专利名称：仿东汉张衡候风地动仪内部装置的制作方法
技术领域：
该实用新型装置适用于地动仪的制造，特适用于复原东汉张衡候风地动仪。
目前陈设于北京中国革命历史博物馆的木质候风地动仪是1959年中国历史博物馆研究员王振铎先生精心设计制造的复原模型，外观十分漂亮，30多年来这台复原模型成了中国古代科技文化的象征，为公众所接受，然而，到底原来的候风地动仪内部结构是什么样子，并没有弄清楚，功能也没有达到原物的水平。王振铎先生的复原认定此物的工作原理是“倒立摆”，所谓“倒立摆”就个尖脚棒槌直立在那里，一有地震它就倒了，王振铎先生的模型中使这棒槌站在尊的中央，周围对称地设计有八大杠杆机构，棒槌倒向哪方就砸开那边的机关，使龙嘴里的球掉下来，问题是《后汉书·张衡传》中的原文说是“中有都柱”而都柱却不能说成是个倒立摆，都柱的柱是不动的构件，而倒立摆一碰就倒怎么叫柱呢？再者整个候风地动仪是个高大的铜尊，高度超过2米，最大直径1.8米，这个大铜尊本身就有二吨多重，这与那条轻盈无根的棒槌怎么也配不上，所以原张衡候风地动仪内部结构并不清楚，且这种倒立摆单一结构，这种内部结构不应是东汉张衡的原设计。
王振铎先生制出了候风地动仪是很伟大的，是了不起的贡献，但目前测震实用还有些不足，为了追根求源，再造东汉张衡候风地动仪(特别是内部装置)仍是很有必要的。
该实用新型的任务是设计一种既简便，又灵敏，能使用，更接近东汉科学技术水平的地震仪内部装置。
该实用新型的技术方案铜尊内有都柱直径0.4米，高2.3米的铜柱，重约2吨，它有个底盘，底盘下面有八个铜球均置(呈八点圆环)作滚珠，可以水平滑动，是惯性体，但是没有地震纵波冲击，它一点都不会动，因为有八个龙关从八个对称方向把它顶住了。都柱上带有八组两级放大的杠杆，那龙关是横放在铜滑槽内的铜块，一头顶在铜尊沿上，一头顶在前级杠杆的下端支点以上，两级杠杆的机械放大率达到一二百倍。也就是说，如果龙关向中心挤进0.01毫米，那条靠近都柱向下悬垂的牙机杠杆下端将向外移动1～2毫米，于是原来被牙机杠杆下端压着的龙机杠杆的尾尖便被放开，龙机杠杆以重力作用自然倾倒向外，推动铜丸下落掉入蛤蟆嘴里触击肚子里的音响器报警。龙机杠杆形状很象一条龙，它下面有两条腿，站在转轴(支点)上，尾巴尖横折又上翘，构成受控的牙。它的上身有两只“手”，是执行自锁功能的。这就是张衡传原文所说的“一龙发机而七首不动”，要求有这种机构。我们称这种机构为龙锁。它的结构是在铜尊里，都柱外周围悬吊一水平环，该环用八条垂直细钩吊在铜尊内沿上，又有八条水平细钩牵着都柱，所以只能作小角度转动，但足够自由。环上有16个小立柱，每一对小立柱对着一龙的双“手”、龙“手”是装在龙体前的一对爪，爪是有斜缝的掌面，在向前运动时嵌入水平环上的一对小立柱，并拨动龙锁水平环转一个角度，于是其他七对小立柱与对应的龙爪偏离。就把它们锁住了。在整复时，落丸龙“手”被推复位，也把龙锁带动复位。另外，下边的八只蛤蟆，不能分离放置，应与铜尊座和铜尊制成一体，且肚子里设有音响器。
该实用新型的具体结构，结合附图1、2，详细叙述如下在铜尊(8)内都柱(1)上，均匀固定八个铜滑槽(16)，每个铜滑槽里端固定有支点1(9)，每个铜滑槽中间固定有支点2(10)，前级杠杆(6)下端装在支点2(10)上，龙关(3)放入铜滑槽(16)，一端顶住铜尊(8)的内沿，一端顶住前级杠杆(6)下端支点2(10)的上边，另外，将牙机杠杆(2)装在支点1(9)上，牙机杠杆(2)的下端压住龙机杠杆(4)的尾尖，龙机杠杆(4)的下端装在支点3(11)上(八个支点均布)，八个龙机杠杆(4)的上半部有一段为龙机身(18)，龙机身前边装着一双龙手(19)(也叫龙爪)，共有八双龙手(19)，每只龙手上有一条斜缝，每双龙手(19)对着水平环(22)上的一对小立柱(20)(环上均置八对小立柱)，八个支点3(11)均匀固定在都柱(1)的底盘(12)上，底盘(12)与铜尊座(15)中间均匀摆放着八个铜球(13)(呈八点园环)，铜尊座(15)上面有位置均匀的八只蛤蟆(14)，蛤蟆和铜尊座(15)与铜尊(8)制成一体，每个蛤蟆(14)肚子里设有音响器。
另外，龙锁(5)是一个悬吊水平环(22)，用八条垂直细钩(17)均匀吊在铜尊(8)的内沿上，又有八条水平细钩(21)均匀牵着都柱(1)，水平环(22)上固定有八对小立柱(20)均匀分布，水平环内有八个龙机杠杆(4)上半部一段作为龙机身(18)，龙机身(18)前边装着一双龙手(19)(八双龙手均布)，每只龙手上有一条斜缝，每双龙手(19)上的斜缝对着水平环(22)上边的一对小立柱(20)，八对小立柱均布，有一对小立柱嵌入龙手(19)的斜缝时拨动水平环转一个小角度，其余七对小立柱(20)与对应的一双龙手(19)偏离就把他们闭锁住(即“一龙发机而七首不动”)。
完成测地震具体动作叙述如下铜尊某一方向受地震纵波的冲击。使龙关顺铜滑槽向里微动，龙关的里端碰住前级杠杆下端，使前级杠杆上端向里碰击牙机杠杆的上端向里使牙机杠杆下端向外位移，释放龙机杠杆下端尾尖，尾尖向上翘，促使龙机杠杆上端向外，顶出铜丸掉入下边蛤蟆嘴中撞击蛤蟆肚子里的音响器报警，方可测出地震方向。当某龙机杠杆向外顶出铜丸时，龙机杠杆上部的一双龙手(龙爪)上的斜缝嵌入水平环上对应的一对小立柱，使水平环转一小角度。其余七双龙手与其对应的水平环上的七对小立柱偏离，就把它们锁住了。这样的龙锁即完成张衡所说的“一龙发机而七首不动”。
该实用新型具有如下优点1.此地动仪惯性大，不受外界非地震因此的干扰。
2.地震时大铜尊总重有4吨多重，其都柱有2吨多重，都柱则以其惯性保持不动。
3.该候风地动仪较倒立摆灵敏的多。
4.复原操作很简单，不要开盖，只要从龙嘴的喉孔外边伸进一根棍，轻轻一捅，就能把倒了的龙机杠杆扶回去，龙锁又恢复原位，把铜球放回龙嘴原位就可以了。
5.该设计形貌足够气派(按王振铎先生外观制造)，不失其科技文化史的象征性。


附图1候风地动仪内部装置示意图1.都柱2.牙机杠杆3.龙关4.龙机杠杆5.龙锁6.前级杠杆7.铜丸8.铜尊9.支点1 10.支点2 11.支点3 12.都柱底盘13.铜球 14.蛤蟆 15.铜尊座16.铜滑槽 17.垂直细钩附图2龙锁机构意示图18.龙机身19.龙手(爪)20.一对小立柱21.水平细钩 22.水平环
权利要求1.仿东汉张衡候风地动仪内部装置，是铜尊、都柱、龙锁和由牙机杠杆、龙关、龙机杠杆、前级杠杆、铜滑槽及三个支点等构成相同的八组机构组成，其特征在于在铜尊(8)内都柱(1)上，均匀固定八个铜滑槽(16)，每个铜滑槽里端固定有支点(9)，每个铜滑槽中间固定有支点2(10)，前级杠杆(6)下端装在支点2(10)上，龙关(3)放入铜滑槽(16)，一端顶住铜尊(8)的内沿，一端顶住前级杠杆(6)下端支点2(10)的上边，另外，将牙机杠杆(2)装在支点1(9)上，牙机杠杆(2)的下端压住龙机杠杆(4)的尾尖，龙机杠杆(14)的下端装在支点3(11)上，八个支点均布，八个龙机杠杆(4)的上半部有一段为龙机身(18)，龙机身前边装着一双龙手(19)，也叫龙爪，共有八双龙手(19)，每只龙手上有一条斜缝，每双龙手(19)对着水平环(22)上的一对小立柱(20)，环上均置八对小立柱，八个支点3(11)均匀固定在都柱(1)的底盘(12)上，底盘(12)与铜尊座(15)中间均匀摆放着八个铜球(13)，呈八点园环，铜尊座(15)上面有位置均匀的八只蛤蟆(14)，蛤蟆和铜尊座(15)与铜尊(8)制成一体，每个蛤蟆(14)肚子里设有音响器。
2.根据权利要求1所说的仿东汉张衡候风地动仪内部装置，其特征在于龙锁(5)是一个悬吊水平环(22)，用八条垂直细钩(17)均匀吊在铜尊(8)的内沿上，又有八条水平细钩(21)均匀牵着都柱(1)，水平环上固定有八对小立柱(20)均匀分布，水平环内有八个龙机杠杆(4)上半部一段作为龙机身(18)，龙机身(18)前边装着一双龙手(19)，八双龙手均布，每只龙手上有一条斜缝，每双龙手(19)上的斜缝对着水平环(22)上边的一对小立柱(20)，八对小立柱均布，有一对小立柱嵌入龙手(19)的斜缝时拨动水平环转一个小角度，其余七对小立柱(20)与对应的一双龙手(19)偏离就把他们闭锁住，即“一龙发机而七首不动”。
专利摘要仿东汉张衡候风地动仪内部装置，是由都柱、铜尊、龙销、龙关、前级杠杆、龙机杠杆和三个支点等组成的，当地动仪某一方向受地震纵波冲击时，龙关向内位移，对前级杠杆下端产生顶力，通过支点10使前级杠杆上端向里压使牙机杠杆上端向里移动，通过支点9使牙机杠杆下端向外移动，放掉被压着的龙机杠杆尾尖，通过支点11使龙机杠杆向外倾倒，龙机杠杆上端将铜丸顶出，掉入蛤蟆嘴中碰击肚子里的音响器报警，同时，其他七个龙机杠杆被龙锁锁住。
文档编号G01V1/18GK2246810SQ95207479
公开日1997年2月5日 申请日期1995年4月8日 优先权日1995年4月8日
发明者李志超 申请人:李志超