一种航空航天仿真体验器的制作方法

本实用新型属于机械技术领域，具体涉及一种航空航天仿真体验器。

背景技术：

航天员为了迎接严酷的太空环境的挑战以及在地球上漫长而繁重的训练，光有健康的身体还不够，必须通过长期的体能训练，使之适应对宇宙和飞船的特殊环境因素，提高其耐受力。目前国内外对飞行员、航天员以及特种操作人员的训练方式和器材多种多样，多是对航天员模拟超重、失重与离心环境，并进行相应的训练。对于失重训练，世界各国一般采用失重水槽，航天员在水槽内进行适应性训练，训练者通常身着重达120千克的装备，在10米深的水下训练，每次长达5小时以上。这种通用的训练方式操作繁琐，单调枯燥。而现有的离心训练装置是通过电机带动载人舱高速旋转模拟离心状态下的环境，但是这种训练装置不便于调整方位，难以进行全方位的体能训练。

综上所述，亟需研发一种可模拟超重、失重以及离心环境的全方位航空航天仿真体验器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可模拟超重、失重以及离心环境的全方位航空航天仿真体验器。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种航空航天仿真体验器，包括旋转台、转动舱、载人舱、气室井以及与气室井通过喷气管相连的供气元件，所述喷气管的一端与所述气室井上端相连通，所述转动舱与所述旋转台相连；所述载人舱置于所述转动舱内部空间，所述转动舱固定于旋转台上；所述供气元件向气室井内供气，所述载人舱上端的气流流速快，下端的气流流速慢，所述载人舱在气室井内向上进行超重运动，所述供气元件向气室井内停止供气，所述载人舱在重力作用下向下进行失重运动；所述旋转台带动所述转动舱转动，所述载人舱在所述转动舱内进行离心运动。

本实用新型的航空航天仿真体验器能为提供训练者提供超重训练、失重训练以及离心训练。具体使用过程中，气室井底部靠近载人舱，控制气流从气室井从上方向载人舱喷气，在强气流作用下，由于载人舱上端气流流速快，下端气流流速慢，载人舱产生气压差，从而获得向上的升力，加速向上运动，这样载人仓处于超重状态，训练者可进行超重训练。当然此时的载人舱需满足特定的形状要求，优选的，载人舱呈球形或半球形。载人舱由强气流吸在气室井上方，断开气源，在重力作用下，载人舱自由落下处于失重状态，此时训练者进行失重训练。载人舱落在转动舱底部后，旋转台工作带动转动舱转动，由于离心的作用，载人舱在转动舱内做圆周运动，训练者的身体部位可能处于任意方向，使之适应对宇宙和飞船的特殊环境因素，提高其耐受力，训练过程中也可以利用载人仓重心的变化，来调节训练者的方位。

本实用新型采用有强气流产生向上升力牵引载人舱做超重训练，又可同时方便载人舱的自由下落进行失重训练，还可利用转动舱作为载人舱进行离心训练的场所，能全方位的进行训练，弥补了现在国际上通用的宇航员训练器的不足，同时可对多名宇航员进行训练，大大的提高了训练的效率。

进一步，所述载人舱为弹性透明材质制成。这样训练者可看到外面，外面的人可视里面，方便观察；由于载人舱有弹性，可减轻转动时的振动所造成的的颠簸。

进一步，所述转动舱由高强度钢化玻璃制成，内置无线收发装置，底部开有小门供训练者进出。

进一步，所述气室井沿转动舱的顶部伸入至所述转动舱内，所述气室井的底部开口并与所述转动舱相连通。

进一步，在所述转动舱内部空间的底侧设置有缓冲带。松软的网格状缓冲带，减少转动舱下落碰撞的冲击力。

进一步，所述航空航天仿真体验器还包括升降杆，所述升降杆与所述气室井相连，通过升降杆的伸缩运动控制所述气室井伸入所述转动舱内的长度。如此设置，可调节超重、失重训练的高度。

进一步，所述航空航天仿真体验器还包括承载座，所述升降杆通过升降电机控制其伸缩运动，所述升降杆和升降电机通过固定杆固定在所述承载座上。

进一步，所述旋转台包括旋转座和旋转电机，所述旋转座设置在承载座上，所述旋转座与所述旋转电机通过减速器相连，所述转动舱固定在所述旋转座上。

进一步，所述旋转台还包括用于控制旋转电机转速的变频调速器，所述变频调速器与所述旋转电机和电源线相连。如此，通过变频调速器控制旋转电机的转速，训练者可进行不同强度的离心训练。变频调速器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频调速器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频调速器靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

进一步，所述供气元件包括输气泵以及设置在喷气管上的控制控制开关。通过输气泵向气室井内输送气流。

进一步，所述航空航天仿真体验器还包括控制器，所述气室井的上端设有用于检测载人舱位置的位置传感器，所述位置传感器、控制开关与所述控制器信号连接。如此设置，所述位置传感器用于检测载人舱位置并将检测的位置信号传递给控制器，所述控制器将接收的位置信号与预存的控制参数进行比较并控制所述控制开关的开合，进而控制气室井内气流的释放。

进一步，所述升降电机、旋转电机、变频调速器均与所述控制器信号连接。如此设置，通过控制器控制变频调速器对进行旋转调速、以及升降电机和旋转电机的启停，提高本实用新型的自动控制化。

进一步，所述气室井内壁的预定位置设有用于防止载人舱继续向上运动的限位件。如此设置，防止载人舱由于气流吸力作用持续向上运动碰坏位置传感器。

进一步，所述控制器为无线接收控制器，所述航空航天仿真体验器设有遥控器，所述无线接收控制器设有用于接收所述遥控器发出的信号的接收器。所述遥控器可输入控制参数并将所述控制参数传递给所述控制器，所述控制器根据接收的控制参数进行相应的控制操作。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一实施例所涉及的航空航天仿真体验器超重训练的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所涉及的航空航天仿真体验器失重训练的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例所涉及的航空航天仿真体验器离心训练的结构示意图。

图中：

1升降电机，2位置传感器，3气室井，4转动舱，5电源线，6变频调速器，7控制器，8旋转电机，9减速器，10控制开关，11输气泵，12缓冲带，13载人舱，14遥控器，15限位件，16升降杆，17喷气管，18旋转台，19承载座，20固定杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

参见附图1～3，本实施例的航空航天仿真体验器，包括转动舱4、载人舱13、气室井3以及与气室井3通过喷气管17相连的供气元件，喷气管17的一端与气室井3上端相连通，转动舱4与旋转台18相连。参见附图1，供气元件向气室井3内供气，载人舱13上端的气流流速快，下端的气流流速慢，载人舱13在气室井3内向上进行超重运动。参见附图2，供气元件向气室井3内停止供气。载人舱13在重力作用下向下进行失重运动。参见附图3，旋转台带动转动舱4转动，载人舱13在转动舱4内进行离心运动。

继续参见附图1～3，载人舱13为高强度钢化玻璃制成载人舱13的球形或半球形，且具有弹性和透明，如此训练者可看到外面，外面的人可看见里面，方便观察。由于载人舱13有弹性，可减轻转动时的振动而造成的颠簸感。转动舱4内置无线收发装置，用于向其他设备发送接收信号；转动舱4底部开有小门供训练者进出。

继续参见附图1～3，供气元件包括输气泵11以及设置在喷气管17上的控制开关10。气室井3内壁的预定位置设有用于防止载人舱13继续向上运动的限位件15。如此设置，防止载人舱13由于气流吸力作用持续向上运动碰坏位置传感器2。气室井3通过转动舱4的顶部开口伸入至转动舱4内，气室井3的底部开口并与转动舱4相连通，转动舱4内部空间的各个内壁上均设置有缓冲带12，以减少载人舱13下落至转动舱4底部或转动时与转动舱4内壁之间的冲击力。升降杆16与气室井3相连，通过升降杆16的伸缩运动控制气室井3伸入转动舱4内的长度。如此设置，可调节超重、失重训练的高度。升降杆16通过升降电机1控制其伸缩运动，升降杆16和升降电机1通过固定杆20固定在承载座19上。

继续参见附图1～3，旋转台包括旋转座18和旋转电机8，旋转座18设置在承载座19上，旋转座18与旋转电机8通过减速器9相连，转动舱4固定在旋转座18上。旋转电机18带动旋转座18旋转，转动舱4内的载人舱13创造离心运动的训练环境。旋转台还包括用于控制旋转电机8转速的变频调速器6，变频调速器6与旋转电机8和电源线5相连。如此，通过变频调速器6控制旋转电机8的转速，训练者可进行不同强度的离心训练。变频调速器6是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频调速器6主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频调速器6靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。本实施例中旋转座固定在承载座顶部，旋转座顶侧为与转动舱底侧相配合的凹形，转动舱底部与旋转座固定连接在一起，这样旋转电机带动旋转座转动时，转动舱会发生旋转时。

继续参见附图1～3，航空航天仿真体验器还包括控制器7，气室井3的上端设有用于检测载人舱13位置的位置传感器2，位置传感器2、控制开关10与控制器7信号连接。控制器7为无线接收控制器7，航空航天仿真体验器设有遥控器14，无线接收控制器7设有用于接收遥控器14发出的信号的接收器。遥控器14可输入控制参数并将控制参数传递给控制器7，控制器7根据接收的控制参数对各部件进行相关的控制操作。位置传感器2用于检测载人舱13位置并将检测的位置信号传递给控制器7，控制器7将接收的位置信号与预存的控制参数进行比较并控制控制开关10的开合，进而控制气室井3内气流的释放。本实施例中位置传感器为霍尔传感器，遥控器可采用现有技术中的红外遥控或无线电遥控技术，无线控制器与各部件之间的信号连接可以采用现有技术中的蓝牙、无线电、红外等通信技术。

升降电机1、旋转电机8、变频调速器6均与控制器7信号连接。如此设置，通过控制器7控制变频调速器6对进行旋转调速、以及升降电机1和旋转电机8的启停，提高航空航天仿真体验器的自动化控制。

本实施例中航空航天仿真体验器向训练者提供超重训练、失重训练以及离心训练。具体使用过程中，气室井3底部靠近载人舱13，控制气流从气室井3从上方向载人舱13喷气，在强气流作用下，由于载人舱13上端气流流速快，下端气流流速慢，载人舱13产生气压差，从而获得向上的升力，加速向上运动，这样训练者在载人舱13内可进行超重训练。载人舱13由强气流吸在气室井3上方时，控制开关10断开气源，由于重力作用，载人舱13便自由落下，在地球重力环境下，制造失重环境，训练者可在载人舱13内进行失重适应性训练。当载人舱13落在转动舱4底部后，旋转台工作带动转动舱4转动，载人舱13受到离心力的作用，在转动舱4内做圆周运动，人的身体部位可处于任意方向，使之适应对宇宙和飞船的特殊环境因素，提高其耐受力，训练过程中也可以利用重心的变化，来调节训练者的方位。

采用有强气流产生向上升力牵引载人舱13做超重训练，又可同时方便载人舱13的自由下落进行失重训练，还可利用转动舱4作为载人舱13进行离心训练的场所，能全方位的进行训练，弥补了现有技术中超重、失重和离心训练装置的不足。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。