[发明专利]一种太空舱外作业能力训练与检测的装置

说明书

技术领域

本发明属于宇航员训练与检测领域，尤其涉及一种太空舱外作业能力训练与检测的装置。

背景技术

现今载人航天技术不断发展，对宇航员的训练培养也越来越重要。

宇航员在太空作业，有时需要进行出舱活动。太空环境和地球表面的环境相比，除了有超低温、强辐射和高真空等特点外，还有重要的一点是微重力环境。

宇航员在舱外的作业是在穿着舱外航天服的情况下，在微重力的环境中进行的。航天服的内部充压以及服装保护措施对航天员的操作能力有一定的限制，同时在微重力环境下操作时两个质量物体的相互作用力，这与地面的一般操作有很大的不同。航天员在太空出舱作业的主要工作有实现物体的机械连接以及电气的连接。所以针对这两种典型操作的微重力状态模拟训练，可以训练航天员的操作能力，并可以检测航天操作所需的基本参数。

而在现有技术实现中，要模拟微重力状态，只能使训练中人员失重，例如：让训练人员从高空跳伞，感受微重力状态。显然这样的环境不可能让训练人员穿上航天服，那就无从对宇航员在舱外的作业是在穿着舱外航天服的情况下操作进行训练，并且这种实验环境对实验参数的获取也很不理想。

所以本领域技术人员急需解决的问题是：通过物理方法对物体运动自由度的模拟来达到对微重力环境的模拟，进而组建一套可供宇航员舱外操作训练与操作能力检测的微重力环境模拟设备。从而提升对宇航员舱外操作训练的效果，获取宇航员舱外作业的技术数据。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种太空舱外作业能力训练与检测的装置，通过物理方法对物体运动自由度的模拟来达到对微重力环境的模拟，进而组建一套可供宇航员舱外操作训练与操作能力检测的微重力环境模拟设备。从而提升对宇航员舱外操作训练的效果，获取宇航员舱外作业的技术数据。

为了解决上述问题，本申请公开了一种太空舱外作业能力训练与检测的装置，包括：

空气压缩机，支撑平台，至少两个气浮系统，太空站系统，舱外航天服系统和数据检测设备；

所述气浮系统均放置于支撑平台上，并与所述空气压缩机相连接；

所述太空站系统和舱外航天服系统分别放置在所述气浮系统上；

所述空气压缩机启动后向所述气浮系统提供气压，所述气浮系统排出气流，在气浮系统与支撑平台之间形成气膜，使气浮系统在支撑平台的平面上自由移动与转动，用以模拟三个自由度的微重力运动状态。

优选的是，所述气浮系统包括：

气浮台，球铰连杆和气浮脚；

所述气浮台边缘圆周上开有3个螺孔，在每一个螺孔中装入和所述气浮脚铰接的所述球铰连杆；

所述气浮脚下部有圆形凹槽，并在中心开有小孔，所述气浮台侧面开有进气孔与小孔相通；

所述气浮脚圆盘上部中心开有球窝，和所述球铰连杆的球相配合，二者之间可以自由转动，形成球铰副；

所述空气压缩机提供气压，全部经过所述气浮脚的进气孔，导入小孔，小孔排出气流。

所述气浮脚排出的气流形成气膜，和所述球铰连杆与所述气浮脚形成的球铰副，能在气浮台受力时，实现所述气浮系统在所述支撑平台的平面上自由移动与转动，模拟三个自由度的微重力运动状态。

优选的是，所述太空站系统包括：

太空站模型，螺母组件，插座组件和磁吸扶手；

所述航太空站模型底部固定在气浮台上

所述太空站模型表面标有刻度，将表面划分成均匀的小方格；

所述螺母组件与太空站模型表面连接；

所述插座组件与太空站模型表面连接；

所述磁吸扶手开启后，可以吸附在所述太空站模型表面上，通过所述太空站模型表面刻度准确记录下所述磁吸扶手吸附的位置。

优选的是，所述螺母组件包括：

螺母，螺栓，扭矩传感器和操作台；

所述操作台是固定在太空站模型表面，扭矩传感器固定在操作台上，螺栓连接扭矩传感器，螺母装在螺栓上；

当拧动螺母时，反作用力通过螺栓传给扭矩传感器，产生力矩信号。

优选的是，所述插座组件包括：

插头，插座和推拉力传感器；

推拉力传感器固定在太空站模型表面，插座连接推拉力传感器；

当将插头插入插座，或将插头从插座拔出时，反作用力通过插座传给推拉力传感器，产生力信号。

优选的是，所述磁吸扶手包括：

把手，开关，圆筒，线圈和弧面铁芯；所述开关在所述把手部位；

所述把手连接筒杆一端，筒杆内部可安装电池；