神秘的黑洞展项设计方案

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1、神秘的黑洞项目技术方案1.技术方案1.1.引力场模拟本展品采用漏斗状台面模拟黑洞引力场，其漏斗形的引力场曲面形状决定了小球轨迹的真实性及观赏性，是影响本展品展示效果的关键因素。1.1.1.引力场曲面形状理论推导引力场曲面的作用是模拟黑洞的引力场，利用小球的自重在曲面上的水平分力，模拟小球受黑洞的引力。要求小球在曲面上任意点的水平力为指向黑洞中心，且与小球据黑洞中心的距离成正比，以符合万有引力公式。由于我们所模拟的空间在特定平面内，且万有引力空间上仅与半径有关，故曲面为绕黑洞中心的回转体，故我们只需

2、推导该回转体的侧母线即可。图中F：小球所受的水平分力；N：支反力；m1：小球质量；m1g小球自身重力。可求得：F=m1×g×tgα其中tgα为曲线的斜率，用k表示。得：F=m1×g×k万有引力公式：F引=G×（m1×m2）/r2令F引=F得：G×m1×m2/r2=m1×g×k整理得：G×m2/(g×r2)=k上式即为漏斗形引力场曲面的侧母线的斜率方程。将r改为x，对斜率方程进行不定积分即得到下面所需的原方程。y=-m2×G/g×1/x曲线形状：图1.引力场曲面的侧母线回转为曲面如下：图2.引力场曲

3、面公式中G、g的值按实际值选取，设计过程中需对m2进行调整，并进行仿真，以取得较好的展示效果。1.1.黑洞引力场布置展品需在1500mm圆形台面内布置两个黑洞引力场。见下图图2.黑洞引力场及发射装置布置发射装置置于黑洞中心连线的正下方，发射角度范围约90度，可体验小球各种接近和逃逸黑洞的轨迹。漏斗形引力场之外的平面均有微小的、指向回球滚道的坡度，可使小球在任意情况下，均无法停留在平面范围内。设立椭圆形挡边，挡边与平面为圆弧过渡，可使小球在贴近挡边运行时速度损失减小。1.设备布置图3.设备布置示意图

4、1.1.小球回收系统漏斗下方设置滚道，可使小球自动滚回发射位置下方。设有链式提升装置，自动将球提升至发射位置。1.2.弹射发射位置设有手动弹射器，可将小球弹出。弹射器发射角度可调节，且弹射力度可调节。1.1.图像系统黑洞上方设有摄像机，可将小球运动轨迹在水平面上的投影显示在大屏幕上，便于观众观察和正确的理解原理。2.制作工艺2.1.台面台面上含有两个漏斗形引力场曲面，形状要求精确，表面耐磨性好。台面采用玻璃钢材质，表面涂超硬聚酯漆，具有造型精确，表面硬度高、耐磨损的特点。漏斗形黑洞引力场由数控机床

5、加工侧母线样板，采用回转法制作模具，经玻璃钢翻制，制作出两个黑洞漏斗。两个漏斗与台面拼合粘接，刮腻子并打磨光滑。然后，进行小球滚动实验，并精确调整平面区域坡度。通过实验后，整体用玻璃钢翻制阴模，然后再从阴模上翻制出平台最终形状。表面经打磨后，涂聚酯漆，并经高温烘干后成型。保留平台阴模，如日后平台有损坏、磨损，可直接从阴模上翻制。2.2.台座台座采用钢结构骨架，外壳为玻璃钢结构，具有造型美观，制作方便的特点。台面置于台座内部上方，台座上表面铺设双层夹胶钢化平板玻璃，保护下方小球及滚道。机科发展科技股

6、份有限公司贺志强133661057692010-4-15