一種用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置，可有效解決現有技術花費高昂，不利于訓練或存在航天員在運動過程中受到較大阻力的問題，其解決的技術方案是，包括絕緣墻體、上極板和下極板，上極板置于上極板絕緣包層內，下極板置于下極板絕緣包層內，上極板絕緣包層與下極板絕緣包層之間有中空的絕緣墻體，構成一封閉空間，電極充電器分別與上極板、下極板相連，控制器分別與電極充電器、稱重傳感器相連，控制器、電極充電器均與電源相連，訓練服置于封閉空間內，本實用新型結構新穎、設計合理，可廣泛應用于航天員模擬失重訓練場合，大大節約失重訓練的成本，提高訓練效率，是航天員進行失重訓練裝置上的創新。
【專利說明】—種用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及訓練裝置，特別是一種用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置。
【背景技術】
[0002]目前，國內外對航天員進行失重訓練的主要形式有兩種，一種是失重飛機，另一種是失重水槽。前者利用大推力飛機接近垂直上升，達到最高點后向下俯沖，產生失重，該方法達到失重狀態的時間太短(約為20s——30s)，花費高昂，不利于訓練。因此，世界各國一般采用失重水槽來進行航天員失重訓練。據了解，失重水槽就是一個大得像游泳池一樣的設備，把航天器放入其中，訓練時，通過增減配重和漂浮器使航天員的重力和浮力相等，模擬太空失重狀態，然后航天員在水池里反復出入艙和艙外操作訓練。由于水的密度較真空或空氣大得多，慣性大，存在航天員在運動過程中受到較大阻力的問題。因此，對航天員進行失重訓練裝置的改進是目前亟需解決的問題。
【發明內容】
[0003]針對上述情況，為解決現有技術之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置，可有效解決現有技術花費高昂，不利于訓練或存在航天員在運動過程中受到較大阻力的問題。
[0004]本實用新型解決的技術方案是，包括絕緣墻體、上極板和下極板，上極板置于上極板絕緣包層內，下極板置于下極板絕緣包層內，上極板絕緣包層與下極板絕緣包層之間有中空的絕緣墻體，構成一封閉空間，電極充電器分別與上極板、下極板相連，控制器分別與電極充電器、稱重傳感器相連，控制器、電極充電器均與電源相連，訓練服置于封閉空間內。
[0005]本實用新型結構新穎、設計合理，可廣泛應用于航天員模擬失重訓練場合，大大節約失重訓練的成本，提高訓練效率，是航天員進行失重訓練裝置上的創新。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的結構主視圖。
[0007]圖2為本實用新型的結構剖面主視圖。
[0008]圖3為本實用新型的電器關系連接圖。
[0009]圖4為本實用新型配套訓練服材質剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0011]由圖1-4給出，本實用新型包括絕緣墻體、上極板和下極板，上極板2置于上極板絕緣包層4內，下極板3置于下極板絕緣包層5內，上極板絕緣包層4與下極板絕緣包層5之間有中空的絕緣墻體1，構成一封閉空間，電極充電器分別與上極板2、下極板3相連，控制器分別與電極充電器、稱重傳感器相連，控制器、電極充電器均與電源相連，訓練服置于封閉空間內。
[0012]為了保證使用效果，所述的絕緣墻體1、上極板絕緣包層4、下極板絕緣包層5均為圓形，上極板絕緣包層4、下極板絕緣包層5的直徑相同，且大于絕緣墻體I的直徑。
[0013]所述的上極板2和下極板3均是由金屬板制成的相同直徑的圓形。
[0014]所述的訓練服是由內絕緣層6、電荷附著層7和外絕緣層8制成的人體狀。
[0015]與模擬失重環境產生裝置配套的訓練服絕緣且能夠屏蔽電場，使航天員避免觸電及輻射，如訓練服剖面結構圖4所示，其采用三層結構，最內層為內絕緣層6，中間為電荷附著層7;最外層為外絕緣層8。
[0016]本實用新型基于帶電物體在電場中受到電場力作用的原理而設計，構成電容器的上下極板采用有足夠強度的金屬板，形狀為圓形，其上下表面與側面連接處均弧形連接，減小曲率，防止尖端效應造成的極板電荷分布不均勻；上、下極板絕緣包層應用性能優良的絕緣材料，能夠阻擋電荷運動，但電場能夠正常穿透；絕緣墻體采用絕緣材料搭建，支撐上極板并限定航天員的活動范圍，且能阻止上、下極板電荷的中和，絕緣墻體與上、下極板構成一封閉的圓柱型空間，為航天員的活動空間；稱重傳感器可采用市售的人體稱重傳感器，用于測量航天員著訓練服后的體重；平行板電容器的邊緣效應會導致極板邊緣的電場線彎曲，在此處活動，航天員受力不能平衡，因此邊緣部分不能作為其訓練時的活動范圍，所以絕緣墻體于距離極板邊緣一定距離的位置搭建。訓練服的內絕緣層將電荷附著層與航天員隔離開，保護航天員；電荷附著層作為電荷的載體，同時可以屏蔽電場，使航天員免受電場輻射；外絕緣層將電荷附著層與外界隔開，防止電荷泄露。
[0017]可利用靜電起電機使訓練服帶上q庫倫的電荷，航天員穿上訓練服后，首先利用稱重傳感器將航天員及訓練服的重量信號采集出來傳送至控制器，航天員進入模擬失重環境產生裝置內，控制器對重力信號進行運算處理，控制電極充電器輸出電壓U，為上、下極板充電。上、下極板充電完成后，訓練服電荷附著層處于靜電平衡狀態，所有電荷均分布在電荷附著層外表面，其內部電場強度為零，起到屏蔽電場的作用，航天員不受電場輻射。充電電壓U的大小需滿足使宇航員及訓練服所受電場力與重力大小相等、方向相反，即Uq/d=mg，航天員所受合外力為零，就可以懸浮起來，模擬失重的感覺和效應，進行各種訓練。為使訓練環境更加逼真，可向封閉的模擬失重環境內充入或抽出氣體，改變環境中介質氣體的慣性，也即改變航天員運動過程中所受介質氣體的阻力，從而可進行各種空間氣體條件下的訓練。
[0018]本實用新型的使用方法:
[0019](I)利用靜電起電機使訓練服帶上q庫倫的電荷，航天員穿上訓練服；
[0020](2)用稱重傳感器將航天員及訓練服的重量信號采集出來傳送至控制器，航天員進入模擬失重環境產生裝置內；
[0021 ] (3)電極充電器輸出充電電壓U，上、下極板進行充電；
[0022](4)航天員在受力平衡后，進行模擬失重訓練。
[0023]本實用新型結構新穎、設計合理，可廣泛應用于航天員模擬失重訓練場合，大大節約失重訓練的成本，提高訓練效率，是航天員進行失重訓練裝置上的創新，具有顯著的經濟和社會效益。
【權利要求】
1.一種用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置，包括絕緣墻體、上極板和下極板，其特征在于，上極板(2)置于上極板絕緣包層(4)內，下極板(3)置于下極板絕緣包層(5)內，上極板絕緣包層(4)與下極板絕緣包層(5)之間有中空的絕緣墻體(I),構成一封閉空間，電極充電器分別與上極板(2)、下極板(3)相連，控制器分別與電極充電器、稱重傳感器相連，控制器、電極充電器均與電源相連，訓練服置于封閉空間內。
2.根據權利要求1所述的用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置，其特征在于，所述的絕緣墻體(I)、上極板絕緣包層(4)、下極板絕緣包層(5)均為圓形，上極板絕緣包層(4)、下極板絕緣包層(5)的直徑相同，且大于絕緣墻體(I)的直徑。
3.根據權利要求1所述的用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置，其特征在于，所述的上極板(2)和下極板(3)均是由金屬板制成的相同直徑的圓形。
4.根據權利要求1所述的用于航天員訓練的模擬失重環境產生裝置，其特征在于，所述的訓練服是由內絕緣層出)、電荷附著層(7)和外絕緣層(8)制成的人體狀。
【文檔編號】G09B9/00GK203588500SQ201320691394
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】郭三明, 王志方, 孫鵬荊 申請人:河南理工大學