一种人工重力短臂离心机的制作方法

1.本技术涉及飞行人员训练模拟技术，特别涉及一种人工重力短臂离心机。


背景技术：

2.短臂离心机可旋转产生离心力用来创造重力环境，并辅以离心机内部的自行功率车及其他设备，使受测人员自主锻炼来提高肌体的对抗能力，减小太空环境对受测人员的影响，它一直被认为是解决人类深空探测生理问题的终极方案，可大幅度提高人类太空适居性、提升太空飞行医疗救护手段，对我国载人航天事业具有深远的战略性影响。
3.短臂离心机主要采用变频减速电机与小第一齿轮连接驱动同一个回转支承，带动回转转盘和其上的龙骨式旋转臂作圆周运动来模拟重力，离心机转速和加速度的调节由变频器控制，可在上位机输入相关参数调整，各部位为模块化安装。使用时体验者仰卧于龙骨式旋转臂上，头朝向回转支承，双脚蹬在踏步机上，并通过安全带将体验者固定在龙骨式旋转臂上。当龙骨式旋转臂的转速改变时，体验者在惯性的作用下继续保持原转速，由于安全带和体验者的接触面积较小，单位面积作用力大，体验者作用力不均，降低体验者的使用舒适度，降低体验者的安全性。


技术实现要素：

4.为了保证人体舒适和安全，本技术提供一种人工重力短臂离心机，采用如下的技术手段：一种人工重力短臂离心机，包括回转转盘、踏步机、自行功率车，所述回转转盘上固设有多个龙骨式旋转臂，所述踏步机和自行功率车交替安装于龙骨式旋转臂上，所述龙骨式旋转臂和踏步机、龙骨式旋转臂和自行功率车之间分别固设有躺椅，所述躺椅上设置有包覆盖体，所述包覆盖体能够塑性形变，所述包覆盖体和躺椅之间预留有间隙，体验者置于该间隙处。
5.通过采用上述技术方案，体验者平躺于躺椅上，包覆盖体可实现对体验者的包裹，同时由于包覆盖体能够塑性形变，在包覆盖体和人体接触时，包覆盖体能够和人体紧密贴合，提高对体验者的接触面积，减小包覆盖体和体验者之间的空隙，在包覆盖体的作用下能够将体验者稳定固定在躺椅上，当龙骨式旋转臂的转速改变时，体验者受力集中均匀，提高人体舒适和安全。
6.可选的，所述包覆盖体设置有空腔，所述空腔内部填充有能在加热时凝固和在冷却时变成液体的特殊物质，该特殊物质由α环化糊精和四甲基吡啶混合而成，该特殊物质在45
‑
75℃下由液体转化为固体。
7.通过采用上述技术方案，先将包覆盖体盖设于体验者身上，由于此时包覆盖体内部特殊物质为液态，使得包覆盖体的形状和体验者形状相同，提高包覆盖体和体验者的贴合度；随后对包覆盖体进行加热，包覆盖体内部的特殊物质逐渐由液态转换为固态，能够保证包覆盖体和体验者的贴合状态，同时在体验者进行重力训练时，固态的特殊物质形状不
易改变，特殊物质不易在训练过程中而位移，保证训练过程中对体验者的固定，同时保证训练过程中，包覆盖体对体验者受力集中均匀。
8.可选的，所述包覆盖体的上方设置有保温层，所述保温层和包覆盖体固定连接。
9.通过采用上述技术方案，保温层的设置能够保证包覆盖体的热量不易散失，快速实现对包覆盖体的加热，减少对包覆盖体的定型时间。
10.可选的，所述保温层和包覆盖体之间设置有能源供给装置，所述能源供给装置包括加热结构和制冷结构，所述加热结构和制冷结构交替工作。
11.通过采用上述技术方案，加热结构工作时能够实现对包覆盖体内部特殊物质的加热，便于将特殊物质由液体转换为固态；制冷结构工作时能够实现对制冷结构的降温，便于将制冷结构的由固态转换为液态。
12.可选的，所述加热结构包括加热丝，加热丝于包覆盖体表面弯折呈蛇形，所述加热丝的外部套设有金属软管，所述金属软管和加热丝固定连接。
13.通过采用上述技术方案，通过在加热丝外部套设金属软管，金属软管具有导热的作用，能够增大加热丝的加热面积，提高对包覆盖体的加热效率；同时金属软管能够将制冷结构和加热丝进行分隔，避免加热丝对制冷结构的损害。
14.可选的，所述制冷结构包括半导体制冷片，所述半导体制冷片和金属软管固定连接。
15.通过采用上述技术方案，半导体制冷片工作时，能够对金属软管进行降温，金属软管能够导冷，实现对包覆盖体的降温。
16.可选的，所述包覆盖体的下方设置有隔离防护层，所述隔离防护层和包覆盖体固定连接。
17.通过采用上述技术方案，通过设置隔离防护层，能够减少热量或冷气和体验者的接触，提高人体舒适和安全。
18.可选的，所述龙骨式旋转臂上设置有安装座，所述龙骨式旋转臂通过安装座分别与踏步机和自行功率车固定连接，所述安装座和龙骨式旋转臂滑动连接。
19.通过采用上述技术方案，通过设置安装座，便于实现对踏步机和自行功率车的安装，由于安装座和龙骨式旋转臂滑动连接，便于沿龙骨式旋转臂的长度方向移动安装座，从而改变安装座和回转转盘中心之间的距离，便于适应不同身高体验者的使用。
20.可选的，所述龙骨式旋转臂上设置有滑轨，所述滑轨为两个，两个滑轨分别设置于安装座的两侧，所述安装座上设置有滑块，所述滑块和滑轨滑动连接，所述安装座和龙骨式旋转臂之间设置有用于限制安装座位置的锁定结构。
21.通过采用上述技术方案，通过滑块和滑轨相互配合，实现安装座和龙骨式旋转臂之间的滑动连接，通过设置两个滑轨，能够提高安装座滑动过程中的稳定性；通过锁定结构限制安装座的位置，使得安装座不易在重力离心运动过程中发生位移。
22.可选的，所述锁定结构包括固设于龙骨式旋转臂上的第一齿条，所述第一齿条沿龙骨式旋转臂的长度方向设置，所述安装座的下方设置有第一齿轮，所述第一齿轮和第一齿条啮合，所述安装座设置有能够驱动第一齿轮运动的调节结构，所述第一齿轮运动方向和第一齿条的延伸方向垂直。
23.通过采用上述技术方案，通过调节结构驱使第一齿轮和第一齿条相互远离时，解
除第一齿轮和第一齿条之间的啮合，即可解除对安装座的位置限定；反向驱动第一齿轮，使第一齿轮和第一齿条啮合，即可实现对安装座的位置锁定。
24.综上所述，本技术具有以下有益效果：第一、采用可塑性形变的包覆盖体，能够在包覆盖体盖合在体验者身上时形成和人体相同的形状，实现对体验者的包覆，使得体验者受力集中均匀，提高人体舒适和安全；第二、通过在包覆盖体和体验者之间设置隔离防护层，能够减少热量或冷气和体验者的接触，提高人体舒适和安全；第三、通过安装座和龙骨式旋转臂滑动连接，并通过锁定结构限制安装座移动后的位置，实现安装座和回转转盘中心之间距离的调节，便于适应不同身高体验者的使用。
附图说明
25.图1是本技术实施例的人工重力短臂离心机的整体结构示意图；图2是图1中的a部放大图；图3是本技术实施例的保温层、包覆盖体、隔离防护层构成整体的俯视图；图4是沿图3中b
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b线的剖视图；图5是本技术实施例人工重力短臂离心机中的保温层、包覆盖体、隔离防护层之间的连接关系示意图；图6是本技术实施例人工重力短臂离心机中底板、安装座、调节结构之间的连接关系示意图；图7是本技术实施例人工重力短臂离心机中驱动组件、导向板、锁定结构之间的连接关系示意图。
26.图中，11、变频减速电机；12、回转转盘；13、龙骨式旋转臂；131、滑轨；132、底板；14、踏步机；15、自行功率车；16、躺椅；161、母扣；21、保温层；22、包覆盖体；221、子扣；23、隔离防护层；231、支撑球；3、能源供给装置；31、加热结构；311、加热丝；312、金属软管；32、制冷结构；321、半导体制冷片；4、安装座；41、滑块；42、让位槽；5、锁定结构；51、第一齿轮；52、第一齿条；6、调节结构；61、拉拔杆；62、导向板；63、驱动组件；631、第二齿条；632、第二齿轮；633、转轴；634、操作杆；635、踏板；636、扭簧。
具体实施方式
27.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
28.参照图1，为本技术公开的一种人工重力短臂离心机，主要采用变频减速电机11与小齿轮连接驱动同一个回转支承，带动回转转盘12和其上的龙骨式旋转臂13作圆周运动来模拟重力，其中，龙骨式旋转臂13为四个，四个龙骨式旋转臂13以回转转盘12的轴线为中心呈圆周阵列分布，龙骨式旋转臂13沿回转转盘12的径向方向延伸。其中两个相对的龙骨式旋转臂13上安装有踏步机14、另外两个相对的龙骨式旋转臂13上安装有自行功率车15，踏步机14和自行功率车15交替安装于龙骨式旋转臂13上，便于四位体验者同时进行耐力或力量的训练体验。
29.结合图1和图2，龙骨式旋转臂13上设置有躺椅16，使用时体验者仰卧于躺椅16上，头朝向回转转盘12，双脚蹬在踏步机14或自行功率车15上。躺椅16的上方从上至下依次设
置有保温层21、包覆盖体22、隔离防护层23，且相邻层之间固定连接。
30.结合图2和图3，保温层21由保温面料制成，保温面料的边缘处和包覆盖体22缝合在一起。保温层21和覆盖体之间设置有能源供给装置3，能源供给装置3用于交替提供热源和冷源，实现对包覆盖体22的加热或冷却。
31.结合图3和图4，包覆盖体22呈柔性设置，包覆盖体22内部开设有空腔，该空腔的内部填充有能在加热时凝固和在冷却时变成液体的特殊物质，该特殊物质由α环化糊精和四甲基吡啶混合而成，该特殊物质在45
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75℃下由液体转化为固体，在室温下，包覆盖体22内部填充物呈液态，此时包覆盖体22具有塑性形变能力，当包覆盖体22盖合于体验者身上时，包覆盖体22能够形成和人体相同的形状，在加热结构31工作时，制冷结构32处于关闭状态，包覆盖体22内部填充物由液态转换为固态，此时包覆盖体22形状不易改变，实现对体验者的包裹固定。
32.结合图2和图4，包覆盖体22呈矩形设置，包覆盖体22的一侧和躺椅16固定连接、另一侧固设有子扣221，躺椅16上固设有母扣161，通过子扣221和母扣161互锁能够实现包覆盖体22和躺椅16的连接。
33.结合图2和图4，隔离防护层23由毡子构成，毡子和包覆盖体22采用缝合的方式连接在一起。隔离防护层23的中部包覆有多排支撑球231，多排支撑球231沿毡子的宽度方向等间隔设置，支撑球231朝向隔离防护层23的一端设置为尖端，支撑球231由硅胶材质制成，使得隔离防护层23和包覆盖体22之间预留一定的间隔，实现对热量和冷气的隔离，减少热量和冷气与体验者的接触。
34.结合图4和图5，能源供给装置3包括加热结构31和制冷结构32，加热结构31和制冷结构32交替工作，加热结构31包括加热丝311，加热丝311于包覆盖体22表面弯折呈蛇形，加热丝311沿包覆盖体22的宽度方向设置，加热丝311的外部套设有金属软管312，金属软管312和加热丝311固定连接。金属软管312具有冷热传导的作用，能够将加热丝311产生的热量传递给包覆盖体22，实现对包覆盖体22内部填充物的加热升温。制冷结构32包括半导体制冷片321，半导体制冷片321的形状和金属软管312的形状相同，半导体制冷片321沿金属软管312的长度方向设置，半导体制冷片321和金属软管312固定连接。
35.结合图1和图6，龙骨式旋转臂13上滑动连接有安装座4，安装座4安装于躺椅16远离回转转盘12的一侧。踏步机14和自行功率车15分别固定在安装座4上，实现对踏步机14和自行功率的安装。安装座4能够沿龙骨式旋转臂13长度方向滑动，龙骨式旋转臂13和安装座4之间设置有用于限制安装座4位置的锁定结构5，实现安装座4和回转转盘12中心之间距离的调节，实现不同身高体验者的使用。
36.结合图1和图6，龙骨式旋转臂13上安装有滑轨131，滑轨131沿龙骨式旋转臂13的长度方向设置，滑轨131为两个，两个滑轨131分别设置于龙骨式旋转臂13相对的两侧；安装座4上对应设置有滑块41，滑块41和安装座4固定连接，滑块41的数量和滑轨131数量相等，滑块41和滑轨131滑动连接。
37.结合图6和图7，锁定结构5包括相互啮合的第一齿轮51和第一齿条52以及调节结构6。龙骨式旋转臂13上固设有底板132，底板132水平设置于安装座4的下方，第一齿条52固设于底板132上，且第一齿条52沿底板132的长度方向设置；第一齿轮51呈水平设置，调节结构6用于解除第一齿条52和第一齿轮51的啮合，第一齿轮51运动方向和第一齿条52的延伸
方向垂直。
38.结合图6和图7，调节结构6包括固设于第一齿轮51中心处的拉拔杆61，拉拔杆61呈竖向设置，安装座4开设有容纳腔，拉拔杆61远离第一齿轮51的一端延伸至容纳腔的内部，且拉拔杆61仅能沿容纳腔的竖向长度方向上下位移；安装座4的内部固设有导向板62，导向板62为两个，两个导向板62平行且间隔设置，拉拔杆61位于两个导向板62之间。
39.结合图6和图7，安装座4上设置有能够驱使拉拔杆61沿导向板62竖向长度方向上下位移的驱动组件63。驱动组件63包括固设于拉拔杆61上的第二齿条631、转动设置于两个导向板62之间的第二齿轮632，第二齿轮632和第二齿条631啮合。第二齿轮632于其中心处键连接有转轴633，转轴633的两端分别延伸至导向板62的外部，转轴633和导向板62转动连接，转轴633的一端贯穿于导向板62后固定连接有操作杆634，操作杆634和转轴633垂直，操作杆634远离转轴633的一端延伸至安装座4的外部；转轴633上套设有扭簧636，扭簧636的一个扭臂和转轴633固定连接、另一个扭臂和导向板62固定连接，当扭簧636处于自然状态时，第一齿轮51和第一齿条52保持啮合。
40.结合图6和图7，安装座4上开设有让位槽42，让位槽42设置于靠近躺椅16的一侧，操作杆634的端部贯穿于让位槽42，使得操作杆634能够以转轴633为中心上下摆动。位于安装座4外部的操作杆634上焊接有踏板635，使用时，体验者将脚部放置于踏板635上，进而控制操作杆634向上摆动，实现对第一齿轮51的向上驱动。
41.本实施例的实施原理为：使用时体验者仰卧于躺椅16上，头朝向回转转盘12，体验者可以通过脚部蹬动踏板635，使得操作杆634向上摆动，操作杆634驱使转轴633转动并带动第二齿轮632转动，由于第二齿轮632和第二齿条631啮合，能够驱使第二齿条631沿导向板62的竖向长度方向运动，进而实现第拉拔杆61的上提，拉拔杆61带动第一齿轮51的向上运动，解除第一齿轮51和第二齿轮632之间的啮合，当安装座4调节至适当位置时，解除对踏板635的驱动，将双脚蹬在踏步机14或自行功率车15上；然后将包覆盖体22盖在体验者身上，并通过子母扣161将包覆盖体22固定在躺椅16上，随后驱使加热丝311工作，实现对包覆盖体22内部填充物的加热升温，包覆盖体22内部填充物由液态转换为固态，并形成和人体相同的形状，实现对体验者的包覆，使得体验者受力集中均匀，提高人体舒适和安全。
42.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。