张衡候风地动仪的一种复造方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术名称是：张衡候风地动仪的一种复造方法和装置，它是一种以现代地震学原理、机械共振和制造原理为基础创新出的方法，同时参考张衡候风地动仪历史文献记载、综合历史考古发现而发明专利技术的一种震动监测报警机械装置，本发明专利技术利用柱体与震动波的机械共振原理和球的不稳定性，作为震动感应，之后运用球的自身的重量和惯性，触发机关，达到对震动监测、报警的目的，装置设计简单可靠，对制造工艺和精度要求不高，符合历史记载，能真正有力的证实张衡候风地动仪的真实性和实用性，适用于实时震动监测报警、教学、展览、玩具制造和工艺品制造。

【技术实现步骤摘要】
张衡候风地动仪的一种复造方法和装置
本专利技术是一种以现代地震学原理、机械共振和制造原理为基础创新出的方法，同时基于张衡候风地动仪历史文献记载，综合历史考古发现而专利技术的一种震动监测报警机械装置，能真正有力的证实张衡候风地动仪的真实性和实用性，适用于实时震动监测报警、教学、展览、玩具制造和工艺品制造。
技术介绍
现代发现的对张衡候风地动仪的记载主要有以下三篇：【南朝】范晔(398年-445年),《后汉书·张衡列传》记载候风地动仪：“阳嘉元年，复造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神；自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起”；【晋】袁宏（328年-376年）的《后汉纪·顺帝纪》记载候风地动仪：“张衡作地动仪，以铜为器，圆径八尺，形似酒樽，合盖充隆，饰以山龟鸟兽。樽中有都柱，傍行八道，施关发机；外有八方兆龙，首衔铜丸，蟾蜍承之。其牙机巧制，皆隐樽中，张讫，覆之以盖，周密无际，若一体焉。地动摇樽，所从来龙机发则吐丸，蟾蜍张口受之。丸声震扬，伺音觉知，即有龙机，其余七首不发，则知地震所起从来也。合契若神，自此之后，地动史官注记，记所从方起。来观之者，莫不服其奇”；【西晋】司马彪（XX--306年）《续汉书》记载候风地动仪：《续汉书》曰：“张衡性精微，有巧艺。作地动仪，以精铜铸其器，圆径八尺，形似倾樽；其盖穹隆，饰以篆文；外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍承之。其牙发机，皆隐在樽中，周密无际，如一体焉。地动机发，龙即吐丸，蟾蜍张口受丸，声乃振扬。司者觉知，即省龙机，其馀七首不发，则知地震所从起来也。合契若神，观之莫不服其奇丽。自古所来，未尝有也”。进行一下综合为：张衡性精微，有巧艺，阳嘉元年，复造候风地动仪，以精铜铸其器，圆径八尺，形似倾樽，其盖穹隆，饰以篆文山龟鸟兽之形；中有都柱，傍行八道，施：关、发、机；外有八方兆龙首，衔铜丸，下有蟾蜍承之；其牙机巧制，皆隐在樽中；张讫，覆之以盖，周密无际，如一体焉；地动机发，龙即吐丸，蟾蜍张口受丸，声乃振扬，司者觉知，即省龙机，虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，则知地震所起从来也，验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也，尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。经过全面、深入的分析与模型设计，以及实验验证后，翻译如下：张衡性格精益求精，细致入微，有精巧的工艺制作能力；阳嘉元年，又造了候风地动仪，候风地动仪用精铜铸造而成，占地方圆直径1.88米，外形像个倾斜形的酒樽，它的盖像天空一样高高隆起（装饰着云彩），（樽体）以篆文和山龟鸟兽装饰，地动仪内中部有（跟建筑中一样的）都柱（竖直深埋于地下），周边依附围绕着八条通道，（在通道上分别）设置着关、发、机（这些机构），地动仪的外周设有八个兆龙龙首，口里衔着铜丸，下面有（八只）蟾蜍承托着地动仪，地动仪的‘活牙’和‘锤机’制作的非常精巧，都是隐藏在地动仪中的，将（铜丸）安放设置好后，盖上盖子，非常周密、没有缝隙，就像是一个整体；大地震动，龙机发动，龙就吐出铜丸，蟾蜍张着口，承接住（落下的）铜丸，发出来的声音震荡激扬，管理者听到后，就去查看龙机，只会有一个龙机会发动，而其他七个龙首不会动，（按照樽上龙首对应的方面标识）查看这个龙机（所在）的方位，就可以知道地震是从哪（个方向）发起来的，用事实来验证地动仪，都神了，非常符合；自从有历史书籍记载，还没有过这么神的事情，曾经有一个龙首机构发动了，但是（人）没感觉到地震动，京城的学者都责备地动仪不行（因为，当人能感觉到地震时，地动仪能正确的指示出地震的发生和震源的方向，这样的结果并不能为人所信服和震惊，而且当京师附近发生地震时地动仪所指示的震源方向，当时的人验证不了其正确性），几日后，驿站那边来了消息，果然是陇西发了地震，从这件事后，（大家）都信服了张衡地动仪的奇妙。从那以后，就命令史官记载地震是从哪个方向发起来的（而不是仅仅记录什么时候在京师或哪里发生了多大的地震）。自发现有关张衡候风地动仪记载以来，有众多历史考古和地震学专家以及爱好者研究和专利技术了多种张衡候风地动仪的复造装置，可是各种复造装置都不能完全符合历史记载并达到历史记载的实用功能，本专利技术是在深入研究了历史文献和1976-1977年国家对洛阳灵台考古文献《汉魏洛阳城南郊的灵台遗址》，并进行了灵台实地考察后，参考了近现代多种张衡候风地动仪的复造装置的基础上，运用现代地震学原理、机械共振和制造原理，同时通过制作模型进行了大量的实验后，专利技术的一种贴合张衡候风地动仪历史记载的，能实用于地震监测的震动监测报警机械装置，能真正有力的证实张衡候风地动仪的真实性和实用性。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是设计制造出一种贴合张衡候风地动仪历史记载的，能实用于地震监测的震动监测报警机械装置，能真正有力的证实张衡候风地动仪的真实性和实用性；本专利技术的次要目的之一是设计制造出一套科学的、完整的张衡候风地动仪复造装置，能让有关张衡候风地动仪的内容重上教科书，激励我们中华民族的科学创新精神；本专利技术的次要目的之二是能让本专利技术能在实时震动监测报警、教学、展览、玩具制造和工艺品制造领域得以实际的应用，宣传中华民族的历史文明。本专利技术的目的是以如下技术方案实现的：本专利技术是一种震动监测报警的方法和机械装置，其设计由：震动感应方法及装置、震动感应放大方法及装置、震动报警装置、‘震动感应装置’复位方法及装置、整体装置安装固定装置组成；a、震动感应方法及装置:方法的原理是：先通过科学计算得出能与被监测震动波发生机械共振的震动感应用柱体所需要的材质密度和尺寸，当被监测震动体出现震动时，固定在被监测震动体上的柱体会对特定的震动发生共振，出现比被监测震动体出现震动更大的震动，而其他的震动会被有效的过滤掉，当柱体发生震动的第一个摆动时，柱体尖顶端平面中心的奶头拨动圆球向第一个摆动的方向旋转，而这时因为圆球的巨大惯性，不会发生移动，接着柱体出现第一个回摆，圆球因为巨大的旋转惯性加上柱体尖顶端平面中心的奶头对圆球的回拨，促使圆球向第一个回摆的方向平移，在柱体来回几个周期的震动之后，圆球的重心会从第一个回摆方向脱离柱体尖顶端小平面，向第一个回摆方向滚落，实现对震动的感应并且正确的指示出震动来源的方向；装置设计：由固定在被监测震动对象的‘都柱’101、‘都柱’101顶端的的尖顶端小平面、‘都柱’101的尖顶端小平面中心的奶头以及放置在都柱’101的尖顶端小平面上与奶头嵌合的‘丸’102组成；工作过程：当被监测震动体出现特定频率震动时，‘都柱’101发生共振震动，‘奶头’拨动‘丸’102向震动来源的方向滚落，实现对震动的感应；b、震动感应放大方法及装置：方法的原理是：利用震动感应系统中滚落的圆球的重力和惯性在一条倾斜的轨道上滚落，其产生的动力驱动轨道上安装的一套装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.张衡候风地动仪的一种复造方法和装置，其特征：由震动感应方法及装置、 震动感应放大方法及装置、震动报警装置、‘震动感应装置’复位方法及装置、 整体装置安装固定装置组成；a、震动感应方法及装置: 方法的特征是：先应用柱体能对机械震动的机械共振原理放大震动幅度；再利用放置柱体尖顶端的圆球的不稳定性和惯性在柱体震动方向的控制下向震动来源的方向滚落；装置是一套感应震动的机械装置，其特征是：由具有尖顶和尖顶小平面以及尖顶小平面中心凸起的柱体‘都柱’和光滑表面带中心凹孔或中心通孔的圆球‘丸’组成，圆球‘丸’可以放置在柱体‘都柱’尖顶小平面上，柱体‘都柱’能对与被迫震动有相应的震动，促使其尖顶小平面上放置的圆球‘丸’滚落；b、震动感应放大方法及装置：方法的特征是：利用圆球的重力和惯性在一条倾斜的轨道上滚落，其产生的动力驱动轨道上安装的一套装置，将被这套装置锁定的另一个圆球释放掉落，滚落的圆球继续滚落到装置中被锁定，用于下次被释放；装置是一套将震动感应动作放大的机械装置，其特征是：由 轨道‘道’和安装在轨道‘道’上的解锁/锁定装置‘关’、被解锁/被锁定装置‘发’、释放圆球/锁定圆球装置‘机’共三个装置以及轨道‘道’下端‘龙首’中被锁定的圆球‘丸’组成； c、震动监测报警装置：是一套震动感应放大后用于报警的装置，其特征是：由能被敲击发出声音的桶状体‘樽体’、能被掉落的圆球‘丸’撬动而敲击桶状体‘樽体’的‘锤击装置’以及安装和限制‘锤击装置’的支架‘樽腿’组成；d、震动感应装置复位方法和装置：方法的特征是：利用一套抓取装置先定位抓取圆球，再将圆球使用抓取装置配合柱体顶部的定位装置放置到柱体顶部上；装置是一套在震动监测报警装置动作后，将震动感应装置恢复到可以再次感应震动的机械装置，其特征是：由圆球‘丸’抓取装置‘丸夹’、圆球‘丸’/抓取装置‘丸夹’定位装置‘丸座’和柱体‘都柱’顶部定位装置：‘定位活牙’和‘开闭联动装置’组成；e、整体装置安装固定装置：是一套能将所有震动装置装置稳定、牢固、准确的组装和协调固定并有效保护的机械装置，其特征是：装置由 ‘樽体’、 ‘樽盖’、 ‘樽腿’、 ‘樽座’组成，其‘樽体’为上大下小的桶状形，其上按多个方位均分固定有多套‘震动感应放大装置’和‘震动监测报警装置’；‘樽盖’为下大上小的分三层的圆锥环形，盖于‘樽体’顶端，其顶部有‘樽顶盖’可揭开；‘樽腿’中空，其内部安装有‘锤击装置’并能接住从‘震动感应放大装置’掉落的圆球‘丸’，上面承托‘樽体’与‘樽体’固定连接，下面与‘樽座’固定连接；‘樽座’上面水平，承托‘樽腿’与‘樽腿’固定连接，中部垂直固定连接‘都柱’。...

【技术特征摘要】
1.张衡候风地动仪的一种复造方法和装置，其特征：由震动感应方法及装置、震动感应放大方法及装置、震动报警装置、‘震动感应装置’复位方法及装置、整体装置安装固定装置组成；a、震动感应方法及装置:方法的特征是：先应用柱体能对机械震动的机械共振原理放大震动幅度；再利用放置柱体尖顶端的圆球的不稳定性和惯性在柱体震动方向的控制下向震动来源的方向滚落；装置是一套感应震动的机械装置，其特征是：由具有尖顶和尖顶小平面以及尖顶小平面中心凸起的柱体‘都柱’和光滑表面带中心凹孔或中心通孔的圆球‘丸’组成，圆球‘丸’可以放置在柱体‘都柱’尖顶小平面上，柱体‘都柱’能对与被迫震动有相应的震动，促使其尖顶小平面上放置的圆球‘丸’滚落；b、震动感应放大方法及装置：方法的特征是：利用圆球的重力和惯性在一条倾斜的轨道上滚落，其产生的动力驱动轨道上安装的一套装置，将被这套装置锁定的另一个圆球释放掉落，滚落的圆球继续滚落到装置中被锁定，用于下次被释放；装置是一套将震动感应动作放大的机械装置，其特征是：由轨道‘道’和安装在轨道‘道’上的解锁/锁定装置‘关’、被解锁/被锁定装置‘发’、释放圆球/锁定圆球装置‘机’共三个装置以及轨道‘道’下端‘龙首’中被锁定的圆球‘丸’组成；c、震动监测报警装置：是一套震动感应放大后用于报警的装置，其特征是：由能被敲击发出声音的桶状体‘樽体’、能被掉落的圆球‘丸’撬动而敲击桶状体‘樽体’的‘锤击装置’以及安装和限制‘锤击装置’的支架‘樽腿’组成；d、震动感应装置复位方法和装置：方法的特征是：利用一套抓取装置先定位抓取圆球，再将圆球使用抓取装置配合柱体顶部的定位装置放置到柱体顶部上；装置是一套在震动监测报警装置动作后，将震动感应装置恢复到可以再次感应震动的机械装置，其特征是：由圆球‘丸’抓取装置‘丸夹’、圆球‘丸’/抓取装置‘丸夹’定位装置‘丸座’和柱体‘都柱’顶部定位装置：‘定位活牙’和‘开闭联动装置’组成；e、整体装置安装固定装置：是一套能将所有震动装置装置稳定、牢固、准确的组装和协调固定并有效保护的机械装置，其特征是：装置由‘樽体’、‘樽盖’、‘樽腿’、‘樽座’组成，其‘樽体’为上大下小的桶状形，其上按多个方位均分固定有多套‘震动感应放大装置’和‘震动监测报警装置’；‘樽盖’为下大上小的分三层的圆锥环形，盖于‘樽体’顶端，其顶部有‘樽顶盖’可揭开；‘樽腿’中空，其内部安装有‘锤击装置’并能接住从‘震动感应放大装置’掉落的圆球‘丸’，上面承托‘樽体’与‘樽体’固定连接，下面与‘樽座’固定连接；‘樽座’上面水平，承托‘樽腿’与‘樽腿’固定连接，中部垂直固定连接‘都柱’。2.根据权利要求1所述张衡候风地动仪的一种复造方法和装置的‘震动感应方法和装置’的具体特征在于：‘都柱’的材质和尺寸特征：能与震动波机械共振；结构特征包括两部分：一部分是‘圆柱体’，特征为长圆柱形，其顶端固定安装或一体制作‘圆锥形装置’，中部或下端与‘樽座’固定连接或与‘樽座’一体制作，下部稳固的与需要监测震动的物体连接，或者可以根据用途取消‘都柱’在‘樽座’以下的部分，另一部分是在‘圆柱体’上部顶端的中空‘圆锥形装置’，具体特征在于：在锥外斜面’上带多条均匀放射性分布圆弧形、用于承接和引导‘丸’滚落的‘凹槽’，它的外锥顶端设计有用于放置‘丸’的直径小于等于‘丸’直径1/10的‘水平微小平面’，在作为大型地震监测报警装置和教学装置时特征在于：在‘水平微小平面’中心开有直径小于等于‘水平微小平面’1/2的‘中心垂直平面微通孔’，‘锥外斜面’上开有多个‘四周垂直平面通孔’，内部设计有用于控制‘定位活牙’下落位置的‘高度限制面’，用于控制与‘圆柱体’结合安装的‘定位面’，作为其他用途时特征在于：在‘水平微小平面’中心有约小于‘丸’‘中心孔’的‘微小突起’；‘丸’特征是表面光滑带有表面微小‘中心孔’的圆球体，‘中心孔’可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勋智，
申请(专利权)人：张勋智，
类型：发明
国别省市：天津,12