一种用于大型演出的可折叠式球状体道具结构.pdf

本发明公开了一种用于大型演出的可折叠球状体道具结构，包括：球状体(3)，可进行折叠；顶升装置(1)，安置在球状体(3)的内部，其顶部与球状体的顶部相连；底层固定架(9)，用于安置和固定顶升装置(1)；自预应力钢索，安置在球状体(3)内用于保持处于伸展状态的球状体(3)的稳定。本发明的道具结构在表演前和结束表演时可将其折叠起来并收放到容积小于存放半个球体所需的空间内。在表演时能展开成巨大球体，球体在能承载自身载荷和球体上众多特技表演者载荷的同时保持球体自身的稳定。

1.  一种用于大型演出的可折叠球状体道具结构，其特征在于包括：
球状体(3)，可进行折叠；
顶升装置(1)，安置在球状体(3)的内部，其顶部与球状体的顶部相连；
底层固定架(9)，用于安置和固定顶升装置(1)；
自预应力钢索，安置在球状体(3)内，用于保持处于伸展状态的球状体(3)的稳定。

2.  如权利要求1所述的可折叠球状体道具结构，其特征在于：所述球状体(3)包括可叠放的多个环体(11-19)，其顶部还设有与所述顶升装置顶部相连的顶升平台(10)，顶升平台(10)与球状体(3)通过均匀布置的数根钢拉杆相连，所述多个环体(11-19)的直径根据球体外形由球状体中部向两端逐渐减小，其相邻环体之间通过交替设置的吊绳(8)相连。

3、  如权利要求2所述的可折叠球状体道具结构，其特征在于：所述球状体(3)各环体上均布有交叉肋板(20a)用于支撑L形平台(20)，L形平台上可供表演者站立和表演，并且各环体上设有吊挂表演者的钢丝绳(27)，所述吊绳(8)的两端分别固定在相邻两个环体上的交叉肋板(20a)上。

4、  如权利要求1至3任一所述的可折叠球状体道具结构，其特征在于：所述每个环体由多个环段(15”、15’)拼接而成，相邻两环段(15”、15’)之间的连接部位设可相互嵌套的部件(151、152)，所述相互嵌套的部件的嵌套部位通过插销(153)固定。

5、  如权利要求1至3任一所述的球状体道具结构，其特征在于：所述顶升装置(1)由可套叠的多级升降架(31、32、33)构成，所述多根自预应力钢索(2)对称布置在球状体内，其中每根自预应力钢索的一端与球状体(3)的中部相连，另一端与底层固定架(9)相连，当所述多个升降架伸出至完全升起的位置时，所述自预应力钢索(2)完全张紧。

6、  如权利要求5所述的球状体道具结构，其特征在于：
在顶升装置(1)上固定有与每根所述自预应力钢索(2)一一对应的定滑轮(23)，所述每根自预应力钢索通过绕过相应的定滑轮(23)而由其导向；
在所述球状体(3)的中部设连接板(21)，所述自预应力钢索(2)的所述一端通过卸扣连接在连接板(21)上；所述底层固定架(9)上设连接耳板(26)，所述自预应力钢索(2)的所述另一端通过卸扣连接在所述连接耳板(26)上。

7、  如权利要求1所述的球状体道具结构，其特征在于所述的顶升装置包括：
依次套叠的多级升降架(31、32、33)，套装在所述底层固定架(9)内；
升降装置，用于驱动所述多级升降架(31、32、33)升起。

8、  如权利要求7所述的球状体道具结构，其特征在于：
所述的多级升降架包括至少二级升降架(31、32)；
所述的升降装置包括第一升降装置和第二升降装置，第一升降装置安置在底层固定架(9)内，包括第一循环升降链条组(93)、驱动第一循环升降链条组移动的驱动装置(97)，用于驱动一级升降架(31)升起；第二升降装置安置在一级升降架(31)内，包括第二循环升降链条组(94)、驱动第二循环升降链条组移动的驱动装置，用于驱动二级升降架(32)升起。

9、  如权利要求8所述的球状体道具结构，其特征在于：
所述第一循环升降链条组(93)下部绕过驱动链轮(97a)，上部绕过安置在底层固定架(9)顶部的转向链轮(912)，形成内侧链条和外侧链条，内侧链条通过连接装置(95)与一级升降架(31)底部连成一体，使得当驱动链轮(97a)正转驱动第一循环升降链条组时，外侧链条下移而内侧链条上移，由此带动一级升降架(31)升起，当驱动链轮(97a)反转时，内侧链条下移而外侧链条上移，使一级升降架下降；
第二循环升降链条组(94)下部绕过第二驱动装置的驱动链轮，上部绕过安置在一级升降架顶部的转向链轮(92)，形成内侧链条和外侧链条，内侧链条通过第二连接装置与二级升降架底部连成一体，使得当驱动链轮正转驱动第二循环升降链条组时，外侧链条下移而内侧链条上移，由此带动二级升降架(32)升起，当驱动链轮反转时，内侧链条下移而外侧链条上移，使二级升降架下降。

10、  如权利要求8所述的球状体道具结构，其特征在于：
还包括套叠在二级升降架内的三级升降架，三级升降架通过安置在二级升降架内的升降油缸(34)顶升。

一种用于大型演出的可折叠式球状体道具结构
技术领域
本发明涉及一种舞台装置，特别涉及一种能够承载表演者的可收缩和展开的表演用道具结构。
背景技术
在大型的演出中，往往将一些大型的结构或道具需要做成10m以上的球状体，而且需要特技演员在该球状体上面做特技表演。现有的球状体表演用道具不仅占用空间太大，而且使特技演员不能迅速到位。此外，由于现有的球状体表演用道具不能收缩，因此要求的存放空间较大。
目前，没有既能存放在相对较小空间内又能满足球体本身结构的承载要求的球状体表演用道具。
此外，对于上述球状体的道具结构，由于需要供众多表演者在其上进行行走、跳跃等表演活动，因此要求其必须保持球体的稳定性以保证表演者的安全。
而且，由于撑起后的球状体道具的体积比较大，其需要沿升降方向有较大行程，因此，要求顶升装置必须有较大的升降距离，既保证球状体缩回成半球体以便存放在较小空间内，又能够将其稳定升起并保持呈球体状。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大型演出的可折叠式球状道具结构，其能够在表演时展开成能承载表演者的球体并保持球体的稳定，在结束表演时可折叠起来并收放到容积小于存放半个球体所需的空间内。
为实现本发明的目的，提供的可折叠式球状道具结构包括：球状体，可进行折叠；顶升装置，安置在球状体的内部，其顶部与球状体的顶部相连；底层固定架，用于安置和固定顶升装置；自预应力钢索，安置在球状体内用于保持处于伸展状态的球状体的稳定。
其中，球状体包括可叠放的多个环体。球状体  的顶部还设有与顶升装置顶部相连的顶升平台，顶升平台与球状体通过均匀布置的数根钢拉杆相连，多个环体的直径根据球体外形由球体中部向两端逐渐减小，其相邻环体之间通过交替设置的吊绳相连。
特别是，每个环体由多个环段拼接而成。相邻两环段之间的连接部位设可相互嵌套的部件，相互嵌套的部件的嵌套部位通过插销固定。
特别是，球状体设置可供表演者站立和表演的L型平台和吊挂演员的维亚装置。L型平台支撑在交叉肋板上，交叉肋板固定在环体上，吊绳的两端分别固定在相邻两个环体上的交叉肋板上。
特别是，顶升装置包括套叠的多个级降架，多根自预应力钢索对称布置在球状体内，其中每根自预应力钢索的一端与球状体的中部相连，另一端与底层固定架相连，当多个升降架伸出至完全升起的位置时，自预应力钢索完全张紧。在顶升装置上固定有与每根预应力钢索一一对应的定滑轮，每根自预应力钢索通过绕过相应的定滑轮而由其导向。其中，在球状体的中部设连接板，自预应力钢索的一端通过卸扣连接在连接板上；在底层固定架上设连接耳板，自预应力钢索的另一端通过卸扣连接在连接耳板上。
特别是，顶升装置包括：依次套叠的多级升降架，套装在所述底层固定架内；升降装置，用于驱动所述多级升降架升起。
特别是，多级升降架包括至少二级升降架，升降装置包括第一升降装置和第二升降装置，其中第一升降装置安置在底层固定架内，用于驱动一级升降架升起，；第二升降装置，安置在一级升降架内，用于驱动二级升降架升起。此外，还包括套叠在二级升降架内的三级升降架，三级升降架通过安置在二级升降架内侧的升降油缸顶升，其中升降油缸的底部固定于二级升降油缸的底部，在升降油缸内液压油驱动下伸缩的活塞杆的顶部固定于三级升降架的顶部。为了使受力均匀，升降油缸设置在二级、三级升降架的中心。
特别是，第一升降装置包括第一循环升降链条组、驱动第一循环升降链条组移动的驱动装置，第二升降装置包括第二循环升降链条组、驱动第二循环升降链条组移动的驱动装置。
其中，第一循环升降链条组下部绕过驱动链轮，上部绕过安置在底层固定架顶部的转向链轮，形成内侧链条和外侧链条，内侧链条通过连接装置与一级升降架底部连成一体，使得当驱动链轮正转驱动第一循环升降链条组时，外侧链条下移而内侧链条上移，由此带动一级升降架升起，当驱动链轮反转时，内侧链条下移而外侧链条上移，使一级升降架下降；第二循环升降链条组下部绕过第二驱动装置的驱动链轮，上部绕过安置在一级升降架顶部的转向链轮，形成内侧链条和外侧链条，内侧链条通过第二连接装置与二级升降架底部连成一体，使得当驱动链轮正转驱动第二循环升降链条组时，外侧链条下移而内侧链条上移，由此带动二级升降架升起，当驱动链轮反转时，内侧链条下移而外侧链条上移，使二级升降架下降。
其中，连接装置包括与循环升降链条组两端相连的连接件，连接件通过螺栓卡紧在连接座上，连接座与升降架底部固定成一体。
本发明可折叠式球状道具结构的优点体现在以下方面：
1、本实用新型道具结构为通过多个可折叠的铝合金环体构成的球状体，相邻的环体之间采用相互交织的绳索构成仿生的索网结构，使得道具结构质量轻、刚度大，收放自如，实现了道具在有限空间的隐藏，不仅承受来自结构本身的荷载和外部荷载，而且展现了结构的力与美的统一，满足了实际演出要求。
2、本发明中通过设置自预应力钢索系统，自预应力钢索系统通过道具的展开自动施加预应力，不需要外加张紧装置，不但为球状体施加了固定的约束力以保证球状体道具结构在进行表演工作时的稳定性，并且由于其结构灵巧、收放自如、质量轻，便于存放相对狭小的空间，不占用其它设备空间，因此相对比刚性支撑更加容易实现和控制。
3、本发明中设置的顶升装置既使保证大型球状体道具折叠成能够收放在较小空间内的折叠状态，又能实现较大升降距离，使其折叠状态的球状体道具稳定升起呈现球体形并保持稳定的球体形。
附图说明
图1为本发明球状体道具结构的工作状态的剖面图；
图2为本发明球状体内自预应力钢索的俯视图；
图3为本发明的球状体处于折叠收起状态的剖面图；
图4a为本发明自预应力钢索与球状体的环体连接处的局部放大俯视图；
图4b为本发明自预应力钢索与球状体的环体连接处的局部放大侧视图；
图5为本发明自预应力钢索通过顶升装置中部转向处的局部放大侧剖视图；
图6为本发明自预应力钢索与底层固定架连接处的局部放大视图；
图7为本发明球状体的俯视图；
图8为本发明球状体的正视图；
图9为构成各环的环分段连接部位的剖视图；
图10为本发明球状体上的环体L型断面图；
图11为本发明球状体的相邻环之间的连接结构的局部放大图；
图12为图8中B部的局部放大视图；
图13为图7中A部的局部放大视图；
图14是本发明中顶升装置的升起状态的正视图；
图14a是本发明中顶升装置的俯视图；
图15是本发明中顶升装置的一级升降架与底层固定架的放大视图；
图16是图15中A部的局部放大视图；
图16a是沿图16所示结构的右侧视图；
图17是图15中B部的局部放大视图；
图17a是沿图17所示结构的右侧视图。
图18是供油装置安置在顶升装置内的处于不工作状态的示意图；
图18a是图18中A部的放大图；
图18b是图18中B部的放大图；
图18c是图18中C部的放大图；
图18d是图18a的右侧视图；
图19是图18的俯视图；
图20是供油装置安置在升降装置内的处于工作状态的示意图。
附图标记说明
1、顶升装置；2、柔性钢索；3、球状体；4、地面；5、道具台仓；6、支架；6a、支承柱；7、表演者；8、吊绳；9、底层固定架；9a、横梁；9b、竖梁；10、顶升平台；101、顶升平台连接耳；102、钢拉杆；11、一环；11a、一环辅环；12、二环、13、三环；14、四环；14a、四环辅环；15、五环；15a、五环辅环；16、六环；17、七环；18、八环；19、九环；20、L形平台；20a、交叉肋板；15”、左环段；15’、右环段；151、细接头；152、粗接头；153、插销；21、连接板；22、卸扣；23、定滑轮；24、滑轮架；25、安装座；26、连接耳板；27、威亚结构；30、五环L形平台；30a、五环交叉肋板；31、一级升降架；31a、横梁；31a’、安装座；32、二级升降架；33、三级升降架；34、升降油缸；34a、活塞杆；
51、升降油缸支撑体；53、固定油管；53a、连接法兰；54、伸缩油管；54a’、连接法兰；55、连接管；56、电磁阀；57、手动阀；58a、上连接件；59a、上安装轨；58b、下连接件；59b、下安装轨；60、供油管；
90、升降链条组；91、外层升降链条转向座；911、链轮支承；912、链轮；913、螺栓；914；固定座；92、内层升降链条转向座；93、外层升降链条组；94、内层升降链条组；95、升降链条组连接装置；951、链板固定孔座；952、紧固螺栓；953、连接座；954、连接件；955、插销；96、导向轮；97、升降驱动装置；98、连接装置；99a、固定座、99b、固定座；111、112、113、可伸缩油管段。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明用于大型演出的可折叠式球状道具结构的具体实施方式。
如图1、2、3所示，本发明的可折叠式球状道具结构主要包括可折叠的球状体3、撑起球状体3的顶升装置1和位于球状体3内部用于稳定球状体3的可收放的自预应力钢索系统。整个球状体3能够在小空间内通过顶升装置1的收缩和升起，迅速隐藏于道具台仓内和快速呈现为球状体3，以适应表演的需要，在呈现为球状体时，通过收放式自预应力钢索系统保持承受外部载荷的球状体3的稳定。
球状体3由多个环体构成，如图1所示，包括由上至下布置的顶升平台10、一环11、二环12、三环13、四环14、五环15、六环16、七环17、八环18、九环19，五环15的直径最大作为中间的环，构成上半球体的直径依次递减的四环14、三环13、二环12和一环11由五环顺次向上安置，构成下半球的直径递减的六环16、七环17、八环18、九环19则由五环顺次向下安置，相邻的环体之间通过相互交织的吊绳8相连，承受来自球状体3的结构体本身的载荷和外部载荷，如各环上站立的表演者7的重量。
参照图3，当顶升状置1向下折叠收起，通过顶升装置1带动顶升平台10，将各环逐次拉起，以实现球状体3的展开；表演结束时，通过中心的顶升装置1下降，使构成下半球的六环16、七环17、八环18、九环19逐个降落在安置在支架平台6上的各自的支承柱6a上；顶升平台1由顶升装置1支承，构成上半球体的环体包括一环11、二环12、三环13依次挂在顶升平台10上，四环14则叠置在五环15上，由此使整个球状体3呈折叠收起状态。此时三环以下吊绳8呈松弛状态，自预应力钢索系统2的各个钢索在自重作用下自然收缩下垂。
再参照图1和2，作为保持球状体3稳定的自预应力钢索系统，包括两端固定、长度精确确定的多根钢索2，如图2的球状体内自预应力钢索的俯视图所示，球状体3内均匀布置有由顶升装置1向外球状体3中间的五环15延伸，以这样的方式布置钢索8根：俯视时，根据顶升装置1与环体的实际布置情况，8根钢索的相邻钢索之间的夹角交替呈36°、48°。如图1所示，钢索2的上端固定于五环15内部，钢索2绕过固定于顶升装置1中部的定滑轮23，其另一端固定于顶升装置1的底层固定架9上。当球状体3由顶升装置1顶升至图1所示的完全升起位置时，钢索正好处于完全张紧的状态，通过钢索8张紧提供的预应力，给球状体3施加稳定约束力，以此提高其的稳定性。
下面参照图4a、4b说明钢索8与五环15的固定结构，如图所示，在五环15的内部固定连接板21，通过用螺钉固定在连接板上的卸扣22将钢索8的首端与连接板21连接在一起，从而将钢索2的首端固定在五环15上。
如图1、5、6所示，用于对钢索8进行导向的定滑轮安装在滑轮架24上，滑轮架24通过螺栓与顶升装置1上相应位置的固定座25相固定，首端固定在五环15上的钢索2延伸并绕过固定在顶升装置上的定滑轮23，之后延伸至底层固定架9上的连接耳板26，其末端通过锁扣固定与连接耳板26。
由此可见，球状体处于折叠状态时，钢索2完全处于松弛状态，堆放在很小的空间内(见图3)；当中心的顶升装置1完全起升后，八根柔性钢索8以一定的角度正好处于完全张紧的状态，给环体施加预应力，保持球状体在特殊载荷(包括球状体自重和表演者的自重)作用下的稳定性(见图1)。
参照图14、15、16、16a、17、17a详细说明本发明顶升装置的结构和工作过程。
如图14所示，顶升装置1包括安置在底层固定架9内套叠的一级升降架31、二级升降架32和三级升降架33，一级升降架31通过设置在底层固定架9的升降链条组93升起，二级升降架32通过设置在一级升降架31上的升降链条组94升起，三级升降架33则通过升降油缸34升起。
如图14a所示，各级升降架的俯视结构呈方形或矩形。在一级升降架31的两相对侧各设置一组升降链条组93，每组包括两对升降链条组，绕置在固定于底层固定架9的横梁9a两端的升降链条转向座91上；在二级升降架32的两相对侧各设置一组升降链条组94，每组包括两对升降链条组，绕置在固定于一级升降架31的横梁31a两端的升降链条转向座92上；在二级升降架32的底部固定升降油缸34，活塞杆34安置在升降油缸34内进行上下伸缩，其顶部连接三级升降架33的顶部，升降架33的顶部安置顶升平台10。
如图15所示，升降链条组93的内侧链条通过连接设置95与一级升降架31底部的横梁31a相连。图16示出了连接装置95的放大视图，横梁31a上设安装座31a’，连接装置95包括与安装座31a’通过螺栓相连的连接座953，连接座953截面呈U形，升降链条组93的上端固定在连接件954的上部，下端固定在连接件954的下部，连接件954通过螺栓952夹紧在连接座953的U形口内。
如图16a所示，升降链条组93的下端或上端的链板插入链板固定孔座951内，通过使插销955穿过链板的孔和链板固定孔座951，将升降链条组93与连接件954固定成一体。
如图15、17所示，在底层固定架9的顶部横梁9a上安置升降链条组转向座91，如图17a所示，横梁9a上设置固定座914，升降链条组转向座91通过螺栓913固定在固定座914上，升降链条组转向座91下部设有链轮支承911，其上安装有用于绕置升降链条组93的转向链轮912。
如图15所示，升降链条组的还绕置于驱动装置的主动链轮97a上，通过链轮912和输出链轮97a使升降链条组93形成一个链条环，当驱动装置带动主动链轮97a顺时针旋转时，升降链条组93的内侧上升，外侧下降，通过与升降链条组93固定的连接装置95向上拉动一级升降架31的底部，使一级升降架31升起。
参照图14，说明使二级升降架32起升的升降链条组94的安装结构和方式和工作过程：内层升降链条组94的一端固定在底层固定架9底部横梁上的固定座99a，另一端绕过固定在一级升降架31顶部的横梁31a上的内升降链条转向座92上的转向链轮，固定于二级升降架32底部横梁上的固定座99b。
当一级升降架31在外层升降链条组93带动下升起时，固定座99b和内层升降链条转向座92之间的内升降链条组部分逐渐缩短，而固定座99a和内层升降链条转向座92之间的内升降链条组部分逐渐延长，由此通过内层升降链条组94拉动二级升降架32升起。当一级升降架31升至最高位置时，内层升降链条组94也带动二级升降架32到达最高位置。
在底层固定架9的矩形框架顶部的四根横梁9a的两端内侧对应一级升降架竖梁31b的位置，设置导向轮96，参见图14a，同一平面内的四根横梁9a两端的内侧共设置4对导向轮，四对导向轮96顶靠在一级升降架31的矩形框架角部的四根竖梁31b的侧面。此外，在底层固定架9中部靠上的位置的四根横梁上也设置同样的四对导向轮。
在一级升降架31通过升降链条组的带动相对底层固定架9上升时，导向轮96防止一级升降架晃动，当上升至最高位置时，如图14所示，连接装置95升至下部的四对定向轮，上下的两组四对定向轮对一级升降架31起稳定作用，防止其倾翻。
同样在一级升降架31的顶部横梁31a和中部靠上位置的横梁上，以同样方式设置成对的定向轮96，防止二级升降架32其在起升过程中晃动和到达最高位置时倾翻。
再参照图14，驱动三级升降架33相对于二级升降架32起升的驱动装置是升降油缸34，升降油缸34的底部安置在二级升降架32的底部，安置在升降油缸34中的活塞杆34a的顶部固定于三级升降架的顶部，通过升降油缸进油时，推动活塞缸34a伸出，使三级升降架33相对于二级升降架32升起。
参照图18和19所示，顶升装置上方的三级升降架33通过设置在二级升降架32内的升降升降油缸34相对于二级升降架32升起。根据上面的说明，一级升降架31和二级升降架32分别通过两组升降链条组93、94驱动进行升降。
如图18所示，升降油缸34通过升降油缸支撑体51安置在二级升降架32内，升降油缸支撑体51的底部固定于在二级升降架32底部，顶部固定于二级升降架32顶部。升降油缸34的底部安置在升降油缸支撑体51上，可在其升降油缸34内伸缩的活塞杆34a的顶部固定于三级升降架33的顶部。
伸缩油管54平行于升降油缸34的轴线设置，伸缩油管54的一端与升降油缸相连通，另一端通过连接管55与供油管60相连，伸缩油管54由相互套叠的3节可伸缩油管段111、112和113组成。
固定油管53贴着圆柱形升降油缸34外壁延伸，其一端与升降油缸34内腔相通，另一端与伸缩油管54的上端通过连接法兰53a、54a相固定，连接法兰54a与上连接件58a相连，通过上连接件58a固定于上安装轨59a，上安装轨59a安置在靠近升降油缸51上端的二级升降架32上，伸缩油管54的下端与连接管55相通，并固定有下连接件58b，下连接件58b固定于下安装轨59a，下安装轨59安置于底部固定架9的底部，连接管55通过电磁阀和/手动阀或与供油管60相连。
本发明通过使伸缩油管平行于升降油缸轴线设置，伸缩油管能够随升降油缸的移动而进行伸缩，保证了向随二级升降架上移的升降油缸供油，以便通过移动的升降油缸驱动套叠在二级升降架32内的三级升降架33进行上下伸缩移动。
参照图14、18，由于伸缩油管54的底端通过下安装轨59a固定于底层固定架9的底部，因此，当一级升降架31和二级升降架32由底层固定架9内升起时，带动伸缩油管54的3节相互套叠的伸缩油管段1、2、3伸出，当一级升降架31和二级升降架32升至最高的极限位置时，打开电磁阀56，通过伸缩油管54、固定油管53向升降油缸34内供油。
如图3所示，升降油缸34通过升降油缸支撑体51安置在二级升降架32内，安置在升降油缸34中的活塞杆34a的顶部固定于三级升降架33的顶部，因此，通过供油装置使升降油缸34进油时，将活塞杆34a由升降油缸34内顶出，推动三级升降架33相对于二级升降架32升起。