CN109147452A - 一种延时跳伞训练模拟平台 - Google Patents

Abstract

一种延时跳伞训练模拟平台，其基座为设在地面上的钢筋混凝土构件，在钢筋混凝土构件内设凹槽形地坑，地坑内设有出口向上的调速风机，基座顶面设有支架，该支架是由上、下梁及立柱相连组成的立方体形框架，其中下梁固定于基座上，支架上梁中部有载物部分，其上设有旋转机构，在旋转机构的旋转平台上设有拉伸机构，在旋转平台下面设有模拟吊挂伞绳机构，所述拉伸机构和旋转机构均与控制机构相连。本发明可增强受训人员对延时跳伞的理性认识及感性认识，掌握延时跳伞中的各种操作、基本动作和处理突发事件的能力，积累近似空中真实飞行的经验，进而提高受训人员在实际延时跳伞时的平衡能力，提高空降训练的质量。

Description

一种延时跳伞训练模拟平台

技术领域 本发明涉及一种跳伞人员训练用的设备。

背景技术 延时跳伞是跳伞人员跳出机舱后与打开伞包前一段时间的简称，这个期间对跳伞人员的技术要求很高。目前，跳伞人员延时跳伞训练只是在地面吊挂在绳索上进行体会训练。这种训练方式与空中跳伞实际情况相差甚远，不利于跳伞人员对延时跳伞基本技能的掌握。

发明内容 本发明的目的在于提供一种可模拟空中环境并进行空降操作的延时跳伞训练模拟平台。

本发明主要包括：基底、旋转机构、拉伸机构、模拟吊挂伞绳机构及控制机构。其中，基底又包括基座及支架，基座为设在地面上的钢筋混凝土构件，在钢筋混凝土构件内设凹槽形地坑，地坑内设有出口向上的调速风机，通过控制风速可模拟延时跳伞时高空风的阻力。基座顶面设有支架，该支架是由上、下梁及立柱相连组成的立方体形框架，最好在立柱上端设矩形框架，以保证支架的刚度并用于现场吊装。各个梁与立柱相互连接处最好采用连接件活动连接，便于拆卸。其中下梁，最好采用正八边形孔蜂窝梁，其不仅截面形式合理、自重轻、承载能力高而且美观经济，固定于基座上，支架上梁中部有载物部分，其上设有旋转机构。该旋转机构主要包括有：交流伺服电机、联轴器、蜗轮蜗杆、立轴及旋转平台。由变频器驱动的交流伺服电机通过支座A活动连接在上梁上，交流伺服电机输出轴通过联轴器与水平设置的蜗杆一端相连，该蜗杆设在支座B上，该支座B活动连接在上梁上。与蜗杆啮合的蜗轮其中心设通孔并与立轴一端垂直相连，两者同轴线，立轴穿过上梁对应的通孔向下延伸，并且下端与旋转平台的中心通孔通过紧固件固定连接。最好，所述交流伺服电机采用交流三相异步电动机，配合蜗轮蜗杆控制立轴正反转的转速及方向，实现顺时针和逆时针旋转。同时采用蜗轮蜗杆减速，不仅可使立轴获得需要的转动速度，而且在电机停转时，能够克服惯性，保持立轴的自锁。在旋转平台上设有拉伸机构，其包括相同的三组，每组主要包括：伺服电机、卷筒及钢丝绳。设有减速器的伺服电机，其输出轴与设在卷筒支座上的卷筒轴相连，卷筒轴外设卷筒，其上设有一端固定于其上的钢丝绳。所述三组拉伸机构的伺服电机部分朝向旋转平台的中心，而卷筒部分朝向旋转平台的周边，并在与钢丝绳对应的旋转平台设供钢丝绳穿过的三个通孔，最好三个通孔中心连线呈等腰三角形。旋转平台上的三台伺服电机，因其需360°无限制旋转，伺服电机导线不能与电源线直联以免导线缠绕，为此在伺服电机与电源线连接处设电旋转连接器，即通过导电滑环来实现传输动力的旋转连接。在旋转平台下面设有模拟吊挂伞绳机构，其主要包括：套管、上下空心球铰及悬吊件。旋转平台的三个通孔下面各与一个上空心球铰粗头端相连，该三个上空心球铰细头端各与一个套管的外套管端相连，每根套管均是由内、外及若干中间套管组成，各内套管又分别与下空心球铰细头端相连，该下空心球铰粗头端与悬吊件相连。三条钢丝绳分别穿过旋转平台的三个通孔、上下空心球铰及套管，下端固定在悬吊件上。所述套管和球铰既可增加钢丝绳强度，以减轻系统旋转时的晃动，同时又可保证系统有足够运动的自由度，以满足延时跳伞姿态控制的要求。悬吊件为与人体相连的部件，最好为框架结构，既自重轻又方便设置与人体相连的设施。悬吊件与钢丝绳相连的3个接点与旋转平台上3个通孔对应，其中两个接点到另一个接点的距离相等。所述拉伸机构和旋转机构均与控制机构相连。

控制机构主要包括摄像头、计算机及电位器。其中，摄像头，最好采用电荷耦合器(Charge Coupled Device)简称CCD，至少为2个，设在旋转平台下方，使其与受训人员的旋转同步，便于对受训人员姿态进行检测。摄像头经信号线与计算机相连，所述信号线与计算机连接处设电旋转连接器，所述计算机又与设在机构外任意位置的伺服控制器相连，该伺服控制器其一个信号线支路与交流伺服电机相连，而交流伺服电机又通过电位计A与伺服控制器相连，所述伺服控制器又通过另一个信号线支路分别和3个与卷筒相连的伺服电机相连，这3个伺服电机所连卷筒上的钢丝绳所连悬吊件与电位计B相连，该电位计又与伺服控制器相连。其中，电位计A及电位计B的位置根据实际所选电位计酌情安装。

本发明与现有技术相比具有如下优点：改变以往由地面简单训练直接到空中跳伞的训练模式，实现在地面模拟空中训练再升空跳伞的改进，增强受训人员对延时跳伞的理性认识及感性认识，掌握延时跳伞中的各种操作、基本动作和处理突发事件的能力，积累近似空中真实飞行的经验，进而提高受训人员在实际延时跳伞时的平衡能力，提高空降训练的质量。

附图说明

图1是本发明立体示意简图。

图2是本发明旋转机构及上梁立体示意简图。

图3是本发明旋转机构中一部分立体示意简图。

图4是本发明拉伸机构伺服电机及卷筒在旋转平台上的俯视示意简图。

图5是本发明拉伸机构伺服电机及卷筒立体示意简图。

图6是本发明旋转机构的旋转平台立体示意简图。

图7是本发明空心球铰立体示意简图。

图8是本发明悬吊件立体示意简图。

图9是本发明电器控制系统框图。

图10是本发明使用状态效果图。

图中：1、基座，2、调速风机，3、支架，4、下梁，5、上梁，6、交流三相异步电动机，7、支座A，8、联轴器，9、蜗杆，10、支座B，11、蜗轮，12、立轴，13、旋转平台，14、伺服电机，15、卷筒支座，16、卷筒，17、钢丝绳，18、摄像头，19、上空心球铰，20、套管，21、下空心球铰，22、悬吊件。

具体实施方式 在图1和图10所示的延时跳伞训练模拟平台立体示意简图中，基座1为固定在地面上的钢筋混凝土构件，在钢筋混凝土构件内设凹槽形地坑，地坑内设有出口向上的调速风机2。基座顶面设有支架3，该支架由上、下梁及立柱相连组成立方体形框架，在立柱上端设矩形框架。各个梁与立柱相互连接处采用连接件活动连接。其中下梁4采用正八边形孔蜂窝梁固定于基座上，支架上梁5为十字交叉梁，其4个端顶分别与4根竖梁活动连接，该上梁中部即为载物部分，其上设有旋转机构，如图2和图3所示，该旋转机构的由变频器驱动的交流伺服电机采用交流三相异步电动机6通过支座A7活动连接在上梁上，交流伺服电机输出轴通过联轴器8与水平设置的蜗杆9一端相连，该蜗杆设在支座B10上，该支座B活动连接在上梁上。与蜗杆啮合的蜗轮11其中心设通孔并与立轴12一端垂直相连，两者同轴线，立轴穿过上梁对应的通孔向下延伸，并且下端与旋转平台13的中心通孔通过紧固件固定连接。在旋转平台上设有三组拉伸机构，如图4和图5所示，每组主要包括设有减速器的伺服电机14，其输出轴与设在卷筒支座15上的卷筒轴相连，卷筒轴外设卷筒16，其上设有一端固定于其上的钢丝绳17。所述三组拉伸机构的伺服电机部分朝向旋转平台的中心，而卷筒部分朝向旋转平台的周边，并在与钢丝绳对应的旋转平台设供钢丝绳穿过的三个通孔，如图6所示，三个通孔中心连线呈等腰三角形。旋转平台上的三台伺服电机与电源线连接处设电旋转连接器。又在图1中，旋转平台的三个通孔下面各与一个上空心球铰19如图7所示，粗头端相连，该三个上空心球铰细头端各与一个套管20的外套管端相连，每根套管均是由内、外及中间套管组成，各内套管又分别与下空心球铰21细头端相连，该下空心球铰粗头端分别与悬吊件22相连。三条钢丝绳分别穿过旋转平台的3个通孔、上下空心球铰及套管，下端固定在悬吊件上。悬吊件为框架结构，如图8所示，其上设置与人体相连的设施。悬吊件与钢丝绳相连的3个接点与旋转平台上3个通孔对应，其中两个接点到另一个接点的距离相等。所述拉伸机构和旋转机构与控制机构相连。控制机构的摄像头采用电荷耦合器CCD18为2个，设在旋转平台下方，其与电源相连的电线和与计算机相连的信号线连接处均设电旋转连接器18。在图9所示的本发明电器控制系统框图中，摄像头获得的人体姿态水平方向的图像经信号线传至计算机，由计算机内设软件对图像进行识别和处理，然后将控制旋转平台旋转的角度及钢丝绳收放变化量及旋转角度信息传递给设置在机构外侧任意位置的伺服控制器，该伺服控制器通过一个支路将应旋转的角度信息传递给交流伺服电机，而交流伺服电机的实际驱动旋转角度又通过电位计A传递给伺服控制器，电位计A采用WDD22F电位计角位移传感器，该伺服控制器又通过另一个支路将钢丝绳应收放长度的信息分别传递给3个与卷筒相连的伺服电机，这3个伺服电机所连卷筒上的钢丝绳收放的长度由悬吊件的高度显示出来，其通过电位计B将悬吊高度传回到伺服控制器，电位计B采用GSF系列拉线位移传感器，将其壳体放置在其要测量的卷筒一侧固定，其拉线与卷筒上的钢丝绳并联分别穿过旋转平台的通孔、上空心球铰、套管、下空心球铰与悬吊件固联。

下面结合附图和具体实施例对本发明操作过程进行说明。

一、空中旋转模拟训练：

1、将受训人员以如图10所示方式吊起一定高度，且四肢关节处捆绑用于摄像头进行位置识别的彩色条带，控制电气控制系统，使旋转机构的旋转平台以一定速度旋转；控制风速模拟延时跳伞经受的风的阻力；使受训人员模拟在空中的旋转运动。

2、同时，摄像头采用电荷耦合器CCD检测人体四肢设定的4个检测点，采用视觉识别技术，获得四肢的水平面坐标，根据实际经验确定姿态目标，控制伺服电机进行姿态调整。用计算机进行控制参数调整等。

3、摄像头分别获取对人体姿态水平方向的图像，由计算机对图像进行识别和处理，通过建模算法而获得三条绳索的伸缩量以及旋转点击的转动角度，将这些参数送给伺服控制器，控制三台交流伺服电机进行相应转动收放绳索、电机转动，同时受训员的姿态信息由电位计反馈给伺服控制器进行精确控制，由此模拟出当前人体姿态受风力作用而应有的被动身体运动。训练受训人员抗旋转眩晕及辨别方向的能力。

二、空中自由落体训练：

1、将受训人员以如图10所示方式吊起一定高度，控制拉伸机构，使受训人员可以以接近自由落体运动的速度下落；控制风速模拟延时跳伞经受的风的阻力；使受训人员模拟在空中的旋转运动。

下面2个步骤的操作与空中旋转模拟训练相同。用于训练受训人员通过四肢运动控制并调节身体状态和平衡的能力。

Claims (9)

1.一种延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：基座为设在地面上的钢筋混凝土构件，在钢筋混凝土构件内设凹槽形地坑，地坑内设有出口向上的调速风机，基座顶面设有支架，该支架是由上、下梁及立柱相连组成的立方体形框架，其中下梁固定于基座上，支架上梁中部有载物部分，其上设有旋转机构，在旋转机构的旋转平台上设有拉伸机构，在旋转平台下面设有模拟吊挂伞绳机构，所述拉伸机构和旋转机构均与控制机构相连。

2.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：旋转机构中由变频器驱动的交流伺服电机通过支座A活动连接在上梁上，交流伺服电机输出轴通过联轴器与水平设置的蜗杆一端相连，该蜗杆设在支座B上，该支座B活动连接在上梁上，与蜗杆啮合的蜗轮其中心设通孔并与立轴一端垂直相连，两者同轴线，立轴穿过上梁对应的通孔向下延伸，并且下端与旋转平台的中心通孔通过紧固件固定连接。

3.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：拉伸机构包括相同的三组，每组设有减速器的伺服电机，其输出轴与设在卷筒支座上的卷筒轴相连，卷筒轴外设卷筒，其上设有一端固定于其上的钢丝绳，所述三组拉伸机构的伺服电机部分朝向旋转平台的中心，而卷筒部分朝向旋转平台的周边，并在与钢丝绳对应的旋转平台设供钢丝绳穿过的三个通孔，旋转平台上的三台伺服电机，与电源线连接处设电旋转连接器。

4.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：模拟吊挂伞绳机构其三个上空心球铰粗头端分别与旋转平台的三个通孔下面相连，该三个上空心球铰细头端各与一个套管的外套管端相连，每根套管均是由内、外及若干中间套管组成，各内套管又分别与下空心球铰细头端相连，该下空心球铰粗头端与悬吊件相连，三条钢丝绳分别穿过旋转平台的三个通孔、上下空心球铰及套管，下端固定在悬吊件上，悬吊件与钢丝绳相连的3个接点与旋转平台上3个通孔对应，其中两个接点到另一个接点的距离相等。

5.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：控制机构的摄像头至少为2个，设在旋转平台下方，摄像头经信号线与计算机相连，所述信号线与计算机连接处设电旋转连接器，所述计算机又与设在机构外任意位置的伺服控制器相连，该伺服控制器其一个信号线支路与交流伺服电机相连，而交流伺服电机又通过电位计A与伺服控制器相连，所述伺服控制器又通过另一个信号线支路分别和3个与卷筒相连的伺服电机相连，这3个伺服电机所连卷筒上的钢丝绳所连悬吊件与电位计B相连，该电位计又与伺服控制器相连。

6.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：

在立柱上端设矩形框架，各个梁与立柱相互连接处采用连接件活动连接。

7.根据权利要求6所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：

支架下梁采用正八边形孔蜂窝梁。

8.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：所述交流伺服电机采用交流三相异步电动机。

9.根据权利要求1所述的延时跳伞训练模拟平台，其特征在于：

摄像头采用电荷耦合器CCD。