[发明专利]游乐空中抛球系统

摘要

本发明涉及一种游乐空中抛球系统，由上轨道(1)、上轨道车(4)、上支撑体、下轨道(12)、下轨道车(17)、地槽(19)、下支撑体组成。游乐者空中亲身体验碰撞，享受了刺激，培养了勇敢精神；落球(25)和抛球(29)在空中的运动，出乎意料，趣味盎然；游乐中需要不断思考和操作，提高了动手能力，发展了思维的敏捷性和灵活性；身临其境体验自动控制过程，激发了浓烈科学兴趣；获得的感性认识，为学习和掌握惯性、平抛运动、运动合成、弹性碰撞、完全非弹性碰撞打下了良好基础；上轨道车(4)和下轨道车(17)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(1)和下轨道(12)的长度。

主权项

1.一种游乐空中抛球系统，其特征在于：所述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(1)、上轨道车(4)、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(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；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)；所述上缓冲板(2)上安装柔软壁；所述上弹簧板(7)上安装上弹簧(8)；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；上缓冲板(2)为长方体形，其横向搁置在所述上轨道(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；上弹簧板(7)为长方体形，其横向搁置在所述上轨道(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；上轨道(1)的两个上平台(11)分别位于所述上轨道(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；上轨道车(4)位于上轨道(1)的两条上钢轨(1a)上，所述上轨道车(4)的横向宽度等于这两条上钢轨(1a)外侧向面之间的距离；所述上轨道车(4)上有上车厢(5)和四个阶梯状轨道轮，这四个轨道轮中，两个轨道轮搁置在所述上轨道(1)右侧的上钢轨(1a)上，另两个轨道轮搁置在所述上轨道(1)左侧的上钢轨(1a)上，所述上轨道车(4)可沿这两条上钢轨(1a)运动，但不能横向移动；所述上车厢(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，所述厢底板(5a)的纵向长度大于横向宽度；所述上车厢(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；落球装置含落球筒(24)、落球(25)、伸缩板(26)；两落球筒(24)竖直固定连接在所述上车厢(5)左侧厢板(5c)的外侧向面上，这两落球筒(24)的上端均从所述左侧厢板(5c)的上表面向上伸出，这两落球筒(24)的下端均从所述上车厢(5)厢底板(5a)的下表面向下伸出；两矩形伸缩板(26)分别穿过所述上车厢(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，分别插入所述上车厢(5)的两落球筒(24)之一中；多个落球(25)，其外径均小于所述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，当所述伸缩板(26)从该落球筒(24)中抽出时，所述落球(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，所述转椅上固定连接安全带；摄像头(27)固定安装在所述上车厢(5)上两落球筒(24)之间的左侧厢板(5c)的外侧向面上；所述摄像头(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；显示屏(28)固定安装在所述上车厢(5)左侧厢板(5c)的内侧向面上，所述显示屏(28)可将所述上车厢(5)上摄像头(27)拍摄的图像放映出来；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)；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所述厢底板(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)；小筒(30)，其外径等于所述套筒(31)的内径，其轴向高度小于所述套筒(31)的轴向高度，其紧密套装在所述套筒(31)的内部，其下端面与相应位置的所述上车厢(5)的厢底板(5a)的上表面固定连接；所述小筒(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，所述小筒缺口与所述套筒(31)上的套筒缺口位置对应、形状对应、大小对应；所述小筒(30)右侧的筒壁上有沿径向的矩形小筒窗口(30a)，所述小筒窗口(30a)与所述套筒(31)上的套筒窗口(31a)位置对应、形状对应、大小对应；留在所述小筒(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)对称分居于所述小筒(30)轴线的两侧，这两个滑槽(30b)的下端均接近所述小筒(30)的下端；圆环(33)，其外径等于所述小筒(30)的内径，其中心为圆孔(33a)，其接近所述小筒(30)上滑槽(30b)的上端且位于所述滑槽(30b)上端的上方，其轴线与所述小筒(30)的轴线重合，其外圆周表面与相应位置的所述小筒(30)的内圆周表面固定连接；活塞(32)，其外径小于所述小筒(30)的内径，其开口朝下安装在所述小筒(30)的内腔中，其轴向高度小于所述小筒(30)的轴向高度；抛球弹簧(34)，其为螺旋圆柱形，其外径小于所述活塞(32)的内径，其下端与所述圆环(33)的上圆环面固定连接，其上端与所述活塞(32)上底的下圆面固定连接，其轴线与所述圆环(33)或所述活塞(32)的轴线重合，其轴向自然高度大于所述活塞(32)的轴向高度但小于所述小筒(30)的轴向高度；链条(35)，其上端与所述活塞(32)上底下圆面的中心固定连接，其下端穿过所述圆环(33)的圆孔(33a)向下伸出；踏板(37)，其横断面为矩形，其两端分别插在所述小筒(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所述踏板(37)接近两端之一的上表面固定连接，其顶端与所述链条(35)的下端固定连接；脚踩所述踏板(37)使其下移，当其两端附近的下表面与所述小筒(30)上两个滑槽(30b)之一的下端接触时，安装在所述小筒(30)内的活塞(32)上底的上圆面位于所述小筒(30)上小筒窗口(30a)下窗台面的下方；抛球(29)，其外径小于所述小筒(30)的内径，其质量小，其球面柔软；操纵装置含插栅(38)、操纵杆(39)、铆钉(40)、套筒杆(41)、限位板(42)；套筒杆(41)，其横断面为矩形，其横向长度大于所述套筒(31)的外径，其水平地与所述套筒(31)相切，且在切点处其与所述套筒(31)固定连接，该切点与所述套筒(31)上的套筒窗口(31a)等高，该切点与该套筒窗口(31a)之间的沿所述套筒(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；限位板(42)为水平矩形板，其前端面与所述套筒杆(41)右端附近的后表面固定连接；操纵杆(39)，其横断面为矩形，其纵向长度大于所述套筒(31)的外径，其前端与所述套筒杆(41)通过铆钉(40)活动连接；当所述操纵杆(39)与所述套筒杆(41)垂直时，所述操纵杆(39)前端附近的右侧向面与所述限位板(42)的左侧向面接触，所述操纵杆(39)与所述套筒(31)相离；插栅(38)，其横断面为矩形，其左端插入所述套筒(31)的套筒窗口(31a)和所述小筒(30)的小筒窗口(30a)中，其右端与所述操纵杆(39)的腰部通过铆钉(40)活动连接；当所述操纵杆(39)与所述套筒杆(41)垂直时，所述插栅(38)的左端面与相应位置的所述小筒(30)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(39)的后端，使所述操纵杆(39)前端附近的右侧向面与限位板(42)的左侧向面接触，脚尖从套筒(31)的套筒缺口和小筒(30)的小筒缺口插入所述小筒(30)中并踏在踏板(37)上；用力踩下所述踏板(37)使其两端附近的下表面分别与所述小筒(30)的两滑槽(30b)之一的下端接触，所述踏板(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)；向左移动所述操纵杆(39)的后端，使所述操纵杆(39)上安装的插栅(38)的左端插入所述小筒(30)内；当脚离开所述踏板(37)时，所述插栅(38)阻止所述活塞(32)上升；将抛球(29)放置在所述小筒(30)内，且所述抛球(29)与相应位置的所述活塞(32)上底的上圆面接触；向右移动所述操纵杆(39)的后端，使所述插栅(38)的左端从所述小筒(30)内退出，所述活塞(32)在所述抛球弹簧(34)弹力的作用下上升并向上推动所述抛球(29)，将所述抛球(29)向上抛出；上动力装置和上干簧管固定安装在所述上轨道车(4)的上车厢(5)内，所述上车厢(5)厢前板的外侧向面上固定安装上碰撞电流换向开关，所述上车厢(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：所述上干簧管接通时所述上动力装置通电从而驱动上轨道车(4)运动，所述上干簧管断开时所述上动力装置断电因而不能驱动所述上轨道车(4)；当上车厢(5)的厢前板受到碰撞时，所述厢前板上的上碰撞电流换向开关使断电的所述上动力装置一旦通电就驱动所述上轨道车(4)向后运动；当所述上车厢(5)的厢后板受到碰撞时，所述厢后板上的上碰撞电流换向开关使断电的所述上动力装置一旦通电就驱动所述上轨道车(4)向前运动；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，当所述上轨道车(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，所述上干簧管受所述上感应板(3)上的磁铁(6)的触发而接通，所述上动力装置通电，驱动所述上轨道车(4)以速率v₁向前匀速运动；当所述上车厢(5)从所述上轨道(1)前方的上感应板(3)旁边向前通过时，所述上干簧管受所述上感应板(3)上的磁铁(6)的触发而断开，所述上动力装置断电，所述上轨道车(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，与此同时所述上车厢(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所述上动力装置一旦通电就驱动所述上轨道车(4)向后运动；当所述上车厢(5)因惯性再从所述上轨道(1)前方的上感应板(3)旁边向后通过时，所述上干簧管受所述上感应板(3)上的磁铁(6)的触发而接通，所述上动力装置通电，驱动所述上轨道车(4)以速率v₁向后匀速运动；当所述上车厢(5)再从所述上轨道(1)后方的上感应板(3)旁边向后通过时，所述上干簧管受所述上感应板(3)上的磁铁(6)的触发而断开，所述上动力装置断电，所述上轨道车(4)失去动力而做减速运动，以很小的速率与所述上轨道(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，与此同时所述上车厢(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所述上动力装置一旦通电就驱动所述上轨道车(4)向前运动；下子系统由下轨道(12)、下轨道车(17)、地槽(19)、下支撑体组成；地槽(19)位于上子系统的上立柱(10)下端左侧的下方；所述地槽(19)由槽底板(19a)、右侧槽板(19b)、左侧槽板(19c)围成，所述右侧槽板(19b)与所述左侧槽板(19c)平行；所述槽底板(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)；所述地槽(19)上安装下感应板(14)、集球桶(20)；集球桶(20)为圆筒形，其外径小于所述槽坑(19d)的内径，其高度等于或小于所述槽坑(19d)的深度，其放置在所述槽坑(19d)内；落到所述槽底板(19a)的落球(25)沿该槽底板(19a)滚下后自动掉进所述集球桶(20)内；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所述地槽(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；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)的竖直轴线均与所述槽底板(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所述槽底板(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；下轨道(12)含下钢轨(12a)、下缓冲板(13)、下弹簧板(15)、下平台(21)；所述下缓冲板(13)上安装柔软壁；所述下弹簧板(15)上安装下弹簧(16)；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)的下表面分别与所述下子系统的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；下缓冲板(13)为长方体形，其横向搁置在所述下轨道(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；下弹簧板(15)为长方体形，其横向搁置在所述下轨道(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；两个下平台(21)分别位于所述下轨道(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；下轨道车(17)位于所述下轨道(12)两条下钢轨(12a)上，所述下轨道车(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；所述下轨道车(17)上有下车厢(18)和四个阶梯状轨道轮，这四个轨道轮中，两个轨道轮搁置在所述下轨道(12)右侧的下钢轨(12a)上，另两个轨道轮搁置在所述下轨道(12)左侧的下钢轨(12a)上，所述下轨道车(17)可沿这两条下钢轨(12a)运动，但不能横向移动；所述下车厢(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：所述下干簧管接通时所述下动力装置通电从而驱动下轨道车(17)运动，所述下干簧管断开时所述下动力装置断电因而不能驱动所述下轨道车(17)；当下车厢(18)前端受到碰撞时，所述下车厢(18)前端的下碰撞电流换向开关使所述下动力装置上的电流方向反向，驱动所述下轨道车(17)向后运动；当所述下车厢(18)后端受到碰撞时，所述下车厢(18)后端的下碰撞电流换向开关使断电的所述下动力装置一旦通电就驱动所述下轨道车(17)向前运动；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，当所述下轨道车(17)的下车厢(18)从下感应板(14)的旁边向前通过时，所述下干簧管受所述下感应板(14)上的磁铁(6)的触发而接通，所述下动力装置通电，驱动所述下轨道车(17)以速率v₂向前匀速运动，所述速率v₂小于速率v₁；当所述下车厢(18)的前端与所述下轨道(12)前端的下弹簧(16)弹性碰撞时，一方面所述下弹簧(16)使所述下轨道车(17)以速率v₂折返，另一方面所述下车厢(18)前端的下碰撞电流换向开关使所述下动力装置上的电流反向，驱动所述下轨道车(17)以所述速率v₂向后匀速运动；当所述下车厢(18)再从所述下感应板(14)旁边向后通过时，所述下干簧管受所述下感应板(14)上的磁铁(6)的触发而断开，所述下动力装置断电，所述下轨道车(17)失去动力而做减速运动，以很小的速率与所述下轨道(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，与此同时所述下车厢(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所述下轨道车(17)向前运动；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)；所述下轨道车(17)向前通过下感应板(14)后以速率v₂向前匀速运动，所述上轨道车(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所述下轨道车(17)，所述上轨道车(4)向前匀速运动的后半程在竖直方向追上所述下轨道车(17)并超过所述下轨道车(17)；所述上轨道车(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)，而所述下轨道车(17)一直以速率v₂向前运动，所述下轨道车(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，此过程中所述下轨道车(17)在竖直方向能够反超所述上轨道车(4)；所述上轨道车(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向后做匀速运动的所述下轨道车(17)，所述上轨道车(4)向后匀速运动的前半程在竖直方向追上所述下轨道车(17)并超过所述下轨道车(17)；所述上轨道车(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，而所述下轨道车(17)再通过所述下感应板(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。