專利名稱：帶有“桶形”運(yùn)動的機(jī)動游藝機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如在游樂園中或在主題公園中所使用的這類翻轉(zhuǎn)裝置。更為具體地，本發(fā)明涉及如下翻轉(zhuǎn)裝置在該翻轉(zhuǎn)裝置中，用于運(yùn)送乘客的ー個或更多個運(yùn)載裝置由設(shè)定為由相應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的多個臂沿著與被稱之為“桶滾(barrelroll)”或“桶形(tonneau)”的空中特技圖形相對應(yīng)的螺旋路徑移動。
背景技術(shù)：
用語“翻轉(zhuǎn)裝置”在本文中意在表示通常存在于露天交易會場、游樂園、以及類似地方中的娛樂裝置，而不將本描述限制于翻轉(zhuǎn)裝置自身的傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)木馬”結(jié)構(gòu)。在翻轉(zhuǎn)裝置領(lǐng)域中，不斷尋求研發(fā)這樣的機(jī)器該機(jī)器能夠借助于機(jī)器自身結(jié)構(gòu)的新的幾何形狀來激起使用者新的且更為強(qiáng)烈的感覺；此外，與上述相關(guān)的研究將給予能夠?qū)χT如駕駛飛機(jī)之類的可能的極真實(shí)情形進(jìn)行模擬的機(jī)器特權(quán)。翻轉(zhuǎn)裝置的多種實(shí)施方式是已知的，該翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)有支承一個或更多個運(yùn)載裝置的臂，該運(yùn)載裝置被制成為與臂一起旋轉(zhuǎn)以模擬飛機(jī)的飛行；所述翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)有固定的中心柱以及能夠在豎直平面中旋轉(zhuǎn)的ー個或兩個臂；每個臂在其端部處承載飛船或運(yùn)載裝置，即，ー種自身能夠旋轉(zhuǎn)的用于容置使用者(乘客)的裝置。所述實(shí)施方式的一種示例由技術(shù)公園提供并在圖7中示出。此類實(shí)施方式在具有或沒有對運(yùn)載裝置的驅(qū)動進(jìn)行的交互控制的情況下產(chǎn)生不合自然規(guī)律的運(yùn)動，該不合自然規(guī)律的運(yùn)動使乘客承受令人不快的加速度的組合。實(shí)際上，在已知實(shí)施方式中的乘客中激發(fā)的感覺基本上取決于由臂承載的運(yùn)載裝置的圓形運(yùn)動并由此是相對有限的。在文獻(xiàn)DE4222850A1和DE9104204U1中公開了翻轉(zhuǎn)裝置的其它示例。DE4222850A1公開了ー種翻轉(zhuǎn)裝置，在該翻轉(zhuǎn)裝置中，多個懸臂式臂能夠圍繞豎直柱旋轉(zhuǎn)。在每個臂的端部處，可旋轉(zhuǎn)地安裝有桿，該桿的端部處具有用于乘客的運(yùn)載裝置。該運(yùn)載裝置以運(yùn)載裝置相對于桿自由旋轉(zhuǎn)的方式安裝在桿上。為此，在主臂的旋轉(zhuǎn)及桿的相對于主臂的旋轉(zhuǎn)期間，運(yùn)載裝置承受不規(guī)則的且無序的振動，該振動導(dǎo)致令人不快的且可能危險的運(yùn)動。DE9104204U1涉及ー種如下類型的翻轉(zhuǎn)裝置此類翻轉(zhuǎn)裝置包括懸臂式的臂，在該懸臂式的臂上可旋轉(zhuǎn)地安裝有第一桿，這些第一桿在其端部上安裝有第二桿。在第二臂的端部處可旋轉(zhuǎn)地支承用于乘客的運(yùn)載裝置。此類翻轉(zhuǎn)裝置具有許多自由度，并且每個元件相對于其它元件的相對運(yùn)動存在多種可能性，這在該情況下同樣產(chǎn)生了使乘客承受令人不快的加速度的組合的隨機(jī)運(yùn)動。本發(fā)明的目的是解決上面提出的問題并提供ー種安全且可靠的翻轉(zhuǎn)裝置，該翻轉(zhuǎn)裝置能夠使使用者產(chǎn)生新的感覺。本發(fā)明的另ー目的是提供一種能夠模擬飛機(jī)的“桶形”運(yùn)動的翻轉(zhuǎn)裝置
發(fā)明內(nèi)容
借助于本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下類型的翻轉(zhuǎn)裝置，此類翻轉(zhuǎn)裝置包括至少ー個主臂4，至少ー個主臂4能夠借助于至少一個馬達(dá)5沿路徑運(yùn)動；以及具有縱向軸線z的一個或更多個運(yùn)載裝置7，該ー個或更多個運(yùn)載裝置7能夠與所述臂一起沿所述路徑運(yùn)動，所述主臂4具有縱向軸線C ;至少ー個第二臂8，所述至少一個運(yùn)載裝置相對于所述至少ー個主臂4約束在所述第二臂8上，處于與所述第二臂的旋轉(zhuǎn)軸線B相距一定距離的位置中。該翻轉(zhuǎn)裝置還包括用于使所述ー個或更多個第二臂8圍繞與所述至少一個主臂4的縱向軸線C垂直的旋轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)以使所述運(yùn)載裝置7沿位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線B的平面P中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)的裝置。在本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置中，所述至少一個運(yùn)載裝置的縱向軸線z朝向所述旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地或基本上徑向地指向，并且至少ー個運(yùn)載裝置固定至第二臂8，使得所述運(yùn)載裝置7相對于所述第二臂8的位置在所述翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。 換言之，本發(fā)明提供了如下翻轉(zhuǎn)裝置，該翻轉(zhuǎn)裝置具有能夠?yàn)檫\(yùn)載裝置和容置在運(yùn)載裝置中的乘客提供至少部分為螺旋的路徑并且優(yōu)選地能夠使乘客承受科氏(Coriolis)力的機(jī)構(gòu)。為此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式設(shè)想到第一臂或主臂設(shè)定成在水平平面中圍繞中心轂旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置第二臂，該第二臂以能夠圍繞軸線B旋轉(zhuǎn)的方式鉸接在第一臂上，并且ー個或更多個運(yùn)載裝置相對于主臂固定在與第二臂的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)相距一定距離的位置中，旋轉(zhuǎn)軸線B因此與臂例如臂的端部所遵循的圓形路徑相切?？墒褂糜酶芍С羞\(yùn)載裝置并使運(yùn)載裝置旋轉(zhuǎn)的諸如圓板之類的其它裝置來代替第二臂。此外，根據(jù)本發(fā)明，運(yùn)載裝置固定在第二臂上，S卩，運(yùn)載裝置以其不能夠相對于第ニ臂旋轉(zhuǎn)或平移的方式附接至第二臂8。由此，運(yùn)載裝置相對于第二臂的位置在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。此外，運(yùn)載裝置的縱向軸線(Z)相對于主臂朝向第二臂的旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地指向，并且在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變其方位。有利地，主臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和第二臂的相對于主臂圍繞與主臂的縱向軸線C垂直的軸線B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合帶來了能夠使使用者承受特別令人愉悅和刺激的具有可變強(qiáng)度和方向的加速度的總體運(yùn)動的效果。詳細(xì)地，在根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置中，借助于第二臂的相對于也設(shè)定成借助于固定的馬達(dá)而旋轉(zhuǎn)的主臂的完整的旋轉(zhuǎn)，運(yùn)載裝置執(zhí)行繞圈(即，完整的旋轉(zhuǎn))，并且模擬特技飛行的通常稱之為“桶滾”或“桶形”的動作是可能的。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，第二臂的旋轉(zhuǎn)裝置、S卩、馬達(dá)能夠使運(yùn)載裝置相對于旋轉(zhuǎn)軸線B執(zhí)行至少ー個完整的轉(zhuǎn)動，以獲得如前所述的“桶形”，運(yùn)載裝置相對于第二臂固定。此外，在第二臂8相對于主臂4的完整旋轉(zhuǎn)期間，運(yùn)載裝置和容置在運(yùn)載裝置中的乘客承受沿著運(yùn)載裝置的縱向軸線(Z)指向的大于或等于零的加速度。兩個臂的尺寸被確定成不相互干涉并且通常第二臂8比主臂4短。通常,主臂4的長度為3m至20m、優(yōu)選地為4m至16m、更為優(yōu)選地為5m至10m。第ニ臂8的長度為2m至15m、優(yōu)選地為3m至6m、更為優(yōu)選地為4m至5m。根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置還包括用于控制臂的運(yùn)動的裝置，該裝置優(yōu)選地包括用于檢測第二臂與主臂之間的相對位置的編碼器。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的優(yōu)選實(shí)施方式中，一個或更多個運(yùn)載裝置在空間中的運(yùn)動發(fā)生在環(huán)形面上。本發(fā)明的其它目的是根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置用于執(zhí)行模擬特技飛行的被稱之為“桶滾”或“桶形”的動作的用途。本發(fā)明的其它目的是ー種用于操作根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置的方法，其特征在于，將至少ー個第一主臂設(shè)定成相對于豎直軸線A旋轉(zhuǎn)，該至少ー個第一主臂具有縱向軸線C并相對于所述豎直旋轉(zhuǎn)軸線A徑向地指向，以及同時施加固定至第二臂8的至少ー個運(yùn)載裝置7相對于所述至少一個主臂4圍繞所述第二臂的與所述至少一個主臂4的所述縱向軸線C垂直的旋轉(zhuǎn)軸線B的完整旋轉(zhuǎn)，所述至少一個運(yùn)載裝置7支承在與所述旋轉(zhuǎn)軸線B相距一定距離的位置處，并設(shè)定成沿著位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線B的平面P中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)，并且，運(yùn)載裝置7相對于第二臂8的位置在所述翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法沿著運(yùn)載裝置的縱向軸線z、并在容置在運(yùn)載裝置中的乘客上產(chǎn)生大于或等于零的加速度。由此乘客經(jīng)歷新的、特別的且刺激的感覺。


現(xiàn)在將參照僅作為說明性的且非限制性的示例提供的附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明，并且在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的主視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的第二種可能的實(shí)施方式的主視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)載裝置的細(xì)節(jié)的視圖；圖5是曲線圖，其中示出了作用于根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)載裝置的橫向速度；圖6是根據(jù)ASTM F2291標(biāo)準(zhǔn)的曲線圖，其中示出了作用于根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)載裝置的加速度；以及圖7是現(xiàn)有技術(shù)的示例。
具體實(shí)施例方式通常，本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置包括主臂4，該主臂4能夠圍繞中心軸線A旋轉(zhuǎn)并具有縱向軸線C ;第二臂8，該第二臂8能夠圍繞與主臂的縱向軸線C垂直的旋轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)；以及運(yùn)載裝置，該運(yùn)載裝置在與第二臂的旋轉(zhuǎn)軸線B相距一段距離處固定在第二臂8上，并且該運(yùn)載裝置具有朝向旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地指向的縱向軸線z ;該運(yùn)載裝置固定至第二臂8，使得該運(yùn)載裝置相對于第二臂8的位置在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。更為詳細(xì)地，根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置I包括具有縱向軸線C的至少ー個主臂4，該至少一個主臂4能夠借助于至少一個馬達(dá)5沿著路徑移動；一個或更多個運(yùn)載裝置7，這一個或更多個運(yùn)載裝置7能夠與所述臂一起沿著該路徑移動；以及至少ー個第二臂8，該至少ー個第二臂8能夠圍繞垂直于主臂的縱向軸線C并且是基本上水平的旋轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)。表述“基本上水平”意在表示旋轉(zhuǎn)軸線B相對于地面的傾斜度為+30°至-30°，優(yōu)選地，為、+12°至-12°，并且表述“基本上水平”更為優(yōu)選地表示旋轉(zhuǎn)軸線B平行于地面。運(yùn)載裝置7通過第二臂8安裝在主臂4上，該第二臂8在與旋轉(zhuǎn)軸線B相距一段距離處支承運(yùn)載裝置7 ;這樣ー來，運(yùn)載裝置設(shè)定為沿著位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線B的平面P中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)。圖4中示出了相對于運(yùn)載裝置7固定的參考系統(tǒng)x-y-z，該參考系統(tǒng)將該運(yùn)載裝置自身的重心作為原點(diǎn)。運(yùn)載裝置7的縱向軸線z朝向旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地指向；如圖4中所示，當(dāng)停止該運(yùn)載裝置時，軸線z為該參考系統(tǒng)的豎向軸線。通常，縱向軸線z對應(yīng)于或基本上平行于該運(yùn)載裝置的靠背7. 3，該運(yùn)載裝置的靠背7. 3具有基本上在該運(yùn)載裝置的頭枕區(qū)域7. I與擱腳區(qū)域7. 2之間延伸的長形形狀。如前所述，運(yùn)載裝置直接地或間接地固定至臂，使得運(yùn)載裝置的位置在設(shè)備運(yùn)行的情況下不改變，并且使得軸線z保持成徑向地指向該旋轉(zhuǎn)軸線B (參見圖I)。主臂4的運(yùn)動與第二臂8的運(yùn)動的組合運(yùn)動能夠?yàn)楣潭ǖ囊粋€或更多個運(yùn)載裝置給予至少部分為螺旋形的路徑，并且在一個或更多個運(yùn)載裝置圍繞該軸線B完整旋轉(zhuǎn)360°之后，該翻轉(zhuǎn)裝置能夠模擬特技飛行的通常被稱之為“桶滾”的動作，在該特技飛行中，該飛行器描述了相對于其前進(jìn)方向的螺旋形路徑。如隨后將公開的那樣，一個或更多個運(yùn)載裝置7圍繞該軸線B完整旋轉(zhuǎn)360°還使得能夠在承載在運(yùn)載裝置中的使用者(乘客)上產(chǎn)生沿著運(yùn)載裝置的縱向軸線z的大于或等于零的加速度。用語“運(yùn)載裝置”在這里意味著適用于容置乘客并將乘客保持在安全狀況中的裝置；更為詳細(xì)地，用語“運(yùn)載裝置”意味著一只座椅或ー組座椅，該座椅裝備有適當(dāng)?shù)陌踩b置，例如安全帶或以將正被承載的使用者阻擋于座椅中的方式成形的活動的阻擋件。更為詳細(xì)地，如在圖4中所示，運(yùn)載裝置7通常設(shè)有靠背7. 3，以便提供用于ー個或更多個使用者的背部的安全支承件。運(yùn)載裝置7設(shè)有頭枕區(qū)域7. I和擱腳區(qū)域7. 3，該頭枕區(qū)域7. I和該擱腳區(qū)域7. 3分別對應(yīng)于使用者的頭和腳在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間所處的區(qū)域。優(yōu)選地，頭枕區(qū)域7. I以比擱腳區(qū)域7. 2更為靠近旋轉(zhuǎn)軸線B的方式設(shè)置。運(yùn)載裝置頭枕區(qū)域7. I設(shè)置成比擱腳區(qū)域7. 2更為靠近該旋轉(zhuǎn)軸線B。圖I和圖2分別示出了根據(jù)本發(fā)明的特征的翻轉(zhuǎn)裝置的一個實(shí)施方式的主視圖和平面圖。如可在圖I中所見的那樣，翻轉(zhuǎn)裝置I包括固定的基部2，在該固定的基部2上借助于對于所述用途已知的軸承或等效裝置可旋轉(zhuǎn)地安裝有部分3，該部分3具有帶有多邊形基部的截面，該部分3上約束了多個主臂4。在附圖中，四個主臂4被約束至可旋轉(zhuǎn)的多邊形部分3，所述臂的數(shù)目可以是不同的，并且在翻轉(zhuǎn)裝置的可能的其它實(shí)施方式中存在六個、七個或八個主臂4。在所示實(shí)施方式中安裝在固定的基部2上的馬達(dá)5使可旋轉(zhuǎn)的多邊形部分3沿著豎直旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)并由此使約束至該多邊形部分3的主臂4也沿著豎直旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)。主臂的長度為3米(m)至20m、優(yōu)選地為4m至16m、并且更為優(yōu)選地為5m至10m。
在圖I和圖2中所示的實(shí)施方式中，主臂4的長度為約7. 5m并且設(shè)定成通過馬達(dá)5以約7轉(zhuǎn)每分鐘(r. p. m)的速率旋轉(zhuǎn)。
如圖I中所示，主臂4相對于豎直軸線A徑向地延伸并借助于馬達(dá)5相對于該豎直軸線A沿位于基本上水平的平面(B卩，基本上平行于地面的平面)中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)。如在圖I和圖2中所示的實(shí)施方式中，臂4為單件，或可包括彼此約束的多個元件，如在圖3中所示的翻轉(zhuǎn)裝置的其它可能的實(shí)施方式中那樣。圖3示出了具有與迄今為止已經(jīng)參照圖I和圖2所述的特征相同的特征的翻轉(zhuǎn)裝置，僅除主臂4之外，該主臂4由彼此約束的兩個元件4. I和4. 2構(gòu)成。第一元件4. I約束至可旋轉(zhuǎn)部分3，而第二元件4. 2能夠相對于該第一元件借助于液壓致動器或氣動致動器或等效裝置以受控的方式旋轉(zhuǎn)。第二元件4. 2上安裝有第二臂
8。在該實(shí)施方式中，一旦已將第二元件4. 2相對于第一元件升起，運(yùn)載裝置和第二 臂8圍繞軸線B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在比圖I和圖2的實(shí)施方式中更高的高度處發(fā)生。如所述，根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置包括一個或更多個運(yùn)載裝置7和ー個或多個第二臂8，該ー個或更多個運(yùn)載裝置7設(shè)計成承載ー個或更多個使用者，該ー個或多個第二臂8用干支承一個或更多個運(yùn)載裝置7并將該一個或更多個運(yùn)載裝置7設(shè)定成圍繞與主臂4的縱向軸線C垂直的旋轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)。(特別地，參見圖2)用于使所述第二臂8相對于主臂4旋轉(zhuǎn)的裝置優(yōu)選地包括安裝在主臂4上的馬達(dá)10，該馬達(dá)10借助于用于傳遞運(yùn)動的諸如齒輪之類的適當(dāng)構(gòu)件使得能夠?qū)⒌诙?設(shè)定成以所需的方式相對于主臂4圍繞軸線B旋轉(zhuǎn)。如上所述，用于運(yùn)送乘客的運(yùn)載裝置7相對于主臂4固定在第二臂8上，處于與第ニ臂的旋轉(zhuǎn)軸線B相距一段距離處。如此，約束至第二臂8的一個或更多個運(yùn)載裝置圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B沿著位于平面P中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)；事實(shí)上，如可在圖I和圖2中所見，第二臂8能夠相對于主臂4圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B完全旋轉(zhuǎn)，如已述，該旋轉(zhuǎn)軸線B正交于主臂4的縱向軸線C。運(yùn)載裝置在其中執(zhí)行圓形運(yùn)動的平面P垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線B，并因此根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式相對于地面為豎直的。另外，運(yùn)載裝置7在相對于軸線B的圓形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動期間改變其與主臂4的旋轉(zhuǎn)軸線A之間的距離。作為選擇，平面P可相對于豎向(例如，豎直軸線A)傾斜一定角度，該角度為+30°至-30°、優(yōu)選地為+10°至-10°、更為優(yōu)選地為+5°至-5°。在任何情況下，運(yùn)載裝置固定至第二臂8，軸線z徑向地指向該旋轉(zhuǎn)軸線B并且運(yùn)載裝置的位置在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間相對于第二臂8不改變。這樣ー來，沿著運(yùn)載裝置的軸線z的加速度在整圈的至少一部分期間等于或大于零(az彡O)。運(yùn)載裝置頭枕區(qū)域7. I設(shè)置成比擱腳區(qū)域7. 2更為靠近旋轉(zhuǎn)軸線B，使得理想的“腳ー頭”軸線相對于旋轉(zhuǎn)軸線B為徑向的井指向所述軸線。如可在圖2中所見，第二臂8相對于主臂4的旋轉(zhuǎn)軸線B與由主臂4的端部所描繪出的圓形路徑相切。同樣，在圖3的實(shí)施方式中，第二臂8相對于主臂4的旋轉(zhuǎn)軸線B與由主臂4的第ニ元件4. 2的端部描繪出的圓形路徑相切。此外，所注意到的是，在翻轉(zhuǎn)裝置的其它可能的實(shí)施方式中，用于支承一個或更多各個運(yùn)載裝置7并將運(yùn)載裝置7設(shè)定成旋轉(zhuǎn)的裝置包括例如位于平面P中并且其自身的中心與旋轉(zhuǎn)軸線B重合的圓板，在該圓板上，運(yùn)載裝置約束在遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線B的位置中。根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置還包括用于控制第二臂8相對于主臂4圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置。運(yùn)載裝置7固定至第二臂8，該第二臂8使運(yùn)載裝置7借助于馬達(dá)(10)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)，用于調(diào)節(jié)所述第二臂(8)與所述主臂(4)之間的相對位置。換言之，運(yùn)載裝置7固定在第二臂8上并且在圍繞軸線B的旋轉(zhuǎn)期間不能夠相對于該第二臂8移動。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，運(yùn)載裝置7以在它們到達(dá)地面時使用者可登上運(yùn)載裝置的方式固定至第二臂8。由于運(yùn)載裝置7在其縱向軸線z相對于主臂4朝向第ニ臂8的旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地指向的情況下固定在第二臂8上，因此，這意味著一旦第二臂相對于第一臂旋轉(zhuǎn)，運(yùn)載裝置就將到達(dá)使用者被倒轉(zhuǎn)的位置中，即，使用者的頭面向地面而使用者的腳向上。優(yōu)選地，運(yùn)載裝置7的座椅的靠背7. 3，S卩，靠背7. 3的縱向軸線以乘客的“腳一頭”線、S卩、背部或脊柱也相對于主臂4朝向第二臂8的旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地指向的方式對應(yīng)于或基本上平行于運(yùn)載裝置的縱向軸線z。在圖I至3中所示的實(shí)施方式中，第二臂8在其一端處約束有運(yùn)載裝置7，而在另一端處安裝有配重13。所述配重13的尺寸以使得第二臂8的重心將位于臂8的處于相對于主臂4的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)與運(yùn)載裝置7之間的一部分中的方式確定。如此ー來，當(dāng)翻轉(zhuǎn)裝置靜止時，運(yùn)載裝置7傾向于通過其自身到達(dá)接近地面的位置，即，運(yùn)載裝置7傾向于在其到達(dá)地面時呈現(xiàn)豎直位置，以使乘客能夠登爬進(jìn)出(如圖I的左部中所示)。第二臂8具有限定為從始自第二臂8相對于主臂4的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的最大總尺寸，即，運(yùn)載裝置在平面P中所執(zhí)行的圓形路徑的半徑的長度，該最大總尺寸處于2m至15m、優(yōu)選地為3m至6m、并且更為優(yōu)選地為4m至5m的區(qū)間中。第二臂8的尺寸與翻轉(zhuǎn)裝置自身的總尺寸嚴(yán)格相關(guān)并取決于該翻轉(zhuǎn)裝置自身的總尺寸，并且特別取決于主臂4的長度。在圖I和圖2的實(shí)施方式中，第二臂8的最大總尺寸為約4m，該主臂的最大總尺寸為約7. 5m。在任何情況下，各個長度必須為使得臂8能夠圍繞軸線B執(zhí)行完全的旋轉(zhuǎn)(360。)。特別地，主臂圍繞豎直軸線A的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與第二臂8相對于主臂4圍繞軸線B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載裝置與環(huán)形面或甜甜圈形的表面重合的空間中的運(yùn)動范圍。運(yùn)載裝置的對于運(yùn)動的控制通過作用于設(shè)計成將可旋轉(zhuǎn)的多邊形部分3以及因此將主臂4設(shè)定成圍繞豎直軸線A旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)5，并通過作用于用于控制第二臂8相對于主臂4沿旋轉(zhuǎn)軸線B的運(yùn)動的第二馬達(dá)10來發(fā)生(圖I和圖2)。對于運(yùn)動的控制可借助于翻轉(zhuǎn)裝置所裝備的控制單元(附圖中未示出)中的預(yù)定程序、或根據(jù)允許乘客決定運(yùn)動方向的交互標(biāo)準(zhǔn)、或根據(jù)混合編程及交互方案來執(zhí)行。運(yùn)動的組合以及由此對主臂4相對于豎直軸線A的旋轉(zhuǎn)速度以及第二臂8圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的旋轉(zhuǎn)速度的控制能夠獲得寬范圍的運(yùn)動序列。 為了控制第二臂8相對于主臂4圍繞軸線B的旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)裝置裝配有用于檢測主臂4與第二臂8之間的相對位置的裝置，例如，編碼器?；谟删幋a器測量到的相對位置，可適當(dāng)?shù)乜刂岂R達(dá)10的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，以獲得第二臂8相對于主臂4的所需運(yùn)動。
運(yùn)載裝置可由此圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B執(zhí)行一系列完整的旋轉(zhuǎn)(或繞圈)，這與圍繞主臂4的豎直軸線A的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相結(jié)合而產(chǎn)生運(yùn)載裝置在環(huán)形面上的螺旋運(yùn)動。如此ー來，翻轉(zhuǎn)裝置提供了模擬特技飛行的通常被稱之為“桶滾”的動作的可能性，在該特技飛行中，飛行器相對于前進(jìn)方向沿著螺旋路徑而行；換言之，飛行器就好像沿著具有恒定直徑的螺桿的螺紋飛行由于本發(fā)明翻轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)特征，當(dāng)運(yùn)載裝置7圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B執(zhí)行一系列完整的旋轉(zhuǎn)(或繞圈)時，與圍繞主臂4的豎直軸線A的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相結(jié)合，運(yùn)載裝置7以及承載在該運(yùn)載裝置中的使用者承受沿著該運(yùn)載裝置的縱向軸線z的大于或等于零的加速度。圖5和圖6示出了兩幅曲線圖，示出了在兩分鐘的使用時間段中作用于根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)載裝置的速度和加速度，在此期間，運(yùn)載裝置在一些初始振動后圍繞軸線B執(zhí)彳丁一系列完整的旋轉(zhuǎn)。圖5和圖6的曲線圖中所示的速度和加速度是通過諸如加速度計之類的已知裝置在相對于運(yùn)載裝置7固定的三維參考系統(tǒng)中測量到的，圖4中示出了成組的三個軸線的方位，圖4中詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)載裝置。相對于運(yùn)載裝置7固定的將運(yùn)載裝置自身的重心作為原點(diǎn)的參考系統(tǒng)x-y-z (參見圖4)實(shí)現(xiàn)了每個單獨(dú)的使用者所承受的速度和加速度的近似值。將會指出的是，在圖I至圖4中所示的實(shí)施方式中，使用者在頭枕區(qū)域7. I設(shè)置成比擱腳區(qū)域7. 2更為靠近旋轉(zhuǎn)軸線B的情況下承載在該運(yùn)載裝置上。由此，運(yùn)載裝置的縱向軸線z對應(yīng)于或基本上平行于穿過乘客的頭ー腳方向的軸線，該軸線也朝向旋轉(zhuǎn)軸線B徑向地指向。特別地，圖4中所示的運(yùn)載裝置7可在適當(dāng)?shù)卦O(shè)有保持裝置的兩排座椅上容置四個使用者，但顯然，設(shè)計成容置更少或更多數(shù)量的乘客的運(yùn)載裝置的其它實(shí)施方式也是可能的。詳細(xì)地，圖5和圖6示出了兩幅曲線圖，其中分別示出了翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)載裝置7在運(yùn)動程序的兩分鐘的時間段期間所承受的橫向速度(Vy)和沿著以上限定的參考系統(tǒng)的z軸線和X軸線指向的加速度(az和ax)，在此期間，運(yùn)載裝置沿順時針和逆時針的旋轉(zhuǎn)方向執(zhí)行具有初始振動瞬時和最終振動瞬時的一系列的完整旋轉(zhuǎn)(繞圈)。在圖5中，運(yùn)載裝置的根據(jù)圖4的參考系統(tǒng)的軸線y指向的橫向速度Vy的曲線示出了運(yùn)載裝置如何在ー些初始振動(由速度的符號從正變?yōu)樨?fù)以及反之亦然的顛倒來識另O)后，一旦它已達(dá)到足夠大的速度，就圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B執(zhí)行一系列的完整旋轉(zhuǎn)(繞圈)。運(yùn)載裝置7在曲線圖的約30秒至60秒的底部中所示的完整旋轉(zhuǎn)期間，速度的符號保持不變。如已述，運(yùn)載裝置的對于振動的控制以及運(yùn)載裝置對于圍繞軸線B的轉(zhuǎn)速的控制借助于安裝在主臂4上并使第二臂8能夠相對于主臂4旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)10發(fā)生。馬達(dá)10的旋轉(zhuǎn)方向的顛倒還使運(yùn)載裝置能夠沿與先前的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向?qū)崿F(xiàn)其它完整的旋轉(zhuǎn)(繞圏)。運(yùn)載裝置的新的系列的繞圈在圖5的曲線圖的60秒至100秒的頂部中識別出，在此期間，速度的符號保持不變。然后，優(yōu)選地以如下方式致動馬達(dá)10 :使得運(yùn)載裝置在到達(dá)靜止位置之前圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B執(zhí)行一系列振動。
在剛剛參照圖5所述的運(yùn)動序列的示例中，在完整旋轉(zhuǎn)期間，在兩個旋轉(zhuǎn)方向上，運(yùn)載裝置達(dá)到最大橫向速度為約9m/s。通常，第二臂8的圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的轉(zhuǎn)速ωΒ在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系(Ob 來調(diào)節(jié)，式中，g為重力加速度，而R2為第二臂8的長度，其優(yōu)選地從旋轉(zhuǎn)軸線B到運(yùn)載裝置7的重心測量而得。主臂4圍繞旋轉(zhuǎn)軸線A的轉(zhuǎn)速ωΑ以如下方式來調(diào)節(jié)在不施加任何第二臂8圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的旋轉(zhuǎn)的情況下，所述第二臂8到達(dá)平衡位置，其中，az=最大(max)而ay=0，相對于豎直處于包含在O < Θβ<45°的范圍 中的角度位置中。角度θ Β在圖I的右部中是可見的并以逆時針的方式從第二臂8的豎直位置測量至IJ。此外，在運(yùn)載裝置7圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的完整旋轉(zhuǎn)期間，根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置能夠模擬被稱之為“桶滾”的特技動作，并且運(yùn)載裝置7以及承載在運(yùn)載裝置7中的使用者承受沿著縱向軸線ζ的大于或等于零的加速度。事實(shí)上，在運(yùn)載裝置7圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的完整旋轉(zhuǎn)(繞圈)期間，運(yùn)載裝置7的沿著ζ軸線的加速度(az)大于或至少等于零。圖6的曲線圖表示根據(jù)ASTM F2291標(biāo)準(zhǔn)的圖表，其通常稱之為“約束玫瑰(Restraint Rose)”，廣泛用在翻轉(zhuǎn)裝置和類似裝置的設(shè)計領(lǐng)域中。圖6中所示的是運(yùn)載裝置所承受的沿著圖4的軸線X和軸線ζ的加速度，如已述，該加速度可在方向和強(qiáng)度上發(fā)生很大變化。通過該曲線圖可注意到的是，較高的加速度沿著相對于運(yùn)載裝置固定的參考系統(tǒng)的軸線ζ (圖4)指向，并且在使用期間在-Ig至+4g的范圍中變化。加速度的沿著ζ軸線的負(fù)值在第二臂8的初始振動瞬時和最終振動瞬時期間產(chǎn)生。在運(yùn)載裝置7圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B的完整旋轉(zhuǎn)(繞圈)期間，運(yùn)載裝置7沿著ζ軸線的加速度(az)大于或至少等于零。曲線圖中清楚可見如下事實(shí)沿著軸線X和軸線ζ的加速度在曲線圖被劃分成的所有五個區(qū)域(區(qū)域1-5)中延伸，并且特別地，曲線圖的底部的特征在于成形為類似倒V形的形態(tài)。所述形態(tài)強(qiáng)調(diào)了在根據(jù)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置的使用期間，運(yùn)載裝置以及由此承載在該運(yùn)載裝置中的使用者承受數(shù)值處于-I. Sg至+1. 2g的范圍中的加速度(沿著軸線Z)以及加速度(沿著軸線X)的高正值(高達(dá)4g)的共同作用。
權(quán)利要求
1.一種翻轉(zhuǎn)裝直，包括 至少ー個主臂(4)，所述至少一個主臂(4)能夠借助于至少一個馬達(dá)(5)沿著路徑運(yùn)動，所述主臂(4)具有縱向軸線(C); 至少ー個第二臂(8)，所述至少ー個第二臂(8)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第一臂上； 一個或更多個運(yùn)載裝置(7)，所述運(yùn)載裝置(7)具有縱向軸線(z)，并安裝在所述第二臂(8)上、處于相對于所述至少一個主臂(4)與所述第二臂的旋轉(zhuǎn)軸線(B)相距一段距離的位置處； 用于使第二臂(8)圍繞與所述主臂(4)的所述縱向軸線(C)垂直的旋轉(zhuǎn)軸線(B)旋轉(zhuǎn)以使所述運(yùn)載裝置(7)沿著位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)的平面(P)中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)的裝置， 其特征在干， 所述至少一個運(yùn)載裝置的所述縱向軸線(z)朝向所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)指向，并且，所述至少ー個運(yùn)載裝置固定在所述第二臂(8)上，以使得所述運(yùn)載裝置(7)相對于所述第二臂(8)的所述位置在所述翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述運(yùn)載裝置(7)具有頭枕區(qū)域(7.I)和擱腳區(qū)域(7. 2)，所述頭枕區(qū)域(7. I)設(shè)置成比所述擱腳區(qū)域(7. 2)更靠近所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述運(yùn)載裝置具有靠背(7.3)，所述靠背的縱向軸線對應(yīng)于或基本上平行于所述運(yùn)載裝置的縱向軸線(z )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述主臂(4)相對于所述馬達(dá)(5)徑向地設(shè)置并且沿著位于基本上水平的平面中的圓形路徑運(yùn)動，所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)與所述圓形路徑相切。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述第二臂(8)比所述主臂(4)短，以使得所述第二臂能夠相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)執(zhí)行至少ー個完整的轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述至少一個主臂(4)具有介于3m與20m之間的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述第二臂(8)具有介于2m與15m之間的長度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)裝置包括用于控制所述第二臂(8)相對于所述主臂(4)的運(yùn)動的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述用于控制所述運(yùn)動的裝置包括用于檢測所述第二臂(8)與所述主臂(4)之間的相對位置的編碼器。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置，其中，所述運(yùn)載裝置(7)在空間中的運(yùn)動發(fā)生在環(huán)形面上。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置的用途，所述翻轉(zhuǎn)裝置用于執(zhí)行被稱之為“桶滾”的特技飛行的動作的模擬。
12.一種用于操作根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)裝置的方法， 其特征在干， 將至少ー個第一主臂設(shè)定成相對于豎直軸線(A)旋轉(zhuǎn)，所述至少ー個第一主臂具有縱向軸線(C)并相對于所述豎直旋轉(zhuǎn)軸線(A)徑向地指向，以及同時地施加固定于第二臂(8)上的至少一個運(yùn)載裝置(7)相對于所述至少一個主臂(4)圍繞所述第二臂(8)的與所述至少一個主臂(4)的所述縱向軸線(C)垂直的旋轉(zhuǎn)軸線(B)的完整的旋轉(zhuǎn)，所述至少一個運(yùn)載裝置(7)支承在與所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)相距一定距離的位置處并且設(shè)定成沿著位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線(B)的平面(P)中的圓形路徑旋轉(zhuǎn)， 其中，所述運(yùn)載裝置(7)相對于所述第二臂(8)的位置在所述翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將所述運(yùn)載裝置(7)固定在第二臂(8)上并承受沿著其縱向軸線(Z)的大于或等于零的加速度。
全文摘要
一種用于執(zhí)行諸如桶滾之類的特技圖形的翻轉(zhuǎn)裝置包括主臂(4)，該主臂能夠圍繞中心軸線(A)旋轉(zhuǎn)并具有縱向軸線(C)；第二臂(8)，該第二臂能夠圍繞與主臂的縱向軸線(C)垂直的旋轉(zhuǎn)軸線(B)旋轉(zhuǎn)；運(yùn)載裝置，該運(yùn)載裝置固定在第二臂(8)上，處于與第二臂的旋轉(zhuǎn)軸線(B)相距一定距離的位置處，該運(yùn)載裝置具有朝向旋轉(zhuǎn)軸線(B)徑向地指向的縱向軸線(z)；該運(yùn)載裝置固定至第二臂(8)，使得其相對于第二臂(8)的位置在翻轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行期間不改變。
文檔編號A63G1/08GK102639200SQ201080051687
公開日2012年8月15日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
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