游乐空中抛球系统
技术领域
本发明涉及一种游乐空中抛球系统,尤其是具趣味性和刺激性,蕴含惯性、平抛运动、运动的合成、弹性碰撞、完全非弹性碰撞、自动控制等物理知识的游乐空中抛球系统。本发明还涉及该游乐空中抛球系统的使用方法。
背景技术
中国改革开放后,经济高速发展,人民生活水平蒸蒸日上,节假日外出游玩的人数大大增加,其中去游乐场的不少。
当前游乐场的游乐设施不多,大多数是老掉了牙的,趣味性和刺激性大打折扣,中青年人对其兴味索然。为了满足群众的需要,推出新颖游乐设施当务之急。
中学生尤其是高中学生普遍反映物理难学。进了高中,学生发现自己原来的很多认识大多是错误的。不少学生,由于思维定势的顽固性,由于不能及时纠正错误认识,他们在起跑线上就掉队了。
例如,从水平匀速飞行的飞机上掉下的多个物体,有的认为这多个物体都是竖直下落的,有的认为这多个物体在空中的连线是一条伸向后方的直线,有的认为这多个物体在空中的连线是一条伸向后方的曲线,有的认为这多个物体与地面的撞击点都在飞机的后下方。有年高考物理试卷上有道这方面的选择题,读了三年高中的学生居然大多数选错。
物理为什么难学?难学的根源是学生缺乏对众多物理模型的身临其境体验和感性认识,并因此没有激发出浓烈物理兴趣,一旦掉队,学习积极性进一步受挫,形成恶性循环。
游乐设施都是物理知识的具体应用,游乐设施的魅力在于物理知识的神奇效应和物理模型对人的认识的悄然启迪。因此,推出新颖游乐设施,对提高国民的科学素质和增加学生的物理感性认识都有重大作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具趣味性和刺激性,蕴含惯性、平抛运动、运动的合成、弹性碰撞、完全非弹性碰撞、自动控制等物理知识的游乐空中抛球系统;另一个要解决的技术问题是使用该游乐空中抛球系统的方法。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种游乐空中抛球系统,含上子系统和下子系统。
上子系统由上轨道、上轨道车、上支撑体组成。
上子系统有n个上支撑体,这n个上支撑体均由长方体形横向上枕梁和圆柱形或多棱柱形竖直上立柱组成T形整体,这n个上支撑体中的两个上支撑体上各安装一块上感应板;这n个上支撑体竖立于地面上,这n个上支撑体的上立柱的竖直轴线均位于同一竖直面上,这n个上支撑体的上枕梁的上表面均位于同一水平面上,这n个上支撑体的上立柱的下端均与相应位置的地面固定连接;从这n个上支撑体的后端数起第2个上支撑体和第n-1个上支撑体的上枕梁上各安装一块矩形竖直上感应板,这两块上感应板下端附近的内表面均与相应位置的上枕梁右端的端面固定连接,这两块上感应板上端附近的内表面均与磁铁的外表面固定连接。
上子系统的上轨道含上钢轨、上缓冲板、上弹簧板、上平台;该上缓冲板上安装柔软壁;该上弹簧板上安装上弹簧。
上轨道的两条上钢轨的横断面均为工字形,这两条上钢轨相互平行;这两条上钢轨分别安装在这n个上支撑体的上枕梁两端之一的上表面上,位于右侧的上钢轨的外侧向面从这n个上支撑体的上枕梁的右端面缩进,位于左侧的上钢轨的外侧向面与这n个上支撑体的上枕梁的左端面齐平,这两条上钢轨的下表面均与相应位置的这n个上支撑体的上枕梁的上表面固定连接。
上缓冲板为长方体形,其横向搁置在该上轨道后端的两条上钢轨上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条上钢轨之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧面上固定连接柔软壁。
上弹簧板为长方体形,其横向搁置在该上轨道前端的两条上钢轨上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条上钢轨之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧向面与多个上弹簧的外端均固定连接。
上轨道的两个上平台分别位于该上轨道的两条上钢轨两端之一下表面的下方;这两条上钢轨,其后端的下表面与相应位置的位于后方的上平台的上表面固定连接,其前端的下表面与相应位置的位于前方的上平台的上表面固定连接。
上轨道车位于上轨道的两条上钢轨上,该上轨道车的横向宽度等于这两条上钢轨外侧向面之间的距离;该上轨道车上有上车厢和四个阶梯状轨道轮,这四个轨道轮中,两个轨道轮搁置在该上轨道右侧的上钢轨上,另两个轨道轮搁置在该上轨道左侧的上钢轨上,该上轨道车可沿这两条上钢轨运动,但不能横向移动;该上车厢由厢底板、右侧厢板、左侧厢板、厢前板、厢后板围成长方体形,该厢底板的纵向长度大于横向宽度;该上车厢上安装落球装置、摄像头、显示屏、转椅、上动力装置、上干簧管、上碰撞电流换向开关、抛球装置、操纵装置。
落球装置含落球筒、落球、伸缩板。
两落球筒竖直固定连接在该上车厢左侧厢板的外侧向面上,这两落球筒的上端均从该左侧厢板的上表面向上伸出,这两落球筒的下端均从该上车厢厢底板的下表面向下伸出。
两矩形伸缩板分别穿过该上车厢左侧厢板上两个水平矩形孔和与这两个矩形孔对应的两落球筒上的缺口,分别插入该上车厢的两落球筒之一中。
多个落球,其外径均小于该落球装置的两落球筒中任意一个落球筒的内径,其与地面碰撞均不会上跳但均能沿地面滚动;这多个落球分别存放在这两落球筒之一内;存放在任意一个落球筒中的落球位于该落球筒上插入的伸缩板的上方,当该伸缩板从该落球筒中抽出时,该落球从该落球筒的下端掉出。
转椅固定安装在上车厢厢底板的上表面上,该转椅上固定连接安全带。
摄像头固定安装在该上车厢上两落球筒之间的左侧厢板的外侧向面上;该摄像头可跟踪拍摄落球离开其所在落球筒后下落全程的图像。
显示屏固定安装在该上车厢左侧厢板的内侧向面上,该显示屏可将该上车厢上摄像头拍摄的图像放映出来。
抛球装置含小筒、套筒、活塞、圆环、抛球弹簧、链条、连接架、踏板、抛球。
套筒,其竖立于上车厢厢底板前部的横向中央,其下端附近的后方开有脚尖可伸进的套筒缺口且该套筒缺口直达下端面,其留下的大部分下端面与相应位置的该厢底板的上表面固定连接,其筒壁腰部的右侧开有沿径向的矩形套筒窗口。
小筒,其外径等于该套筒的内径,其轴向高度小于该套筒的轴向高度,其紧密套装在该套筒的内部,其下端面与相应位置的该上车厢的厢底板的上表面固定连接;该小筒下端附近的后方开有小筒缺口且该小筒缺口直达下端面,该小筒缺口与该套筒上的套筒缺口位置对应、形状对应、大小对应;该小筒右侧的筒壁上有沿径向的矩形小筒窗口,该小筒窗口与该套筒上的套筒窗口位置对应、形状对应、大小对应;留在该小筒下部的筒壁的内圆周表面上有两个沿轴向的滑槽,这两个滑槽对称分居于该小筒轴线的两侧,这两个滑槽的下端均接近该小筒的下端。
圆环,其外径等于该小筒的内径,其中心为圆孔,其接近该小筒上滑槽的上端且位于该滑槽上端的上方,其轴线与该小筒的轴线重合,其外圆周表面与相应位置的该小筒的内圆周表面固定连接。
活塞,其外径小于该小筒的内径,其开口朝下安装在该小筒的内腔中,其轴向高度小于该小筒的轴向高度。
抛球弹簧,其为螺旋圆柱形,其外径小于该活塞的内径,其下端与该圆环的上圆环面固定连接,其上端与该活塞上底的下圆面固定连接,其轴线与该圆环或该活塞的轴线重合,其轴向自然高度大于该活塞的轴向高度但小于该小筒的轴向高度。
链条,其上端与该活塞上底下圆面的中心固定连接,其下端穿过该圆环的圆孔向下伸出。
踏板,其横断面为矩形,其两端分别插在该小筒上两个滑槽之一中,其可沿这两个滑槽上下移动。
连接架,其为人字形,其下方的两个底端分别与该踏板接近两端之一的上表面固定连接,其顶端与该链条的下端固定连接;脚踩该踏板使其下移,当其两端附近的下表面与该小筒上两个滑槽之一的下端接触时,安装在该小筒内的活塞上底的上圆面位于该小筒上小筒窗口下窗台面的下方。
抛球,其外径小于该小筒的内径,其质量小,其球面柔软。
操纵装置含插栅、操纵杆、铆钉、套筒杆、限位板。
套筒杆,其横断面为矩形,其横向长度大于该套筒的外径,其水平地与该套筒相切,且在切点处其与该套筒固定连接,该切点与该套筒上的套筒窗口等高,该切点与该套筒窗口之间的沿该套筒外圆周表面的最小弧长等于该套筒外圆周表面周长的0.25倍。
限位板为水平矩形板,其前端面与该套筒杆右端附近的后表面固定连接。
操纵杆,其横断面为矩形,其纵向长度大于该套筒的外径,其前端与该套筒杆通过铆钉活动连接;当该操纵杆与该套筒杆垂直时,该操纵杆前端附近的右侧向面与该限位板的左侧向面接触,该操纵杆与该套筒相离。
插栅,其横断面为矩形,其左端插入该套筒的套筒窗口和该小筒的小筒窗口中,其右端与该操纵杆的腰部通过铆钉活动连接;当该操纵杆与该套筒杆垂直时,该插栅的左端面与相应位置的该小筒的内圆周表面齐平。
抛球装置与操纵装置的配合和协同是这样的:向右移动操纵杆的后端,使该操纵杆前端附近的右侧向面与限位板的左侧向面接触,脚尖从该套筒的套筒缺口和该小筒的小筒缺口插入该小筒中并踏在踏板上;用力踩下该踏板使其两端附近的下表面分别与该小筒的两滑槽之一的下端接触,该踏板依次牵引连接架、链条、活塞向下移动,并压缩抛球弹簧;向左移动该操纵杆的后端,使该操纵杆上安装的插栅的左端插入该小筒内;当脚离开该踏板时,该插栅阻止该活塞上升;将抛球放置在该小筒内,且该抛球与相应位置的该活塞上底的上圆面接触;向右移动该操纵杆的后端,使该插栅的左端从该小筒内退出,该活塞在该抛球弹簧弹力的作用下上升并向上推动该抛球,将该抛球向上抛出。
上动力装置和上干簧管固定安装在该上轨道车的上车厢内,该上车厢厢前板的外侧向面上固定安装上碰撞电流换向开关,该上车厢厢后板的外侧向面上固定安装上碰撞电流换向开关。
上动力装置的工作状态由上干簧管和上碰撞电流换向开关控制:该上干簧管接通时该上动力装置通电从而驱动上轨道车运动,该上干簧管断开时该上动力装置断电因而不能驱动该上轨道车;当上车厢的厢前板受到碰撞时,该厢前板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车向后运动;当该上车厢的厢后板受到碰撞时,该厢后板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车向前运动。
将上轨道车从位于后方的上平台的两上钢轨上向前推出,当该上轨道车的上车厢从上轨道后方的上感应板旁边向前通过时,该上干簧管受该上感应板上的磁铁的触发而接通,该上动力装置通电,驱动该上轨道车以速率v1向前匀速运动;当该上车厢从该上轨道前方的上感应板旁边向前通过时,该上干簧管受该上感应板上的磁铁的触发而断开,该上动力装置断电,该上轨道车失去动力而做减速运动,以很小的速率与上轨道前端的上弹簧发生弹性碰撞而折返,与此同时该上车厢的厢前板因受碰撞,该厢前板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车向后运动;当该上车厢因惯性再从该上轨道前方的上感应板旁边向后通过时,该上干簧管受该上感应板上的磁铁的触发而接通,该上动力装置通电,驱动该上轨道车以速率v1向后匀速运动;当该上车厢再从该上轨道后方的上感应板旁边向后通过时,该上干簧管受该上感应板上的磁铁的触发而断开,该上动力装置断电,该上轨道车失去动力而做减速运动,以很小的速率与该上轨道后端的上缓冲板的柔软壁发生完全非弹性碰撞后,停止在后方上平台上的两上钢轨上,与此同时该上车厢的厢后板因受碰撞,该厢后板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车向前运动。
下子系统由下轨道、下轨道车、地槽、下支撑体组成。
地槽位于上子系统的上立柱下端左侧的下方;该地槽由槽底板、右侧槽板、左侧槽板围成,该右侧槽板与该左侧槽板平行;该槽底板为矩形,其从前到后逐渐向下倾斜,其纵向中线与上子系统的上轨道车的落球筒的竖直轴线相交,其后端有凹进的圆筒形槽坑;该地槽上安装下感应板、集球桶。
集球桶为圆筒形,其外径小于该槽坑的内径,其高度等于或小于该槽坑的深度,其放置在该槽坑内;落到该槽底板的落球沿该槽底板滚下后自动掉进该集球桶内。
下感应板为矩形,其位置与上子系统的上轨道后方的上感应板的位置横向对应,其下端面与相应位置的该地槽左侧槽板的上表面固定连接,其上端附近的内侧向面与磁铁的外侧向面固定连接。
下子系统的k个下支撑体均由两端上翘的横向下枕梁和四棱柱形竖直下立柱组成Y形整体;这k个下支撑体的下立柱的竖直轴线均与该槽底板的纵向中线相交,这k个下支撑体的下枕梁两端的端面均位于同一水平面上,这k个下支撑体的下立柱的下端均与相应位置的该槽底板的上表面固定连接;这k个下支撑体的下枕梁两端的端面所在水平面位于上子系统上n个上支撑体的上枕梁的上表面所在水平面的下方。
下轨道含下钢轨、下缓冲板、下弹簧板、下平台;该下缓冲板上安装柔软壁;该下弹簧板上安装下弹簧。
下轨道的两条下钢轨的横断面均为工字形;这两条下钢轨相互平行,这两条下钢轨之间的距离小于上子系统的上轨道上两条上钢轨之间的距离;这两条下钢轨的下表面分别与该下子系统的k个下支撑体的下枕梁两端之一的端面固定连接,这两条下钢轨的外侧向面均与相应位置的这k个下支撑体的下枕梁端面的外侧边缘齐平。
下缓冲板为长方体形,其横向搁置在该下轨道后端的两条下钢轨上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条下钢轨之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧面上固定连接柔软壁。
下弹簧板为长方体形,其横向搁置在该下轨道前端的两条下钢轨上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条下钢轨之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧向面与多个下弹簧的外端均固定连接。
两个下平台分别位于该下轨道的两条下钢轨两端之一下表面的下方;这两条下钢轨,其后端的下表面与相应位置的位于后方的下平台的上表面固定连接,其前端的下表面与相应位置的位于前方的下平台的上表面固定连接。
下轨道车位于该下轨道两条下钢轨上,该下轨道车的横向宽度等于或小于这两条下钢轨外侧向面之间的距离;该下轨道车上有下车厢和四个阶梯状轨道轮,这四个轨道轮中,两个轨道轮搁置在该下轨道右侧的下钢轨上,另两个轨道轮搁置在该下轨道左侧的下钢轨上,该下轨道车可沿这两条下钢轨运动,但不能横向移动;该下车厢为长方体形,其顶部敞开,其内固定安装下动力装置和下干簧管,其前端和后端分别固定安装下碰撞电流换向开关。
下动力装置的工作状态由下干簧管和下碰撞电流换向开关控制:该下干簧管接通时该下动力装置通电从而驱动下轨道车运动,该下干簧管断开时该下动力装置断电因而不能驱动该下轨道车;当下车厢前端受到碰撞时,该下车厢前端的下碰撞电流换向开关使该下动力装置上的电流方向反向,驱动该下轨道车向后运动;当该下车厢后端受到碰撞时,该下车厢后端的下碰撞电流换向开关使断电的该下动力装置一旦通电就驱动该下轨道车向前运动。
将下轨道车从位于后方的下平台上的两下钢轨上向前推出,当该下轨道车的下车厢从下感应板的旁边向前通过时,该下干簧管受该下感应板上的磁铁的触发而接通,该下动力装置通电,驱动该下轨道车以速率v2向前匀速运动,所述速率v2小于速率v1;当该下车厢的前端与该下轨道前端的下弹簧弹性碰撞时,一方面该下弹簧使该下轨道车以速率v2折返,另一方面该下车厢前端的下碰撞电流换向开关使该下动力装置上的电流反向,驱动该下轨道车以所述速率v2向后匀速运动;当该下车厢再从该下感应板旁边向后通过时,该下干簧管受该下感应板上的磁铁的触发而断开,该下动力装置断电,该下轨道车失去动力而做减速运动,以很小的速率与该下轨道后端的下缓冲板的柔软壁发生完全非弹性碰撞后,停止在位于后方的下平台上的两下钢轨上,与此同时该下车厢后端因受到碰撞,该后端的下碰撞电流换向开关使断电的该下动力装置一旦通电就驱动该下轨道车向前运动。
游乐过程中,上轨道车和下轨道车的运动情况是这样的:从位于后方的下平台的两下钢轨上向前推出下轨道车,经过时间t,再从位于后方的上平台的两上钢轨上向前推出上轨道车;该下轨道车向前通过下感应板后以速率v2向前匀速运动,该上轨道车通过位于后方的上感应板后以速率v1向前匀速运动并追赶该下轨道车,该上轨道车向前匀速运动的后半程在竖直方向追上该下轨道车并超过该下轨道车;该上轨道车向前通过位于前方的上感应板后向前做减速运动,以小于v2的速率与上弹簧发生弹性碰撞后折返,继续向后做减速运动到达位于前方的上感应板,而该下轨道车一直以速率v2向前运动,该下轨道车与下弹簧发生弹性碰撞后折返,以速率v2向后匀速运动到达位于前方的上感应板的旁边,此过程中该下轨道车在竖直方向能够反超该上轨道车;该上轨道车再通过位于前方的上感应板后以速率v1向后做匀速运动,并追赶以速率v2向后做匀速运动的该下轨道车,该上轨道车向后匀速运动的前半程在竖直方向追上该下轨道车并超过该下轨道车;该上轨道车再向后通过位于后方的上感应板后向后做减速运动,以很小的速率与上缓冲板上的柔软壁完全非弹性碰撞后,停止在位于后方的上平台的两上钢轨上,而该下轨道车再通过该下感应板后向后做减速运动,以很小的速率与下缓冲板上的柔软壁完全非弹性碰撞后,停止在位于后方的下平台的两下钢轨上。
为使下支撑体的下枕梁不截住下落的落球,该下枕梁横向中部的横断面为梯形,该梯形上底的宽度小于下底的宽度,且该上底位于该下底的上方。
为使下支撑体的下立柱不截住沿槽底板下滚的落球,该下立柱的水平横断面为梯形,该梯形前底的宽度小于后底的宽度,且该前底位于该后底的前方。
为使人员上下方便、快速,位于后方的上平台与地面之间安装电梯或带扶手的梯子。
为使提升或放下集球桶方便、快速,位于后方的上平台上安装电动机,该电动机和该集球桶用足够长的吊绳连接。
该游乐空中抛球系统的使用方法是这样的:
准备:将下轨道车的下车厢中落入的落球取出,丢入地槽上槽坑中的集球桶内;提升该集球桶至位于后方的上平台上;将该集球桶中的落球取出,然后装到上轨道车的落球筒中;将空的该集球桶放回该槽坑中;将抛球装到抛球装置的小筒内。
上车:游乐者从位于后方的上平台上进到该上轨道车的上车厢内,坐到转椅上并系好安全带,然后接通该上轨道车上摄像头和显示屏的电源;将操纵装置的操纵杆的后端推向最右侧,一只脚的脚尖从抛球装置的套筒的套筒缺口和小筒的小筒缺口插入该小筒中并踏在踏板上;用力踩下该踏板,然后将该操纵杆的后端推向最左侧,将伸到该小筒中的脚退出来。
游乐:位于后方的下平台上的工作人员向前推出下轨道车,经过时间t,位于后方的上平台上的工作人员向前推出上轨道车;该上轨道车在向前匀速运动的前半程,该游乐者将该操纵杆的后端推向最右侧,将见到该抛球向上弹出后又落回该小筒内;该上轨道车在向前匀速运动的后半程,该游乐者边观察该显示屏放映的图像,边选择并调节提前量,同时操作一块伸缩板,让该伸缩板所在落球筒中的一个落球下落,或者多个落球连续下落,使下落的落球落到该下车厢中,没有落到该下车厢的落球落在地槽的槽底板上,然后自动下滚到该集球桶内;该上轨道车在向后匀速运动的前半程,该游乐者边观察该显示屏放映的图像,边选择并调节提前量,同时操作另一块伸缩板,让该伸缩板所在落球筒中的一个落球下落,或者多个落球连续下落,使下落的落球落到该下车厢中,没有落到该下车厢的落球落在该槽底板上,然后自动下滚到该集球桶内;该上轨道车在向后匀速运动的后半程,该游乐者迅速将该操纵杆的后端推向最右侧,一只脚的脚尖从该套筒缺口和该小筒缺口插入该小筒中并踏在该踏板上,用力踩下该踏板,接着将该操纵杆的后端推向最左侧,将伸到该小筒中的脚退出来,然后将该操纵杆的后端推向最右侧,将再次见到该抛球向上弹出后又落回该小筒内;最后,该上轨道车停止在位于后方的上平台的两上钢轨上,接着该下轨道车停止在位于后方的下平台的两下钢轨上。
结束:该游乐者断开该摄像头和该显示屏的电源,然后离开该上车厢下到位于后方的上平台上;根据该下车厢中落入落球的数量,又根据全程是否有两次或者超过两次上抛该抛球,对该游乐者进行奖励。
采用这样的结构后,由于游乐空中抛球系统是一种全新游乐设施,由于游乐者从显示屏上可观察到摄像头拍下的落球下落全程的图像,新颖性和可视性富含趣味性。
采用这样的结构后,游乐者原来以为抛球高高抛出后会落到后方甚至担心撞头,结果却落回小筒。惊喜之余,趣味油然而生。
采用这样的结构后,游乐是在空中进行的,既享受了刺激,又培养了勇敢精神。
采用这样的结构后,由于上轨道车是减速后以很小的速率与上弹簧或上缓冲板碰撞,由于游乐者用安全带系在转椅上,在碰撞过程中游乐者不但不会剧烈晃动,反而因参与碰撞产生强烈刺激感。
采用这样的结构后,要让落球落到下车厢内不容易。成功者兴高采烈,不但理解了提前量概念,而且初步认识了提前量与相对速度和距离的关系。失败者不甘罢休,总结经验教训,跃跃再试,科学思维不知不觉得到了的发展。
采用这样的结构后,游乐者身临其境体验了上轨道车的自动加速、自动减速、自动折返、自动停止。自动控制魅力,激发了浓烈科学兴趣。
采用这样的结构后,游乐过程中需要游乐者不断思考和操作,既提高了动手能力,又发展了思维的敏捷性和灵活性。
采用这样的结构后,游乐者在观察球体下落过程中,惊奇发现下落的球体在撞地前始终位于上轨道车的正下方。感性认识的获得,为学习和掌握惯性定律、平抛运动规律、运动合成的规律打下了良好基础。
采用这样的结构后,上轨道车在运动过程中,游乐者惊奇发现上轨道车与上弹簧碰撞后折返,而与上缓冲板碰撞时却停了下来。感性认识的获得,为学习弹性碰撞和完全非弹性碰撞打下了良好基础。
采用这样的结构后,上轨道车和下轨道车往返运动,出发点和终点重合,管理方便,工作人员少,又能缩短上轨道和下轨道的长度。
采用这样的结构后,上轨道车和下轨道车虽都在空中运动,但由于轨道轮为阶梯轮,由于上轨道和下轨道均为直线轨道,因而游乐过程有惊无险。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是游乐空中抛球系统左侧的侧视示意图,但地槽的右侧槽板和左侧槽板已从该地槽上脱离。
图2是游乐空中抛球系统的后视示意图,但落球装置和抛球装置画出的是竖直剖面示意图,上车厢的厢前板和厢后板已从该上车厢上脱离。
图3是图2中抛球装置的放大示意图。
图4是沿图3中A-A线的水平剖面示意图。
具体实施方式
如图1至图4各图所示,一种游乐空中抛球系统,含上子系统和下子系统。
如图1、图2所示,上子系统由上轨道1、上轨道车4、上支撑体组成。
如图1、图2所示,上子系统有n个上支撑体,这n个上支撑体均由长方体形横向上枕梁9和圆柱形或多棱柱形竖直上立柱10组成T形整体,这n个上支撑体中的两个上支撑体上各安装一块上感应板3。这n个上支撑体竖立于地面上,这n个上支撑体的上立柱10的竖直轴线均位于同一竖直面上,这n个上支撑体的上枕梁9的上表面均位于同一水平面上,这n个上支撑体的上立柱10的下端均与相应位置的地面固定连接。从这n个上支撑体的后端数起第2个上支撑体和第n-1个上支撑体的上枕梁9上各安装一块矩形竖直上感应板3,这两块上感应板3下端附近的内表面均与相应位置的上枕梁9右端的端面固定连接,这两块上感应板3上端附近的内表面均与磁铁6的外表面固定连接。
如图1、图2所示,上子系统的上轨道1含上钢轨1a、上缓冲板2、上弹簧板7、上平台11。该上缓冲板2上安装柔软壁。该上弹簧板7上安装上弹簧8。
如图1、图2所示,上轨道1的两条上钢轨1a的横断面均为工字形,这两条上钢轨1a相互平行。这两条上钢轨1a分别安装在这n个上支撑体的上枕梁9两端之一的上表面上,位于右侧的上钢轨1a的外侧向面从这n个上支撑体的上枕梁9的右端面缩进,位于左侧的上钢轨1a的外侧向面与这n个上支撑体的上枕梁9的左端面齐平,这两条上钢轨1a的下表面均与相应位置的这n个上支撑体的上枕梁9的上表面固定连接。
如图1所示,上缓冲板2为长方体形,其横向搁置在该上轨道1后端的两条上钢轨1a上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条上钢轨1a之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧面上固定连接柔软壁。
如图1所示,上弹簧板7为长方体形,其横向搁置在该上轨道1前端的两条上钢轨1a上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条上钢轨1a之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧向面与多个上弹簧8的外端均固定连接。
如图1所示,上轨道1的两个上平台11分别位于该上轨道1的两条上钢轨1a两端之一下表面的下方。这两条上钢轨1a,其后端的下表面与相应位置的位于后方的上平台11的上表面固定连接,其前端的下表面与相应位置的位于前方的上平台11的上表面固定连接。
如图1、图2所示,上轨道车4位于上轨道1的两条上钢轨1a上,该上轨道车4的横向宽度等于这两条上钢轨1a外侧向面之间的距离。该上轨道车4上有上车厢5和四个阶梯状轨道轮,这四个轨道轮中,两个轨道轮搁置在该上轨道1右侧的上钢轨1a上,另两个轨道轮搁置在该上轨道1左侧的上钢轨1a上,该上轨道车4可沿这两条上钢轨1a运动,但不能横向移动。该上车厢5由厢底板5a、右侧厢板5b、左侧厢板5c、厢前板、厢后板围成长方体形,该厢底板5a的纵向长度大于横向宽度。该上车厢5上安装落球装置、摄像头27、显示屏28、转椅、上动力装置、上干簧管、上碰撞电流换向开关、抛球装置、操纵装置。
如图2所示,落球装置含落球筒24、落球25、伸缩板26。
如图1、图2所示,两落球筒24竖直固定连接在该上车厢5左侧厢板5c的外侧向面上,这两落球筒24的上端均从该左侧厢板5c的上表面向上伸出,这两落球筒24的下端均从该上车厢5厢底板5a的下表面向下伸出。
如图2所示,两矩形伸缩板26分别穿过该上车厢5左侧厢板5c上两个水平矩形孔和与这两个矩形孔对应的两落球筒24上的缺口,分别插入该上车厢5的两落球筒24之一中。
如图2所示,多个落球25,其外径均小于该落球装置的两落球筒24中任意一个落球筒24的内径,其与地面碰撞均不会上跳但均能沿地面滚动。这多个落球25分别存放在这两落球筒24之一内。存放在任意一个落球筒24中的落球25位于该落球筒24上插入的伸缩板26的上方,当该伸缩板26从该落球筒24中抽出时,该落球25从该落球筒24的下端掉出。
转椅固定安装在上车厢5厢底板5a的上表面上,该转椅上固定连接安全带。
如图2所示,摄像头27固定安装在该上车厢5上两落球筒24之间的左侧厢板5c的外侧向面上。该摄像头27可跟踪拍摄落球25离开其所在落球筒24后下落全程的图像。
如图2所示,显示屏28固定安装在该上车厢5左侧厢板5c的内侧向面上,该显示屏28可将该上车厢5上摄像头27拍摄的图像放映出来。
如图3所示,抛球装置含小筒30、套筒31、活塞32、圆环33、抛球弹簧34、链条35、连接架36、踏板37、抛球29。
如图3所示,套筒31,其竖立于上车厢5厢底板5a前部的横向中央,其下端附近的后方开有脚尖可伸进的套筒缺口且该套筒缺口直达下端面,其留下的大部分下端面与相应位置的该厢底板5a的上表面固定连接,其筒壁腰部的右侧开有沿径向的矩形套筒窗口31a。
如图3所示,小筒30,其外径等于该套筒31的内径,其轴向高度小于该套筒31的轴向高度,其紧密套装在该套筒31的内部,其下端面与相应位置的该上车厢5的厢底板5a的上表面固定连接。该小筒30下端附近的后方开有小筒缺口且该小筒缺口直达下端面,该小筒缺口与该套筒31上的套筒缺口位置对应、形状对应、大小对应。该小筒30右侧的筒壁上有沿径向的矩形小筒窗口30a,该小筒窗口30a与该套筒31上的套筒窗口31a位置对应、形状对应、大小对应。留在该小筒30下部的筒壁的内圆周表面上有两个沿轴向的滑槽30b,这两个滑槽30b对称分居于该小筒30轴线的两侧,这两个滑槽30b的下端均接近该小筒30的下端。
如图3所示,圆环33,其外径等于该小筒30的内径,其中心为圆孔33a,其接近该小筒30上滑槽30b的上端且位于该滑槽30b上端的上方,其轴线与该小筒30的轴线重合,其外圆周表面与相应位置的该小筒30的内圆周表面固定连接。
如图3所示,活塞32,其外径小于该小筒30的内径,其开口朝下安装在该小筒30的内腔中,其轴向高度小于该小筒30的轴向高度。
如图3、图4所示,抛球弹簧34,其为螺旋圆柱形,其外径小于该活塞32的内径,其下端与该圆环33的上圆环面固定连接,其上端与该活塞32上底的下圆面固定连接,其轴线与该圆环33或该活塞32的轴线重合,其轴向自然高度大于该活塞32的轴向高度但小于该小筒30的轴向高度。
如图3、图4所示,链条35,其上端与该活塞32上底下圆面的中心固定连接,其下端穿过该圆环33的圆孔33a向下伸出。
如图3所示,踏板37,其横断面为矩形,其两端分别插在该小筒30上两个滑槽30b之一中,其可沿这两个滑槽30b上下移动。
连接架36,其为人字形,其下方的两个底端分别与该踏板37接近两端之一的上表面固定连接,其顶端与该链条35的下端固定连接。脚踩该踏板37使其下移,当其两端附近的下表面与该小筒30上两个滑槽30b之一的下端接触时,安装在该小筒30内的活塞32上底的上圆面位于该小筒30上小筒窗口30a下窗台面的下方。
如图3所示,抛球29,其外径小于该小筒30的内径,其质量小,其球面柔软。
如图3、图4所示,操纵装置含插栅38、操纵杆39、铆钉40、套筒杆41、限位板42。
如图4所示,套筒杆41,其横断面为矩形,其横向长度大于该套筒31的外径,其水平地与该套筒31相切,且在切点处其与该套筒31固定连接,该切点与该套筒31上的套筒窗口31a等高,该切点与该套筒窗口31a之间的沿该套筒31外圆周表面的最小弧长等于该套筒31外圆周表面周长的0.25倍。
如图4所示,限位板42为水平矩形板,其前端面与该套筒杆41右端附近的后表面固定连接。
如图4所示,操纵杆39,其横断面为矩形,其纵向长度大于该套筒31的外径,其前端与该套筒杆41通过铆钉40活动连接。当该操纵杆39与该套筒杆41垂直时,该操纵杆39前端附近的右侧向面与该限位板42的左侧向面接触,该操纵杆39与该套筒31相离。
如图3、图4所示,插栅38,其横断面为矩形,其左端插入该套筒31的套筒窗口31a和该小筒30的小筒窗口30a中,其右端与该操纵杆39的腰部通过铆钉40活动连接。当该操纵杆39与该套筒杆41垂直时,该插栅38的左端面与相应位置的该小筒30的内圆周表面齐平。
如图3、图4所示,抛球装置与操纵装置的配合和协同是这样的:向右移动操纵杆39的后端,使该操纵杆39前端附近的右侧向面与限位板42的左侧向面接触,脚尖从该套筒31的套筒缺口和该小筒30的小筒缺口插入该小筒30中并踏在踏板37上。用力踩下该踏板37使其两端附近的下表面分别与该小筒30的两滑槽30b之一的下端接触,该踏板37依次牵引连接架36、链条35、活塞32向下移动,并压缩抛球弹簧34。向左移动该操纵杆39的后端,使该操纵杆39上安装的插栅38的左端插入该小筒30内;当脚离开该踏板37时,该插栅38阻止该活塞32上升。将抛球29放置在该小筒30内,且该抛球29与相应位置的该活塞32上底的上圆面接触。向右移动该操纵杆39的后端,使该插栅38的左端从该小筒30内退出,该活塞32在该抛球弹簧34弹力的作用下上升并向上推动该抛球29,将该抛球29向上抛出。
如图1所示,上动力装置和上干簧管固定安装在该上轨道车4的上车厢5内,该上车厢5厢前板的外侧向面上固定安装上碰撞电流换向开关,该上车厢5厢后板的外侧向面上固定安装上碰撞电流换向开关。
上动力装置的工作状态由上干簧管和上碰撞电流换向开关控制:该上干簧管接通时该上动力装置通电从而驱动上轨道车4运动,该上干簧管断开时该上动力装置断电因而不能驱动该上轨道车4。当上车厢5的厢前板受到碰撞时,该厢前板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车4向后运动。当该上车厢5的厢后板受到碰撞时,该厢后板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车4向前运动。
如图1所示,将上轨道车4从位于后方的上平台11的两上钢轨1a上向前推出,当该上轨道车4的上车厢5从上轨道1后方的上感应板3旁边向前通过时,该上干簧管受该上感应板3上的磁铁6的触发而接通,该上动力装置通电,驱动该上轨道车4以速率v1向前匀速运动。当该上车厢5从该上轨道1前方的上感应板3旁边向前通过时,该上干簧管受该上感应板3上的磁铁6的触发而断开,该上动力装置断电,该上轨道车4失去动力而做减速运动,以很小的速率与上轨道1前端的上弹簧8发生弹性碰撞而折返,与此同时该上车厢5的厢前板因受碰撞,该厢前板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车4向后运动。当该上车厢5因惯性再从该上轨道1前方的上感应板3旁边向后通过时,该上干簧管受该上感应板3上的磁铁6的触发而接通,该上动力装置通电,驱动该上轨道车4以速率v1向后匀速运动。当该上车厢5再从该上轨道1后方的上感应板3旁边向后通过时,该上干簧管受该上感应板3上的磁铁6的触发而断开,该上动力装置断电,该上轨道车4失去动力而做减速运动,以很小的速率与该上轨道1后端的上缓冲板2的柔软壁发生完全非弹性碰撞后,停止在后方上平台11上的两上钢轨1a上,与此同时该上车厢5的厢后板因受碰撞,该厢后板上的上碰撞电流换向开关使断电的该上动力装置一旦通电就驱动该上轨道车4向前运动。
如图1、图2所示,下子系统由下轨道12、下轨道车17、地槽19、下支撑体组成。
如图1、图2所示,地槽19位于上子系统的上立柱10下端左侧的下方。该地槽19由槽底板19a、右侧槽板19b、左侧槽板19c围成,该右侧槽板19b与该左侧槽板19c平行。该槽底板19a为矩形,其从前到后逐渐向下倾斜,其纵向中线与上子系统的上轨道车4的落球筒24的竖直轴线相交,其后端有凹进的圆筒形槽坑19d。该地槽19上安装下感应板14、集球桶20。
如图1所示,集球桶20为圆筒形,其外径小于该槽坑19d的内径,其高度等于或小于该槽坑19d的深度,其放置在该槽坑19d内。落到该槽底板19a的落球25沿该槽底板19a滚下后自动掉进该集球桶20内。
如图1、图2所示,下感应板14为矩形,其位置与上子系统的上轨道1后方的上感应板3的位置横向对应,其下端面与相应位置的该地槽19左侧槽板19c的上表面固定连接,其上端附近的内侧向面与磁铁6的外侧向面固定连接。
如图1、图2所示,下子系统的k个下支撑体均由两端上翘的横向下枕梁22和四棱柱形竖直下立柱23组成Y形整体。这k个下支撑体的下立柱23的竖直轴线均与该槽底板19a的纵向中线相交,这k个下支撑体的下枕梁22两端的端面均位于同一水平面上,这k个下支撑体的下立柱23的下端均与相应位置的该槽底板19a的上表面固定连接。这k个下支撑体的下枕梁22两端的端面所在水平面位于上子系统上n个上支撑体的上枕梁9的上表面所在水平面的下方。
如图1所示,下轨道12含下钢轨12a、下缓冲板13、下弹簧板15、下平台21。该下缓冲板13上安装柔软壁。该下弹簧板15上安装下弹簧16。
如图1、图2所示,下轨道12的两条下钢轨12a的横断面均为工字形。这两条下钢轨12a相互平行,这两条下钢轨12a之间的距离小于上子系统的上轨道1上两条上钢轨1a之间的距离。这两条下钢轨12a的下表面分别与该下子系统的k个下支撑体的下枕梁22两端之一的端面固定连接,这两条下钢轨12a的外侧向面均与相应位置的这k个下支撑体的下枕梁22端面的外侧边缘齐平。
如图1所示,下缓冲板13为长方体形,其横向搁置在该下轨道12后端的两条下钢轨12a上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条下钢轨12a之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧面上固定连接柔软壁。
如图1所示,下弹簧板15为长方体形,其横向搁置在该下轨道12前端的两条下钢轨12a上,其两端附近的下表面分别与相应位置的这两条下钢轨12a之一的上表面垂直固定连接,其竖直宽大内侧向面与多个下弹簧16的外端均固定连接。
如图1所示,两个下平台21分别位于该下轨道12的两条下钢轨12a两端之一下表面的下方。这两条下钢轨12a,其后端的下表面与相应位置的位于后方的下平台21的上表面固定连接,其前端的下表面与相应位置的位于前方的下平台21的上表面固定连接。
如图1、图2所示,下轨道车17位于该下轨道12两条下钢轨12a上,该下轨道车17的横向宽度等于或小于这两条下钢轨12a外侧向面之间的距离。该下轨道车17上有下车厢18和四个阶梯状轨道轮,这四个轨道轮中,两个轨道轮搁置在该下轨道12右侧的下钢轨12a上,另两个轨道轮搁置在该下轨道12左侧的下钢轨12a上,该下轨道车17可沿这两条下钢轨12a运动,但不能横向移动。该下车厢18为长方体形,其顶部敞开,其内固定安装下动力装置和下干簧管,其前端和后端分别固定安装下碰撞电流换向开关。
下动力装置的工作状态由下干簧管和下碰撞电流换向开关控制:该下干簧管接通时该下动力装置通电从而驱动下轨道车17运动,该下干簧管断开时该下动力装置断电因而不能驱动该下轨道车17。当下车厢18前端受到碰撞时,该下车厢18前端的下碰撞电流换向开关使该下动力装置上的电流方向反向,驱动该下轨道车17向后运动。当该下车厢18后端受到碰撞时,该下车厢18后端的下碰撞电流换向开关使断电的该下动力装置一旦通电就驱动该下轨道车17向前运动。
如图1所示,将下轨道车17从位于后方的下平台21上的两下钢轨12a上向前推出,当该下轨道车17的下车厢18从下感应板14的旁边向前通过时,该下干簧管受该下感应板14上的磁铁6的触发而接通,该下动力装置通电,驱动该下轨道车17以速率v2向前匀速运动,所述速率v2小于速率v1。当该下车厢18的前端与该下轨道12前端的下弹簧16弹性碰撞时,一方面该下弹簧16使该下轨道车17以速率v2折返,另一方面该下车厢18前端的下碰撞电流换向开关使该下动力装置上的电流反向,驱动该下轨道车17以所述速率v2向后匀速运动。当该下车厢18再从该下感应板14旁边向后通过时,该下干簧管受该下感应板14上的磁铁6的触发而断开,该下动力装置断电,该下轨道车17失去动力而做减速运动,以很小的速率与该下轨道12后端的下缓冲板13的柔软壁发生完全非弹性碰撞后,停止在位于后方的下平台21上的两下钢轨12a上,与此同时该下车厢18后端因受到碰撞,该后端的下碰撞电流换向开关使断电的该下动力装置一旦通电就驱动该下轨道车17向前运动。
如图1所示,游乐过程中,上轨道车4和下轨道车17的运动情况是这样的:从位于后方的下平台21的两下钢轨12a上向前推出下轨道车17,经过时间t,再从位于后方的上平台11的两上钢轨1a上向前推出上轨道车4。该下轨道车17向前通过下感应板14后以速率v2向前匀速运动,该上轨道车4通过位于后方的上感应板3后以速率v1向前匀速运动并追赶该下轨道车17,该上轨道车4向前匀速运动的后半程在竖直方向追上该下轨道车17并超过该下轨道车17。该上轨道车4向前通过位于前方的上感应板3后向前做减速运动,以小于v2的速率与上弹簧8发生弹性碰撞后折返,继续向后做减速运动到达位于前方的上感应板3,而该下轨道车17一直以速率v2向前运动,该下轨道车17与下弹簧16发生弹性碰撞后折返,以速率v2向后匀速运动到达位于前方的上感应板3的旁边,此过程中该下轨道车17在竖直方向能够反超该上轨道车4。该上轨道车4再通过位于前方的上感应板3后以速率v1向后做匀速运动,并追赶以速率v2向后做匀速运动的该下轨道车17,该上轨道车4向后匀速运动的前半程在竖直方向追上该下轨道车17并超过该下轨道车17。该上轨道车4再向后通过位于后方的上感应板3后向后做减速运动,以很小的速率与上缓冲板2上的柔软壁完全非弹性碰撞后,停止在位于后方的上平台11的两上钢轨1a上,而该下轨道车17再通过该下感应板14后向后做减速运动,以很小的速率与下缓冲板13上的柔软壁完全非弹性碰撞后,停止在位于后方的下平台21的两下钢轨12a上。
如图2所示,为使下支撑体的下枕梁22不截住下落的落球25,该下枕梁22横向中部的横断面为梯形,该梯形上底的宽度小于下底的宽度,且该上底位于该下底的上方。
如图1所示,为使下支撑体的下立柱23不截住沿槽底板19a下滚的落球25,该下立柱23的水平横断面为梯形,该梯形前底的宽度小于后底的宽度,且该前底位于该后底的前方。
如图1所示,为使人员上下方便、快速,位于后方的上平台11与地面之间安装电梯或带扶手的梯子。
如图1所示,为使提升或放下集球桶20方便、快速,位于后方的上平台11上安装电动机,该电动机和该集球桶20用足够长的吊绳连接。
该游乐空中抛球系统的使用方法是这样的:
准备:如图1所示,将下轨道车17的下车厢18中落入的落球25取出,丢入地槽19上槽坑19d中的集球桶20内;提升该集球桶20至位于后方的上平台11上。将该集球桶20中的落球25取出,然后装到上轨道车4的落球筒24中。将空的该集球桶20放回该槽坑19d中。将抛球29装到抛球装置的小筒30内。
上车:如图1、图2所示,游乐者从位于后方的上平台11上进到该上轨道车4的上车厢5内,坐到转椅上并系好安全带,然后接通该上轨道车4上摄像头27和显示屏28的电源。将操纵装置的操纵杆39的后端推向最右侧,一只脚的脚尖从抛球装置的套筒31的套筒缺口和小筒30的小筒缺口插入该小筒30中并踏在踏板37上。用力踩下该踏板37,然后将该操纵杆39的后端推向最左侧,将伸到该小筒30中的脚退出来。
游乐:如图1所示,位于后方的下平台21上的工作人员向前推出下轨道车17,经过时间t,位于后方的上平台11上的工作人员向前推出上轨道车4。该上轨道车4在向前匀速运动的前半程,该游乐者将该操纵杆39的后端推向最右侧,将见到该抛球29向上弹出后又落回该小筒30内。该上轨道车4在向前匀速运动的后半程,该游乐者边观察该显示屏放映的图像,边选择并调节提前量,同时操作一块伸缩板26,让该伸缩板26所在落球筒24中的一个落球25下落,或者多个落球25连续下落,使下落的落球25落到该下车厢18中,没有落到该下车厢18的落球25落在地槽19的槽底板19a上,然后自动下滚到该集球桶20内。该上轨道车4在向后匀速运动的前半程,该游乐者边观察该显示屏放映的图像,边选择并调节提前量,同时操作另一块伸缩板26,让该伸缩板26所在落球筒24中的一个落球25下落,或者多个落球25连续下落,使下落的落球25落到该下车厢18中,没有落到该下车厢18的落球25落在该槽底板19a上,然后自动下滚到该集球桶20内。该上轨道车4在向后匀速运动的后半程,该游乐者迅速将该操纵杆39的后端推向最右侧,一只脚的脚尖从该套筒缺口和该小筒缺口插入该小筒30中并踏在该踏板37上,用力踩下该踏板37,接着将该操纵杆39的后端推向最左侧,将伸到该小筒30中的脚退出来,然后将该操纵杆39的后端推向最右侧,将再次见到该抛球29向上弹出后又落回该小筒30内。最后,该上轨道车4停止在位于后方的上平台11的两上钢轨1a上,接着该下轨道车17停止在位于后方的下平台21的两下钢轨12a上。
结束:如图1、图2所示,该游乐者断开该摄像头27和该显示屏28的电源,然后离开该上车厢5下到位于后方的上平台11上。根据该下车厢18中落入落球25的数量,又根据全程是否有两次或者超过两次上抛该抛球29,对该游乐者进行奖励。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明。本发明并不限于上述实施方式,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化,仍属于本发明的范围。