專利名稱：仿東漢張衡候風地動儀內部裝置的制作方法
技術領域：
該實用新型裝置適用于地動儀的制造，特適用于復原東漢張衡候風地動儀。
目前陳設于北京中國革命歷史博物館的木質候風地動儀是1959年中國歷史博物館研究員王振鐸先生精心設計制造的復原模型，外觀十分漂亮，30多年來這臺復原模型成了中國古代科技文化的象征，為公眾所接受，然而，到底原來的候風地動儀內部結構是什么樣子，并沒有弄清楚，功能也沒有達到原物的水平。王振鐸先生的復原認定此物的工作原理是“倒立擺”，所謂“倒立擺”就個尖腳棒槌直立在那里，一有地震它就倒了，王振鐸先生的模型中使這棒槌站在尊的中央，周圍對稱地設計有八大杠桿機構，棒槌倒向哪方就砸開那邊的機關，使龍嘴里的球掉下來，問題是《后漢書·張衡傳》中的原文說是“中有都柱”而都柱卻不能說成是個倒立擺，都柱的柱是不動的構件，而倒立擺一碰就倒怎么叫柱呢？再者整個候風地動儀是個高大的銅尊，高度超過2米，最大直徑1.8米，這個大銅尊本身就有二噸多重，這與那條輕盈無根的棒槌怎么也配不上，所以原張衡候風地動儀內部結構并不清楚，且這種倒立擺單一結構，這種內部結構不應是東漢張衡的原設計。
王振鐸先生制出了候風地動儀是很偉大的，是了不起的貢獻，但目前測震實用還有些不足，為了追根求源，再造東漢張衡候風地動儀(特別是內部裝置)仍是很有必要的。
該實用新型的任務是設計一種既簡便，又靈敏，能使用，更接近東漢科學技術水平的地震儀內部裝置。
該實用新型的技術方案銅尊內有都柱直徑0.4米，高2.3米的銅柱，重約2噸，它有個底盤，底盤下面有八個銅球均置(呈八點圓環(huán))作滾珠，可以水平滑動，是慣性體，但是沒有地震縱波沖擊，它一點都不會動，因為有八個龍關從八個對稱方向把它頂住了。都柱上帶有八組兩級放大的杠桿，那龍關是橫放在銅滑槽內的銅塊，一頭頂在銅尊沿上，一頭頂在前級杠桿的下端支點以上，兩級杠桿的機械放大率達到一二百倍。也就是說，如果龍關向中心擠進0.01毫米，那條靠近都柱向下懸垂的牙機杠桿下端將向外移動1～2毫米，于是原來被牙機杠桿下端壓著的龍機杠桿的尾尖便被放開，龍機杠桿以重力作用自然傾倒向外，推動銅丸下落掉入蛤蟆嘴里觸擊肚子里的音響器報警。龍機杠桿形狀很象一條龍，它下面有兩條腿，站在轉軸(支點)上，尾巴尖橫折又上翹，構成受控的牙。它的上身有兩只“手”，是執(zhí)行自鎖功能的。這就是張衡傳原文所說的“一龍發(fā)機而七首不動”，要求有這種機構。我們稱這種機構為龍鎖。它的結構是在銅尊里，都柱外周圍懸吊一水平環(huán)，該環(huán)用八條垂直細鉤吊在銅尊內沿上，又有八條水平細鉤牽著都柱，所以只能作小角度轉動，但足夠自由。環(huán)上有16個小立柱，每一對小立柱對著一龍的雙“手”、龍“手”是裝在龍體前的一對爪，爪是有斜縫的掌面，在向前運動時嵌入水平環(huán)上的一對小立柱，并撥動龍鎖水平環(huán)轉一個角度，于是其他七對小立柱與對應的龍爪偏離。就把它們鎖住了。在整復時，落丸龍“手”被推復位，也把龍鎖帶動復位。另外，下邊的八只蛤蟆，不能分離放置，應與銅尊座和銅尊制成一體，且肚子里設有音響器。
該實用新型的具體結構，結合附圖1、2，詳細敘述如下在銅尊(8)內都柱(1)上，均勻固定八個銅滑槽(16)，每個銅滑槽里端固定有支點1(9)，每個銅滑槽中間固定有支點2(10)，前級杠桿(6)下端裝在支點2(10)上，龍關(3)放入銅滑槽(16)，一端頂住銅尊(8)的內沿，一端頂住前級杠桿(6)下端支點2(10)的上邊，另外，將牙機杠桿(2)裝在支點1(9)上，牙機杠桿(2)的下端壓住龍機杠桿(4)的尾尖，龍機杠桿(4)的下端裝在支點3(11)上(八個支點均布)，八個龍機杠桿(4)的上半部有一段為龍機身(18)，龍機身前邊裝著一雙龍手(19)(也叫龍爪)，共有八雙龍手(19)，每只龍手上有一條斜縫，每雙龍手(19)對著水平環(huán)(22)上的一對小立柱(20)(環(huán)上均置八對小立柱)，八個支點3(11)均勻固定在都柱(1)的底盤(12)上，底盤(12)與銅尊座(15)中間均勻擺放著八個銅球(13)(呈八點園環(huán))，銅尊座(15)上面有位置均勻的八只蛤蟆(14)，蛤蟆和銅尊座(15)與銅尊(8)制成一體，每個蛤蟆(14)肚子里設有音響器。
另外，龍鎖(5)是一個懸吊水平環(huán)(22)，用八條垂直細鉤(17)均勻吊在銅尊(8)的內沿上，又有八條水平細鉤(21)均勻牽著都柱(1)，水平環(huán)(22)上固定有八對小立柱(20)均勻分布，水平環(huán)內有八個龍機杠桿(4)上半部一段作為龍機身(18)，龍機身(18)前邊裝著一雙龍手(19)(八雙龍手均布)，每只龍手上有一條斜縫，每雙龍手(19)上的斜縫對著水平環(huán)(22)上邊的一對小立柱(20)，八對小立柱均布，有一對小立柱嵌入龍手(19)的斜縫時撥動水平環(huán)轉一個小角度，其余七對小立柱(20)與對應的一雙龍手(19)偏離就把他們閉鎖住(即“一龍發(fā)機而七首不動”)。
完成測地震具體動作敘述如下銅尊某一方向受地震縱波的沖擊。使龍關順銅滑槽向里微動，龍關的里端碰住前級杠桿下端，使前級杠桿上端向里碰擊牙機杠桿的上端向里使牙機杠桿下端向外位移，釋放龍機杠桿下端尾尖，尾尖向上翹，促使龍機杠桿上端向外，頂出銅丸掉入下邊蛤蟆嘴中撞擊蛤蟆肚子里的音響器報警，方可測出地震方向。當某龍機杠桿向外頂出銅丸時，龍機杠桿上部的一雙龍手(龍爪)上的斜縫嵌入水平環(huán)上對應的一對小立柱，使水平環(huán)轉一小角度。其余七雙龍手與其對應的水平環(huán)上的七對小立柱偏離，就把它們鎖住了。這樣的龍鎖即完成張衡所說的“一龍發(fā)機而七首不動”。
該實用新型具有如下優(yōu)點1.此地動儀慣性大，不受外界非地震因此的干擾。
2.地震時大銅尊總重有4噸多重，其都柱有2噸多重，都柱則以其慣性保持不動。
3.該候風地動儀較倒立擺靈敏的多。
4.復原操作很簡單，不要開蓋，只要從龍嘴的喉孔外邊伸進一根棍，輕輕一捅，就能把倒了的龍機杠桿扶回去，龍鎖又恢復原位，把銅球放回龍嘴原位就可以了。
5.該設計形貌足夠氣派(按王振鐸先生外觀制造)，不失其科技文化史的象征性。


附圖1候風地動儀內部裝置示意圖1.都柱2.牙機杠桿3.龍關4.龍機杠桿5.龍鎖6.前級杠桿7.銅丸8.銅尊9.支點1 10.支點2 11.支點3 12.都柱底盤13.銅球 14.蛤蟆 15.銅尊座16.銅滑槽 17.垂直細鉤附圖2龍鎖機構意示圖18.龍機身19.龍手(爪)20.一對小立柱21.水平細鉤 22.水平環(huán)
權利要求1.仿東漢張衡候風地動儀內部裝置，是銅尊、都柱、龍鎖和由牙機杠桿、龍關、龍機杠桿、前級杠桿、銅滑槽及三個支點等構成相同的八組機構組成，其特征在于在銅尊(8)內都柱(1)上，均勻固定八個銅滑槽(16)，每個銅滑槽里端固定有支點(9)，每個銅滑槽中間固定有支點2(10)，前級杠桿(6)下端裝在支點2(10)上，龍關(3)放入銅滑槽(16)，一端頂住銅尊(8)的內沿，一端頂住前級杠桿(6)下端支點2(10)的上邊，另外，將牙機杠桿(2)裝在支點1(9)上，牙機杠桿(2)的下端壓住龍機杠桿(4)的尾尖，龍機杠桿(14)的下端裝在支點3(11)上，八個支點均布，八個龍機杠桿(4)的上半部有一段為龍機身(18)，龍機身前邊裝著一雙龍手(19)，也叫龍爪，共有八雙龍手(19)，每只龍手上有一條斜縫，每雙龍手(19)對著水平環(huán)(22)上的一對小立柱(20)，環(huán)上均置八對小立柱，八個支點3(11)均勻固定在都柱(1)的底盤(12)上，底盤(12)與銅尊座(15)中間均勻擺放著八個銅球(13)，呈八點園環(huán)，銅尊座(15)上面有位置均勻的八只蛤蟆(14)，蛤蟆和銅尊座(15)與銅尊(8)制成一體，每個蛤蟆(14)肚子里設有音響器。
2.根據權利要求1所說的仿東漢張衡候風地動儀內部裝置，其特征在于龍鎖(5)是一個懸吊水平環(huán)(22)，用八條垂直細鉤(17)均勻吊在銅尊(8)的內沿上，又有八條水平細鉤(21)均勻牽著都柱(1)，水平環(huán)上固定有八對小立柱(20)均勻分布，水平環(huán)內有八個龍機杠桿(4)上半部一段作為龍機身(18)，龍機身(18)前邊裝著一雙龍手(19)，八雙龍手均布，每只龍手上有一條斜縫，每雙龍手(19)上的斜縫對著水平環(huán)(22)上邊的一對小立柱(20)，八對小立柱均布，有一對小立柱嵌入龍手(19)的斜縫時撥動水平環(huán)轉一個小角度，其余七對小立柱(20)與對應的一雙龍手(19)偏離就把他們閉鎖住，即“一龍發(fā)機而七首不動”。
專利摘要仿東漢張衡候風地動儀內部裝置，是由都柱、銅尊、龍銷、龍關、前級杠桿、龍機杠桿和三個支點等組成的，當地動儀某一方向受地震縱波沖擊時，龍關向內位移，對前級杠桿下端產生頂力，通過支點10使前級杠桿上端向里壓使牙機杠桿上端向里移動，通過支點9使牙機杠桿下端向外移動，放掉被壓著的龍機杠桿尾尖，通過支點11使龍機杠桿向外傾倒，龍機杠桿上端將銅丸頂出，掉入蛤蟆嘴中碰擊肚子里的音響器報警，同時，其他七個龍機杠桿被龍鎖鎖住。
文檔編號G01V1/18GK2246810SQ95207479
公開日1997年2月5日 申請日期1995年4月8日 優(yōu)先權日1995年4月8日
發(fā)明者李志超 申請人:李志超