CN1885368A - 太阳地球月球运动演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于天文知识普及、地理教学，用来模拟太阳、地球、月球基本运动形式的演示装置。该装置不同于用金属杆支撑圆球，在电机带动下，沿圆形轨道作平面转动的演示方法。而是通过变频电路、轨道转盘、圆球悬浮和圆台摭挡显示穹隆顶幕结构外型等，在程序电路控制下模拟演示：太阳的悬浮自转，地球在椭圆形平面轨道悬浮公转和自转，月球围绕地球在有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转，地球在近日点与远日点运行速度的不同，地球运行轨道位置的自动间隔显示，地球公转与黄道十二星座、二十四节气名称、四季星空的互动声光文字自动显示等。通过模拟使太阳系中的太阳、地球和月球的基本运动形式，在该装置的创新演示中得到直观、形象的展现。

Description

太阳地球月球运动演示装置

技术领域：本发明涉及一种用于天文知识普及、地理教学，模拟太阳、地球和月球相互运动的演示装置。

技术背景：目前现有技术中，类似的演示多半采用金属杆支撑圆球，在电机带动下，沿圆形轨道作平面转动用来演示地球的公转、自转和月球的公转运动，这种方式无法演示太阳、地球和月球的某些基本运动形式，制约了演示效果和演示功能的扩展。

发明内容：本发明的目的是要提供一种用直观的演示，来模拟太阳、地球和月球基本运动形式的装置，用以演示：

1、太阳悬浮自转。

2、地球在椭圆形平面轨道悬浮公转和自转。

3、月球在有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转。

4、地球在近日点与远日点运行速度的不同。

5、地球运行轨道位置的间隔显示。

6、地球公转与黄道十二星座、二十四节气名称和四季星空的互动声光文字自动显示。

本发明的目的是这样实现的：用聚苯乙烯发泡材料，按要求尺寸注塑成圆球，在圆球内的下部位置加配重物组合为一体，经风机吹出的气流，在伯努利原理作用下，使圆球悬浮并作自转。圆球表面用彩色光致发光材料绘制相应的图形，在紫外光照射下用来模拟太阳发光和地球、月球的反射光。适当选择圆球直径与配重比，使圆球悬浮和自转更加稳定。

地球沿椭圆平面轨道悬浮运行：地球在轨道车电机带动下，沿椭圆形轨道在平台面板下运动。轨道车风机吹出的气流经风道槽、带动地球在平台面板上方悬浮自转，并与轨道车同步作椭圆公转运动，以此演示、地球在椭圆平面轨道悬浮公转和自转。

月球在有倾斜夹角的轨道运行：月球在轨道转盘上风机的带动下，在围绕地球作悬浮自转的同时，因为该风机由渐变频调速电路供电、风机的转速与吹出的气流量，随风机电源频率逐渐变化而变化(气流量逐渐加大、月球悬浮逐渐加高，气流量逐渐减小则相反)，在轨道转盘和电机带动及程序电路控制下，月球在有倾斜夹角的轨道上悬浮公转和自转。

太阳的悬浮自转：将太阳悬浮自转的风机，安装固定在轨道车合板中心的相应位置，并在平台面板中心对应位置加工一圆形风道孔，在风机吹出气流的作用下，使太阳在平台面板上方悬浮自转。

地球在近日点与远日点运行速度的不同：轨道车电机由渐变频调速电路供电。当轨道车带动地球运行到近日点与远日点设定的位置时，安装在轨道车台板相应位置的永久磁铁，分别给轨道车接近开关一触发信号，使渐变频调速电路输出的电源频率逐渐升高或降低、使轨道车电机转速逐渐加快或减慢，实现了地球在近日点与远日点运行速度的不同。

地球运行轨道位置的间隔显示：地球的运行轨道在太空中是无形的，该装置中的地球运行轨道位置、采用自动间隔光电显示。沿平台面板上风道槽的椭圆形状，将发光管竖立排列固定在风道槽外侧，在程序电路控制下自动间隔显示。

地球公转与黄道十二星座、二十四节气名称、四季星空的互动声光文字自动显示：在轨道车台板上与黄道十二星座相对应的位置、安装十二个接近开关，当轨道车带动地球运行到某一位置时，轨道车上的永久磁铁触发轨道车台板上的接近开关，启动程控电路、点亮相对应的黄道星座及二十四节气名称。地球运动到另一位置时，原先点亮的熄灭，新到位置的点亮。在装置上方的穹隆顶幕上，用发光管矩阵设置的四季星空显示电路与黄道十二星座、二十四节气名称互动显示。当黄道星座依次点亮三次时(即一个季节)、逻辑电路发出信号启动相应季节的星空显示，再经过上述过程，逻辑电路又发出信号启动下一个季节的星空显示。依次类推，在设定程序控制下，达到了互动显示的目的。

本发明的优点是、不同于用金属杆支撑圆球、在电机带动下作平面圆周转动的演示方式，模拟实现了：太阳悬浮自转，地球在椭圆形平面轨道悬浮公转和自转，月球在有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转，地球在近日点与远日点运行速度的不同，地球运行轨道位置的间隔显示，地球公转与黄道十二星座、二十四节气名称、四季星空的互动声光文字自动显示。通过模拟使太阳系中的太阳、地球和月球的基本运动形式，在该装置的创新演示中得到直观、形象的展现。

附图说明：下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是根据本发明提出的太阳地球月球运动演示装置的外型结构图

图2是图1所示装置中的轨道车结构图

具体实施方式：图1、图2，所述装置包括：圆球(12)和配重物(13)组合为一体，经风机(30)吹出的气流在伯努利原理作用下，经过风道管(36)、风道槽(孔)(10)，沿箭头(11)所示方向在装置的平台面板(14)上方悬浮自转。圆球(12)表面用彩色光致发光材料绘制相应的图形，在紫外光照射下用来模拟太阳发光和地球、月球的反射光[模拟太阳、地球和月球的圆球与圆球(12)的结构和悬浮原理相同，以下简称太阳(5)、地球(6)、月球(7)]。

风机(30)、月球轨道电机(31)和轨道车电机(20)所需电源分别由集电器(28)与导电铜排(27)滑动接触供给和经渐变频调速电路(17)供给。风机(15)电源，由渐变频调速电路(18)经集电器(16)供给。轨道车接近开关(21)和永久磁铁(22)，接收和发出触发信号。

轨道车电机(20)经传动齿轮(24)与齿条(23)啮合，驱动轨道车沿着按椭圆形设置的轨道挡条(26)、在轨道车台板(25)上作椭圆运动。月球轨道电机(31)经齿轮(32)与传动齿轮(34)啮合，带动轨道转盘(33)、在轴承(35)的作用下，围绕安装在固定板(29)上的风道管(36)作圆周转动。安装在轨道转盘(33)上风机(15)、吹出的气流经风道槽(10)带动月球(7)围绕地球(6)作有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转。在圆台摭挡显示外壳(9)上设置的黄道星座(3)、二十四节气名称(4)和在穹隆顶幕(1)上用发光管矩阵设置的四季星空(2)互动显示配合下演示：地球(6)在椭圆形平面轨道悬浮公转和自转，月球(7)在有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转，地球在近日点与远日点运行速度的不同，以及太阳(5)、地球(6)和月球(7)相互的基本运动形式。

地球在椭圆的平面轨道运行：地球(6)在轨道车电机(20)和风机(30)带动下，沿椭圆轨道在平台面板(14)上方作平面轨道悬浮公转和自转。

月球在有倾斜夹角的轨道运行：风机(15)电源，由渐变频调速电路(18)供给，因风机(15)电源频率是渐变的，风机转速和吹出的气流量也随之逐渐加大或减小。月球(7)在风机(15)、轨道转盘(33)带动和程控电路(19)设定的周期程序控制下，周而复始的在平台面板(14)上方围绕地球(6)作有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转。

太阳的悬浮自转：将太阳(5)悬浮自转的风机〔图中未画出〕安装固定在轨道车台板(25)中心的相应位置，并在平台面板(14)中心对应位置加工一圆形风道孔(10)，在风机吹出气流的作用下，使太阳(5)在平台面板(14)上方悬浮自转。

地球在近日点与远日点运行速度的不同：(轨道车离开近日点与远日点范围时，车速是固定的)。在轨道车台板(25)近日点与远日点提前和推后的相应位置，分别设置2块永久磁铁〔图中未画出〕。当轨道车运行到近日点第一块磁铁时，磁铁给轨道车上的接近开关(21)一触发信号，渐变频调速电路(17)供给电机(20)的电源频率逐渐升高、车速逐渐加快。轨道车离开近日点运行到另一块磁铁时，磁铁发出一触发信号，使车速逐渐回复到正常速度。当轨道车运行到远日点的第一块磁铁时，磁铁给轨道车的接近开关(21)一触发信号，渐变频调速电路(17)供给电机(20)的电源频率逐渐降低、车速逐渐减慢。轨道车运行到远日点另一块磁铁时，接收到触发信号使车速逐渐回复正常。周而复始，在程控电路(19)控制下，直观演示地球在近日点与远日点运行速度的不同。

地球运行轨道位置的间隔显示：地球(6)的运行轨道在太空中是无形的，该装置中的地球(6)运行轨道位置、采用自动间隔光电显示。沿平台面板(14)上风道槽(10)的椭圆形状，将发光管(8)竖立排列固定在风道槽(10)外侧，在程序电路控制下、自动间隔显示。

地球公转与黄道十二星座、二十四节气名称和四季星空的互动声光文字自动显示：在轨道车台板(25)上与黄道十二星座(3)相对应的位置、安装十二个接近开关[图中未画出]，当轨道车电机(20)带动地球(6)运行到某一位置时，轨道车上的永久磁铁(22)触发轨道车台板(25)上的接近开关，启动程控电路、点亮相对应的黄道十二星座(3)及二十四节气名称(4)。地球(6)运动到另一位置时，原先点亮的熄灭，新到位置的点亮。在装置上方的穹隆顶幕(1)上，用发光管矩阵设置的四季星空(2)显示电路与黄道十二星座(3)、二十四节气名称(4)互动显示。当黄道十二星座(3)依次点亮三次时(即一个季节)、逻辑电路发出信号启动相应季节的星空显示，再经过上述过程，逻辑电路又发出信号启动下一个季节的星空显示。依次类推，在设定的程序控制下，实现了地球(6)公转与黄道十二星座(3)、二十四节气名称(4)、四季星空(2)的互动声光文字自动显示。

Claims (9)

1、一种用于天文知识普及，地理教学的太阳地球月球运动演示装置，该装置不同于用金属杆支撑圆球，在电机带动下沿圆形轨道作平面转动的演示方法，而是用圆球在轨道车电机带动下、沿椭圆轨道和有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转，用以演示太阳、地球和月球相互的运动形式，其特征在于：

用聚苯乙烯发泡材料，按要求尺寸注塑成圆球(12)，在圆球内的下部位置加配重物(13)组合为一体，圆球(12)表面用彩色光致发光材料绘制相应的图形，在紫外光照射下用来模拟太阳(5)发光和地球(6)、月球(7)的反射光；适当选择圆球(12)直径与配重比，使圆球悬浮和自转更加稳定；

风机(30)、月球轨道电机(31)所需电源由集电器(28)与导电铜排(27)滑动接触供给，轨道车电机(20)所需电源由渐变频调速电路(17)供给，风机(15)电源，由渐变频调速电路(18)经集电器(16)供给；轨道车接近开关(21)和永久磁铁(22)，接收和发出触发信号；

轨道车电机(20)经传动齿轮(24)与齿条(23)啮合，驱动轨道车沿着按椭圆形设置的轨道挡条(26)、在轨道车台板(25)上作椭圆转动，同时地球(6)经风机(30)吹出的气流在伯努利原理作用下，经过风道管(36)、风道槽(孔)(10)，沿箭头(11)所示方向在装置的平台面板(14)上方悬浮自转；月球轨道电机(31)经齿轮(32)与传动齿轮(34)啮合，带动轨道转盘(33)、在轴承(35)的作用下，围绕安装在固定板(29)上的风道管(36)作圆周转动；安装在轨道转盘(33)上风机(15)吹出的气流经风道槽(10)带动月球(7)围绕地球(6)作有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转；在圆台摭挡显示外壳(9)上设置的黄道星座(3)、二十四节气名称(4)和在穹隆顶幕(1)上设置的四季星空(2)互动显示配合下演示：地球(6)在椭圆形平面轨道悬浮公转和自转，月球(7)在有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转，地球在近日点与远日点运行速度的不同，以及太阳(5)、地球(6)和月球(7)相互的基本运动形式。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是：用聚苯乙烯发泡材料，按要求尺寸注塑成圆球(12)，在圆球内的下部位置加配重物(13)，经风机吹出的气流，在伯努利原理作用下，使圆球悬浮并作自转；圆球(12)表面用彩色光致发光材料绘制相应的图形，在紫外光照射下用来模拟太阳(5)发光和地球(6)、月球(7)的反射光，适当选择圆球(12)直径与配重比，使圆球悬浮和自转更加稳定。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征是：将太阳(5)悬浮自转的风机〔图中未画出〕、安装固定在轨道车台板(25)中心的相应位置，并在平台面板(14)中心对应位置加工一圆形风道孔(10)，在风机吹出气流的作用下，使太阳(5)在平台面板(14)上方悬浮自转。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征是：地球(6)在轨道车电机(20)和风机(30)带动下，沿椭圆轨道在平台面板(14)上方作平面轨道的悬浮公转和自转。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征是：风机(15)电源，由渐变频调速电路(18)供给，因风机(15)电源频率是渐变的，风机转速和吹出的气流量也随之逐渐加大或减小；月球(7)在风机(15)、轨道转盘(33)带动和程控电路(19)设定的周期程序控制下，周而复始的在平台面板(14)上方围绕地球(6)作有倾斜夹角轨道的悬浮公转和自转。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征是：在轨道车台板(25)近日点与远日点提前和推后的相应位置，分别设置2块永久磁铁〔图中未画出〕；当轨道车运行到近日点第一块磁铁时，磁铁给轨道车上的接近开关(21)一触发信号，渐变频调速电路(17)供给电机(20)的电源频率逐渐升高、车速逐渐加快，轨道车离开近日点运行到另一块磁铁时，磁铁发出一触发信号，使车速逐渐回复到正常速度；当轨道车运行到远日点的第一块磁铁时，磁铁给轨道车的接近开关(21)一触发信号，渐变频调速电路(17)供给电机(20)的电源频率逐渐降低、车速逐渐减慢，轨道车运行到远日点另一块磁铁时，接收到触发信号使车速逐渐回复正常；周而复始，在程控电路(19)控制下，直观演示地球(6)在近日点与远日点运行速度的不同。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征是：地球(6)的运行轨道在太空中是无形的，该装置中的地球(6)运行轨道位置、采用自动间隔光电显示，沿平台面板(14)上风道槽(10)的椭圆形状，将发光管(8)竖立排列固定在风道槽(10)外侧，在程序电路控制下、自动间隔显示。

8、根据权利要求1所述的装置，其特征是：在轨道车台板(25)上与黄道十二星座(3)相对应的位置、安装十二个接近开关[图中未画出]，当轨道车电机(20)带动地球(6)运行到某一位置时，轨道车上的永久磁铁(22)触发轨道车台板(25)上的接近开关，启动程控电路、点亮相对应的黄道十二星座(3)及二十四节气名称(4)，地球(6)运动到另一位置时，原先点亮的熄灭，新到位置的点亮；在装置上方的穹隆顶幕(1)上，用发光管矩阵设置的四季星空(2)显示电路与黄道十二星座(3)、二十四节气名称(4)互动显示，当黄道十二星座(3)依次点亮三次时(即一个季节)、逻辑电路发出信号启动相应季节的星空显示，再经过上述过程，逻辑电路又发出信号启动下一个季节的星空显示，依次类推，在设定的程序控制下，实现了地球(6)公转与黄道十二星座(3)、二十四节气名称(4)、四季星空(2)的互动声光文字自动显示。

9、根据权利要求1所述的装置，其特征是：圆台摭挡显示外壳(9)穹隆顶幕(1)结构外形。

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