一種失重體驗裝置的製作方法
2023-05-29 10:59:06 1
專利名稱：一種失重體驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種製造失重環境的機械裝置，更確切地說涉及一種可用於太空人進行失重訓練或主題公園開展失重體驗娛樂活動的機械裝置。
背景技術：
失重體驗，是太空人訓練中的一項重要科目，也是國內外眾多主題公園極力追求的一種娛樂項目，但尚未見到一種真正意義上的失重機械裝置。目前，包括我國在內，一些國家太空人進行失重訓練必須到俄羅斯等少數國家，利用大型噴氣式飛機在萬米高空進行拋物線飛行來製造失重的實驗環境。在主題公園娛樂方面，嘉年華大型遊藝項目中的「月面失重」體驗，是用掛在頂棚上的彈性吊帶把體驗者不斷的向上拉起；2003年，紐西蘭人發明一種巨型透明球，玩球人被捆在透明球裡滾下斜坡，以此獲得瞬間的失重感覺。上述幾種獲得失重體驗的技術中，飛機拋物線飛行技術，費用極高，風險過大；後兩種技術，嚴格上講，不能稱為失重體驗裝置，它對參與者產生的體驗，時間短暫，也不真實。
發明內容
本實用新型針對現有技術的不足，運用勻速圓周運動原理，提供一種構思新穎、結構簡單、操作安全的失重體驗機械裝置。
本實用新型的技術方案是建立一垂直於地面的閉合的環形軌道，沿整個環形軌道的兩條鋼軌內側設置無源閉合線圈、帶狀齒條，以輸電導線同地面變電所連接；製作一能站立多人的正方體失重室，通過八個角上的滾動軸承連接失重倉的失重室運行軌道，置入球形失重倉內，失重倉通過失重倉底座安置在環形軌道上。在失重倉底座的下部，對應環行軌道上的無源閉合線圈設置兩排超導電磁體和傳動齒輪，在失重倉底座的前後設置導向軸承，每一側設置運行軸承。
採用直線同步電機推動失重倉在環形軌道上高速運行當設置在環形軌道上的作為初級繞組的無源閉合線圈加上三相交流電後，與安裝在失重倉底座下部的作為次級繞組的超導電磁體產生電磁推力，推動失重倉在環形軌道上做勻速圓周運動，由於離心力的作用，失重室中的體驗者在失重倉運行至環形軌道下部時進入超重狀態，運行至環形軌道上部時，則進入失重的環境中。
因此，本實用新型能夠製造一種真實、穩定的失重環境，使接受訓練對抗失重生理影響，使參與娛樂的人們獲得既刺激，又真實的失重體驗。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型的立體結構示意圖。
圖2是本實用新型的環形軌道的結構示意圖。
圖3是本實用新型的失重倉正面剖視圖。
圖4是本實用新型的失重倉側面剖視圖。
圖5是體驗者在失重室內運動方向示意圖。
在附圖中，1--環形軌道，2--支撐架，3--失重室，4--失重倉，5--失重倉底座，6--變電所，7--裝置基礎平臺，8--帶狀齒條，9--鋼軌橫梁，10--無源閉合線圈，11--鋼軌，12--失重室運行軌道，13--環形齒輪，14--滾動軸承，15--傳動齒輪，16--超導電磁體，17--導向軸承，18--運行軸承，19--失重室門，20--電梯間。
具體實施方式
如
圖1所示，在地面設置變電所6，在裝置基礎平臺7上建立環形軌道1，中間用支撐架2固定，內有失重室3(虛線表示)的失重倉4通過失重倉底座5安置在環形軌道1上。
如圖2所示，環形軌道1由兩條「十」字形斷面的鋼軌11組成，之間用鋼軌橫梁9連接。沿整個環形軌道的兩條鋼軌11內側設置無源閉合線圈10，以輸電導線連接到地面的變電所6。在鋼軌橫梁9的一側，平行於鋼軌11設置一條帶狀齒條8，用於使失重室始終保持水平狀態。
如圖3所示，失重室3為一正方體，八個角上按同一轉動方向各安裝一個滾動軸承14。把失重室3裝入金屬製作的球形失重倉4中，緊貼失重倉4的內壁安裝兩條供失重室3的滾動軸承14運行的失重室運行軌道12，以使失重室3在失重倉4內可作360度的轉動。
為了保證失重室3在圍繞環形軌道1作圓周運動時始終保持水平狀態，環繞失重室3安裝一環形齒輪13，當失重倉4在環形軌道1上作圓周運動時，環形齒輪13通過一對傳動齒輪15同鋪設在鋼軌橫梁9上的帶狀齒條8相互齒合作反向運動，使失重室3不隨失重倉4翻滾，而始終保持水平狀態。
在失重倉底座5的下部，每一側安裝四對運行軸承18，前後各安裝一隻導向軸承17。同時，沿環形軌道1方向，對應環形軌道1上的無源閉合線圈10，每一側安裝一排超導電磁體16。
如圖4所示，把失重倉4安裝到環形軌道1的鋼軌11上。失重倉4底座下部的四對運行軸承18，即每對上下兩隻運行軸承18分別落在鋼軌11內外兩個軌道面上，加上每側兩隻導向軸承17的支撐，可保證失重倉4任意運行而不會發生脫軌等危險。鋼軌11上的無源閉合線圈10同失重倉底座5下部的超導電磁體16相對應，可保證磁力動力系統的正常運作。
另外，在失重室3和失重倉4設置一失重室門19，供人們進出。
應用說明如圖5所示，為了保證失重倉有足夠的啟動速度，可在每次運行結束後把失重倉4停在a處，並在地面建立到a處的電梯間20，供體驗者登倉。失重體驗者經失重倉底部和失重倉上設置的門19進入失重室後，關門，啟動失重倉4。失重倉4以自由落體的速度行至b處前，變電所6向無源閉合線圈10送電，磁力系統推動失重倉4加速沿環形軌道運行。通過調控電流，使失重倉4在環形軌道1上作高速的勻速圓周運動。
根據勻速圓周運動理論，當V=Rg]]>時(其中，V為失重倉運行速度，R為環形軌道半徑，g為重力加速度)，失重倉進入a-b-c段軌道時，則出現超重現象；進入c-d-a段軌道時，則出現失重現象。當V>Rg]]>時，失重室內的人，不但出現失重現象，而且會如圖5中箭頭顯示的方向沿離心方向懸浮而起。如建立一個直徑60m的環形軌道，R為30m，g一般取9.8m/s2，則V＝17m/s，即只要保證V不低於17m/s，就會產生失重現象。為製造明顯的失重環境，可以設計在25--30m/s之間。
權利要求一種失重體驗裝置，包括裝置基礎平臺、支撐架、變電所等，其特徵在於在一垂直於地面的環形軌道(1)的兩條鋼軌(11)內側設置無源閉合線圈(10)、帶狀齒條(8)；製作一能站立多人的正方體失重室(3)，通過八個角上的滾動軸承(14)連接失重倉(4)的失重室運行軌道(12)，置入球形失重倉(4)內，失重倉(4)通過失重倉底座(5)安置在環形軌道(1)上；在所述的在失重倉底座(5)的下部，對應環行軌道(1)上的無源閉合線圈(10)設置兩排超導電磁體(16)和傳動齒輪(15)，在失重倉底座(5)的前後設置導向軸承(17)，每一側設置運行軸承(18)。
專利摘要本實用新型公開了一種失重體驗裝置，解決了現有技術中缺少真正意義上的失重機械裝置的問題，其在一垂直於地面的環形軌道的兩條鋼軌內側設置無源閉合線圈、帶狀齒條，製作一能站立多人的正方體失重室，通過八個角上的滾動軸承連接失重倉的失重室運行軌道，置入球形失重倉內，而失重倉通過失重倉底座安置在環形軌道上。本實用新型構思新穎、結構簡單、操作安全，能夠製造一種真實、穩定的失重環境，使接受訓練對抗失重生理影響，使參與娛樂的人們獲得既刺激，又真實的失重體驗。
文檔編號A63G21/00GK2738857SQ20042000958
公開日2005年11月9日 申請日期2004年10月6日 優先權日2004年10月6日
發明者肖桂彬 申請人:肖桂彬