CN110286407B - 候风地动仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种候风地动仪，包括尊座、尊体、合盖、受波机构、八条龙体、铜丸以及用于接收铜丸的蟾蜍；所述尊体的中心设有都柱，在尊体的内设有八个上横梁、下横梁、支撑梁；受波机构包括八个结构相同且呈圆周分布，并做平行向心运动的地听构成，每个地听包括主受波体和次受波体以及受波臂；在受波臂的上表面设有拨爪；每个地听均通过施发机关连接龙头下颌，所述施发机关包括动力接收杆、动力传导杆以及执行杆，执行杆的外端部连接龙头下颌；合盖为球状结构，合盖的下表面设有震响沿；都柱上端部依点接触方式将合盖顶起。本发明符合张衡地动仪科学技术原理，不受外界非地震因素的干扰；灵敏性高，复原操作很简单，可以实现自动复位，方向性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种候风地动仪。
背景技术
现代复原“候风地动仪”主要有以下两个公知方案：
1、王振铎的“直立杆原理”复原方案。
1951年，我国考古学家王振铎采用“直立杆原理”复原并制作了一个木质的“张衡地动仪”展览模型，收在中国历史博物馆，遂广为流传。但该方案存在一些问题，例如不能区别地震的震动与非地震的震动，对震动不够敏感，以及对震动方向的指示时有不符合实际的情况。
2、冯锐的“悬锤原理”复原方案。
2005年，中国科学院研究生院教授冯锐采用“悬锤原理”复原具有测量地震功能的地动仪。悬挂在中央的粗大沉重的都柱，只对水平运动有反应，不怕垂直运动的干扰，能够区别地震引起的震动与非地震引起的震动。地震时，“都柱旁行”，关铜球得以脱落，撞击龙机，实现测震，并呈现“一龙发机。而七首不动”的现象。但该方案的都柱是悬挂着的，与古代中国传统都柱概念不一致。
本发明提供了一种灵敏性高，复原操作很简单，可以实现自动复位，方向性强的张衡候风地动仪。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种灵敏性高，复原操作很简单，可以实现自动复位，方向性强的张衡候风地动仪。
本发明是这样实现的，一种候风地动仪，包括尊座、尊体、合盖、受波机构、安装在尊体上呈均匀分布的八条龙体，所述龙体的龙头下颌和上颌内嵌有活动的铜丸，对应每个龙头位置安装在地基上的用于接收铜丸的蟾蜍；其特征在于，所述尊座为中空结构回转体，所述尊座的下部设有底脚，所述尊座的上部设有用于安装尊体的止口；
所述尊体为回转体结构；所述尊体的中心设有都柱，所述都柱伸出尊体的上表面，并且在都柱的上端部设有锐角顶尖；
在尊体的内表面上下位置均设有八个与尊体和都柱为一体结构的上横梁和下横梁；八个上横梁和八个下横梁均沿圆周方向分布；每个上横梁的下表面沿垂直方向设有立柱，每个下横梁上设有地听安装槽；在上横梁和下横梁之间所述都柱中部靠上位置沿圆周方向均布设有八个支撑梁，所述支撑梁的长度不超过尊体半径的1/2；
所述受波机构由八个结构相同且呈圆周分布，并做平行向心运动的地听构成，每个地听包括一体结构的主受波体和次受波体以及受波臂，所述次受波体位于主受波体的下端并且向内倾斜；所述受波臂位于主受波体的上部中间位置，并且向内心方向圆弧过渡，在受波臂的端部设有平衡砣挂装环；在受波臂的上表面设有拨爪；八个地听的受波臂分别通过第一铰轴安装在下横梁的地听安装槽内；每个地听受波臂端部的平衡砣挂装环上挂装有平衡砣；
所述每个地听均通过施发机关连接龙头下颌，所述施发机关包括动力接收杆、动力传导杆以及执行杆，所述动力接收杆采用L型结构，动力接收杆通过第二铰轴铰接安装在尊体的支撑梁的端部，所述动力接收杆的竖直杆与受波臂上表面的拨爪的外侧面贴合；所述动力接收杆的水平杆延伸至动力传导杆的一端，并且位于动力传导杆的下表面，所述动力传导杆通过第三铰轴安装在上横梁下表面的立柱上，所述动力传导杆的另一端延伸至执行杆的上方，并且与执行杆的上表面贴合，所述执行杆通过第四铰轴铰接在龙头内，执行杆的外端部连接龙头下颌；
所述合盖为球状结构，合盖的下表面设有震响沿，所述震响沿的内壁与尊体外壁留有间隙1-3mm；所述合盖内顶部设有突出部，所述突出部的下表面设有钝角锥槽；都柱上端部的锐角顶尖插装在钝角锥槽内以点接触方式将合盖顶起。
优选的，平衡砣为中空式结构，其内可增减配重物体，以保持地听处于平衡状态。
优选的，所述的都柱对应受波臂的平衡砣挂装环外端端部设有防止受波臂向外运动的限位凸起。
本发明具有的优点和技术效果：
本发明复原张衡候风地动仪，符合张衡地动仪科学技术原理，不受外界非地震因素的干扰；灵敏性高，复原操作很简单，可以实现自动复位，方向性强，其它地听不会干扰；在一个方向震波的作用下，对面的地听不会工作，同时相邻的两个地听，因主受波方向地听的向心摆动的特性，一旦受波摆动就限制了相邻的两个地听向心的运动，进而保证具有明确的方向性和地听接受地震波的唯一性，因此每个地听均具有向着都柱方向单项运动的特点；
接受震波后合盖先震的特点，符合了古代文献中记载的“尊则震”的原理，合盖的受波面积较大，而且是顶点支撑，顶点支撑是一个极其不稳定的状态，在合盖的任意方向受力，均可以使合盖发送震动，进而与尊体发生碰撞发出报警，因此合盖的顶点支撑结构具有极强的灵敏性，同时此结构设计也符合文献记载；即：“人未觉，尊先震”。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明去掉龙体结构局部剖视图；
图3是图1中I部放大图；
图4是尊体内部结构示意图；
图5和图6是尊体立体结构示意图；
图7是受波机构结构示意图；
图8是施发机关动作原理图。
图中、1、尊座；1-1、底脚；1-2、止口；2、尊体；2-1、都柱；2-10、限位凸起；2-2、锐角顶尖；2-3、上横梁；2-4、下横梁；2-5、立柱；2-6、地听安装槽；2-7、支撑梁；3、合盖；3-1、震响沿；3-2、突出部；3-3、钝角锥槽；4、受波机构；4-1、地听；4-10、主受波体；4-11、次受波体；4-12、受波臂；4-13、平衡砣挂装环；4-14、拨爪；4-15、第一铰轴；4-2、平衡砣；5、龙体；5-1、龙头下颌；6、铜丸；7、蟾蜍；8、施发机关；8-1、动力接收杆；8-10、竖直杆；8-11、水平杆；8-2、动力传导杆；8-3、执行杆；8-4、第二铰轴；8-5、第三铰轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图8，一种候风地动仪，包括尊座1、尊体2、合盖3、受波机构4、安装在尊体上呈均匀分布的八条龙体5，所述龙体的龙头下颌和上颌内嵌有活动的铜丸6，对应每个龙头位置安装在地基上的用于接收铜丸的蟾蜍7；所述尊座为中空结构回转体，所述尊座的下部设有底脚1-1，所述尊座的上部设有用于安装尊体的止口1-2，此止口设计保证了尊座和尊体的安装精度；在实际安装时首先设置基坑，将尊座通过底脚固定在基坑的上部，这样基坑内就形成了一个地震波传导空间；
所述尊体2为回转体结构；所述尊体的中心设有都柱2-1，所述都柱伸出尊体的上表面，并且在都柱的上端部设有锐角顶尖2-2；
在尊体的内表面上下位置均设有八个与尊体和都柱为一体结构的上横梁2-3和下横梁2-4；八个上横梁和八个下横梁均沿圆周方向分布；每个上横梁的下表面沿垂直方向设有立柱2-5，每个下横梁上设有地听安装槽2-6；在上横梁和下横梁之间所述都柱中部靠上位置沿圆周方向均布设有八个支撑梁2-7，所述支撑梁的长度不超过尊体半径的1/2；
所述受波机构4由八个结构相同且呈圆周分布，并做平行向心运动的地听4-1构成，每个地听包括一体结构的主受波体4-10和次受波体4-11以及受波臂4-12，主受波体4-10用于接收水平方向传来的地震波，在没有地震的情况下地听处于垂直状态；所述次受波体位于主受波体的下端并且向内倾斜，用于接收倾斜方向上地震波；在一个方向震波的作用下，对面的地听不会工作；同时相邻的两个地听，因主受波方向地听的向心摆动的特性，一旦受波摆动就限制了相邻的两个地听向心的运动，进而保证具有明确的方向性和地听接受地震波的唯一性，因此每个地听均具有向着都柱方向单项运动的特点；所述受波臂4-12位于主受波体4-10的上部中间位置，并且向内心方向圆弧过渡，在受波臂的端部设有平衡砣挂装环4-13；在受波臂的上表面设有拨爪4-14；八个地听的受波臂分别通过第一铰轴4-15安装在下横梁2-4的地听安装槽2-6内；每个地听受波臂端部的平衡砣挂装环上挂装有平衡砣4-2；
所述每个地听均通过施发机关8连接可活动的龙头下颌5-1；所述施发机关8包括动力接收杆8-1、动力传导杆8-2以及执行杆8-3，动力接收杆8-1、动力传导杆8-2以及执行杆8-3利用杠杆原理将力传递至龙头下颌，并使龙头下颌张开，实现铜丸的释放动作；所述动力接收杆8-1采用L型结构，动力接收杆通过第二铰轴8-4铰接安装在尊体的支撑梁2-7的端部，所述动力接收杆8-1的竖直杆8-10与受波臂4-12上表面的拨爪4-14的外侧面贴合；所述动力接收杆8-1的水平杆8-11延伸至动力传导杆8-2的一端，并且位于动力传导杆8-2的下表面，所述动力传导杆8-2通过第三铰轴8-5安装在上横梁2-3下表面的立柱2-5上，所述动力传导杆8-2的另一端延伸至执行杆8-3的上方，并且与执行杆的上表面贴合，所述执行杆通过第四铰轴8-6铰接在龙头内，执行杆的外端部连接龙头下颌5-1；
所述合盖3为球状结构，合盖的下表面设有震响沿3-1，所述震响沿的内壁与尊体外壁留有间隙1-3mm；所述合盖内顶部设有突出部3-2，所述突出部的下表面设有钝角锥槽3-3；都柱2-1上端部的锐角顶尖2-2插装在钝角锥槽3-3内以点接触方式将合盖顶起。
优选的，平衡砣为中空式结构，其内可增减配重物体。这样可以调整平衡砣的配重。
优选的，所述的都柱对应受波臂的平衡砣挂装环外端端部设有防止受波臂向外运动的限位凸起2-10。采用此结构进一步限制地听向外运动，同时地听与地听相邻立面有合理的间隙，可使地听向心运动，使得地听只能接收一个方向的地震波，进一步提高本发明具有较强的方向性。
工作原理部分：当地震发生后，地震波传递至基坑内，沿地震波方向的地听接收，合盖就先振动起来，发出振荡激扬的声音，守护者就知道了有地震发生；地听受波后将做绕第一铰轴做向心运动，其它地听不会干扰；此时受波臂将上扬，在拨爪的作用下拨动动力接收杆8-1绕第二铰轴8-4转动，动力接收杆8-1的水平杆将力传递给动力传导杆8-2；动力传导杆8-2将力传递至执行杆8-3，执行杆将带动龙头下颌打开，嵌装在龙头内的铜丸在自重的作用下从龙头内下落至与其对应的蟾蜍口中，而其余的七龙安稳不动，看一看是哪个方向的龙，就知道了地震的方向了。进而验证在一个方向震波的作用下，对面的地听不会工作；同时相邻的两个地听，因主受波方向地听的向心摆动的特性，一旦受波摆动就限制了相邻的两个地听向心的运动，进而保证具有明确的方向性和地听接受地震波的唯一性，因此每个地听均具有向着都柱方向单项运动的特点。
在本申请文件中部分部件名称采用古文献记载，属于本领域技术人员公认。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种候风地动仪，包括尊座、尊体、合盖、受波机构、安装在尊体上呈均匀分布的八条龙体，所述龙体的龙头下颌和上颌内嵌有活动的铜丸，对应每个龙头位置安装在地基上的用于接收铜丸的蟾蜍；其特征在于，所述尊座为中空结构回转体，所述尊座的下部设有底脚，所述尊座的上部设有用于安装尊体的止口；
所述尊体为回转体结构；所述尊体的中心设有都柱，所述都柱伸出尊体的上表面，并且在都柱的上端部设有锐角顶尖；
在尊体的内表面上下位置均设有八个与尊体和都柱为一体结构的上横梁和下横梁；八个上横梁和八个下横梁均沿圆周方向分布；每个上横梁的下表面沿垂直方向设有立柱，每个下横梁上设有地听安装槽；在上横梁和下横梁之间所述都柱中部靠上位置沿圆周方向均布设有八个支撑梁，所述支撑梁的长度不超过尊体半径的1/2；
所述受波机构由八个结构相同且呈圆周分布，并做平行向心运动的地听构成，每个地听包括一体结构的主受波体和次受波体以及受波臂，所述次受波体位于主受波体的下端并且向内倾斜；所述受波臂位于主受波体的上部中间位置，并且向内心方向圆弧过渡，在受波臂的端部设有平衡砣挂装环；在受波臂的上表面设有拨爪；八个地听的受波臂分别通过第一铰轴安装在下横梁的地听安装槽内；每个地听受波臂端部的平衡砣挂装环上挂装有平衡砣；
所述每个地听均通过施发机关连接龙头下颌，所述施发机关包括动力接收杆、动力传导杆以及执行杆，所述动力接收杆采用L型结构，动力接收杆通过第二铰轴铰接安装在尊体的支撑梁的端部，所述动力接收杆的竖直杆与受波臂上表面的拨爪的外侧面贴合；所述动力接收杆的水平杆延伸至动力传导杆的一端，并且位于动力传导杆的下表面，所述动力传导杆通过第三铰轴安装在上横梁下表面的立柱上，所述动力传导杆的另一端延伸至执行杆的上方，并且与执行杆的上表面贴合，所述执行杆通过第四铰轴铰接在龙头内，执行杆的外端部连接龙头下颌；
所述合盖为球状结构，合盖的下表面设有震响沿，所述震响沿的内壁与尊体外壁留有间隙1-3mm；所述合盖内顶部设有突出部，所述突出部的下表面设有钝角锥槽；都柱上端部的锐角顶尖插装在钝角锥槽内以点接触方式将合盖顶起；
所述平衡砣为中空式结构，其内可增减配重物体；
所述的都柱对应受波臂的平衡砣挂装环外端端部设有防止受波臂向外运动的限位凸起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |