[发明专利]独立水浮风力传动旋转木塔及其转动机构

说明书

(一)技术领域

本发明专利属一个整体仿古木结构技术结合钢结构技术，以物理力学为基础，利用水的浮力、利用风能转换为机械能的建筑工程的多项发明。

(1)整体建筑利用力学重心低，保持重心相对不变，能稳定平衡的力学原理，整体建筑在无风力及其它外作用力时能独立在一个支撑点或一个支持力点上。

(2)涉及古建筑木结构技术。

(3)利用风能转换为机械能的传动及其转动机构。

(4)利用流体、水浮、减小旋转摩擦力、减少阻力、达到稳定平衡、增加稳度。

(5)增加预备浮力箱，解决上底盘与木塔的综合性不稳定因素，保持稳定平衡。

(6)特制轴承，用来传递上底盘与木塔的重量，使重心相对不变。

(7)增加下底盘外弧的斜角支称，增大整体稳度。

(二)背景技术及其要解决的技术问题，本发明要解决的技术要点。

(1)整体建筑利用力学重心相对不变能稳定平衡，并参考玩具不倒翁的重心相对不变，使其稳定平衡的力学原理。

本发明是利用水的自重压力和建筑物自重的压力将重心保持在垂直中心轴线周围均衡，并相对最近的距离内、降低上底盘的重心、相对增加了整体下部重量；再利用上下底盘中间的特制轴承将上底盘与木塔总重量的2/5传递到下底盘外的支持力中心点上，从而增加了整体稳度(图2(19)(39)(34))。

上底盘承载木塔(图2、图1(19)(20))在上底盘的底弧上安装的一个底弧圆柱形水灌(图2、图3(32))装水用来降低重心，同时增加了上底盘下面的重量，再通过上下底盘中间的特制轴承(图2(34)(39))将上底盘总重量的2/5传递到下底盘外的中心支持力点上，使整体重心降低并使其重量保持在垂直中轴线相对最近的范围内；又因上底盘与木塔的总重量2/5直接传递到了下底盘外的支持力点上去了，从而减少了上底盘的排水量，缩小了下底盘的水平面积，又使上底盘与木塔的总重量减小到3/5的重量再由下底盘的底弧水面积来分布，从整体上缩小了总重量至垂直中心轴线的相对最近的范围内(图2(39)(30))。

整体木塔是由钢结构大梁来承载的，如果将重量直接传递到上底盘圆周围缘口，再经上底盘外底弧传递到水及中心支持力点上，这使重量距离垂直中心轴线较远、重心相对较高。木塔与上底盘不稳定，现将木塔的整体重量直接由钢结构大梁下的16根钢结构立柱(图2(36))传递到上底盘底弧垂直中心轴线相对最近的范围内，同时也降低了重心，增大了上底盘与木塔的稳度。

又因风荷载会使上底盘与木塔左右晃动产生不稳定因素，在上底盘内底弧上的水灌能起到调接重心，使重心相对不变，达到稳定平衡。

(2)原木塔是山西省应县木塔，本人实地考察过，并另有《应县小塔》一书，由陈明先生编著，文物出版社出版，2001年9月第二版第三次印刷，该木塔距今已有950多年的历史，在近千年的历程中经历了地震，战争，炮弹等风雨考验，原木塔是属静荷载，其结构设计合理，局部经千年历程检验需加强，如普柏枋、阑额。

本发明是要木塔旋转，属活荷载，必须按话荷载的力学原理来设计，其主要问题是木塔在旋转时的角速度的惯性力、和风荷载给木塔带来的斜向，径向的外作用力，又因意外使旋转中的木塔与底盘突然制动所产生的惯性力。

活荷载的力矩要大于静荷载的力矩，先是加强主立柱的强度承载力，加强整体稳定性，在所有主立柱周围增加方立柱(图1、图3(1))上下层交接处增加斜角支撑(图1(2))，圆周左右向旋转上下层(面阔)斜角支撑，内槽上下层斜角支撑；内槽开间较大是整体稳定的主要因素之一，特别是第一层内槽，它的柱头高度是其它各层的3倍，承载重量最大，旋转扭距最大，现采用重叠交叉斜角支撑(图1(3))，它能承载圆周左右旋转任意角度扭矩及斜向压力，能将压应力从新分配，分散从而加强了整体稳定性，在这里还要考虑为了不失中国传统文化的木结构技术艺术，保持内槽空间相对较大的气势，特将支撑点抬高到3米以上，设计的特殊支撑结构(图1(4))腰间斜角支撑栱，它能使任意角度的斜向压力不脱离支撑点。

顶层原结构是层交叉榫卯结构，因顶部的垂直轴向左右摆角行程相对是最大的，再加上顶盖的重量产生的摆角惯性力会使层压单边脱离，导致局部失稳。