[發(fā)明專利]一種體驗(yàn)微重力的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710102981.4
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106697340B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紅;方晨昊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種體驗(yàn)微重力的裝置，包括艙體(1)、壓力感應(yīng)器(2)、磁力衣(3)、繩索(4)、力傳感器(5)、絕緣層(6)、電磁鐵(7)、控制系統(tǒng)(8)、電磁起重裝置(9)、緩沖層(10)、角度儀(11)、磁場屏蔽材料(12)、門(13)、安全帶(14)，其中，艙體(1)為高強(qiáng)度絕緣材料制成的、直徑1.5-8m、高度2-5m的空心圓柱艙體(1)，艙體(1)外部覆蓋一層磁場屏蔽材料(12)，屏蔽磁場避免影響裝置外部的儀器和金屬；艙體(1)上有壓力感應(yīng)器(2)用于感應(yīng)人員對艙體(1)底部的壓力，信號反饋到控制系統(tǒng)(8)來調(diào)節(jié)電磁鐵(7)電流的大小，從而控制電磁力的大小來升降人員，繩索(4)作為傳感器，其內(nèi)部的拉力通過力傳感器(5)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)(8)，在整個(gè)過程中繩索(4)不提供對人體宏觀向上的拉力，但需要時(shí)刻保持繃直的狀態(tài)，即繩索(4)內(nèi)部需要存在小部分力反饋給控制系統(tǒng)(8)來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)人體的平衡，人員在裝置內(nèi)受到電磁鐵(7)的吸引力，大小控制在人員體重的1/2～9/10，使人員在艙內(nèi)處于“懸浮”狀態(tài)，體驗(yàn)到微重力的感覺，對身體控制力的生疏以及距離電磁鐵(7)距離的變化會(huì)導(dǎo)致對壓力感應(yīng)器(2)的壓力處于變化的狀態(tài)，因此需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)節(jié)電磁吸引力的大小，以保證繩索(4)內(nèi)部拉力不會(huì)發(fā)生突變，人員用力踏地時(shí)，會(huì)產(chǎn)生向上的加速度，此時(shí)繩索(4)會(huì)處于松弛狀態(tài)，拉力迅速降至0，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小電流促進(jìn)人員回落，避免造成加速度過大撞到裝置頂部，當(dāng)想加大電流使裝置內(nèi)人員緩慢上升至完全懸浮時(shí)，電流增加的幅度應(yīng)保持不會(huì)使繩索(4)內(nèi)拉力發(fā)生突變，直到磁力與人體重力相平衡，避免發(fā)生危險(xiǎn)；磁力衣(3)為高精密纖維或納米材料制成的包裹住人員軀干部的特殊衣服，中間襯料為釹鐵硼磁鐵，為人員提供向上的電磁力；絕緣層(6)為絕緣材料，隔絕電路及控制系統(tǒng)(8)與裝置內(nèi)部的接觸，避免產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，起到保護(hù)系統(tǒng)和人員的作用；緩沖層(10)為厚度30cm的彈性填充物，以防止電流突然增大導(dǎo)致人員受到的電磁力過大發(fā)生意外；安全帶(14)固定在磁力衣(3)的上下前后左右六個(gè)方向，另一端與裝置主體相連，在普通狀態(tài)下處于松弛狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生特殊情況時(shí)，人員某一方向加速度突然增大達(dá)到極限狀態(tài)安全帶會(huì)提供一個(gè)向反方向的一個(gè)彈力，以防止人員撞到裝置四周；電磁起重裝置(9)為圓形盤狀結(jié)構(gòu)，均分為八個(gè)角度固定8個(gè)相同的電磁鐵(7)，通電時(shí)對磁力衣(3)的磁力的水平分力相互抵消，形成豎直向上的合力；人員在水平方向發(fā)生位移時(shí)，角度儀(11)記錄繩索(4)在水平方向的角度信息反饋給控制系統(tǒng)(8)，相應(yīng)的調(diào)節(jié)該方向上的電磁鐵(7)減小電流減小電磁力，使人員自由地完成水平方向的運(yùn)動(dòng)；控制系統(tǒng)(8)負(fù)責(zé)接收各個(gè)傳感器的信號，并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)裝置內(nèi)各個(gè)電磁鐵(7)的工作情況。