CN101559272A - 太空舱内空间重力模拟装置 - Google Patents

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胡国华
肖志河
邓蓉
陈金明
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BEIJING MEILIAN HUAXIN MEASUREMENT CONTROL TECHNOLOGY CO LTD
Beijing Institute of Environmental Features
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BEIJING MEILIAN HUAXIN MEASUREMENT CONTROL TECHNOLOGY CO LTD
Beijing Institute of Environmental Features
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Abstract

本发明涉及一种重力模拟系统，特别是一种太空舱内空间重力模拟装置。所述太空舱内空间重力模拟装置是于太空舱内的地板上及宇航员所穿的太空靴的靴底上设有彼此相吸的磁吸装置，且所述太空靴套紧于宇航员的脚和小腿。使太空舱内的宇航员能像在地面上一样自由站立、行走，肌肉得到与地球上相同的锻炼，可防止宇航员长期在太空工作所造成的骨质疏松和增大肾结石。

Description

太空舱内空间重力模拟装置
技术领域
本发明涉及一种宇航太空舱，特别是一种能对宇航员产生一定吸引力的空间重力模拟系统。
背景技术
宇航员在太空舱中无法走动，因为没有重力，人处于漂浮状态，与地板之间无摩擦力，因此不能走动。宇航员在太空舱中只能抓住太空舱壁上的一些“抓手”让自己漂浮的身体向前移动，或通过向太空舱壁施加推力，向相反方向运动，这些走动方式都应该注意安全，防止撞到其他舱壁或物体上。
在太空中工作中，宇航员的肌肉运动减少，对骨骼的刺激也相应减弱，骨骼血液供应相应减少，在这种情况下，成骨细胞功能减弱，而破骨细胞功能增强，使得骨质大量脱钙并经肾脏排出体外。骨钙的丢失会造成骨质疏松和增大发生肾结石的可能。失重所导致的骨钙丢失随飞行时间的延长而持续进行，而且这种骨质疏松一旦形成，回到地面重力环境下也难以逆转。俄国宇航员在和平号空间站上曾试验多种对抗措施，如每天2小时的跑台运动，穿企鹅服给以人工加载及服用特殊药物等，但未能完全解决问题。目前这仍然是航天医学需要解决的难点问题。
如何在太空舱内构造一个类似地球的重力环境，是航天工作中急需解决的难题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种能在太空舱内构造一个类似地球的重力环境的空间重力模拟系统，使宇航员能在太空舱内自由行走，肌肉得到与地球上类似的锻炼，以防止宇航员骨质疏松和增大肾结石。
本发明所提供的空间重力模拟系统是由如下技术方案来实现的。
一种太空舱内空间重力模拟装置，包括太空舱及太空靴，其特征在于：所述太空舱内的地板上及宇航员所穿的太空靴的靴底上设有彼此相吸的磁吸装置，且所述太空靴套紧于宇航员的脚和小腿。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述的磁吸装置是在太空舱内的地板上铺设磁性板，所述太空靴的靴底设有薄铁板。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述的磁吸装置是在太空舱内的地板上铺设薄铁板，所述太空靴的靴底设有永磁片。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述的磁吸装置是在太空舱内的地板上铺设磁性板，所述太空靴的靴底设有永磁片。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述的磁性板是由多个永磁片所构成的磁性卷帘板，所述太空舱地板上布设有多个固定于地板上的小铁片或螺钉，所述磁性卷帘板通过小铁片或螺钉与太空舱地板固定。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述永磁片是高强永磁材料制成的片形磁体。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述的高强永磁材料是铷铁硼稀土永磁材料，或纳米晶稀土永磁材料。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：所述片形磁体铺设于两片柔性塑料膜之间，粘接或熔接片形磁体周围的塑料膜而使片形磁体固连成片。
所述的空间重力模拟系统，其特征在于：在太空舱内的地板上铺设的薄铁板是卷帘薄铁板，且于卷帘薄铁板上阵列有减重孔。
本发明的优点在于：本发明通过在太空舱的地板及宇航员穿的太空靴的底部设至磁吸装置，使太空舱内的宇航员能像在地面上一样自由站立、行走，肌肉得到与地球上相同的锻炼，可防止宇航员长期在太空工作所造成的骨质疏松和增大肾结石。
为对本发明的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明太空舱内空间重力模拟装置实施例一的结构示意图。
图2是太空舱内地板上铺设的磁性板的立体示意图。
图3是本发明太空舱内空间重力模拟装置实施例二的结构示意图。
图4是太空舱内地板上铺设的卷帘薄铁板立体示意图。
图5是卷帘薄铁板的拉孔截面图。
具体实施方式
本发明根据磁吸原理设计的太空舱内空间重力模拟装置，使宇航员能在太空舱内像在地球上一样地行走、站立、工作，身体肌肉得到锻炼。
本发明所提供的一种太空舱内空间重力模拟装置是于太空舱1内的地板2上及宇航员所穿的太空靴3的靴底上设有彼此相吸的磁吸装置(参考图1)，且所述太空靴3套紧于宇航员的脚和小腿。穿着所述太空靴的宇航员在磁吸装置的吸力作用下，能在太空舱的地板上站立、行走。
实施例一
图1是本发明实施例一的结构图，在该实施例中，所述的磁吸装置是在太空舱1内的地板2上铺设磁性板4，所述太空靴3的靴底设有薄铁板5。
图2是设于太空舱1地板上的磁性板的立体示意图。在图1具体实施例中，所述的磁性板4是由多个永磁片41阵列密排构成可卷折的磁性卷帘板。磁性板4的具体结构如图2所示，所述片形磁体41铺设于两片柔性塑料膜42之间，用粘接或熔接片形磁体周围的塑料膜的方法而使片形磁体固连成可折弯卷曲的磁性板4。所述太空舱地板2上布设有多个固定于地板上的小铁片或螺钉，使用时将所述磁性卷帘板通过小铁片或螺钉与太空舱地板固定。不用时可将其卷起收藏。
所述永磁片41是高强永磁材料制成的片形磁体。所述的高强永磁材料是铷铁硼稀土永磁材料，或纳米晶稀土永磁材料。
所述永磁片41的磁场强度应对设有薄铁板5的太空靴3产生大致等于人体重量60公斤的吸力。在永磁片41的磁场强度一定的条件下，该吸力的大小可通过被吸面积的大小和铁板与永磁片之间的距离来调节。
宇航员脚穿设有薄铁板5的太空靴3在地板2上所铺设的磁性板4的磁吸力作用下，即能站立于太空舱的地板上。行走时，宇航员必须克服磁性板4的磁吸力，使肌肉得到锻炼。
实施例二
图3是本发明实施例二的结构图，在该实施例中，所述的磁吸装置是在太空舱1内的地板2上铺设磁性板薄铁板，所述太空靴3’的靴底设有永磁片7。
图4、图5是本发明太空舱内的地板上铺设的薄铁板的结构示意图，所述薄铁板是有多块长条状的板61用铰链62相互铰接而成的卷帘，且于卷帘薄铁板上阵列有减重孔63。所述减重孔63是冲拉而成的具有翻边64的孔，一方面减轻了重量，同时也提高了刚度。所述卷帘薄铁板用螺钉或其他锁紧机构固设于所述太空舱1内的地板2上。不用时可将其卷起收藏。
宇航员脚穿设有永磁片7的太空靴3’，靴底部的永磁片7吸着于地板2所铺设的薄铁板6上，即能站立于太空舱的地板上。行走时，宇航员必须克服永磁片7与薄铁板6之间的磁吸力，使肌肉得到锻炼。
实施例三
为提高所述的磁吸装置的磁吸力，本发明还可以是在太空舱内的地板上铺设磁性板4，所述太空靴的靴底设有永磁片7。所述磁性板4和所述永磁片7的结构同上述二实施例。

Claims (9)

1、一种太空舱内空间重力模拟装置，包括太空舱及太空靴，其特征在于：所述太空舱内的地板上及宇航员所穿的太空靴的靴底上设有彼此相吸的磁吸装置，且所述太空靴套紧于宇航员的脚和小腿。
2、根据权利要求1所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述的磁吸装置是在太空舱内地板上铺设磁性板，所述太空靴的靴底设有薄铁板。
3、根据权利要求1所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述的磁吸装置是在太空舱内地板上铺设薄铁板，所述太空靴的靴底设有永磁片。
4、根据权利要求1所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述的磁吸装置是在太空舱内地板上铺设磁性板，所述太空靴的靴底设有永磁片。
5、根据权利要求2、或4所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述的磁性板是由多个永磁片所构成的磁性卷帘板，所述太空舱地板上布设有多个固定于地板上的小铁片或螺钉，所述磁性卷帘板通过小铁片或螺钉与太空舱地板固定。
6、根据权利要求5所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述永磁片是高强永磁材料制成的片形磁体。
7、根据权利要求6所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述的高强永磁材料是铷铁硼稀土永磁材料，或纳米晶稀土永磁材料。
8、根据权利要求6所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：所述片形磁体铺设于两片柔性塑料薄膜之间，粘接或熔接片形磁体周围的塑料膜而使片形磁体固连成片。
9、根据权利要求3所述的太空舱内空间重力模拟装置，其特征在于：在太空舱内的地板上铺设的薄铁板是卷帘薄铁板，且于卷帘薄铁板上阵列有减重孔。
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