防止吊舱内圈6轴向偏移的轴向定位装置8，所述的轴向定位装置8采用圆周均布在吊舱内圈6两侧、并分别以吊舱外圈4的两侧壁为轨道面的导向滚轮。

所述吊舱外圈的两侧壁为设置在吊舱外圈上的左、右环形支撑板。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、由于利用悬浮装置来使圆筒型的吊舱内圈悬浮在吊舱外圈内，并在自身重力下始终摆正或接近摆正，从而使摩天轮360度的旋转过程中，与吊舱固定连接的吊舱内圈与外圈之间相对分离，不会产生摩擦力，这样就不用供电系统、驱动系统来驱动吊舱始终摆正，保证乘客是竖直站立在吊舱内，没有安全隐患；再有当出现断电而引起摩天轮故障时候，由于吊舱始终能摆正，便于救援。

2、由于不用供电系统、驱动系统等有源方式来驱动吊舱始终摆正，而是采用无源方式来驱动吊舱始终摆正，也就减少了供电系统和驱动系统复杂的安装和维护环节，因此本发明的结构更简单和合理、生产和使用成本更低、维护方便。

3、由于在吊舱内圈与吊舱外圈之间之间采用轴向定位装置，这样当吊舱内圈相对吊舱外圈做旋转运动且发生轴向位移时，带动导向滚轮产生轴向窜动和圆周旋转运动，轴向定位装置限制了吊舱内圈相对吊舱外圈的轴向窜动，并保证其旋转顺畅。

【附图说明】

图1是本发明的摩天轮正视图；

图2是本发明的摩天轮侧视图；

图3是本发明实施例一的结构示意图；

图4是图3的局部K的放大图；

图5是本发明实施例二的结构示意图；

图6是图5的局部II的放大图；

图7是本发明的凹型磁悬浮轨道的正视图；

图8是图7的A-A向剖视图；

图9是本发明的T型磁悬浮轨道的正视图；

图10是图9的B-B向剖视图；

图11是本发明在空载情况下在自重力的作用下吊舱始终摆正复位的示意图；

图12是本发明在负载情况下在自重力的作用下吊舱始终摆正复位的示意图；

图13是本发明的吊舱内圈的结构示意图；

图14是本发明的中间环的结构示意图；

图15是本发明的吊舱外圈的结构示意图。

【具体实施方式】

如图1至15所示，本发明为一种摩天轮吊舱悬浮自适应系统，包括有安装在摩天轮圆形转盘1上的转盘吊架2，在转盘吊架2上沿着圆周方向均匀安装有多个横向放置的圆筒形的吊舱3，所述吊舱3包括吊舱外圈4和作为吊舱圆筒骨架的吊舱内圈6，所述吊舱外圈4与所述转盘吊架2固定连接，所述置于所述吊舱内圈6置于吊舱外圈4内并与其分离，在所述吊舱外圈4和吊舱内圈6之间设置有悬浮装置7，在所述吊舱内圈6外壁上套设有不导磁的中间环5，在所述吊舱外圈4和吊舱内圈6之间设置有悬浮装置7，在所述吊舱内圈6外壁上套设有不导磁的中间环5，所述悬浮装置7包括固定在所述中间环5上的圆环形的内环悬浮轨道71和固定在吊舱外圈4上的圆环形的外环悬浮轨道72，所述内环悬浮轨道71无接触地置于外环悬浮轨道72内后在它们之间形成悬浮作用力。

所述内环悬浮轨道71为凹型磁悬浮轨道其断截面呈“凹”型和外环悬浮轨道72为T型磁悬浮轨道其断截面呈“T”型，所述T型磁悬浮轨道的内环边缘无接触地落入到该凹型磁悬浮轨道的凹槽内后在它们之间形成磁悬浮的作用力，该作用力使这两个轨道不接触磨擦，于是吊舱内圈6和吊舱外圈4之间也不会接触产生磨擦，使得观览式吊舱在跟随转盘翻转时，吊舱内圈也始终悬浮在吊舱外圈内；在所述吊舱内圈6或吊舱外圈4上设有用来防止吊舱内圈6轴向偏移的轴向定位装置8。

本发明也是采用观览式结构，通过磁悬浮技术使吊舱内圈6、外圈4分离，在内圈6下端安装吊舱空调等电气设备作为配重，以降低内圈的吊舱重心。配重的重心O1位于乘客座位平面以下，活载荷的重心O2位于乘客座位平面以上。如图11-12所示，当摩天轮旋转，吊舱内圈6相对吊舱外圈4有偏转角度时，内圈自身重心升高，相对于内圈轴线产生一个回复转矩，该转矩以重力为作用力，以重心位置与内圈轴线水平距离为力臂。在空载情况下，回复转矩M1＝G1×L1会使偏转角a回复为0，其中M1为吊舱内圈产生的回复力矩，G1吊舱内圈及配重的重力，L1回转力臂；在负载情况下，当配重合适时，该回复转矩M1＝G1×L1比活载荷乘客产生的转矩M2＝G2×L2大配重的重心为标号O1，活载荷的重心为标号O2，其中G2为乘客的重力，L2为回转力臂；则无论摩天轮旋转任意角度，吊舱里乘坐了多少乘客，吊舱总能依靠自身的重心提高产生的转矩将偏转角回复为0度或接近于0度，而且因为吊舱内圈、外圈相对分离，故无摩擦力存在，吊舱的自恢复能力会相当灵敏。

从上可以看出，本发明是利用磁悬浮的原理来使圆筒型的吊舱悬浮在吊舱外圈内，从而使到吊舱在摩天轮360度的旋转过程中，与吊舱固定连接的吊舱内圈与外圈之间相对分离，不会产生摩擦力，并在自身以及其内的配重设备的重力下始终摆正或接近摆正，这样就不用供电系统、驱动系统来驱动吊舱始终摆正，也就减少了供电系统和驱动系统复杂的安装和维护环节，因此本发明的结构更简单和合理、生产和使用成本更低、维护方便。

如图3、4、5、6、9、10所示，所述的T型磁悬浮轨道72包括有与吊舱外圈4同圆心、半径由大到小排列后依次固定连接在一起的第一磁体安装环721、第一外磁圈722、第一隔磁环723和第一内磁圈724；所述第一磁体安装环72作为T型磁悬浮轨道72的横边，其固定在所述吊舱外圈4上，所述第一磁体安装环721和第一隔磁环723是非导磁体；所述第一外磁圈722和第一内磁圈724是永磁体，它们的磁性在轴向上相反；所述的第一外磁圈722、第一隔磁环723和第一内磁圈724的宽度相等，它们构成了T型磁悬浮轨道72的竖边。如图4、6所示，第一外磁圈722的N极在左侧、S极在右侧，而第一内磁圈724的N极在右侧、S极在左侧；

如图3、4、5、6、7、8所示，所述的凹型磁悬浮轨道71包括有同圆心的左、右导磁环形板711、712，第二磁体安装环713，以及隔开设置的左、右磁体组714、715；所述的左、右导磁环形板711、712是导磁体，它们相隔固定安装在中间环5上；所述的第二磁体安装环713是非导磁体，其安装在位于左、右导磁环形板711、712之间的那段中间环5上；所述左、右磁体组714、715之间形成供所述T型磁悬浮轨道72的竖边插入的环形槽；所述磁体组包括有宽度相等的第二内磁圈7141、第二隔磁环7142和第二外磁圈7143，它们的半径由小到大排列后固定安装到第二磁体安装环713上；所述第二内磁圈7141和第二外磁圈7143都是永磁体，它们的磁性在轴向上相反；两个第二外磁圈7143的磁性在轴向上相同，两个第二内磁圈7141的磁性在轴向上也相同；所述T型磁悬浮轨道72的第一外磁圈722与所述凹型磁悬浮轨道71的第二外磁圈7143的磁性在轴向上相反；所述T型磁悬浮轨道72的内磁圈724与所述凹型磁悬浮轨道71的外磁圈7143的磁性在轴向上相同，它们的内、外径也分别相等。如图7、8所示，第二外磁圈7143的S极在左侧、N极在右侧，而第二内磁圈7141的N极在左侧、S极在右侧；当吊舱内外圈发生上下相对运动时，都有磁力作用——当内外圈相互远离时，磁圈磁体极性相异会有吸引力将内外圈拉近；当内外圈相互接近时，磁圈极性相同，会有排斥力阻止内外圈相互接近，即当所述的T型磁悬浮轨道72安装在吊舱外圈4上，所述凹型磁悬浮轨道71安装在中间环5的外壁上，以及使所述T型磁悬浮轨道72的竖直底部无接触地落入到该凹型磁悬浮轨道71的凹槽中时，如图4、6所示，这对磁体组的第二外磁圈7143与T型磁悬浮轨道72的第一内磁圈724产生的吸力使吊舱内、外圈相互拉近，而这对磁体组的第二外磁圈7143与T型磁悬浮轨道72的第一外磁圈722的排斥力、以及这对磁体组的第二内磁圈7141与T型磁悬浮轨道72的第一内磁圈724的排斥力又将吊舱内、外圈相互推开，从而实现吊舱内、外圈之间的悬浮、不接触。

所述轴向定位装置8可以采用多种方式来实现，下面仅仅列举两种实施例来举例说明。

如图3、4的实施例一所示，所述的轴向定位装置8采用圆周均布在吊舱内圈6两侧、并分别以吊舱外圈4的两侧壁为轨道面的导向滚轮。在安装时，在吊舱内圈的钢骨架上安装导向滚轮，并沿吊舱截面圆周分布，所述吊舱外圈4的两侧壁为设置在吊舱外圈4上的左、右环形支撑板41，42。以吊左、右环形支撑板41，42为轨道面，吊舱内圈6相对吊舱外圈4做旋转运动，且发生轴向位移时，带动导向滚轮产生轴向窜动和圆周旋转运动，导向滚轮与吊舱外圈滚动接触，限制了吊舱内圈的轴向窜动，并保证其旋转顺畅。

如图5、6的实施例二所示，所述的轴向定位装置8采用圆周均布在吊舱外圈4上、并分别以凹型磁悬浮轨道71两侧的左、右导磁环形板711、712为轨道面的数组万向轴承即滚珠，当吊舱内圈6相对吊舱外圈4做旋转运动，且发生轴向位移时，会带动中间环5做旋转运动和轴向窜动，圆周分布在吊舱外圈4的滚珠会限制中间环5与吊舱内圈6的轴向窜动，并保证其旋转顺畅。

为了更好地安装万向轴承，采用如下方式进行安装：在所述吊舱外圈4上设有左、右环形支撑板41，42，所述T型磁悬浮轨道72设置在所述左、右环形支撑板41，42之间，在所述左、右环形支撑板41，42内壁分别设有成环形排列的安装槽，在安装槽内装有所述万向轴承，所述万向轴承的另一端顶在所述导磁环形板外壁上。

尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明。

Claims (8)

1.一种摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，包括有安装在摩天轮圆形转盘(1)上的转盘吊架(2)，在转盘吊架(2)上沿着圆周方向均匀安装有多个横向放置的圆筒形的吊舱(3)，所述吊舱(3)包括吊舱外圈(4)和作为吊舱圆筒骨架的吊舱内圈(6)，所述吊舱外圈(4)与所述转盘吊架(2)固定连接，所述吊舱内圈(6)置于吊舱外圈(4)内并与其分离，在所述吊舱外圈(4)和吊舱内圈(6)之间设置有悬浮装置(7)，在所述吊舱内圈(6)外壁上套设有不导磁的中间环(5)，所述悬浮装置(7)包括固定在所述中间环(5)上的圆环形的内环悬浮轨道(71)和固定在吊舱外圈(4)上的圆环形的外环悬浮轨道(72)，所述内环悬浮轨道(71)无接触地置于外环悬浮轨道(72)内后在它们之间形成悬浮作用力。

2.根据权利要求1所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，所述内环悬浮轨道(71)为凹型磁悬浮轨道和外环悬浮轨道(72)为T型磁悬浮轨道，所述T型磁悬浮轨道的内环边缘无接触地落入到该凹型磁悬浮轨道的凹槽内后在它们之间形成磁悬浮的作用力。

3.根据权利要求2所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，所述的T型磁悬浮轨道包括有与吊舱外圈(4)同圆心、半径由大到小排列后依次固定连接在一起的第一磁体安装环(721)、第一外磁圈(722)、第一隔磁环(723)和第一内磁圈(724)；所述第一磁体安装环(721)作为T型磁悬浮轨道(72)的横边，其固定在所述吊舱外圈(4)上，所述第一磁体安装环(721)和第一隔磁环(723)是非导磁体；所述第一外磁圈(722)和第一内磁圈(724)是永磁体，它们的磁性在轴向上相反；所述的第一外磁圈(722)、第一隔磁环(723)和第一内磁圈(724)的宽度相等，它们构成了T型磁悬浮轨道的竖边。

4.根据权利要求2所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，所述的凹型磁悬浮轨道包括有同圆心的左、右导磁环形板(711、712)，第二磁体安装环(713)，以及隔开设置的左、右磁体组(714、715)；所述的左、右导磁环形板(711、712)是导磁体，它们相隔固定安装在中间环(5)上；所述的第二磁体安装环(713)是非导磁体，其安装在位于左、右导磁环形板(711、712)之间的那段中间环(5)上；所述左、右磁体组(714、715)之间形成供所述T型磁悬浮轨道(72)的竖边插入的环形槽；所述磁体组包括有宽度相等的第二内磁圈(7141)、第二隔磁环(7142)和第二外磁圈(7143)，它们的半径由小到大排列后固定安装到第二磁体安装环713上；所述第二内磁圈(7141)和第二外磁圈(7143)都是永磁体，它们的磁性在轴向上相反；两个第二外磁圈(7143)的磁性在轴向上相同，两个第二内磁圈(7141)的磁性在轴向上也相同；所述T型磁悬浮轨道(72)的第一外磁圈(722)与所述凹型磁悬浮轨道(71)的第二外磁圈(7143)的磁性在轴向上相反；所述T型磁悬浮轨道(72)的第一内磁圈(724)与所述凹型磁悬浮轨道(71)的第二外磁圈(7143)的磁性在轴向上相同，它们的内、外径也分别相等。

5.根据权利要求3所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，在所述吊舱内圈(6)或吊舱外圈(4)上设有用来防止吊舱内圈(6)轴向偏移的轴向定位装置(8)，所述的轴向定位装置(8)采用圆周均布在吊舱外圈(4)上、并分别以凹型磁悬浮轨道(71)两侧的左、右导磁环形板(711、712)为轨道面的数组万向轴承。

6.根据权利要求4所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，在所述吊舱外圈(4)上设有左、右环形支撑板(41，42)，所述T型磁悬浮轨道(72)设置在所述左、右环形支撑板(41，42)之间，在所述左、右环形支撑板(41，42)内壁分别设有成环形排列的安装槽，在安装槽内装有所述万向轴承，所述万向轴承的另一端顶在所述导磁环形板外壁上。

7.据权利要求3所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，在所述吊舱内圈(6)或吊舱外圈(4)上设有用来防止吊舱内圈(6)轴向偏移的轴向定位装置(8)，所述的轴向定位装置(8)采用圆周均布在吊舱内圈(6)两侧、并分别以吊舱外圈(4)的两侧壁为轨道面的导向滚轮。

8.据权利要求6所述的摩天轮吊舱悬浮自适应系统，其特征在于，所述吊舱外圈(4)的两侧壁为设置在吊舱外圈(4)上的左、右环形支撑板(41，42)。