[实用新型]仿东汉张衡候风地动仪内部装置

说明书

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。