[实用新型]一种自动增强秋千振荡幅值的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种令秋千摆动的装置，特别是一种自动增强秋千振荡幅值的装置，属于娱乐设施领域。

背景技术

荡秋千是一种游戏者的身体随着秋千一起上下起落的游戏，作为一项从中国晋代就开始流行的民间娱乐游戏活动，现在流行于全世界各地。现在一般荡秋千有两种方式，一种是游戏者坐在踏板上，由外人在游戏者的背后推动或是身前拉动让游戏者的身体随着秋千一起上下起落。另一种方法是游戏者自己在登上秋千的踏板时使秋千有一个初速度，产生一个小的摆动，然后随着秋千的摆动做起立和下蹲的动作，当秋千下落时蹲下，当秋千上升时站立；这里的关键在于利用规律的动作控制重心，从而控制秋千摆绳的等效长度。现有的荡秋千的方式的缺陷在于，由人工推动时，秋千的摆动时强时弱，不能实现让秋千摆动幅度逐步增强的目的；游戏者自己摆动时，重心很难控制，并且不能一次性保持在一个较高的摆动幅度上，不能让游戏者舒适地享受秋千的乐趣。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自动增强秋千振荡幅值的装置。提出秋千摆绳的摆长在其旋转轴心处，按照一定的频率和幅值周期性地调节长度。在摆长调节的幅值、频率满足特定条件时，偏离初始平衡位置的秋千会以参数共振的形式逐渐越摆越高。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种自动增强秋千振荡幅值的装置，包括秋千摆绳和秋千踏板，还包括摆长控制电机和秋千运动轴心，所述秋千运动轴心固定连接在所述摆长控制电机上，所述摆长控制电机驱动所述秋千运动轴心正反旋转，所述秋千摆绳卷绕在所述秋千运动轴心上，所述秋千摆绳的长度随着所述秋千运动轴心的正反旋转而变化，所述秋千踏板固定在所述秋千摆绳上。 

本装置实现秋千逐渐越摆越高的原理如下：

本实用新型首先通过拉格朗日动力学方程对秋千的单摆运动进行分析。令秋千的摆长L和偏离竖直位置的夹角                                                都是关于时间t的函数。则秋千运动控制方程为：

        （1）

令摆长L变化的频率满足秋千单摆固有频率的条件，从而使秋千的摆动和摆长的变化形成参数共振，并以参数共振的形式越摆越高。因此令，其中为秋千摆绳初始长度，为秋千摆长变化幅值，同时令秋千摆绳长度变化频率为秋千固有频率的倍数，所以秋千运动控制方程变成：

        （2）

通过设定初始条件并求解此方程可得出结果，即利用周期性控制秋千摆长长度，令秋千的水平位移以参数共振的形式不断增加，从而达到令秋千越摆越高的目的。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点：

相比于现有的技术，本实用新型结构简单，利用控制秋千摆长来提供一种简单易行，且不令游戏者费心让他人推动或是自己控制重心驱动秋千摆动的办法使秋千能够持续振荡下去，并且使得振荡的幅度以一个正弦函数的形式逐步增强，使游戏者最舒适的享受到秋千的乐趣。

附图说明

图1是本实用新型秋千运动系统的侧面示意图。

图2是本实用新型秋千运动系统的正面示意图。

图3是本实用新型实施例的秋千摆动振幅的结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述，

如图1和图2所示，一种自动增强秋千振荡幅值的装置，包括秋千摆绳2和秋千踏板3，还包括摆长控制电机1和秋千运动轴心4，所述秋千运动轴心4固定连接在所述摆长控制电机1上，所述摆长控制电机1驱动所述秋千运动轴心4正反旋转，所述秋千摆绳2卷绕在所述秋千运动轴心4上，所述秋千摆绳2的长度随着所述秋千运动轴心4的正反旋转而变化，所述秋千踏板3固定在所述秋千摆绳2上。

根据（2）式，在本实施例中，秋千摆绳2的初始摆长为5m，秋千摆长变化幅值为0.001，由摆长控制电机1控制的摆长变化频率为=2.8。在给予秋千一个较小的初速度后，让其自然振荡，同时开启摆长控制电机1周期控制摆长，令秋千的振幅逐步增大。如图3所示，由计算得出秋千在水平方向的位移，随着摆动的进行，秋千越摆越高。可根据需要调节秋千摆长变化最大幅值，秋千的摆长等参数，以满足不同人群，场合的需要。