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车载天象厅

发布:佚名    发布时间:2013年12月12日    浏览数:
车载天象厅

    我馆自2008年10月开始进行“车载天象厅” 研究,该课题经我馆申报,列入了石家庄市科学技术研究与发展计划,课题编号为“09155235A”,经过课题组全体成员的刻苦攻关,完成了课题任务合同书所确定的各项考核指标,达到了预期目的,具备了验收条件,现将工作情况汇报如下:
一、完成单位及主研人员情况
本课题由河北正定科技馆作为课题依托单位,与河北师范大学物理科学与信息工程学院、北京天王星科普有限公司共同完成。正定县科技馆创建于2000年,占地18000平方米,现有职工26人,工程技术人员10人,中级以上技术职称的有6人。
科技馆自成立以来,在各级科技部门的支持和帮助下,经过了9年的发展,现已建成包括物理、影视、航空、航天、天文、地质、生物、水利、气象、地震、民俗、人防等11个展厅15个展区,成为河北省最大的综合性科技博物馆。2003年被市委、市政府命名为“石家庄市科普教育基地”,2003年被省科协命名为“河北省科普教育基地”,2003 被河北电视台命名为“科技教育拍摄基地”,2005年被中国科协命名为“全国科普教育基地”,2006年被中科院命名为“科普研究中心实习基地”,2009年被省林业局命名为“野生动植物保护教育基地”。曾获国家专利一项;国家级科技展品创新奖二项。2001年与专家共同编制“宇宙与地球结构示意图”,获国家专利、国家级科技展品创新奖;2007年成功研制全国首台装有310mm大口径天文望远镜的车载天文台,电脑内存有50年的天文年历,可自动寻星、跟踪,是开展天文活动的理想设备;2008年编制了“太阳系八大行星特性示意图”,详细介绍了八大行星的位置、质量、半径等知识;2009年国家专利局已受理“车载天象厅”的专利申请。科技馆在展品研发方面具有一定的工作基础。
正定科技馆在开展科普活动、展品研发方面走在全省前列,拥有较多的科普展品。研发合作单位有中科院国家天文台、北京天文馆、北京天文学会、中国天文学会、中国科技馆、河北省机械科学研究院、河北师范大学等,并得到了他们的大力支持。
   “车载天象厅”课题组由4名同志组成,课题组长秦瑞强,从事科普工作多年,了解天文望远镜的机械构造、光学原理、使用方法,在长期的实践中,摸索了一套定位快、跟踪准的新方法,在研究天象厅的过程中,了解单球天象仪与数字天象仪的不同,各自有着优势。2003年获“中国科技馆发展基金会创业奖”, 2006年获“全国科普先进工作者”,2007年获“全国科普惠农兴村计划先进个人”,大众科技报、河北科技报对秦瑞强的事迹曾进行专题报道。
课题组其他3名成员中,有两名天文教授,一名工程师,均为本科以上学历。
二、研究工作内容
为了方便天文科普活动的开展,科技馆经过多次与专业人员研究,决定研发生产具有演示各种天象功能的可移动的车载天象厅。该天象仪安装在经过改装的东风153卡车上,车底盘面积可变形为直径8米的平台,在这8米直径的平台上,设计安装8米直径的半圆球,中间放置单球天象演示仪能够自动播放各种天文节目,演示四季星空变化,地球的赤道、黄道、星座图、地平图、北极圈、月象变化、日食、月食、流星雨、极光、地光等天体现象,是目前国内最先进的天文科普设施。
三、研究试制过程
1、准备工作
① 成立项目领导小组,对项目的可行性进行论证。
② 对项目所用的各种原材料、各种液压缸、气动缸的性能进行试验。
③ 对设计的各变形部位的拉力、承重力进行试验。
④ 组装阶段对漏光、漏雨部位认真检测。
⑤ 联系有关供货(材料)方及时供应。
⑥ 试制过程中保证技术人员到位。
2、研究试制工作内容
(1)车载天象厅主体结构改装。对车载天象厅的主题改造,选用欧曼货车底盘,车身长10米,车斗长8.5米,车宽2.4米,底盘高1.2米,载重12吨,汽车功率250千瓦,最高时速85公里/小时。以汽车底盘为基础,改装为长10米,高度4米,车宽2.4米的集装箱货车,在汽车的尾部设计安装上下台阶,供人参观。在车的底盘上改为可变形的箱式货车,不可违反交通法规。
(2)液压变型,形成平台。在上述条件达到后,通过液压变形形成一个8米×8米的工作平台,安装60~80个折叠式座椅,供人们参观学习各种天文知识。
(3)天象厅变型,形成圆柱体、半圆球形。在第一次变形后,产生一个直径8米的圆柱,圆柱高1米(不影响车身变形),从1米高的圆柱体内上升0.8米高的新圆柱形,形成一个8米的圆柱体,在8米圆柱体顶端,安装双层遮光吹气式8米直径的半圆球气囊,圆球内安装鱼眼投影设备——天象仪。
(4)灯光、音响、扩音系统。为使这个直径8米的天象厅更具有演示天象的功能,安装可调式灯光,以备观众从明亮处进入模拟晚上天空(伸手不见五指)得到适应,可使照明灯光渐渐变暗,然后播放天文节目。随之安装音响系统,达到播放天文节目的音效。音响设备安装完成后进行下一个环节。
(5)安装天象仪演示系统。天象仪是天象厅的心脏机关设备,由它完成天象的演示,它可演示四季星空,日升日落,八十八个星座,地球的赤道、黄道、日食、月食、流星雨等天文节目。
(6)安装观看座位。为更好的开展天文普及活动,车载天象厅安装折叠式座椅60位,让观众在舒适的环境下观看天文节目。
(7)天象厅内供排风系统、冷暖系统。为进一步提高观看天文节目质量、舒适度,增加换气供排风系统和冷暖系统,本设备在各种环境中可使用。
(8)车载天象厅的动力系统。采用220伏工作电压,可自备200伏特、5000千瓦发电机或外接电源系统。
按以上研试工艺所生产制造的车载天象厅,完全达到了课题任务合同书所规定的技术指标。
四、总投资与效益分析
项目总投资180万元
    建设改装车间2000㎡ 70万元
    设计费 20万元
购置机械加工和专用设备 65万元
    购置天象测试仪 20万元
其他费用 5万元
社会效益:
制造第一辆车载天象厅,相当建设10座固定式天象厅,为开展天文普及创造了一种新形式,节约了资源,实现了资源共享,对提高全民科学素质起到推动作用。
经济效益:
每年计划生产10辆左右,年产值800万元,年利润200万元左右。中国科协统一配发到各省市、科技馆、大专院校、科技部门、部队,市场前景十分乐观。
五、用户使用时需注意事项
车载天象厅属于国家大型科普设备,开展活动所到地点人群比较密集,设备在变形过程中压力大,占用空间较大,要有专人值守,观众不可靠近,严防发生事故。本设备要有专业人员操作,按照程序打开或收起,发电机、外借电源由电工操作。天象仪是精密的天文仪器,应由专业的天文人员操作。整个演示过程,司机、机械人员,电工、维修工、天文工作者、秩序人员必须全部在场,确保观众的接待工作有序进行。
六、存在问题及改进意见
车载天象厅的研究制作填补我国天文普及的一项空白,由于多次变形难度大,使用中仍有部分动作需要手动,比如上下车的台阶,无法实现自动化。在停车状态下,无法进入车体内检查、维修,实现完全变形后,需要相当的时间为天象厅(8米直径半圆球)空间加热或降温达到适合的温度供人观看。通过试用,找出设计不足,加以弥补,最后达到完全自动化、批量生产,为推动天文普及做出应有的贡献。
 

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