自控飛機類游樂設備設計要點探討

王志明 劉勇

摘 要：在人們生活水平不斷提高的背景下，大型游樂設備已經逐漸成為滿足人們游樂需求的主要途徑，越來越受到人們的青睞。但是，由于我國大型游樂設備行業發展起步較晚、發展時間較短，相關技術水平不夠高，因此實際運行安全很難得到保障。只有對這類游樂設備的安全性和各部件的強度進行校核，才能保證其平穩運行。本文以自控飛機類游樂設備為例，通過計算其關鍵部件的設計，并對設備部件強度進行校核，明確設備的設計要點，旨在提高設備運行的安全性。

關鍵詞：自控飛機類游樂設備 設計要點 探討

引言：

隨著我國經濟發展水平的不斷提高，人們的物質生活追求增加的同時，對精神生活的重視程度也越來越高，游樂場和主題公園等觀光游樂場所已經成為人們外出的主要目的地。但也正因為這樣，隨著游樂場所人流量的不斷擴大，相關安全問題也逐漸涌現。經調查發現，近幾年在游樂場所中，因游樂設備故障而造成的安全事故的數量逐年增加。這就需要游樂設備生產廠商、設備使用者和經營者等多個部門，甚至是游客自身都要強化安全意識，通過多方合作，營造更好的游樂環境，將一切安全隱患扼殺在搖籃里。

現在所說的大型游樂設備主要是指在《特種設備安全監察條例》中規定的，以經營為主要目的，在運行過程中承載乘客游樂的一些大型設施。這類設施的規定范圍為最大運行速度不小于每秒2米，或者運行高度距離地面不能小于2米，要盡可能的保證游客的安全。

自控飛機類游樂設施是當前游樂場所中較為常見的大型游樂設施，它屬于機電類特種設備。這類游樂設備主要是指：游客坐在設備的剛性支臂上，圍繞中心轉動，整個設備在運行過程中做升降運動，這種游樂設施的設計結構和運動形式單一，自控飛機和章魚系列是這類設備的常見形式。

一、設備簡介

自控飛機類游樂設備是現階段游樂場所中使用較為廣泛的大型游樂設備，“自控飛機”指的是自控飛機類游藝機。游客可以坐在燈光閃爍、絢麗多姿的“飛機”上，通過機身上的按鈕自行控制飛機的升降。同時，還可以通過點擊仿真炮按鈕來對前方飛機實施操控，只要一點擊，就會發生逼真、洪亮的射擊炮的聲音，給人們以一種刺激的感受。如果瞄準擊中，前方的飛機就會被擊中，然后迅速下降直至降到最底端。在“飛機”飛行的過程中，熱門會有一種身臨其境的感覺，方法置身于云霧之中，可以感受到飛機升降而帶來的跌宕起伏的感覺，仿佛將自己置于浩瀚的宇宙空間之中。并且，在這一過程中，飛機速度也會發生變化，時而快、時而慢，給人帶來驚險刺激的感受。自控飛機類游樂設備的回轉直徑比較大，可以提升至較高高度，能給游客帶來一種刺激性的體驗。這類設備的機身設計造型相對獨特，并且美觀，具有較強的操作性，質量水平較高，在游樂體驗的過程中，還備有應景的音樂伴奏，具有較強的體驗性，是一種比較理想的游樂設備，受到了廣大游客，特別是青少年游客的喜愛。

二、對自控飛機類游樂設備的基本安全分析及設計規定

首先，這類設備在啟動和停止運行時具有一定的平穩性，因為都設有一個緩沖的過程，但是在啟動過程中，升降臂的超極限位置很容易造成危險，一經控制不當，就會給游客的人身安全構成威脅。其次，如果在設備運行過程中，乘坐物平衡拉桿發生了故障，那么游客身體就會失去平衡，進而埋下安全隱患；再次，在機械設備升降缸的重擊振動下，往往會給設備本身運行帶來不便，可能導致油氣管路爆裂，不但會影響設備的正常運行，還會給游客生命安全帶來威脅。另外，還有一些安全隱患需要被進行有效的分析，比如：液壓站或者氣泵的噪聲影響和電氣元件的安全性能等，此外，游客的操作不當也會對設備的安全性構成影響。

三、自控飛機類游客設備的主要載荷分析

第一是永久荷載，主要是指設備中各個部件的自重；第二是活載荷，這一載荷主要是指乘客自身的重量，一般說來，國家對成年人按照70千克的標準進行計算；第三是風、雪載荷，通過對設備的迎風面積進行分析，按照最大風速14m/s進行計算，來計算設備在工作狀態下的風載荷。而雪載荷主要是根據設備的俯視表面積計算，一般按照0.2kn的雪壓計算[1]。通常情況下，這兩種載荷對自控飛機了游樂設備的影響比較小。

四、自控飛機類游樂設備設計要點分析

（一）座艙與平衡拉桿的受力分析

一般情況下，座艙和大臂使用圓柱銷軸進行銜接。這里主要對平衡拉桿的受力情況進行計算，并分析大臂和座艙之間銷軸的受力情況，從而對設備形狀和尺寸 進行確定，以便校核其強度。

（二）液（氣）壓缸受力分析

除了要考慮推力因素之外，還要考慮液（氣）壓缸的穩定性問題。需要對液（氣）壓缸的活塞桿的歐拉臨界載荷進行計算。另外，在液（氣）壓缸的控制方面，不但要使用常規手段進行安全防護，還要配有緩沖措施和因大臂意外下降，而及時疏散乘客的措施，比如：使用緩沖液壓缸、在無桿腔間和有桿腔間加裝手動閥門。

（三）安全系數

在對這類大型游樂設備的零部件和焊接縫隙進行計算的時候，它的最大的應力和材料極限應力的比值不能小于5，即設備的安全系數不能低于5。即使是一般構件，其安全系數也不能小于3.5，對于脆性材料來說，其安全系數不能小于8.

（四）其他方面

在電機的選擇上，最好要選用寬頻三相異步電機，從而可以更好的對變頻器控制設備的“緩起”和“緩停”動作進行適應。在選擇減速機時，不能選擇有自鎖功能的渦輪減速機，防止因意外停電而致使設備急停，反之沖擊事件的發生。除此之外，還要對限位裝置、控制系統、安全防護系統和電氣系統等進行接地和避雷處理。當然，在設備的制造和安裝的過程中，還要對重要的銷軸和焊縫進行探傷操作，并對設備進行定期的檢查和保養，這一過程的實施都需要符合GB8404-2008游樂設施安全規范的要求[2]。

五、結語

綜上所述，自控飛機類游樂設備作為現代游樂場所使用最為廣泛的大型游樂設備，越來越受到廣大乘客的青睞。正因為如此，相關部門才更加要對這類設備的安全性進行全面的考慮，因為這類設備的安全性直接關系到游客的人身安全。因此，在新的社會發展時期，必須要對自控飛機類游樂設備的設計要點進行有效分析，盡可能的提高其安全性能。

參考文獻：

[1] 全國索道與游樂設施標準化技術委員會.《GB8408-2008游樂設施安全規范》，北京：中國標準出版社，23-25.

[2] 國家質量技術監督局.《GB/T 18163-2008自控飛機類游藝機通用技術條件》，北京：中國標準出版社.

作者簡介：王志明，男，1987年7月出生， 大專學歷 ，深圳華僑城卡樂技術有限公司， 機械工程師 ，研究方向：游樂設施結構設計。

劉勇 ，男，1989年2月出生， 本科學歷 ，深圳華僑城卡樂技術有限公司， 機械設計工程師 ，研究方向：游樂設施結構設計。