[發(fā)明專利]一種失重體驗(yàn)艙

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710961990.9
• 申請(qǐng)日: 2017-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN107564374B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張藝軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張藝軒
• 主分類號(hào): G09B23/08
• 分類號(hào): G09B23/08
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 朱健;陳國(guó)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種失重模擬系統(tǒng)，具體涉及一種失重體驗(yàn)艙。

背景技術(shù)

航天員出艙活動(dòng)是載人航天的重要技術(shù)組成部分，通過(guò)出艙活動(dòng)，航天員可以完成航天器的在軌維修和故障排除、有效載荷的布放、回收以及大型航天器(如空間站)的在軌安裝構(gòu)建等任務(wù)。這些任務(wù)的完成都需要航天員穿著艙外航天服在空間失重環(huán)境下進(jìn)行。由于地球引力的作用，在地面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的真正失重狀態(tài)。失重狀態(tài)下人的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)方式與在地球表面的重力狀態(tài)下完全不同。為了完成出艙活動(dòng)任務(wù)，航天員必須熟練掌握失重狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)和作業(yè)的規(guī)律和技巧。目前常用模擬失重環(huán)境的設(shè)備主要有失重飛機(jī)和模擬失重訓(xùn)練水槽，其它模擬設(shè)備由于獲得的失重時(shí)間過(guò)短、試驗(yàn)有效容積太小等問(wèn)題都不能進(jìn)行載人試驗(yàn)。失重飛機(jī)進(jìn)行拋物線飛行時(shí)能夠產(chǎn)生15至30秒的失重環(huán)境，在這樣短的時(shí)間內(nèi)，僅能對(duì)航天員進(jìn)行失重環(huán)境體驗(yàn)及簡(jiǎn)單的操作訓(xùn)練。因此，復(fù)雜的出艙活動(dòng)運(yùn)動(dòng)和作業(yè)只能在模擬失重訓(xùn)練水槽中進(jìn)行。

模擬失重訓(xùn)練水槽模擬失重的工作原理是浮力配平，為了保障航天員在訓(xùn)練艙中的視線，水槽里水的水質(zhì)非常好，甚至可以直接飲用。航天員穿著水槽訓(xùn)練航天服全部浸沒在水中，通過(guò)為航天員配重使其在水中受到的浮力和本身重力大小相等，重心和浮心盡可能一致，使其達(dá)到中性浮力狀態(tài)。這時(shí)航天員要往上浮只需吸一口氧，想往下沉就可以呼一口氣，其感受與在太空失重狀態(tài)下非常相似。但是這種方法仍然存在一定的缺陷，比如當(dāng)宇航員訓(xùn)練過(guò)程中通過(guò)氧氣罩自由呼吸時(shí)，宇航員的身體就會(huì)在訓(xùn)練艙中會(huì)出現(xiàn)飄忽不定的情況，然而宇航員在外太空實(shí)際工作中，需要保持足夠的穩(wěn)定性，因此這種失重訓(xùn)練水槽還不能完美的達(dá)到宇航員進(jìn)行失重訓(xùn)練的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供的一種失重體驗(yàn)艙，以解決上述背景技術(shù)中宇航員在進(jìn)行失重訓(xùn)練過(guò)程中身體飄忽不定的問(wèn)題。從而改善了訓(xùn)練質(zhì)量，增強(qiáng)了真實(shí)的模擬感受。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種失重體驗(yàn)艙主要由飛船外形的艙體、過(guò)濾池、體驗(yàn)服及換氣泵構(gòu)成。艙體內(nèi)部設(shè)有水平的地板，地板下部設(shè)有與艙體外部連通的注水管。地板與艙體底部形成過(guò)濾空間。艙體一端的地板設(shè)有與地板下側(cè)連通的下回水口。艙體另一端的地板下側(cè)設(shè)有潛水泵，潛水泵設(shè)有供水管，出水管與地板上部艙體供水口連通。地板下部在回水口與潛水泵之間設(shè)有由第一濾網(wǎng)及第二濾網(wǎng)隔離成的過(guò)濾池，過(guò)濾池內(nèi)填充過(guò)濾沙。艙體外側(cè)頂部設(shè)有換氣泵，換氣泵設(shè)有若干供氣口。體驗(yàn)服由連體衣及頭盔組成，連體衣具有防水性，并通過(guò)連接頭盔實(shí)現(xiàn)防水密封性，頭盔設(shè)呼吸管，呼吸管由：第一通道及第二通道構(gòu)成的柔性雙通道結(jié)構(gòu)，第一通道與換氣泵供氣口連通。磁性懸浮系統(tǒng)由設(shè)有磁性?shī)A層的體驗(yàn)服及艙體底部及艙體底部的電磁體組成；體驗(yàn)服上還設(shè)有懸浮遙控器；艙體外設(shè)有懸浮控制器，懸浮控制器與電磁體電性連接。

優(yōu)選的，失重體驗(yàn)艙艙體的側(cè)壁設(shè)有玻璃隔離窗口，窗口外部設(shè)有與窗口配合的快門式3D顯示器，3D顯示器屏幕朝向艙體內(nèi)側(cè)。頭盔內(nèi)設(shè)有快門式3D眼鏡。

優(yōu)選的，失重體驗(yàn)艙的艙體外部還設(shè)有更衣室。

優(yōu)選的，失重體驗(yàn)艙包括電磁噴水口、吸水口、吸水管。艙體為封閉結(jié)構(gòu)，艙體頂部設(shè)有可與艙體密封配合的上翻式艙門。艙體內(nèi)部地板上部設(shè)有噴水層，噴水層內(nèi)密布若干垂直向上的電磁噴水嘴，各個(gè)電磁噴水嘴的入水端均與潛水泵的供水管連通。艙體頂部設(shè)有與各個(gè)電磁噴水口對(duì)應(yīng)的吸水口，吸水口內(nèi)設(shè)有單向閥，各個(gè)吸水口的出水端均與吸水管連通，吸水管與地板上的回水口連通。電磁噴水口與懸浮控制器電性連接。

優(yōu)選的，失重體驗(yàn)艙包括應(yīng)急保護(hù)裝置。其由支架、卷軸、吊繩構(gòu)成。換氣泵通過(guò)應(yīng)急艙門與艙體連接。卷軸通過(guò)支架設(shè)置在換氣泵上方，卷軸內(nèi)設(shè)有卷簧，卷軸設(shè)有電磁鎖，卷軸設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

本發(fā)明的有益效果：通過(guò)遙控器對(duì)電磁噴水口出水流量的調(diào)整來(lái)獲取與重力方向相反大小相等的推力，從而實(shí)現(xiàn)水中凌空漂浮的目的。另外還可通過(guò)改變艙體上下設(shè)置的電磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)身穿體驗(yàn)服的體驗(yàn)者進(jìn)行懸空微調(diào)。從而使收體驗(yàn)者在體驗(yàn)過(guò)程中不受自身呼吸的影響保持懸浮的穩(wěn)定性。體驗(yàn)艙的供氧系統(tǒng)，可為體驗(yàn)者提供長(zhǎng)時(shí)間的體驗(yàn)過(guò)程，無(wú)需自帶氧氣瓶。本發(fā)明配備應(yīng)急保護(hù)措施，在斷電情況下自復(fù)位卷軸可將體驗(yàn)者自動(dòng)拉出水倉(cāng)，保證體驗(yàn)者的人身安全。另外通過(guò)3D顯示器及3D眼鏡的配合，增項(xiàng)了現(xiàn)實(shí)感。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明示意圖；

圖2為本發(fā)明呼吸管截面圖；

圖3為本發(fā)明電磁體位置示意圖；

圖4為本發(fā)明噴水系統(tǒng)示意圖；