微重力實驗儀的製作方法
2023-12-08 14:49:21 2
專利名稱：微重力實驗儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種微重力實驗儀，屬物理教學實驗儀器。
目前國內外的物理教學實驗儀器，都是以地面為參照系來觀測記錄物理實驗的現象，對於物體在局部慣性系中的物理現象的記錄觀測儀器還沒有。其實科學家早已預言局部慣性系的優越性，也預言宇宙飛船進入太空關閉發動機後，其機倉中將是一個近似局部慣性系空間。
本實用新型的目的根據愛因斯坦廣義相對論的等效原理，研製一種用於物理教學實驗能觀測記錄物體在接近於不受外力作用下的局部慣性系中的物性與運動規律的微重力實驗儀器。
本實用新型的技術方案為放有被觀測物的落體室上方中部的吊環，掛於升降機下面釋放器的電磁掛鈎上，釋放器由升降機經電纜牽引可沿升降機下面豎立的兩導軌上下滑動，電纜也與釋放器的電磁掛鈎相接通，當電纜斷電時，電磁掛鈎鬆開釋放落體室，在釋放器上固定有兩磁體，兩磁體軸心相疊，軸連線在水平方向上，並具有相同的磁場方向，落體室上有一磁體，當落作室掛在釋放器的電磁掛鈎上時，該磁體正好置於釋放器兩磁體之間，其磁場方向與兩磁體磁場方向相反而成互相排斥，這樣可避免落體室以懸掛點為中心的擺動，落體室上固定有電視監測系統，該系統可觀測、記錄物體在落體室中的物性與運動規律，並將信息傳送於電視接收機或計算機中。電視監測系統包括攝像頭，電視調製器，信號發射器及其供電電池。
導軌也可兼作接收天線，其特徵採用金屬材料製成的導軌上下兩端裝上絕緣板，兩導軌分別連接電視電信傳輸的同軸電纜的兩線，同軸電纜兩線的另一端連接電視機或計算機。落體室上的電視監測系統發出的射頻電視信號經此導軌接收並經同軸電纜進入電視機或計算機，其優點是電視監測系統所攝製的圖象更清晰穩定，不受落體室上下不同位置的影響，也不受在此試驗的師生活動影響。
在落體室的正下方也可置一減振器。當落體室從釋放器電磁掛鈎上脫開自由下落，正好落在此減振器上。
本實驗新型的效果由於採用了控制落體室無自轉運動技術，使落體室內形成局部慣性系，落體室上固定的電視監測系統就能觀測記錄物體的落體室內的物性與運動規律。
圖一本實用新型一種正視圖圖二是圖一所示防轉器A-A剖面圖圖三是圖一所示落體室5正視圖圖四是圖三所示B-B剖面圖圖五是圖四所示失重開關22的工作原理圖圖六是圖一減振器7結構圖圖七是圖六所示D-D剖面圖圖面說明1—升降機 2—電纜3—釋放器 4—落體室的導環5—落體室 6—導軌7—減振器 8—防轉器9—吊環 10—不鏽鋼管11—橫梁13—室體14—插板15—磁環16—發射天線17—電池(電視監測系統用)18—光學通道19—攝像頭20—發射機 21—電池(室體中用)22—失重開關 23—被測物體P—重物 ab—一段不鏽鋼絲1＇—接點2＇—接點Z1—用電器數碼管或電磁鐵Z2—用電器數碼管S—磁體南極 N—磁體北極
以下結合附圖
，以圖一、圖二、圖三、圖四、圖五、圖六、圖七，所構成的微重力實驗儀作最佳實施例說明。
升降機1下面釋放器3兩者用電纜2相連，釋放器兩邊的孔套子導軌6上並可在升降機經電纜牽引下上下滑動，落體室上方中部的吊環掛在釋放器的電磁掛鈎上，釋放器上固定有兩磁環，其軸心相疊、軸連線在水平方向上，並具有相同的磁場方向，落體室上的磁環15正好置於釋放器兩磁環之間，其磁場方向與兩磁環磁場方向相反而成互相排斥，此三磁環形成一防轉器8，電纜與釋放器的電磁掛鈎也相連，電磁掛鈎由電磁體和所吸附的銜鐵掛釘組成。落體室5的結構是由透明塑料作成室體13，室體為一空心園柱體，柱體兩端一端裝有活動插板14，另一端的軸線與一空心方柱形的光學通道18的軸線相疊，光學通道的另一端用攝像頭19((CCD)封門，攝像頭的主要作用是拍攝置於落體室室體中的被觀測物23的物性與運動狀態，所攝圖像經攝像頭下方的電視轉換器及發射機20由發射天線16發出，在室體13上下兩內壁相接觸的，裝有兩根與室體軸平行的不鏽鋼管10，此兩管伸至超過光學通道端頭與固定發射天線16的塑料板固定，成為落體室的支架，攝像頭與上方的不鏽鋼管間裝有供電視監測系統用電的電池17，在光學通道下方與不鏽鋼管間固定有主要供室體中失重開關22用電的電池21，在光學通道上方裝有失重開關22，在上一根不鏽鋼管的中部裝有一根與之垂直的方鋁作的橫梁11，橫梁兩端置有可套於導軌的導環4，橫梁中點有吊環9，中點偏右裝有一磁環15。在落體室的正下方置有一減振墊7，其結構為一六面體的矩形框架，按其對角線，用多根橡皮條交叉的固定在框架的四條長邊上，落體室脫離釋放器的電磁掛鈎作自由落體運動時均落在由多根橡皮條所形成的凹巢中，借橡皮條的申縮而得到有效的減振。
失重開關22的工作原理為不鏽鋼絲ab段掛有活動重物P，當P失重和非失重兩種狀態時，可使ab段分別與接點1＇、2＇相連結，以使Z1和Z2為代表的用電器分別工作，藉此改變落體室中的狀態標誌，及控制被測物運動現象的發生條件等。如控制被觀測物23作勻速直線運動等。
該微重力實驗儀是這樣上作的。
首先來觀測物性現象。抽開落體室插板14，將點燃的臘燭作為被觀測物置於室體中，合上插板後，當落體室被升降機經電纜、釋放器牽引提升至一定高度停止時，失重開關22的不鏽鋼絲ab段連接接點1＇，用電器Z1工作，此時Z1代表數碼管，顯示落體室對地靜止，狀態為d，當操作者將電纜2斷電，釋放器的電磁掛鈎鬆開，落體室作無自轉的自由下落，失重開關的重物P失重，ab段連接接點2＇用電器Z2數碼管顯示落體室自由下落狀態標誌為g，電視監測系統顯示在g狀態下臘燭的火焰長度迅速縮短。
其次來觀測運動的現象當落體室自由下落時，重物P失重，ab段連結接點2＇，室體中控制平行放置在承託面的彈簧槍的電磁鐵Z1斷電，彈簧槍被釋放推動觀測物23在承託面上運動，可看到觀測物作勻速直線運動，表明原與運動體相接觸的承託面在失重狀態時對被觀測物的摩擦阻力消失。
權利要求1．一種微重力實驗儀，包括導軌、升降機、釋放器、電纜、落體室、電視監測系統。具體結構是放有被觀測物的落體室上方中部的吊環，掛予升降機下面釋放器的電磁掛鈎上，釋放器由升降機經電纜牽引可沿升降機下面豎立的兩導軌上下滑動，電纜也與釋放器的電磁掛鈎相接通，當電纜斷電時，電磁掛鈎鬆開釋放落體室，落體室上固定有電視監測系統，用於觀測記錄物體在落體室中的物性與運動規律，它包括攝像頭，電視調製器、信號發射器及其供電電池，其特徵是釋放器上固定有軸心相疊，軸心連線在水平上的兩磁體，兩磁體具有相同的磁場方向；落體室上也固定有一磁體，當落體室掛在釋放器的電磁掛鈎上時，落體室上的磁體正好置於釋放器兩磁體之間，其磁場方向與釋放器兩磁體磁場方向相反。
2．根據權利要求1所述的微重力實驗儀，其特徵是升降機下面豎立的導軌也兼作接收天線，採用金屬材料製成的導軌上下兩端裝上絕緣板，兩導軌分別連接電視、電信傳輸同軸電纜的兩線，電視、電信傳輸同軸電纜的另一端可連結電視機或計算機。
3．根據權利要求1、2所述的微重力實驗儀，其特徵是在落體室正下方置有一減振器。
專利摘要一種微重實驗儀,屬於物理教學實驗儀器。該儀器利用愛因斯坦廣義相對論的等效原理能觀測記錄落體室作無自轉自由下落時,室體中物體在接近於不受外力作用下的局部慣性系中的物性與運動規律,它包括升降機1、導軌6、電纜2、釋放器3、落體室5、落體室導環4和減振器7,其特徵是釋放器上固定有軸心相疊、軸心連線在水平上的兩磁環,兩磁環具有相同的磁場方向;落體室上也固定有一磁環,當落體室掛在釋放器的電磁掛鈎上時,落體室上的磁環正好置於釋放器兩磁環之間,其磁場方向與釋放器器兩磁環磁場方向相反,三磁環形成一防轉器8。
文檔編號G09B23/00GK2334067SQ9822911
公開日1999年8月18日 申請日期1998年7月15日 優先權日1998年7月15日
發明者李俊倫 申請人:李俊倫