帶有「桶形」運動的機動遊藝機的製作方法

2023-05-30 11:05:31

專利名稱：帶有「桶形」運動的機動遊藝機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種例如在遊樂園中或在主題公園中所使用的這類翻轉裝置。更為具體地，本發明涉及如下翻轉裝置在該翻轉裝置中，用於運送乘客的ー個或更多個運載裝置由設定為由相應的馬達旋轉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的螺旋路徑移動。
背景技術：
用語「翻轉裝置」在本文中意在表示通常存在於露天交易會場、遊樂園、以及類似地方中的娛樂裝置，而不將本描述限制於翻轉裝置自身的傳統的「旋轉木馬」結構。在翻轉裝置領域中，不斷尋求研發這樣的機器該機器能夠藉助於機器自身結構的新的幾何形狀來激起使用者新的且更為強烈的感覺；此外，與上述相關的研究將給予能夠對諸如駕駛飛機之類的可能的極真實情形進行模擬的機器特權。翻轉裝置的多種實施方式是已知的，該翻轉裝置設有支承一個或更多個運載裝置的臂，該運載裝置被製成為與臂一起旋轉以模擬飛機的飛行；所述翻轉裝置設有固定的中心柱以及能夠在豎直平面中旋轉的ー個或兩個臂；每個臂在其端部處承載飛船或運載裝置，即，ー種自身能夠旋轉的用於容置使用者(乘客)的裝置。所述實施方式的一種示例由技術公園提供並在圖7中示出。此類實施方式在具有或沒有對運載裝置的驅動進行的交互控制的情況下產生不合自然規律的運動，該不合自然規律的運動使乘客承受令人不快的加速度的組合。實際上，在已知實施方式中的乘客中激發的感覺基本上取決於由臂承載的運載裝置的圓形運動並由此是相對有限的。在文獻DE4222850A1和DE9104204U1中公開了翻轉裝置的其它示例。DE4222850A1公開了ー種翻轉裝置，在該翻轉裝置中，多個懸臂式臂能夠圍繞豎直柱旋轉。在每個臂的端部處，可旋轉地安裝有杆，該杆的端部處具有用於乘客的運載裝置。該運載裝置以運載裝置相對於杆自由旋轉的方式安裝在杆上。為此，在主臂的旋轉及杆的相對於主臂的旋轉期間，運載裝置承受不規則的且無序的振動，該振動導致令人不快的且可能危險的運動。DE9104204U1涉及ー種如下類型的翻轉裝置此類翻轉裝置包括懸臂式的臂，在該懸臂式的臂上可旋轉地安裝有第一桿，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地支承用於乘客的運載裝置。此類翻轉裝置具有許多自由度，並且每個元件相對於其它元件的相對運動存在多種可能性，這在該情況下同樣產生了使乘客承受令人不快的加速度的組合的隨機運動。本發明的目的是解決上面提出的問題並提供ー種安全且可靠的翻轉裝置，該翻轉裝置能夠使使用者產生新的感覺。本發明的另ー目的是提供一種能夠模擬飛機的「桶形」運動的翻轉裝置
發明內容
藉助於本發明來實現上述目的，本發明提供了如下類型的翻轉裝置，此類翻轉裝置包括至少ー個主臂4，至少ー個主臂4能夠藉助於至少一個馬達5沿路徑運動；以及具有縱向軸線z的一個或更多個運載裝置7，該ー個或更多個運載裝置7能夠與所述臂一起沿所述路徑運動，所述主臂4具有縱向軸線C ;至少ー個第二臂8，所述至少一個運載裝置相對於所述至少ー個主臂4約束在所述第二臂8上，處於與所述第二臂的旋轉軸線B相距一定距離的位置中。該翻轉裝置還包括用於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垂直的旋轉軸線B旋轉以使所述運載裝置7沿位於垂直於旋轉軸線B的平面P中的圓形路徑旋轉的裝置。在本發明的翻轉裝置中，所述至少一個運載裝置的縱向軸線z朝向所述旋轉軸線B徑向地或基本上徑向地指向，並且至少ー個運載裝置固定至第二臂8，使得所述運載裝置7相對於所述第二臂8的位置在所述翻轉裝置的運行期間不改變。 換言之，本發明提供了如下翻轉裝置，該翻轉裝置具有能夠為運載裝置和容置在運載裝置中的乘客提供至少部分為螺旋的路徑並且優選地能夠使乘客承受科氏(Coriolis)力的機構。為此，本發明的優選實施方式設想到第一臂或主臂設定成在水平平面中圍繞中心轂旋轉，並且設置第二臂，該第二臂以能夠圍繞軸線B旋轉的方式鉸接在第一臂上，並且ー個或更多個運載裝置相對於主臂固定在與第二臂的旋轉點相距一定距離的位置中，旋轉軸線B因此與臂例如臂的端部所遵循的圓形路徑相切。可使用用幹支承運載裝置並使運載裝置旋轉的諸如圓板之類的其它裝置來代替第二臂。此外，根據本發明，運載裝置固定在第二臂上，S卩，運載裝置以其不能夠相對於第ニ臂旋轉或平移的方式附接至第二臂8。由此，運載裝置相對於第二臂的位置在翻轉裝置的運行期間不改變。此外，運載裝置的縱向軸線(Z)相對於主臂朝向第二臂的旋轉軸線B徑向地指向，並且在翻轉裝置的運行期間不改變其方位。有利地，主臂的旋轉運動和第二臂的相對於主臂圍繞與主臂的縱向軸線C垂直的軸線B的旋轉運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度和方向的加速度的總體運動的效果。詳細地，在根據本發明的翻轉裝置中，藉助於第二臂的相對於也設定成藉助於固定的馬達而旋轉的主臂的完整的旋轉，運載裝置執行繞圈(即，完整的旋轉)，並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。根據優選實施方式，第二臂的旋轉裝置、S卩、馬達能夠使運載裝置相對於旋轉軸線B執行至少ー個完整的轉動，以獲得如前所述的「桶形」，運載裝置相對於第二臂固定。此外，在第二臂8相對於主臂4的完整旋轉期間，運載裝置和容置在運載裝置中的乘客承受沿著運載裝置的縱向軸線(Z)指向的大於或等於零的加速度。兩個臂的尺寸被確定成不相互幹涉並且通常第二臂8比主臂4短。通常,主臂4的長度為3m至20m、優選地為4m至16m、更為優選地為5m至10m。第ニ臂8的長度為2m至15m、優選地為3m至6m、更為優選地為4m至5m。根據本發明的翻轉裝置還包括用於控制臂的運動的裝置，該裝置優選地包括用於檢測第二臂與主臂之間的相對位置的編碼器。
另外，在根據本發明的翻轉裝置的優選實施方式中，一個或更多個運載裝置在空間中的運動發生在環形面上。本發明的其它目的是根據前述權利要求中的任一項所述的翻轉裝置用於執行模擬特技飛行的被稱之為「桶滾」或「桶形」的動作的用途。本發明的其它目的是ー種用於操作根據權利要求I至10中的任一項所述的翻轉裝置的方法，其特徵在於，將至少ー個第一主臂設定成相對於豎直軸線A旋轉，該至少ー個第一主臂具有縱向軸線C並相對於所述豎直旋轉軸線A徑向地指向，以及同時施加固定至第二臂8的至少ー個運載裝置7相對於所述至少一個主臂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垂直的旋轉軸線B的完整旋轉，所述至少一個運載裝置7支承在與所述旋轉軸線B相距一定距離的位置處，並設定成沿著位於垂直於所述旋轉軸線B的平面P中的圓形路徑旋轉，並且，運載裝置7相對於第二臂8的位置在所述翻轉裝置的運行期間不改變。有利地，根據本發明的方法沿著運載裝置的縱向軸線z、並在容置在運載裝置中的乘客上產生大於或等於零的加速度。由此乘客經歷新的、特別的且刺激的感覺。


現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地描述本發明，並且在附圖中圖I是根據本發明的翻轉裝置的主視圖；圖2是根據本發明的翻轉裝置的平面圖；圖3是根據本發明的翻轉裝置的第二種可能的實施方式的主視圖；圖4是根據本發明的翻轉裝置的運載裝置的細節的視圖；圖5是曲線圖，其中示出了作用於根據本發明的翻轉裝置的運載裝置的橫向速度；圖6是根據ASTM F2291標準的曲線圖，其中示出了作用於根據本發明的翻轉裝置的運載裝置的加速度；以及圖7是現有技術的示例。
具體實施例方式通常，本發明的翻轉裝置包括主臂4，該主臂4能夠圍繞中心軸線A旋轉並具有縱向軸線C ;第二臂8，該第二臂8能夠圍繞與主臂的縱向軸線C垂直的旋轉軸線B旋轉；以及運載裝置，該運載裝置在與第二臂的旋轉軸線B相距一段距離處固定在第二臂8上，並且該運載裝置具有朝向旋轉軸線B徑向地指向的縱向軸線z ;該運載裝置固定至第二臂8，使得該運載裝置相對於第二臂8的位置在翻轉裝置的運行期間不改變。更為詳細地，根據本發明的翻轉裝置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能夠藉助於至少一個馬達5沿著路徑移動；一個或更多個運載裝置7，這一個或更多個運載裝置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能夠圍繞垂直於主臂的縱向軸線C並且是基本上水平的旋轉軸線B旋轉。表述「基本上水平」意在表示旋轉軸線B相對於地面的傾斜度為+30°至-30°，優選地，為、+12°至-12°，並且表述「基本上水平」更為優選地表示旋轉軸線B平行於地面。運載裝置7通過第二臂8安裝在主臂4上，該第二臂8在與旋轉軸線B相距一段距離處支承運載裝置7 ;這樣ー來，運載裝置設定為沿著位於垂直於旋轉軸線B的平面P中的圓形路徑旋轉。圖4中示出了相對於運載裝置7固定的參考系統x-y-z，該參考系統將該運載裝置自身的重心作為原點。運載裝置7的縱向軸線z朝向旋轉軸線B徑向地指向；如圖4中所示，當停止該運載裝置時，軸線z為該參考系統的豎向軸線。通常，縱向軸線z對應於或基本上平行於該運載裝置的靠背7. 3，該運載裝置的靠背7. 3具有基本上在該運載裝置的頭枕區域7. I與擱腳區域7. 2之間延伸的長形形狀。如前所述，運載裝置直接地或間接地固定至臂，使得運載裝置的位置在設備運行的情況下不改變，並且使得軸線z保持成徑向地指向該旋轉軸線B (參見圖I)。主臂4的運動與第二臂8的運動的組合運動能夠為固定的一個或更多個運載裝置給予至少部分為螺旋形的路徑，並且在一個或更多個運載裝置圍繞該軸線B完整旋轉360°之後，該翻轉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於其前進方向的螺旋形路徑。如隨後將公開的那樣，一個或更多個運載裝置7圍繞該軸線B完整旋轉360°還使得能夠在承載在運載裝置中的使用者(乘客)上產生沿著運載裝置的縱向軸線z的大於或等於零的加速度。用語「運載裝置」在這裡意味著適用於容置乘客並將乘客保持在安全狀況中的裝置；更為詳細地，用語「運載裝置」意味著一隻座椅或ー組座椅，該座椅裝備有適當的安全裝置，例如安全帶或以將正被承載的使用者阻擋於座椅中的方式成形的活動的阻擋件。更為詳細地，如在圖4中所示，運載裝置7通常設有靠背7. 3，以便提供用於ー個或更多個使用者的背部的安全支承件。運載裝置7設有頭枕區域7. I和擱腳區域7. 3，該頭枕區域7. I和該擱腳區域7. 3分別對應於使用者的頭和腳在翻轉裝置的運行期間所處的區域。優選地，頭枕區域7. I以比擱腳區域7. 2更為靠近旋轉軸線B的方式設置。運載裝置頭枕區域7. I設置成比擱腳區域7. 2更為靠近該旋轉軸線B。圖I和圖2分別示出了根據本發明的特徵的翻轉裝置的一個實施方式的主視圖和平面圖。如可在圖I中所見的那樣，翻轉裝置I包括固定的基部2，在該固定的基部2上藉助於對於所述用途已知的軸承或等效裝置可旋轉地安裝有部分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被約束至可旋轉的多邊形部分3，所述臂的數目可以是不同的，並且在翻轉裝置的可能的其它實施方式中存在六個、七個或八個主臂4。在所示實施方式中安裝在固定的基部2上的馬達5使可旋轉的多邊形部分3沿著豎直旋轉軸線A旋轉並由此使約束至該多邊形部分3的主臂4也沿著豎直旋轉軸線A旋轉。主臂的長度為3米(m)至20m、優選地為4m至16m、並且更為優選地為5m至10m。
在圖I和圖2中所示的實施方式中，主臂4的長度為約7. 5m並且設定成通過馬達5以約7轉每分鐘(r. p. m)的速率旋轉。
如圖I中所示，主臂4相對於豎直軸線A徑向地延伸並藉助於馬達5相對於該豎直軸線A沿位於基本上水平的平面(B卩，基本上平行於地面的平面)中的圓形路徑旋轉。如在圖I和圖2中所示的實施方式中，臂4為單件，或可包括彼此約束的多個元件，如在圖3中所示的翻轉裝置的其它可能的實施方式中那樣。圖3示出了具有與迄今為止已經參照圖I和圖2所述的特徵相同的特徵的翻轉裝置，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構成。第一元件4. I約束至可旋轉部分3，而第二元件4. 2能夠相對於該第一元件藉助於液壓致動器或氣動致動器或等效裝置以受控的方式旋轉。第二元件4. 2上安裝有第二臂
8。在該實施方式中，一旦已將第二元件4. 2相對於第一元件升起，運載裝置和第二 臂8圍繞軸線B的旋轉運動在比圖I和圖2的實施方式中更高的高度處發生。如所述，根據本發明的翻轉裝置包括一個或更多個運載裝置7和ー個或多個第二臂8，該ー個或更多個運載裝置7設計成承載ー個或更多個使用者，該ー個或多個第二臂8用幹支承一個或更多個運載裝置7並將該一個或更多個運載裝置7設定成圍繞與主臂4的縱向軸線C垂直的旋轉軸線B旋轉。(特別地，參見圖2)用於使所述第二臂8相對於主臂4旋轉的裝置優選地包括安裝在主臂4上的馬達10，該馬達10藉助於用於傳遞運動的諸如齒輪之類的適當構件使得能夠將第二臂8設定成以所需的方式相對於主臂4圍繞軸線B旋轉。如上所述，用於運送乘客的運載裝置7相對於主臂4固定在第二臂8上，處於與第ニ臂的旋轉軸線B相距一段距離處。如此，約束至第二臂8的一個或更多個運載裝置圍繞旋轉軸線B沿著位於平面P中的圓形路徑旋轉；事實上，如可在圖I和圖2中所見，第二臂8能夠相對於主臂4圍繞旋轉軸線B完全旋轉，如已述，該旋轉軸線B正交於主臂4的縱向軸線C。運載裝置在其中執行圓形運動的平面P垂直於該旋轉軸線B，並因此根據優選實施方式相對於地面為豎直的。另外，運載裝置7在相對於軸線B的圓形旋轉運動期間改變其與主臂4的旋轉軸線A之間的距離。作為選擇，平面P可相對於豎向(例如，豎直軸線A)傾斜一定角度，該角度為+30°至-30°、優選地為+10°至-10°、更為優選地為+5°至-5°。在任何情況下，運載裝置固定至第二臂8，軸線z徑向地指向該旋轉軸線B並且運載裝置的位置在翻轉裝置的運行期間相對於第二臂8不改變。這樣ー來，沿著運載裝置的軸線z的加速度在整圈的至少一部分期間等於或大於零(az彡O)。運載裝置頭枕區域7. I設置成比擱腳區域7. 2更為靠近旋轉軸線B，使得理想的「腳ー頭」軸線相對於旋轉軸線B為徑向的井指向所述軸線。如可在圖2中所見，第二臂8相對於主臂4的旋轉軸線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的實施方式中，第二臂8相對於主臂4的旋轉軸線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，在翻轉裝置的其它可能的實施方式中，用於支承一個或更多各個運載裝置7並將運載裝置7設定成旋轉的裝置包括例如位於平面P中並且其自身的中心與旋轉軸線B重合的圓板，在該圓板上，運載裝置約束在遠離旋轉軸線B的位置中。根據本發明的翻轉裝置還包括用於控制第二臂8相對於主臂4圍繞旋轉軸線B的旋轉運動的裝置。運載裝置7固定至第二臂8，該第二臂8使運載裝置7藉助於馬達(10)圍繞旋轉軸線B旋轉，用於調節所述第二臂(8)與所述主臂(4)之間的相對位置。換言之，運載裝置7固定在第二臂8上並且在圍繞軸線B的旋轉期間不能夠相對於該第二臂8移動。根據本發明的優選方面，運載裝置7以在它們到達地面時使用者可登上運載裝置的方式固定至第二臂8。由於運載裝置7在其縱向軸線z相對於主臂4朝向第ニ臂8的旋轉軸線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於第一臂旋轉，運載裝置就將到達使用者被倒轉的位置中，即，使用者的頭面向地面而使用者的腳向上。優選地，運載裝置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、背部或脊柱也相對於主臂4朝向第二臂8的旋轉軸線B徑向地指向的方式對應於或基本上平行於運載裝置的縱向軸線z。在圖I至3中所示的實施方式中，第二臂8在其一端處約束有運載裝置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的重心將位於臂8的處於相對於主臂4的旋轉點與運載裝置7之間的一部分中的方式確定。如此ー來，當翻轉裝置靜止時，運載裝置7傾向於通過其自身到達接近地面的位置，即，運載裝置7傾向於在其到達地面時呈現豎直位置，以使乘客能夠登爬進出(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相對於主臂4的旋轉點的最大總尺寸，即，運載裝置在平面P中所執行的圓形路徑的半徑的長度，該最大總尺寸處於2m至15m、優選地為3m至6m、並且更為優選地為4m至5m的區間中。第二臂8的尺寸與翻轉裝置自身的總尺寸嚴格相關並取決於該翻轉裝置自身的總尺寸，並且特別取決於主臂4的長度。在圖I和圖2的實施方式中，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執行完全的旋轉(360。)。特別地，主臂圍繞豎直軸線A的旋轉運動與第二臂8相對於主臂4圍繞軸線B的旋轉運動的組合實現了運載裝置與環形面或甜甜圈形的表面重合的空間中的運動範圍。運載裝置的對於運動的控制通過作用於設計成將可旋轉的多邊形部分3以及因此將主臂4設定成圍繞豎直軸線A旋轉的馬達5，並通過作用於用於控制第二臂8相對於主臂4沿旋轉軸線B的運動的第二馬達10來發生(圖I和圖2)。對於運動的控制可藉助於翻轉裝置所裝備的控制單元(附圖中未示出)中的預定程序、或根據允許乘客決定運動方向的交互標準、或根據混合編程及交互方案來執行。運動的組合以及由此對主臂4相對於豎直軸線A的旋轉速度以及第二臂8圍繞旋轉軸線B的旋轉速度的控制能夠獲得寬範圍的運動序列。 為了控制第二臂8相對於主臂4圍繞軸線B的旋轉，翻轉裝置裝配有用於檢測主臂4與第二臂8之間的相對位置的裝置，例如，編碼器。基於由編碼器測量到的相對位置，可適當地控制馬達10的旋轉方向和轉速，以獲得第二臂8相對於主臂4的所需運動。
運載裝置可由此圍繞旋轉軸線B執行一系列完整的旋轉(或繞圈)，這與圍繞主臂4的豎直軸線A的旋轉運動相結合而產生運載裝置在環形面上的螺旋運動。如此ー來，翻轉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，飛行器相對於前進方向沿著螺旋路徑而行；換言之，飛行器就好像沿著具有恆定直徑的螺杆的螺紋飛行由於本發明翻轉裝置的結構特徵，當運載裝置7圍繞旋轉軸線B執行一系列完整的旋轉(或繞圈)時，與圍繞主臂4的豎直軸線A的旋轉運動相結合，運載裝置7以及承載在該運載裝置中的使用者承受沿著該運載裝置的縱向軸線z的大於或等於零的加速度。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於根據本發明的翻轉裝置的運載裝置的速度和加速度，在此期間，運載裝置在一些初始振動後圍繞軸線B執彳丁一系列完整的旋轉。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於運載裝置7固定的三維參考系統中測量到的，圖4中示出了成組的三個軸線的方位，圖4中詳細地示出了根據本發明的翻轉裝置的運載裝置。相對於運載裝置7固定的將運載裝置自身的重心作為原點的參考系統x-y-z (參見圖4)實現了每個單獨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中所示的實施方式中，使用者在頭枕區域7. I設置成比擱腳區域7. 2更為靠近旋轉軸線B的情況下承載在該運載裝置上。由此，運載裝置的縱向軸線z對應於或基本上平行於穿過乘客的頭ー腳方向的軸線，該軸線也朝向旋轉軸線B徑向地指向。特別地，圖4中所示的運載裝置7可在適當地設有保持裝置的兩排座椅上容置四個使用者，但顯然，設計成容置更少或更多數量的乘客的運載裝置的其它實施方式也是可能的。詳細地，圖5和圖6示出了兩幅曲線圖，其中分別示出了翻轉裝置的運載裝置7在運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的z軸線和X軸線指向的加速度(az和ax)，在此期間，運載裝置沿順時針和逆時針的旋轉方向執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(繞圈)。在圖5中，運載裝置的根據圖4的參考系統的軸線y指向的橫向速度Vy的曲線示出了運載裝置如何在ー些初始振動(由速度的符號從正變為負以及反之亦然的顛倒來識另O)後，一旦它已達到足夠大的速度，就圍繞旋轉軸線B執行一系列的完整旋轉(繞圈)。運載裝置7在曲線圖的約30秒至60秒的底部中所示的完整旋轉期間，速度的符號保持不變。如已述，運載裝置的對于振動的控制以及運載裝置對於圍繞軸線B的轉速的控制藉助於安裝在主臂4上並使第二臂8能夠相對於主臂4旋轉的馬達10發生。馬達10的旋轉方向的顛倒還使運載裝置能夠沿與先前的旋轉方向相反的方向實現其它完整的旋轉(繞圏)。運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。然後，優選地以如下方式致動馬達10 :使得運載裝置在到達靜止位置之前圍繞旋轉軸線B執行一系列振動。
在剛剛參照圖5所述的運動序列的示例中，在完整旋轉期間，在兩個旋轉方向上，運載裝置達到最大橫向速度為約9m/s。通常，第二臂8的圍繞旋轉軸線B的轉速ωΒ在翻轉裝置的運行期間根據數學關係(Ob 來調節，式中，g為重力加速度，而R2為第二臂8的長度，其優選地從旋轉軸線B到運載裝置7的重心測量而得。主臂4圍繞旋轉軸線A的轉速ωΑ以如下方式來調節在不施加任何第二臂8圍繞旋轉軸線B的旋轉的情況下，所述第二臂8到達平衡位置，其中，az=最大(max)而ay=0，相對於豎直處於包含在O < Θβ<45°的範圍 中的角度位置中。角度θ Β在圖I的右部中是可見的並以逆時針的方式從第二臂8的豎直位置測量至IJ。此外，在運載裝置7圍繞旋轉軸線B的完整旋轉期間，根據本發明的翻轉裝置能夠模擬被稱之為「桶滾」的特技動作，並且運載裝置7以及承載在運載裝置7中的使用者承受沿著縱向軸線ζ的大於或等於零的加速度。事實上，在運載裝置7圍繞旋轉軸線B的完整旋轉(繞圈)期間，運載裝置7的沿著ζ軸線的加速度(az)大於或至少等於零。圖6的曲線圖表示根據ASTM F2291標準的圖表，其通常稱之為「約束玫瑰(Restraint Rose)」，廣泛用在翻轉裝置和類似裝置的設計領域中。圖6中所示的是運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度上發生很大變化。通過該曲線圖可注意到的是，較高的加速度沿著相對於運載裝置固定的參考系統的軸線ζ (圖4)指向，並且在使用期間在-Ig至+4g的範圍中變化。加速度的沿著ζ軸線的負值在第二臂8的初始振動瞬時和最終振動瞬時期間產生。在運載裝置7圍繞旋轉軸線B的完整旋轉(繞圈)期間，運載裝置7沿著ζ軸線的加速度(az)大於或至少等於零。曲線圖中清楚可見如下事實沿著軸線X和軸線ζ的加速度在曲線圖被劃分成的所有五個區域(區域1-5)中延伸，並且特別地，曲線圖的底部的特徵在於成形為類似倒V形的形態。所述形態強調了在根據本發明的翻轉裝置的使用期間，運載裝置以及由此承載在該運載裝置中的使用者承受數值處於-I. Sg至+1. 2g的範圍中的加速度(沿著軸線Z)以及加速度(沿著軸線X)的高正值(高達4g)的共同作用。
權利要求
1.一種翻轉裝直，包括 至少ー個主臂(4)，所述至少一個主臂(4)能夠藉助於至少一個馬達(5)沿著路徑運動，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)可旋轉地安裝在所述第一臂上； 一個或更多個運載裝置(7)，所述運載裝置(7)具有縱向軸線(z)，並安裝在所述第二臂(8)上、處於相對於所述至少一個主臂(4)與所述第二臂的旋轉軸線(B)相距一段距離的位置處； 用於使第二臂(8)圍繞與所述主臂(4)的所述縱向軸線(C)垂直的旋轉軸線(B)旋轉以使所述運載裝置(7)沿著位於垂直於所述旋轉軸線(B)的平面(P)中的圓形路徑旋轉的裝置， 其特徵在幹， 所述至少一個運載裝置的所述縱向軸線(z)朝向所述旋轉軸線(B)指向，並且，所述至少ー個運載裝置固定在所述第二臂(8)上，以使得所述運載裝置(7)相對於所述第二臂(8)的所述位置在所述翻轉裝置的運行期間不改變。
2.根據權利要求I所述的翻轉裝置，其中，所述運載裝置(7)具有頭枕區域(7.I)和擱腳區域(7. 2)，所述頭枕區域(7. I)設置成比所述擱腳區域(7. 2)更靠近所述旋轉軸線(B)。
3.根據權利要求2所述的翻轉裝置，其中，所述運載裝置具有靠背(7.3)，所述靠背的縱向軸線對應於或基本上平行於所述運載裝置的縱向軸線(z )。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的翻轉裝置，其中，所述主臂(4)相對於所述馬達(5)徑向地設置並且沿著位於基本上水平的平面中的圓形路徑運動，所述旋轉軸線(B)與所述圓形路徑相切。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的翻轉裝置，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於所述旋轉軸線(B)執行至少ー個完整的轉動。
6.根據權利要求5所述的翻轉裝置，其中，所述至少一個主臂(4)具有介於3m與20m之間的長度。
7.根據權利要求5所述的翻轉裝置，其中，所述第二臂(8)具有介於2m與15m之間的長度。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的翻轉裝置，其特徵在於，所述翻轉裝置包括用於控制所述第二臂(8)相對於所述主臂(4)的運動的裝置。
9.根據權利要求8所述的翻轉裝置，其中，所述用於控制所述運動的裝置包括用於檢測所述第二臂(8)與所述主臂(4)之間的相對位置的編碼器。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的翻轉裝置，其中，所述運載裝置(7)在空間中的運動發生在環形面上。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的翻轉裝置的用途，所述翻轉裝置用於執行被稱之為「桶滾」的特技飛行的動作的模擬。
12.一種用於操作根據權利要求I至10中的任一項所述的翻轉裝置的方法， 其特徵在幹， 將至少ー個第一主臂設定成相對於豎直軸線(A)旋轉，所述至少ー個第一主臂具有縱向軸線(C)並相對於所述豎直旋轉軸線(A)徑向地指向，以及同時地施加固定於第二臂(8)上的至少一個運載裝置(7)相對於所述至少一個主臂(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)垂直的旋轉軸線(B)的完整的旋轉，所述至少一個運載裝置(7)支承在與所述旋轉軸線(B)相距一定距離的位置處並且設定成沿著位於垂直於所述旋轉軸線(B)的平面(P)中的圓形路徑旋轉， 其中，所述運載裝置(7)相對於所述第二臂(8)的位置在所述翻轉裝置的運行期間不改變。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，將所述運載裝置(7)固定在第二臂(8)上並承受沿著其縱向軸線(Z)的大於或等於零的加速度。
全文摘要
一種用於執行諸如桶滾之類的特技圖形的翻轉裝置包括主臂(4)，該主臂能夠圍繞中心軸線(A)旋轉並具有縱向軸線(C)；第二臂(8)，該第二臂能夠圍繞與主臂的縱向軸線(C)垂直的旋轉軸線(B)旋轉；運載裝置，該運載裝置固定在第二臂(8)上，處於與第二臂的旋轉軸線(B)相距一定距離的位置處，該運載裝置具有朝向旋轉軸線(B)徑向地指向的縱向軸線(z)；該運載裝置固定至第二臂(8)，使得其相對於第二臂(8)的位置在翻轉裝置的運行期間不改變。
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 優先權日2009年11月17日
發明者詹巴蒂斯塔·贊貝利 申請人:安東尼奧讚佩拉有限公司