[发明专利]悬吊式地面模拟失重科研训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天员科研训练用装置，特别涉及一种失重环境地面模拟训练和实验研究平台，属于航天员训练地面模拟设备技术领域。

背景技术

要圆满完成载人航天飞行任务，航天员可以说是最核心的决定因素之一。故其身体健康状态与操作能力就显得至关重要，但是由于其工作环境是太空，他们需要面对多种特殊的环境条件。完全或部分的失重就是这些特殊环境条件中最普遍且无法避免的一种。为了保证航天员在执行飞行任务过程中能够顺利地在航天器的舱内外完成飞行监视、操作、控制、通信、维修以及科学研究等特殊工作任务并进行正常的生活，就必须对他们进行严格的训练，使他们对航天特殊环境因素有很强的适应能力。同时还必须参考训练情况，为航天员制定出适当、有效的对抗措施，从而把太空特殊环境中的不利因素对他们的影响尽量降到最低。

既然失重是一种普遍的特殊环境，也是对航天员操作和健康影响较大的外在因素，我们就必须在地面采取各种方法营造类似于失重的条件，在其中对航天员实施训练，使航天员在真实的太空失重环境下也能对各项操作到达游刃有余的境界。目前，在地面普遍采用的失重训练方法主要有失重飞机训练、中性浮力水槽训练、悬吊训练等，其侧重点各有不同。其中悬吊训练可以在普通的地面环境中实施，具有安全性较高、操作较简单、训练灵活性较高、实现成本低等特点。

目前，国外已有的几种典型地面模拟失重悬吊训练装置包括NASA的减重力行走模拟器(Reduced Gravity Walking Simulator)和零重力运动模拟器(Zero-gravity Locomotion Simulator)。

我国现有的地面悬吊训练装置主要是出舱活动训练模拟器内的悬吊装置，该装置属于出舱活动训练模拟器的一个部分，是在航天员穿着舱外服的状态下利用气动提升装置将航天员呈体位垂直态吊离地面，使航天员在悬吊状态下进行相关的操作。其缺点在于：训练过程中航天员呈竖直体态，导致尽管其被悬吊起来而处于悬空状态，但沿身体轴线方向还是能感受到重力的作用，对失重感觉的体验比较不真实；该装置只能在航天员穿着舱外训练航天服的条件下进行悬吊，从而降低了训练科目设置的灵活性；垂直体位的情况下想实现部分失重情况的模拟需要调节吊带拉力，这就增加了对系统设计计算的难度；该装置是出舱活动训练模拟器的一个子结构，不能单独启动这一块机构进行训练，也不能随意移动该悬吊机构配合不同的训练平台实施训练。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于航天员科研训练领域的悬吊式地面模拟失重科研训练装置。它不仅可以自由地移动到适当位置与各种训练平台组合来达到不同的训练和科研实验目的，还可以方便地基本实现完全或部分失重环境的模拟。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种悬吊式地面模拟失重训练科研装置，包括悬吊支撑架、起吊支架、减力齿轮箱、脚限位器以及肢体绑缚系统，其特征在于：所述的悬吊支撑架底部装有可制动脚轮，从而可实现整个装置的自由移动及固定，所述的起吊支架轴线与水平面夹角可以随意调节。

本发明所述的悬吊支撑架由支撑架立柱、支撑架横梁、支撑架肋板、调整横梁和调整滑轮组成，所述的支撑架立柱与支撑架横梁以及支撑架肋板与支撑架立柱、支撑架肋板与支撑架横梁之间采用螺纹连接，所述的支撑架横梁、支撑架立柱均为中空结构，其内部安装有两个起吊滑轮，滑轮上绕有起吊钢丝绳，绳的一端用挂钩与起吊支架相连，另一端穿过支撑架横梁和支撑架立柱缠绕在齿轮箱内的小齿轮轴上，所述的用于支承调整滑轮的调整横梁通过螺纹连接固定在支撑架横梁上，所述的可制动脚轮通过螺纹连接与支撑架立柱底部相连。

本发明所述的起吊支架由起吊支架龙骨、调整横梁、调整线、头部横梁、躯干横梁、大腿横梁和小腿横梁组成，所述的调整横梁与起吊支架龙骨间采用螺纹连接，所述的调整线一端与调整横梁上的吊环固连，另一端绕过调整滑轮后缠绕于支撑架立柱上的挂钩，所述的头部横梁、躯干横梁、大腿横梁和小腿横梁均套装在起吊支架龙骨上，可以在龙骨上自由滑动，调整到适当位置后用蝶形螺母固定。

本发明所述的齿轮箱包括一对啮合齿轮、箱体和手轮，采用螺纹连接方式安装在支撑架立柱中部。

本发明所述的肢体绑缚系统主要包括安全头盔、胸腹支承垫、大腿束缚带、小腿束缚带，所述的安全头盔、胸腹支承垫、大腿束缚带、小腿束缚带分别用挂钩和连接绳与头部横梁、躯干横梁、大腿横梁和小腿横梁上的吊环对应相连。