CN116978269A - 一种登山训练模拟舱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种登山训练模拟舱，属于体育健身设施，其实现了在平原地区高仿真的模拟出高山的自然环境，模拟出1000米‑8000米不同海拔高度的自然环境，包括不同海拔高度的空气稀薄程度、温度、湿度和风速的自然环境。本发明使得在平原地区能够非常便利的、逼真的进行高海拔登山训练，将极大的提高登山训练的便捷性，降低训练成本，提高训练的效率，将会承担大部分的日常训练任务。本发明涉及高海拔登山环境的仿真模拟技术领域，是一种适用于在平原地区开展登山训练的模拟舱。
Description
技术领域
本发明涉及登山环境的仿真模拟技术领域，是一种适用于在平原地区开展登山训练的模拟舱。
背景技术
随着社会发展进步，登山运动受到了越来越多的热衷户外运动人士的喜爱。登山既能够锻炼身体，挑战身体的生理极限，又能亲近自然、放松身心、磨练意志、净化心灵，是一种健康环保的运动锻炼方式。登山运动的爱好者里面有专业的登山运动员，有喜爱登山、喜欢挑战自我的徒步爱好者，也有喜欢在闲暇时间偶尔感受一下登山运动魅力的体验者。挑战运动极限，对高峰的攀登是每一个登山运动员心中的神圣目标，6000米，7000米乃至8000米的高峰是诸多专业型和非专业运动人士内心深处的强烈向往。在绝大多数情况下，登山运动者如果想要训练攀登海拔5000米或则6000米的高山，就只能搭乘飞机、火车、汽车等交通工具到西藏、四川或者云南等地方的高山地区，安营扎寨，做好充分的补给准备工作后，择良日攀登高山。一次训练下来，攀登高山耗费了大量的时间、精力和金钱，登山训练中又会面临不少的未知风险。如果有一种训练设施能够在平原地区高仿真的模拟出高海拔山区的自然环境，模拟出1000米-8000米不同海拔高度的自然环境，包括不同海拔高度的空气稀薄程度、温度、湿度和风速的自然环境，使得在平原地区能够非常便利的、逼真的进行高海拔登山训练，将极大的提高登山训练的便捷性，降低训练成本，提高训练的效率，会承担大部分的日常训练任务，具有很高的使用价值。
目前的登山训练场馆或设施，大都只是解决了人们的体能锻炼，攀爬能力与技巧，有氧运动、心肺功能的调节等方面，由于缺少模拟高海拔自然环境的技术设施，因此这些训练无法让登山者感受体力、耐力与自然环境交替变化的复杂条件，无法体会到身体在高山低氧、低温、干燥、多风环境中的真实反应，无法完成生理极限锻炼，在这些训练中能够收集和总结的数据有限。
本发明解决了在平原地区无法开展高度逼真的高海拔登山训练的难题。本发明可让登山爱好者在北京、上海等平原地区进行模拟高山攀登训练，实现登山训练的便捷性，节省大量的训练成本和耗费在路途上的时间，并方便于实时监测登山运动员训练时候的身体状况。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种登山训练模拟舱，能够在平原地区高仿真的模拟出高海拔山区的自然环境，模拟出1000米-8000米不同海拔高度的自然环境，包括不同海拔高度的空气稀薄程度、温度、湿度和风速的自然环境。
本发明的核心技术是在低压条件下，控制压力值的稳定，控制压力值按设定要求变化，控制湿度和低压下的稳定高效率的换气。登山训练模拟舱的外形就像一个大号的集装箱，空间在50-500平方米，通过低压维持、低压加湿换气、高速风机，可模拟出不同海拔高度的空气稀薄程度、温度、湿度和风速的自然环境。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：登山训练模拟舱的主体是一个密封耐压舱，可承受1个标准大气压的压力，登山训练活动在耐压舱内进行。耐压舱内设置有风机及回风管，可模拟高山风速。耐压舱设置有多处应急进气阀，在紧急的状况下，可以实现快速升压。耐压舱的外部是保温围护结构，保障耐压舱内的相对低温环境。设备的一端是保温门及承压门，人们通过这两道门进入到耐压舱内。主机位于设备的另一端，为高度集成的功能构成和中央控制系统。所述主机包括低压发生系统，通过抽真空，在耐压舱内产生低压环境，真空泵通过多条管道与登山训练模拟舱的耐压舱内腔进行连通；所述主机房内有制冷系统，在主机房内设置有制冷压缩机；所述主机房内有低压换气及加湿系统，能够实现在低压条件下的稳定换气和持续加湿；所述主机房内设置有智能电气控制箱，所述智能电气控制箱内设置有中央控制系统PLC、压力与温度、湿度、风速控制模块、继电器、电磁阀等电气元器件等，与所述真空泵、换气加湿装置、制冷机组、风机、阀门等进行电连接；所述主机上设置有操作触摸屏，与所述电气控制箱内相关电元器件进行电连接，与所述压力、温度、湿度、风速和氧气浓度传感元器件等进行电连接，触摸屏上设置压力、温度、湿度、风速等操作窗口。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：1、能够可靠的模拟海拔1000米-8000米的高山环境，模拟高海拔的低气压、低氧的环境。2、本发明能够模拟高海拔的低温、干燥和多风的环境，让登山训练者具有身临其境的感觉；3、本发明的各个子系统的设计精简，系统整合高效，具有明显的节能作用；4、采用中央控制系统，实现了高度的智能化，节约人工成本，可以设置自动模式，也可以通过手机app、运动手表控制；5、具备多处应急进气阀，具有很高的安全保障系数；6、设备占地面积小，应用场景广泛。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括保温维护1、耐压舱2、保温门3、耐压舱密封门4、主机房5、低压获得系统6、制冷压缩机7、消毒杀菌系统8、加湿换气系统9、自动控制柜10、主机房触摸屏11、压力变送器12、温度传感器13、湿度传感器14、氧气浓度传感器15、风速传感器16、蒸发器7、风机18、回风管19、耐压舱内触摸屏20、应急进气阀21。
耐压舱2内部设置有压力变送器12、温度传感器13、湿度传感器14、氧气浓度传感器15、风速传感器16，分别实时检测耐压舱2内空气的绝对压力值、温度值、空气的相对湿度值、氧气浓度和风速。所述外置主机房5由低压获得系统6、制冷压缩机7、消毒杀菌系统8、加湿换气系统9和自动控制柜10组成。制冷压缩机7运行中的冷媒由进液管(未示出)经由膨胀阀汽化后进入蒸发器17的盘管，对盘管进行冷却，并经风机18高速吹往耐压舱的深处，回风管19将空气回送到蒸发器17，进行循环制冷降温；根据设定的参数，训练人员在登山过程中，低压获得系统6会持续根据攀登行进的时间、距离，通过压力变送器12的测控，精准调节耐压舱的气压值；加湿换气系统9通过湿度传感器14和氧气浓度传感器15的测控，调节换气量和耐压舱内的空气湿度；风机18根据模拟的海拔情况，通过风速传感器16的测控，调节风速。在特殊情况下，当压力变送器12或氧气浓度传感器15检测到异常状况，则应急进气阀21动作，恢复模拟舱内的气压和氧气浓度到人体舒适状态。
本发明在登山训练营地内或者体育中心等场所内使用。有专业型、准专业型和体验型3个工况。本发明可依据需要选择工况，也可将不同工况的模拟舱串联使用，在连接部位设置气闸舱。登山训练模拟舱的默认工况为体验型。不同工况的应用操作和运行工况，分述如下。
1专业型
1)所述装置接通电源。所述触摸屏界面亮；
2)在触摸屏上输入密码，启动模拟舱主机，可模拟1000米-8000米的海拔高度，气压值最低为36000pa，氧气含量最低为6.2％，湿度最低为20％，风度最大为20米/秒。
3)耐压舱的应急进气阀的动作值为35500pa或者氧气含量低于5.6％。
4)依次开启保温门和密封门进入模拟舱内，可根据训练时间、攀登的距离和高度实时模拟海拔的逐渐升高。
5)在非训练时间，启动消毒杀菌系统，对模拟舱进行臭氧消毒。
6)适用于专业的登山运动员开展高海拔登山训练，应用场景为国内外的专业登山训练基地。
2准专业型
1)所述装置接通电源。所述触摸屏界面亮；
2)在触摸屏上输入密码，启动模拟舱主机，海拔模拟限制在1000米-6000米的海拔高度，气压值最低为48000pa，氧气含量最低为9.7％，湿度最低为30％，风度最大为15米/秒。
3)耐压舱的应急进气阀的动作值为47500pa或者氧气含量低于9.2％；
4)依次开启保温门和密封门进入模拟舱内，可根据训练时间、攀登的距离和高度实时模拟海拔的逐渐升高。
5)在非训练时间，启动消毒杀菌系统，对模拟舱进行臭氧消毒。
6)适用于有一定的高山攀登经验的人开展登山训练，应用场景为有专业教练指导的体育场馆或健身场所。
3体验型
1)所述装置接通电源。所述触摸屏界面亮；
2)在触摸屏上输入密码，启动模拟舱主机，海拔模拟限制在1000米-4500米的海拔高度，气压值最低为58000pa，氧气含量最低为11.8％，湿度最低为30％，风度最大为15米/秒。
3)耐压舱的应急进气阀的动作值为57500pa或者氧气含量低于11％。
4)依次开启保温门和密封门进入模拟舱内，可根据训练时间、攀登的距离和高度实时模拟海拔的逐渐升高。
5)在非训练时间，启动消毒杀菌系统，对模拟舱进行臭氧消毒。
6)适用于向往攀登高山有一定身体素质的人进行体验感受，应用场景有体育中心、体育公园或健身中心。
本发明可在耐压舱内布置多种健身设施，包括走步机、登山机、攀爬机等，室内墙壁上或顶棚可悬挂大尺寸液晶屏，实时显示海拔高度、气压、温度、湿度和风速等参数，播放动态的高山风貌，让登山训练运动员身临其境。登山训练模拟舱可设置卫生间和休息室，便于开展较长时间的训练。
本发明可在运动员攀登到设定的最高高度后，模拟下山状况，逐渐降低海拔高度，逐渐升高耐压舱内的气压、氧气含量。
本发明可开展高原医学研究，可模拟在低压、低氧环境下的其他作业活动及相关测试。
上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上所进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种登山训练模拟舱，包括保温维护结构、耐压舱、保温门、耐压舱密封门、主机房、低压获得系统、制冷系统、消毒杀菌系统、加湿换气系统、自动控制系统，其特征在于：可模拟出1000米-8000米不同海拔高度的自然环境，包括不同海拔高度的空气稀薄程度、温度、相对湿度和风速的自然环境。
2.根据权利要求1所述的低压获得系统，其特征在于：通过真空泵与耐压舱相连通，连续抽气，保持稳定的低压环境。
3.根据权利要求1所述的加湿换气系统，其特征在于：在低压环境下连续换气、连续加湿，保持耐压舱内设定值的氧气浓度和湿度。
4.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：联动模拟高海拔的气压、温度、湿度、风速和氧气浓度，上述参数实时模拟，相互联动。
5.根据权利要求1基础上所进行的等同变换和改进，模拟低压低氧环境下作业活动的其他装置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116831844A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-10-03 | 深圳东海浪潮科技有限公司 | 基于环境动态氧量变化的心肺康复训练方法及设备 |
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2023
- 2023-08-06 CN CN202310982179.4A patent/CN116978269A/zh active Pending
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