自控飞机类游乐设备设计要点探讨

王志明 刘勇

摘 要：在人们生活水平不断提高的背景下，大型游乐设备已经逐渐成为满足人们游乐需求的主要途径，越来越受到人们的青睐。但是，由于我国大型游乐设备行业发展起步较晚、发展时间较短，相关技术水平不够高，因此实际运行安全很难得到保障。只有对这类游乐设备的安全性和各部件的强度进行校核，才能保证其平稳运行。本文以自控飞机类游乐设备为例，通过计算其关键部件的设计，并对设备部件强度进行校核，明确设备的设计要点，旨在提高设备运行的安全性。

关键词：自控飞机类游乐设备 设计要点 探讨

引言：

随着我国经济发展水平的不断提高，人们的物质生活追求增加的同时，对精神生活的重视程度也越来越高，游乐场和主题公园等观光游乐场所已经成为人们外出的主要目的地。但也正因为这样，随着游乐场所人流量的不断扩大，相关安全问题也逐渐涌现。经调查发现，近几年在游乐场所中，因游乐设备故障而造成的安全事故的数量逐年增加。这就需要游乐设备生产厂商、设备使用者和经营者等多个部门，甚至是游客自身都要强化安全意识，通过多方合作，营造更好的游乐环境，将一切安全隐患扼杀在摇篮里。

现在所说的大型游乐设备主要是指在《特种设备安全监察条例》中规定的，以经营为主要目的，在运行过程中承载乘客游乐的一些大型设施。这类设施的规定范围为最大运行速度不小于每秒2米，或者运行高度距离地面不能小于2米，要尽可能的保证游客的安全。

自控飞机类游乐设施是当前游乐场所中较为常见的大型游乐设施，它属于机电类特种设备。这类游乐设备主要是指：游客坐在设备的刚性支臂上，围绕中心转动，整个设备在运行过程中做升降运动，这种游乐设施的设计结构和运动形式单一，自控飞机和章鱼系列是这类设备的常见形式。

一、设备简介

自控飞机类游乐设备是现阶段游乐场所中使用较为广泛的大型游乐设备，“自控飞机”指的是自控飞机类游艺机。游客可以坐在灯光闪烁、绚丽多姿的“飞机”上，通过机身上的按钮自行控制飞机的升降。同时，还可以通过点击仿真炮按钮来对前方飞机实施操控，只要一点击，就会发生逼真、洪亮的射击炮的声音，给人们以一种刺激的感受。如果瞄准击中，前方的飞机就会被击中，然后迅速下降直至降到最底端。在“飞机”飞行的过程中，热门会有一种身临其境的感觉，方法置身于云雾之中，可以感受到飞机升降而带来的跌宕起伏的感觉，仿佛将自己置于浩瀚的宇宙空间之中。并且，在这一过程中，飞机速度也会发生变化，时而快、时而慢，给人带来惊险刺激的感受。自控飞机类游乐设备的回转直径比较大，可以提升至较高高度，能给游客带来一种刺激性的体验。这类设备的机身设计造型相对独特，并且美观，具有较强的操作性，质量水平较高，在游乐体验的过程中，还备有应景的音乐伴奏，具有较强的体验性，是一种比较理想的游乐设备，受到了广大游客，特别是青少年游客的喜爱。

二、对自控飞机类游乐设备的基本安全分析及设计规定

首先，这类设备在启动和停止运行时具有一定的平稳性，因为都设有一个缓冲的过程，但是在启动过程中，升降臂的超极限位置很容易造成危险，一经控制不当，就会给游客的人身安全构成威胁。其次，如果在设备运行过程中，乘坐物平衡拉杆发生了故障，那么游客身体就会失去平衡，进而埋下安全隐患；再次，在機械设备升降缸的重击振动下，往往会给设备本身运行带来不便，可能导致油气管路爆裂，不但会影响设备的正常运行，还会给游客生命安全带来威胁。另外，还有一些安全隐患需要被进行有效的分析，比如：液压站或者气泵的噪声影响和电气元件的安全性能等，此外，游客的操作不当也会对设备的安全性构成影响。

三、自控飞机类游客设备的主要载荷分析

第一是永久荷载，主要是指设备中各个部件的自重；第二是活载荷，这一载荷主要是指乘客自身的重量，一般说来，国家对成年人按照70千克的标准进行计算；第三是风、雪载荷，通过对设备的迎风面积进行分析，按照最大风速14m/s进行计算，来计算设备在工作状态下的风载荷。而雪载荷主要是根据设备的俯视表面积计算，一般按照0.2kn的雪压计算[1]。通常情况下，这两种载荷对自控飞机了游乐设备的影响比较小。

四、自控飞机类游乐设备设计要点分析

（一）座舱与平衡拉杆的受力分析

一般情况下，座舱和大臂使用圆柱销轴进行衔接。这里主要对平衡拉杆的受力情况进行计算，并分析大臂和座舱之间销轴的受力情况，从而对设备形状和尺寸 进行确定，以便校核其强度。

（二）液（气）压缸受力分析

除了要考虑推力因素之外，还要考虑液（气）压缸的稳定性问题。需要对液（气）压缸的活塞杆的欧拉临界载荷进行计算。另外，在液（气）压缸的控制方面，不但要使用常规手段进行安全防护，还要配有缓冲措施和因大臂意外下降，而及时疏散乘客的措施，比如：使用缓冲液压缸、在无杆腔间和有杆腔间加装手动阀门。

（三）安全系数

在对这类大型游乐设备的零部件和焊接缝隙进行计算的时候，它的最大的应力和材料极限应力的比值不能小于5，即设备的安全系数不能低于5。即使是一般构件，其安全系数也不能小于3.5，对于脆性材料来说，其安全系数不能小于8.

（四）其他方面

在电机的选择上，最好要选用宽频三相异步电机，从而可以更好的对变频器控制设备的“缓起”和“缓停”动作进行适应。在选择减速机时，不能选择有自锁功能的涡轮减速机，防止因意外停电而致使设备急停，反之冲击事件的发生。除此之外，还要对限位装置、控制系统、安全防护系统和电气系统等进行接地和避雷处理。当然，在设备的制造和安装的过程中，还要对重要的销轴和焊缝进行探伤操作，并对设备进行定期的检查和保养，这一过程的实施都需要符合GB8404-2008游乐设施安全规范的要求[2]。

五、结语

综上所述，自控飞机类游乐设备作为现代游乐场所使用最为广泛的大型游乐设备，越来越受到广大乘客的青睐。正因为如此，相关部门才更加要对这类设备的安全性进行全面的考虑，因为这类设备的安全性直接关系到游客的人身安全。因此，在新的社会发展时期，必须要对自控飞机类游乐设备的设计要点进行有效分析，尽可能的提高其安全性能。

参考文献：

[1] 全国索道与游乐设施标准化技术委员会.《GB8408-2008游乐设施安全规范》，北京：中国标准出版社，23-25.

[2] 国家质量技术监督局.《GB/T 18163-2008自控飞机类游艺机通用技术条件》，北京：中国标准出版社.

作者简介：王志明，男，1987年7月出生， 大专学历 ，深圳华侨城卡乐技术有限公司， 机械工程师 ，研究方向：游乐设施结构设计。

刘勇 ，男，1989年2月出生， 本科学历 ，深圳华侨城卡乐技术有限公司， 机械设计工程师 ，研究方向：游乐设施结构设计。