CN204858886U - 基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其包括船体、直线电机次级、直线电机初级、光电传感器、控制器、海盗船底，直线电机次级和两个直线电机初级构成一个双侧直线电机，直线电机次级位于两个直线电机初级之间，海盗船底位于船体的底端与直线电机次级之间，光电传感器位于直线电机次级的底部位置；控制器与光电传感器连接。本实用新型采用了双侧直线电机直接驱动方式，转换效率高，通过摆动过程中有效的柔性驱动控制技术缩短了启动和制动时间，提升乘坐者的体验。

Description

基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置

技术领域

本实用新型涉及一种游乐设施，特别是涉及一种基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置。

背景技术

“海盗船”是一种绕水平轴往复摆动的游乐项目，海盗船的传动方式目前主要有上传动和下传动两种，上传动即为海盗船顶部有一个电机,，通过变换转速和时间来控制船体摆动，下传动则是在海盗船下面有一个电动机驱动的摩擦轮，驱动轮会和海盗船的底部接触，而在船体的下部设有摩擦轨道，下方驱动装置的摩擦轮提升后紧紧地压在摩擦轨道上，靠磨擦轮的正反回转驱动，实现船体的往复摆动，当运行要停止时，靠摩擦轮与轨道之间的摩擦力起到制动作用，驱动装置将电机减速后传递给驱动轮，由其驱动船体摇摆，由于存在中间变速机构以及摩擦驱动，能耗大，加减速幅度受限，在加速和制动过程中，摩擦轮和摩擦轨道之间不仅有很大的磨损，增加维护运营成本，由于这种摩擦驱动方式会产生刺耳的噪声，不仅降低了刺激性和舒适度，同时还容易导致附近周边居民的噪声超标投诉。

驱动装置的机械结构复杂，设备的老化及磨损容易出现故障导致运行不可靠，由于控制海盗船运行停止的轮胎气囊进气管突然漏气，浙江宁波北仑凤凰山海港乐园海盗船刹车失灵，海盗船不受控制的摇摆，原本计划运行120秒的海盗船足足摇摆了20分钟。

专利名称为“一种海盗船”、专利申请号为“200920105571.6”的中国实用新型专利中提供了一种采用单侧直线电机原理驱动的海盗船方案，该方案中将单侧直线电机初级固定于地面，取代传统的驱动摩擦轮，直线电机次级由多块金属板拼接成弧形后沿水平方向展开固定于海盗船船底，直线电机初级固定于底部地面，为了避免沉降导致的碰撞而设计了碰撞轮，采用传统的旋转编码器实现船体的摆动过程中各参数的检测。该专利存在以下缺点：电能转换效率低，地基沉降容易导致直线电机的初级次级二者碰擦。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其采用了双侧直线电机直接驱动方式，转换效率高，通过摆动过程中有效的柔性驱动控制技术缩短了启动和制动时间，提升乘坐者的体验。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置包括船体、直线电机次级、直线电机初级、光电传感器、控制器、海盗船底，直线电机次级和两个直线电机初级构成一个双侧直线电机，直线电机次级位于两个直线电机初级之间，海盗船底位于船体的底端与直线电机次级之间，光电传感器位于直线电机次级的底部位置；控制器与光电传感器连接。

优选地，所述直线电机次级的形状为圆弧形。

优选地，所述基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置还包括主支架立柱、摆动臂，主支架立柱的底端位于地面上，主支架立柱的顶端与摆动臂的一端连接；摆动臂的另一端与船体连接。

优选地，所述直线电机初级由铁芯和线圈构成。

优选地，所述直线电机次级上设有第一排检测孔和第二排检测孔。

优选地，所述第一排检测孔和第二排检测孔分别位于直线电机次级的上下两侧或直线电机次级的一侧。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型由于采用了双侧直线电机直接驱动方式，转换效率高，加速快，通过摆动过程中有效的柔性驱动控制技术缩短了启动和制动时间，提升乘坐者的体验，驱动装置的初级与次级无接触，有效避免了当前摩擦驱动中的刺耳噪声，降低了对运营场地的要求，非接触方式磨损小，有效降低了运营维护成本，持续不间断的系统自我检测技术提高了运行的可靠性。本实用新型通过检测孔进行光电自我检测，持续不间断的自我检测技术提高了运行的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置的组成结构示意图。

图2为本实用新型基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置双侧直线电机的安装示意图。

图3为本实用新型中的双侧直线电机组成结构示意图。

图4为本实用新型中的双侧直线电机次级上的检测孔的结构示意图。

图5为本实用新型基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置的控制器组成示意图。

图6为本实用新型基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置的脉冲方向识别原理图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

如图1至图6所示，本实用新型基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置包括船体1、直线电机次级2、直线电机初级3、光电传感器4、控制器5、海盗船底6，直线电机次级2和两个直线电机初级3构成一个双侧直线电机，直线电机次级2位于两个直线电机初级3之间，海盗船底6位于船体1的底端与直线电机次级2之间，光电传感器4位于直线电机次级2的底部位置；控制器5与光电传感器4连接。直线电机次级2的形状为圆弧形，这样可以与船体1进行匹配。船体1的形状可多样化。直线电机初级3是固定不动的，即可以固定在地面上，直线电机次级可以在两个直线电机初级之间自由摆动。控制器可以采用本领域技术人员所公知的技术实现，如PLC+变频器的整体实现方案。

本实用新型基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置还包括主支架立柱13、摆动臂14，主支架立柱13的底端位于地面上，主支架立柱13的顶端与摆动臂14的一端连接；摆动臂14的另一端与船体1连接。主支架立柱13、摆动臂14可以采用本领域技术人员所公知的技术实现。

直线电机初级3由铁芯9和线圈10构成。直线电机次级使用导电材料制作而成，具体可由铜、铝、铁或其他导电材料单独或复合组成。

直线电机次级2上设有第一排检测孔11和第二排检测孔12，第一排检测孔11和第二排检测孔12分别位于直线电机次级的上下两侧或直线电机次级的一侧。第一排检测孔的形状或第二排检测孔的形状可以为圆形、方形或其他图形，具体形状不限，以能够通过光电传感器的检测光线为宜；检测孔的分布与光电传感器位置相关。第一排检测孔和第二排检测孔用于空间状态检测。

控制器与一个急停开关、一个启停开关、一个工作电源、一个紧急制动装置等连接。海盗船往复摆动过程中，需要根据在空间的不同位置采取不同的控制方式，通过光电传感器可以检测检测直线电机次级摆动过程的位移脉冲，进行沉降自检、速度、方向、船体空间位置、摆动角度信息的计算检测。具体来说，位移脉冲是通过光电传感器和第一排检测孔、第二排检测孔实现的。由于往复运动具有两个方向，而通过一个光电脉冲信号确定不了摆动方向，为了辨向，空间状态检测传感器采用两组独立的光电传感器，通过与检测孔的合理配置，在光电传感器的接收侧形成带有相位信息的脉冲信号并送入检测电路中，通过专用的电路进行脉冲信号的识别，即时进行海盗船在空间位置的状态检测，识别原理如图6所示，其中A、B为两组位移脉冲信号，而C则为识别后的方向信号。

海盗船在运行之前，控制器可进行自我检测，检测计算船体的空间位置是否安全，测试电磁制动装置，如光电传感器、直线电机初次级存在异常，则停止运行并给出异常信息，在海盗船运行中持续的检测两组位移脉冲信号，当出现沉降导致的船体位置降低，由于检测孔位置的变化，位移脉冲被遮挡，位移脉冲输出异常，控制器及时发出警报并自动进行制动减速直至停止运行。

在海盗船运行期间，控制器实时检测两组位移脉冲信号，由于检测孔间距固定，通过脉冲之间的时间差、相位差以及脉冲累加技术，可以进行船体的方向、速度、摆动角度等参数的实时计算，根据采集到的海盗船的状态，图5所示的控制器可以根据输入的控制指令完成对双侧直线电机的加速、减速控制，驱动和制动均通过直线电机的非接触电磁力完成，避免了机械摩擦及损坏，缩短启动和制动时间。

本实用新型采用短初级、长次级的双侧直线电机作为驱动，双侧直线电机可以增大加速和制动时的电磁力矩，其特点是将原水平放置的直线电机初级部分垂直放置，固定在海盗船船体底部上的在直线电机次级部分中间间隙通过，船体底部的圆弧形的直线电机次级将船体非标准的圆弧形变换为标准的圆弧运行，这样直线电机即可持续的加速和减速，对于初始阶段的加速，由于直径大，启动力矩可以降低，降低了驱动部分对电源功率的需求，同时也提高了制动效果，船体可以视情况而制作成圆弧形或平底形，而船体底部安装的直线电机次级部分则为标准的圆弧形状。采用船体和直线电机次级分体设计降低了安装难度，并有效避免地基沉降导致的初级和次级间隙变小而增大的摩擦风险，无需设置碰撞防护轮，结构精简，运行可靠。若由于沉降导致船体与直线电机初级距离缩小，则可以通过调整直线电机初级的位置来修正，极大的降低了维护运行成本。

海盗船船体到达最大摆动位置后，双侧直线电机停止工作，此时船体处于惯性自由摆动阶段，由于空气对船体的阻力，摆动幅度会缓慢地逐渐减小，完全停止需要较长时间，海盗船制动时首先通过双侧直线电机的反向电磁力进行柔性制动，将速度逐步降低后最终使用电磁制动装置将直线电机次级夹紧，海盗船被安全的停止并固定，当船体完全停稳后，操作人员打开压杠，乘客可以上下船。

当出现紧急情况时，拍下急停开关后信号被送入控制器，立刻进行反向电磁力制动，同时通过独立的电气回路驱动紧急制动装置，实现紧急制动。为了提高运行的可靠性，考虑到工作电源突然中断或电磁制动装置失灵情况，紧急制动装置配置了手动操作结构，通过手动操作，使紧急机械制动装置的摩擦片贴合直线电机的次级并压紧，将海盗船从摆动状态下紧急制动停止下来。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置包括船体、直线电机次级、直线电机初级、光电传感器、控制器、海盗船底，直线电机次级和两个直线电机初级构成一个双侧直线电机，直线电机次级位于两个直线电机初级之间，海盗船底位于船体的底端与直线电机次级之间，光电传感器位于直线电机次级的底部位置；控制器与光电传感器连接。

2.如权利要求1所述的基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述直线电机次级的形状为圆弧形。

3.如权利要求1所述的基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置还包括主支架立柱、摆动臂，主支架立柱的底端位于地面上，主支架立柱的顶端与摆动臂的一端连接；摆动臂的另一端与船体连接。

4.如权利要求1所述的基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述直线电机初级由铁芯和线圈构成。

5.如权利要求1所述的基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述直线电机次级上设有第一排检测孔和第二排检测孔。

6.如权利要求5所述的基于双侧直线电机和空间状态检测的海盗船游乐装置，其特征在于，所述第一排检测孔和第二排检测孔分别位于直线电机次级的上下两侧或直线电机次级的一侧。