CN117198104A - 模拟跳伞设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟跳伞设备，所述模拟跳伞设备包括桁架主体和设置于所述桁架主体上的人员支撑系统、人员悬挂系统；其中，所述人员支撑系统包括人员接触平台和平台升降装置，所述人员接触平台用于作为受训人员站立的支撑平台，所述平台升降装置与所述人员接触平台通过传动件连接，传动件的一端与人员接触平台上设置的吊环连接，用于实现所述人员接触平台的升降；所述人员悬挂系统设置于所述人员接触平台的上方，用于通过背带系统实现受训人员的悬挂、上下位移、旋转及姿态控制。

Description

模拟跳伞设备

技术领域

本发明涉及伞降模拟技术领域，尤其涉及一种模拟跳伞设备。

背景技术

伞降训练是伞兵等空降训练中重要的环节，是一种利用降落伞或动力伞等伞降装备实施降落的现代作战单元集结形式，跳伞模拟训练是跳伞员进入实物跳伞前必须要完成的科目。

目前，伞降训练模拟设备比较少，主要是跳台、伞塔、跳台滑道等训练方式，这些训练方式占地面积过大，仅能训练基本的动作，受训人员不能感受到真实的跳伞体验，跳伞员在实际跳伞中往往不能正常发挥地面动作的水平，常发生动作变形，出现勾腿、开腿等现象，使得训练效果不是很好。同时，当前的伞降训练模拟设备无法灵活训练受训人员在跳伞过程中的各种姿势，也无法仿真模拟受训人员在跳伞过程中的各种真实体感，如离舱时的真实脱离地面和着陆时的真实触地感觉等。

现有的伞降模拟训练设备存在设备复杂、受训人员用户体验较差和训练效果差等缺点。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种模拟跳伞设备，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种模拟跳伞设备，其特征在于，所述模拟跳伞设备包括桁架主体和设置于所述桁架主体上的人员支撑系统、人员悬挂系统；

其中，所述人员支撑系统包括人员接触平台和平台升降装置，所述人员接触平台用于作为受训人员站立的支撑平台，所述平台升降装置与所述人员接触平台通过传动件连接，传动件的一端与人员接触平台上设置的吊环连接，用于实现所述人员接触平台的升降；

所述人员悬挂系统设置于所述人员接触平台的上方，用于通过背带系统实现受训人员的悬挂、上下位移、旋转及姿态控制。

在一些实施例中，所述模拟跳伞设备还包括风力模拟装置，所述风力模拟装置的风向被配置为至少吹向受训人员的面部。

在一些实施例中，所述人员接触平台包括支撑地板和置于所述支撑地板下方的振动机构，所述振动机构用于使所述支撑地板振动，以模拟受训人员在飞机内身体感受到的震感。

在一些实施例中，所述支撑地板为仿真地板，所述仿真地板铺设有铺垫层，所述铺垫层的材质为仿真沙滩、丘陵、平原和滩涂地貌中的至少一种；和/或，

所述人员接触平台包括上层平台和下层平台，两者之间设置第一缓冲结构，用于所述上层平台的缓冲及减震；所述支撑地板设置于所述上层平台上方，所述支撑地板通过弹性件安装于所述上层平台的固定桁架上，用于吸收所述支撑地板的过量振动。

在一些实施例中，所述平台升降装置设置于所述人员接触平台的上方，通过传动件与所述人员接触平台连接，以拉动吊环使得所述人员接触平台进行升降，吊环螺纹固定于下层平台；

所述平台升降装置包括第一驱动马达、第一传动轴和至少一个第一滚筒，所述传动轴与所述第一驱动马达连接，所述至少一个第一滚筒固定安装于所述第一传动轴上，所述传动件绕设于所述第一滚筒上，所述传动件的一端与所述人员接触平台固定连接。

在一些实施例中，所述人员接触平台的每一侧至少通过两个所述传动件拉动，在平台升降装置中，所述第一传动轴上设置有与所述传动件数量相同的所述第一滚筒，各所述第一滚筒同步运动，各所述第一滚筒具有两个卷绕部，一个所述卷绕部用于所述人员接触平台一侧的传动件的绕设，另一个所述卷绕部用于所述人员接触平台另一侧对应位置的传动件的绕设；和/或，

所述人员接触平台的相对两侧设置有滚轮，所述桁架主体对应侧设置有竖直的导轨，所述滚轮设置于所述导轨的凹槽内，用于作为所述人员接触平台升降时的导向结构；和/或，

各所述传动件通过安装于所述桁架主体上的滑轮变向；和/或，

所述桁架主体在所述人员接触平台的升降最高点以上的部位设置有封闭管路，用于各所述传动件的密封穿设。

在一些实施例中，所述人员支撑系统还包括自由落体模拟装置，用于实现所述人员接触平台的自由落体控制；

所述自由落体模拟装置包括电磁铁和电磁吸座，所述电磁铁固定设置于所述桁架主体邻近所述人员接触平台的升降最高点的部位，所述电磁吸座固定设置于所述人员接触平台上，在所述人员接触平台位于最高点时，所述电磁铁被配置为：在通电状态下，所述电磁铁能吸附所述电磁吸座及所述人员接触平台，在断电状态下，所述电磁铁磁性消失释放所述电磁吸座及所述人员接触平台，以实现受训人员的腿部无支撑来模拟伞降时的自由落体运动；和/或，

所述自由落体模拟装置包括设置于所述第一驱动马达和所述第一传动轴之间的电磁离合器，所述电磁离合器通过通电状态控制所述第一驱动马达和所述第一传动轴的连接状态，在所述电磁离合器断开所述第一驱动马达和所述第一传动轴的连接时，所述人员接触平台实现自由落体运动。

在一些实施例中，所述人员悬挂系统包括旋转装置，用于实现受训人员的旋转控制，所述旋转装置包括固定于所述桁架主体上的环形支撑轨道、悬挂安装板、回转支撑件和第二驱动马达；

其中，所述环形支撑轨道上设置有至少一个限位结构，用于防止所述旋转装置过度旋转；所述回转支撑件包括内圈、旋转体和外圈，所述内圈的一侧端面具有第一固定安装部，外圈的外周面具有外齿部，所述旋转体置于所述内圈和外圈之间，所述回转支撑件的内圈相对于所述桁架主体固定设置，所述外圈相对于所述内圈可旋转设置，其所述外齿部与传动齿轮啮合，所以传动齿轮与所述第二驱动马达连接，所述回转支撑件的一侧端面具有第二安装部，用于与所述悬挂安装板的固定连接；

所述悬挂安装板通过滚动件架设于所述环形支撑轨道上，所述环形支撑轨道相对于所述桁架主体固定设置，所述悬挂安装板用于作为安装悬挂受训人员的受力结构；

所述第二驱动马达通过驱动所述传动齿轮旋转，从而带动所述回转支撑件及所述悬挂安装板转动，从而实现带动受训人员的旋转。

在一些实施例中，所述人员悬挂系统包括小姿势控制装置，用于实现受训人员的左右倾斜姿势及升降控制，所述小姿势控制装置包括两组升降控制组件，分别用于通过背带系统实现受训人员的左右侧升降控制，以及组合所述两组升降控制组件实现受训人员的左右倾斜控制；

两组所述升降控制组件分别固定安装于所述悬挂安装板的两侧，所述升降控制组件包括第三驱动马达、中间传动机构、第二传动轴和至少一个第二滚筒；

其中，所述第三驱动马达与所述中间传动机构通过齿轮连接，所述第二传动轴与所述中间传动机构也是通过齿轮连接，所述至少一个第二滚筒安装于所述第二传动轴上，所述第二滚筒用于绕设悬挂背带系统的悬挂件，所述第二滚筒通过自身转动来收放所述悬挂件，以实现所述受训人员对应侧的升降控制。

在一些实施例中，所述第二传动轴的两端各设置一个所述第二滚筒，以实现受训人员单侧的两点拉动控制；和/或，

所述第二传动轴通过一对支撑轴承安装于所述悬挂安装板上；和/或，

所述第二传动轴上设置有旋转角度或圈数检测结构；和/或，

所述中间传动机构为齿轮传动机构、带传动机构或链传动机构；和/或，

与所述第二滚筒连接的悬挂件还绕设在称重组件上，以检测受训人员的重量。

在一些实施例中，所述人员悬挂系统包括大姿势控制装置，用于实现受训人员的前后倾斜姿势控制，所述大姿势控制装置包括第四驱动马达、第三传动轴和第三滚筒；

其中，所述第四驱动马达与所述第三传动轴连接，所述第三滚筒安装于所述第三传动轴上，所述第三滚筒位于受训人员后方的一侧，用于绕设悬挂件，与所述第三滚筒连接的悬挂件的一端连接至背带系统在受训人员后侧的对应于腰部和/或腰部的位置，以实现受训人员的大字型姿势控制。

在一些实施例中，所述第三传动轴的远离所述第四驱动马达的轴端设置有大姿势检测组件，以检测所述受训人员的前后倾斜角度；和/或，

与所述第三滚筒连接的悬挂件通过安装于所述桁架主体上的滑轮变向。

在一些实施例中，所述模拟跳伞设备还包括伞降操纵装置，所述伞降操纵装置包括至少一个操纵棒，用于受训人员的手动操控，所述操纵棒通过拉绳传感器设置于所述桁架主体或所述人员悬挂系统上；和/或，

所述桁架主体的底部设置有固定支脚或万向轮，所述固定支脚或万向轮固定或可升降设置；和/或，

所述人员接触平台或所述桁架主体上设置有对射传感器，用于检测受训人员是否落地。

本发明实施例的模拟跳伞设备不仅可实现离机时的真实脱离地面和着陆时的真实触地，也可通过背带系统实现受训人员的上下位移、旋转和倾斜的不同体感，以及二级开伞拽曳感和空中操作的转向感，大大提高了受训人员的用户体验，加强伞降训练效果。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的立体结构示意图。

图2为本发明一实施例中的人员接触平台部分结构的立体结构示意图。

图3为本发明一实施例中的人员接触平台和平台升降装置的立体结构示意图。

图4为本发明一实施例中的模拟跳伞设备部分结构及受训人员的右视图。

图5为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的人员支撑系统部分结构及受训人员的立体结构示意图。

图6为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的人员支撑系统部分结构的立体结构示意图。

图7为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的人员悬挂系统部分结构的立体结构示意图。

图8为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的人员悬挂系统部分结构的剖面结构示意图。

图9为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的人员悬挂系统部分结构和受训人员的正视图。

图10为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的小姿势控制装置部分结构的立体结构示意图。

图11为本发明一实施例中的模拟跳伞设备的人员悬挂系统部分结构在另一视角的立体结构示意图。

附图标记：

1、桁架主体；101、导轨；102、封闭管路；103、固定支脚；104、万向轮；

2、人员支撑系统；201、传动件；202、吊环；

21、人员接触平台；211、支撑地板；212、振动机构；2121、振动电机；2122、振动电机安装板；2123、弹性件；

213、上层平台；2131、支撑地板限位结构；

214、下层平台；2141、滚轮；215、第一缓冲结构；216、第二缓冲结构；2161、缓冲器安装板；2162、橡胶缓冲螺杆；2163、可调油压缓冲器；

22、平台升降装置；221、第一驱动马达；222、第一传动轴；223、第一滚筒；224、滑轮；

23、自由落体模拟装置；231、电磁铁；232、电磁吸座；

3、受训人员；

4、人员悬挂系统：401、悬挂件；402、导向环；403、卡扣；404、称重传感器；

410、悬挂支架；411、第二驱动马达；412、传动齿轮；413、回转支撑件；414、悬挂安装板；415、环形支撑轨道；416、滚动件；417、限位结构；

42、小姿势控制装置；421、第三驱动马达；422、中间传动机构；423、第二传动轴；424、第二滚筒；425、圈数检测结构；426、轴承；

43、大姿势控制装置；431、第四驱动马达；432、第三传动轴；433、第三滚筒；

5、风力模拟装置；51、风道；52、风机；

601、拉绳传感器；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本发明提供了一种模拟跳伞设备，可完成受训人员从准备、离机、开伞、操纵降落伞、特情处置、着陆等的高空降落全流程模拟练习，提高受训人员的用户体验，加强伞降训练效果。

如图1至图11所示，所述模拟跳伞设备包括桁架主体1和设置于所述桁架主体1上的人员支撑系统2、人员悬挂系统4。

其中，桁架主体1为人员支撑系统2、人员悬挂系统4的安装提供支撑结构。

所述人员支撑系统2包括人员接触平台21和平台升降装置22，所述人员接触平台21用于作为受训人员3站立的支撑平台，所述平台升降装置22与所述人员接触平台21通过传动件201连接，传动件201的一端与人员接触平台21上设置的吊环202连接，用于实现所述人员接触平台21的升降；人员支撑系统2通过力的作用力与反作用力模拟真实着陆的体感，实现离机时的真实脱离地面和着陆时的真实触地，满足沉浸式训练力学作用规律所对应的失重、触地等真实感。

所述人员悬挂系统4设置于所述人员接触平台21的上方，用于通过背带系统实现受训人员3的悬挂、上下位移、旋转及姿态控制。具体地，人员悬挂系统4满足上下位移、旋转、倾斜的不同体感，以及二级开伞拽曳感和空中操作的转向感，满足受训人员3训练过程中的升降要求。

本发明实施例的模拟跳伞设备不仅可实现离机时的真实脱离地面和着陆时的真实触地，也可通过背带系统实现受训人员的上下位移、旋转和倾斜的不同体感，以及二级开伞拽曳感和空中操作的转向感，大大提高了受训人员的用户体验，加强伞降训练效果。

在上述实施例中，背带系统是指类似于伞包的背包受训人员3、用于将其牢牢束缚在受训人员3身上的肩带、腰带和腿部捆绑带等，便于将受训人员3悬挂起来进行各种伞降动作模拟。背带系统是人员悬挂系统与受训人员的关键连接件，可选地，背带系统可通过操纵带与人员悬挂系统卡扣连接，背带系统选用真实降落伞背带系统，含主套带、主伞包、备份伞包、操纵带、操纵棒、手拉环等，受训人员可根据需要穿戴好后上机或上机后再穿戴。背带系统上加装传感装置，在训练过程中实时采集人员的操作信号，如开伞、拉棒、拉操纵带等动作，传感控制模块将采集信号进行处理，可同步到VR视景。

在一些实施例中，所述模拟跳伞设备还包括风力模拟装置5，所述风力模拟装置5的风向被配置为至少吹向受训人员3的面部。

进一步地，风力模拟装置5包括风嘴、风道51和风机52等，风道51可布置于桁架主体1的一侧、两侧或更多侧。风力模拟装置5主要实现受训人员3在离开、空中、地面不同阶段的真实风感。风机52可选为静音风机52，该装置首先通过静音风机52，将出口风压增压至一定压强，经过储气罐、过滤器和分流器等结构，在保证风机52出口压力、空气洁净的同时，实现两向风向分流(以左右两侧吹风为例)，通过固定在桁架结构一侧或两侧的风道51送风至面部，满足脸部左前方和右前方风感要求，在训练过程中可控制风道51的风力开关，受训人员3可通过感受面部风向拉动操纵棒调整转向。

在一些实施例中，如图2至图6所示，所述人员接触平台21包括支撑地板211和置于所述支撑地板211下方的振动机构212，所述振动机构212用于使所述支撑地板211振动，以模拟受训人员3在飞机内身体感受到的震感，增强仿真效果。

可选地，人员接触平台21至少部分支撑地板211配置为能进行升降运动，也有部分支撑地板211配置为固定设置，在伞降模拟过程中，若出现紧急状况，两种支撑地板211可生成台阶状，便于受训人员3快速安全脱离该装置；固定设置的部分支撑地板21可位于受训人员的后方。

进一步地，所述人员接触平台21包括上层平台213和下层平台214，两者之间设置第一缓冲结构215，用于所述上层平台213的缓冲及减震；所述支撑地板211设置于所述上层平台213的上方，所述支撑地板211通过弹性件2123安装于所述上层平台213的固定桁架上，用于吸收所述支撑地板211的过量振动。可选地，所述弹性件2123为弹簧，但不限于此，也可以是诸如减震器等结构。

在上述实施例中，上层平台213和下层平台214无固定连接关系，上层平台213可直接放置于下层平台214的上方，下层平台214通过第一缓冲结构215承托上层平台213，在受训人员落地时，第一缓冲结构215提供良好的缓冲及减震效果，减小对人体的冲击强度，避免人员受伤。

在上述实施例中，上层平台213和下层平台214无固定连接关系，上层平台213可直接放置于下层平台214的上方，下层平台214通过第一缓冲结构215承托上层平台213，在受训人员落地时，第一缓冲结构215提供良好的缓冲及减震效果，减小对人体的冲击强度，避免人员受伤。

作为可实现方式，如图2和图3所示，所述上层平台213包括固定框架213a和浮动框架213b，所述支撑地板211安装于所述浮动框架213b的顶部。所述浮动框架213b的底部设置有振动机构212，所述振动机构212包括振动电机2121和若干个弹性件2123，用于使所述支撑地板211振动，以模拟受训人员3在飞机内身体感受到的震感。所述振动电机2121固定连接于所述浮动框架213b，所述浮动框架213b通过其底部的若干个所述弹性件2123浮动安装于所述固定框架213a上。

进一步地，固定框架213a的中部具有安装浮动框架213b的凹陷容纳部，上层平台213为使结构稳定，只需要在人员站立的中间区域设置为可振动结构即可。浮动框架213b在中心部位设置有振动电机安装板2122，振动电机2121可通过螺纹连接件固定设置在此，从而使得振动电机2121的振动传递至整个浮动框架213b，带动浮动框架213b的支撑地板211的振动。

可选地，所述弹性件2123用于吸收所述支撑地板211的过量振动，可以采用弹簧，但不限于此，也可以是诸如减震器或缓冲器等结构。以采用弹簧为例，其弹簧的中间部位可以设置整根的销轴或者两段短轴，起到导向作用。

进一步地，所述固定框架213a和浮动框架213b之间还设置有柔性隔离垫213c，以起到减少噪音、缓冲和保护作用。可选地，柔性隔离垫213c可采用聚氨酯垫板，具有较好的弹性和柔软性，能够在受力时吸收冲击力，并分散压力，从而起到缓冲和保护的作用。

为增加结构稳定性，所述上层平台213和下层平台214的对应连接于所述第一缓冲结构215的部位设置有加强筋结构。例如，该加强筋结构可以是斜梁或加厚板等。

在一些实施例中，所述支撑地板211为仿真地板，所述仿真地板铺设有铺垫层，所述铺垫层的材质为仿真沙滩、丘陵、平原和滩涂地貌中的至少一种。该铺垫层的设置，能够实现模拟离机时的真实脱离地面和着陆时的真实触地体感。

可选地，该铺垫层用于接触人员脚部，采用软性材料铺垫，具有防滑作用，可有效缓冲着陆冲击力，确保人员着陆安全。

进一步地，如图3所示，上层平台213的固定桁架上设有安装固定的支撑地板限位结构2131，可快速安装、更换和固定支撑地板211或其铺垫层，方便快速更换地质地貌，减少辅助人员的换型作业时间。

在一些实施例中，所述平台升降装置22设置于所述人员接触平台21的上方，通过传动件201与所述人员接触平台21连接，以拉动吊环202使得所述人员接触平台21进行升降。吊环202螺纹固定于下层平台214的两侧。在其他实施例中，平台升降装置22也可设置于人员接触平台21的下方，如通过顶升液压缸、气缸等结构实现人员接触平台21的升降。

具体地，如图1-图3和图7所示，所述平台升降装置22包括第一驱动马达221、第一传动轴222和至少一个第一滚筒223，所述传动轴与所述第一驱动马达221连接，所述至少一个第一滚筒223固定安装于所述第一传动轴222上，所述传动件201绕设于所述第一滚筒223上，所述传动件201的一端与所述人员接触平台21固定连接。

可以理解的是，此处所述驱动马达可以是电动驱动，也可以是液压或者气压驱动，此处不做具体限定；此处所述的传动件201为柔性传动件201，例如钢丝绳、尼龙绳、皮带和链条等，下面以钢丝绳为例进行说明。

进一步地，为实现人员接触平台21的平稳升降，所述人员接触平台21(具体为下层平台214)的至少两个相对的侧面设置有吊环202，每个侧面至少设置有两个202，即人员接触平台21的每一侧通过两个所述传动件201拉动，所述第一传动轴222上设置有与所述传动件201数量相同的所述第一滚筒223，各所述第一滚筒223同步运动。

具体地，传动件201的端部可固定设置于下层平台214的吊环202位置，其连接方式包括但不限于系接、焊接、铆接、卡接和使用螺纹连接件连接等。

作为可实现方式，如图3所示，为减少平台升降装置22的动力源设置数量，各所述第一滚筒223具有两个卷绕部，一个所述卷绕部用于所述人员接触平台21一侧的传动件201的绕设，另一个所述卷绕部用于所述人员接触平台21另一侧对应位置的传动件201的绕设。第一滚筒223上的两个卷绕部之间设置凸起隔断，避免两个传动件201缠绕干涉。在其他实施例中，第一滚筒223也可仅设置一个卷绕部，则需要在第一传动轴222上增多滚筒设置数量即可。第一传动轴222及其轴系结构的布置可以偏向一侧，也可以对中布置，则两侧传动件201的长度需要根据自身行程而定。

在其他实施例中，也可增多平台升降装置22或其动力源组数。例如两组平台升降装置22，分别带动人员接触平台21的两侧，或者四组平台升降装置22，则每组平台升降装置22仅带动人员接触平台21的一个边角部位；在设置多组平台升降装置22或者多个动力源时，需要考虑其同步性。

对应地，所述人员接触平台21的相对两侧设置有滚轮2141，所述桁架主体1对应侧设置有竖直的导轨101，所述滚轮2141设置于所述导轨101的凹槽内，用于作为所述人员接触平台21升降时的导向结构。

进一步地，如图3所示，各所述传动件201通过安装于所述桁架主体1上的滑轮224变向。例如，传动件201在桁架主体1上部为水平布置，通过滑轮224变向后，变为竖直方向布置，以适应于人员接触平台21的升降需求。

进一步地，所述桁架主体1在所述人员接触平台21的升降最高点以上的部位设置有封闭管路102，用于各所述传动件201的密封穿设。该封闭管路102也可防止受训人员3误触该传动件201，或者起到封闭保护传动件201的作用，延长传动件201的使用寿命，提高传动件201的可靠性。

在一些实施例，所述人员支撑系统2还包括自由落体模拟装置23，用于实现所述人员接触平台21的自由落体控制。人员接触平台21以接近“自由落体”的加速度快速下降，模拟离机瞬间失重感，受训人员3脚部离开人员接触平台21，进入空中降落操作阶段。

作为一种可实现方式，如图3和图4所示，所述自由落体模拟装置23包括电磁铁231和电磁吸座232，所述电磁铁231固定设置于所述桁架主体1邻近所述人员接触平台21的升降最高点的部位，所述电磁吸座232固定设置于所述人员接触平台21上，在所述人员接触平台21位于最高点时，所述电磁铁231被配置为：在通电状态下，所述电磁铁231能吸附所述电磁吸座232及所述人员接触平台21，在断电状态下，所述电磁铁231磁性消失释放所述电磁吸座232及所述人员接触平台21，以实现受训人员3的腿部无支撑来模拟伞降时的自由落体运动。

作为另一种可实现方式，所述自由落体模拟装置23包括设置于所述第一驱动马达221和所述第一传动轴222之间的电磁离合器，所述电磁离合器通过通电状态控制所述第一驱动马达221和所述第一传动轴222的连接状态，在所述电磁离合器断开所述第一驱动马达221和所述第一传动轴222的连接时，所述人员接触平台21实现自由落体运动。

可以理解的是，上述两种实施方式的自由落体模拟装置23的结构，可以择一使用，也可组合使用。

在一些实施例中，如图3和图5所示，所述升降地台装置21还包括固定设置于模拟跳伞设备的桁架主体1上的第二缓冲结构216，所述第二缓冲结构216的设置位置对应于所述上层平台213的电磁吸座232，用于对所述上层平台213的下落进行缓冲。

在平台下降时，为了减缓冲击力，第一缓冲结构215可以采用聚氨酯缓冲器，其结构呈柱状的凹凸环形组合形状。第二缓冲结构216可采用可调油压缓冲器。

具体实施时，第一缓冲结构215可固定设置于下层平台214的上端，第二缓冲结构216可固定设置于桁架主体1的底部位置。第二缓冲结构216可包括缓冲器安装板2161、橡胶缓冲螺杆2162和可调油压缓冲器2163等。可调油压缓冲器2163可通过缓冲器安装板2161和橡胶缓冲螺杆2162安装在桁架主体1上对应于上层平台213的电磁吸座232的位置。同时设置两种缓冲结构可增强缓冲效果，减少对上层平台213的冲击，提高其可靠性和延长使用寿命，保障人员安全，也可避免部分结构因猛烈撞击造成失效，提高安全性。

可以理解的是，在准备着陆，人员接触平台21缓慢上升至设定高度，在即将着陆的瞬间人员悬挂系统4将受训人员3快速下放一小段距离，使受训人员3脚部触碰到人员接触平台21，可模拟着陆瞬间的冲击力，增强伞降模拟训练效果。

人员悬挂系统4可进行上下位移、旋转、倾斜、动载拽曳感和空中操作的转向感。

在一些实施例中，如图1、图7-图9所示，所述人员悬挂系统4包括旋转装置，用于实现受训人员3的旋转控制，所述旋转装置包括固定于所述桁架主体1上的环形支撑轨道415、悬挂安装板414、回转支撑件413和第二驱动马达411等。

如图8所示，其中，回转支撑件413包括内圈413-1、旋转体413-2和外圈413-3，若干所述旋转体413-2置于所述内圈413-1和外圈413-3之间。回转支撑件413作为固定设置的悬挂安装座418与可转动设置的悬挂安装板414之间的连接结构，不仅能承受一定的轴向荷载，也能承受一定的径向荷载。

例如，可选地，作为回转支撑件413的内环结构，所述内圈413-1的上端面具有第一固定安装部4131-1-1，所述回转支撑件413的内圈413-1与所述悬挂安装座418通过所述第一固定安装部4131-1-1固定连接；此处所述的第一固定安装部4131-1-1可以是连接孔结构，如光孔或螺纹孔，通过对应的连接件，如螺栓螺母组合或螺钉进行连接。

进一步地，如图8所示，作为回转支撑件413的外环结构，所述外圈413-3相对于所述内圈413-1可旋转设置，并通过旋转体413-2减少摩擦力和减少噪声。

进一步地，多个旋转体413-2埋设于回转支撑件413的内圈413-1和外圈413-3之间的环形凹槽内，或者通过保持架结构均匀地固定设置，使其只能在保持架内转动，以均衡各个旋转体413-2的受力。可选地，所述旋转体413-2可以采用圆柱滚子、圆锥滚子或球体等结构。

作为回转支撑件413的传动结构，所述外圈413-3的外周面具有外齿部4131-3-1，所述外齿部4131-3-1与所述传动齿轮412啮合；第二驱动马达411与传动齿轮412位于外圈413-3的一侧，用于驱动外圈413-3的旋转。

进一步地，所述外圈413-3的下端面具有第二固定安装部4131-3-2，所述回转支撑件413的外圈413-3与所述悬挂安装板414通过所述第二固定安装部4131-3-2固定连接。此处所述的第二固定安装部4131-3-2可以是连接孔结构，如光孔或螺纹孔，通过对应的连接件，如螺栓螺母组合或螺钉进行连接。

所述悬挂安装板414用于作为悬挂受训人员3的受力结构，所述第二驱动马达411通过驱动所述传动齿轮412旋转，从而带动所述回转支撑件413的外圈及所述悬挂安装板414转动，实现带动受训人员3的旋转。

本发明实施例的模拟跳伞设备的人员悬挂系统，采用了内圈固定、外圈旋转的旋转装置，增加了模拟跳伞设备进行姿势控制的稳定性，减少噪音，增加该设备的可靠性。

在上述实施例中，该旋转装置采用内圈固定、外圈旋转的设置方式，但不限于次，也可采用外圈固定，内圈旋转的设置方式，此时需要将驱动齿轮和驱动马达设置于回转支撑件的内侧。

在一些实施例中，所述内圈413-1的上端面高于所述外圈413-3的上端面，所述内圈413-1的下端面高于所述外圈413-3的下端面；该结构可避可转动设置的外圈413-3的上端面与固定设置的悬挂安装座418的接触，也可避免可转动设置的悬挂安装板414与固定设置的内圈413-1的接触，避免结构磨损与噪声产生。

在一些实施例中，所述旋转装置还包括固定设置的环形支撑轨道415，所述环形支撑轨道415位于所述的悬挂安装板414下方，所述悬挂安装板414的底部设置有至少两个滚动件416，所述悬挂安装板414通过所述滚动件416架设于所述环形支撑轨道415上。环形支撑轨道415固定设置模拟跳伞设备的桁架上，也可提供一定的支撑力，使得旋转装置的内圈和外圈都能被模拟跳伞设备的桁架承受荷载力，进一步提高旋转装置的结构稳定性和旋转运动的平稳性，提高可靠性。

进一步地，如图7所示，所述环形支撑轨道415上设置有至少一个限位结构417，用于防止所述旋转装置过度旋转。可选地，环形支撑轨道415上对称布置有限位结构417，该限位结构417可以是硬件限位，如挡块；也可以是电控限位，如行程开关等。

在一些实施例中，所述人员悬挂系统4包括小姿势控制装置42，用于实现受训人员3的左右倾斜姿势及升降控制，所述小姿势控制装置42包括两组升降控制组件，分别用于通过背带系统实现受训人员3的左右侧升降控制，以及组合所述两组升降控制组件实现受训人员3的左右倾斜控制。

可以理解，左右两侧升降控制组件的升降控制同步时，受训人员3即进行升降运动；左右两侧升降控制组件的升降控制不同步时，受训人员3即进行向左或向右倾斜的运动。

进一步地，为了使结构的空间布置科学合理，两组所述升降控制组件分别固定安装于所述悬挂安装板414的两侧，所述升降控制组件包括第三驱动马达421、中间传动机构422、第二传动轴423和至少一个第二滚筒424。为提高受训人员3的左右倾斜角度的可靠性，需要使背带系统在受训人员3左侧或右侧设计有至少两个受力点。

其中，所述第三驱动马达421与所述中间传动机构422通过齿轮、链轮或带轮连接，所述第二传动轴423与所述中间传动机构422也是通过齿轮、链轮或带轮连接，所述至少一个第二滚筒424安装于所述第二传动轴423上，所述第二滚筒424用于绕设悬挂背带系统的悬挂件401，所述第二滚筒424通过自身转动来收放所述悬挂件401，以实现所述受训人员3对应侧的升降控制。

可以理解的是，此处所述驱动马达可以是电动驱动，也可以是液压或者气压驱动，此处不做具体限定；此处所述的悬挂件401为柔性传动件201，例如钢丝绳、尼龙绳、皮带、扁平带和链条等，下面以钢丝绳为例进行说明。此外，悬挂件401可以包括小姿势控制装置42的钢丝绳，也可以包括大姿势控制装置43的钢丝绳，或者也可以包括伞降操纵装置的与拉绳传感器601连接的手拉绳。

进一步地，所述中间传动机构422为齿轮传动机构、带传动机构或链传动机构；再进一步地，中间传动机构422为同步带传动机构。

可选地，所述第二传动轴423的两端各设置一个所述第二滚筒424，以实现受训人员3单侧的两点拉动控制。

可选地，所述第二传动轴423通过一对支撑轴承426安装于所述悬挂安装板414上，以提高转动平稳性和减小摩擦力、噪音等。

可选地，所述第二传动轴423上设置有旋转角度或圈数检测结构425，用于检测第二传动轴423的转动圈数或者角度。

可选地，与所述第二滚筒424连接的悬挂件401还绕设在称重组件上，以检测受训人员3的重量。称重组件可包括称重传感器404，称重传感器404底部设置卡扣403，第二滚筒424上的钢丝绳通过固设于悬挂支架410上的导向环402后，绕设于卡扣403上，从而实现了称重功能。

伞降过程中“大字型”姿势(以下简称为大姿势)为常用姿势，有利于增大人员风阻面积，减缓下落速度，便于空中准备和操控伞降器械。

在一些实施例中，如图9和图11所示，所述人员悬挂系统4包括大姿势控制装置43，用于实现受训人员3的前后倾斜姿势控制，所述大姿势控制装置43包括第四驱动马达431、第三传动轴432和第三滚筒433；

其中，所述第四驱动马达431与所述第三传动轴432连接，所述第三滚筒433安装于所述第三传动轴432上，所述第三滚筒433位于受训人员3后方的一侧，用于绕设悬挂件401，与所述第三滚筒433连接的悬挂件401的一端连接至背带系统在受训人员3后侧的对应于腰部和/或腰部的位置，以实现受训人员3的大字型姿势控制。

模拟大姿势空中降落时，大姿势控制装置43以一定速度提升受训人员3的腰部及腿部，使受训人员3的身体与地面平行或倾斜一定角度呈“大姿势”状；模拟开伞后，大姿势控制装置43下放，小姿势控制装置42提升至起始位置，使受训人员3身体与地面垂直，进入空中降落操作训练阶段。

进一步地，所述第三传动轴432的远离所述第四驱动马达431的轴端设置有大姿势检测组件，以检测所述受训人员3的前后倾斜角度。具体地，大姿势检测组件可以包括位置传感器，该位置传感器可检测受训人员3的高低位置，进而控制直线导轨顺逆旋转来调整高度位置。该位置传感器可以是图像采集类型，也可以是用于检测第三传动轴432或第三滚筒433的旋转圈数的编码器等。

进一步地，与所述第三滚筒433连接的悬挂件401通过安装于所述桁架主体1上的滑轮224变向；进一步地，该滑轮224为定滑轮。

在一些实施例中，所述模拟跳伞设备还包括伞降操纵装置，所述伞降操纵装置包括至少一个操纵棒，用于受训人员3的手动操控，所述操纵棒通过拉绳传感器601设置于所述桁架主体1或所述人员悬挂系统4上。

进一步地，所述桁架主体1的底部设置有固定支脚103或万向轮104，所述固定支脚103或万向轮104固定或可升降设置。具体地，固定支脚103可作为训练时的四个支架，可升高或下降。桁架底部两侧各装有两套万向轮104，在开始训练之前可随时移动桁架位置，定好位置后，调整固定支脚103使其与地面接触，万向轮悬空，则模拟跳伞设备的桁架固定不能移动。当需要移动时，调整固定支脚103使悬空，万向轮104和地面接触，可移动桁架。进一步地，在桁架上装有急停开关，具有启动、暂停、停止、急停四种按钮，可实现手动和自动两种控制方式。

进一步地，所述人员接触平台21或所述桁架主体1上设置有对射传感器，对射传感器可沿对角线方向布置，用于检测受训人员3是否落地。

在一些实施例中，桁架主体1的桁架结构是承载受训人员训练和各装置模块布署的主要物理载体。桁架可选用高强度钢材质材料，按节点受力、截面计算等方法设计，依据通用适配原则设置标准插孔、卡榫、滑道等，构建一个轻便简洁、坚实耐用的支撑空间。结构高低宽窄尺寸可调，易收放和快速架设，可单体使用也可根据场地和队形需要自由组合，实现对训练操纵区域各模块聚合和人员施训的有力支撑。

桁架结构可采用方管作为桁架主体，方管和方管之间通过钢管连接件连接，并用螺栓固定，其作用是拆卸安装方便，能够多桁架多种布设形式灵活组装。桁架材料选用的是结实坚固的高强度钢Q460，确保结构上使用安全。

在一些实施例中，背带系统与训练员穿戴直接关联，主要由降落伞背带系统、VR眼镜、心率探测器组成，这些部件与传感控制模块、视频捕捉风速感适模块、桁架结构、软件系统等组成一个有机的整体，达到完整训练体适效果。

本发明实施例的模拟跳伞设备不仅可实现离机时的真实脱离地面和着陆时的真实触地，也可通过背带系统实现受训人员的上下位移、旋转和倾斜的不同体感，以及二级开伞拽曳感和空中操作的转向感，大大提高了受训人员的用户体验，加强伞降训练效果。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟跳伞设备，其特征在于，所述模拟跳伞设备包括桁架主体(1)和设置于所述桁架主体(1)上的人员支撑系统(2)、人员悬挂系统(4)；

其中，所述人员支撑系统(2)包括人员接触平台(21)和平台升降装置(22)，所述人员接触平台(21)用于作为受训人员(3)站立的支撑平台，所述平台升降装置(22)与所述人员接触平台(21)通过传动件(201)连接，传动件(201)的一端与人员接触平台(21)上设置的吊环(202)连接，用于实现所述人员接触平台(21)的升降；

所述人员悬挂系统(4)设置于所述人员接触平台(21)的上方，用于通过背带系统实现受训人员(3)的悬挂、上下位移、旋转及姿态控制。

2.根据权利要求1所述的模拟跳伞设备，其特征在于，所述模拟跳伞设备还包括风力模拟装置(5)，所述风力模拟装置(5)的风向被配置为至少吹向受训人员(3)的面部；和/或，

所述人员接触平台(21)包括支撑地板(211)和置于所述支撑地板(211)下方的振动机构(212)，所述振动机构(212)用于使所述支撑地板(211)振动，以模拟受训人员(3)在飞机内身体感受到的震感。

3.根据权利要求2所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述支撑地板(211)为仿真地板，所述仿真地板铺设有铺垫层，所述铺垫层的材质为仿真沙滩、丘陵、平原和滩涂地貌中的至少一种；和/或，

所述人员接触平台(21)包括上层平台(213)和下层平台(214)，两者之间设置第一缓冲结构(215)，用于所述上层平台(213)的缓冲及减震；所述支撑地板(211)设置于所述上层平台(213)上方，所述支撑地板(211)通过弹性件(2123)安装于所述上层平台(213)的固定桁架上，用于吸收所述支撑地板(211)的过量振动。

4.根据权利要求1所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述平台升降装置(22)设置于所述人员接触平台(21)的上方，通过传动件(201)与所述人员接触平台(21)连接，以拉动所述吊环(202)使得所述人员接触平台(21)进行升降，所述吊环(202)螺纹固定于下层平台(214)；

所述平台升降装置(22)包括第一驱动马达(221)、第一传动轴(222)和至少一个第一滚筒(223)，所述传动轴与所述第一驱动马达(221)连接，所述至少一个第一滚筒(223)固定安装于所述第一传动轴(222)上，所述传动件(201)绕设于所述第一滚筒(223)上，所述传动件(201)的一端与所述人员接触平台(21)固定连接。

5.根据权利要求4所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述人员接触平台(21)的每一侧至少通过两个所述传动件(201)拉动，在平台升降装置中，所述第一传动轴(222)上设置有与所述传动件(201)数量相同的所述第一滚筒(223)，各所述第一滚筒(223)同步运动，各所述第一滚筒(223)具有两个卷绕部，一个所述卷绕部用于所述人员接触平台(21)一侧的传动件(201)的绕设，另一个所述卷绕部用于所述人员接触平台(21)另一侧对应位置的传动件(201)的绕设；和/或，

所述人员接触平台(21)的相对两侧设置有滚轮(2141)，所述桁架主体(1)对应侧设置有竖直的导轨(101)，所述滚轮(2141)设置于所述导轨(101)的凹槽内，用于作为所述人员接触平台(21)升降时的导向结构；和/或，

各所述传动件(201)通过安装于所述桁架主体(1)上的滑轮(224)变向；和/或，

所述桁架主体(1)在所述人员接触平台(21)的升降最高点以上的部位设置有封闭管路(102)，用于各所述传动件(201)的密封穿设。

6.根据权利要求4所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述人员支撑系统(2)还包括自由落体模拟装置(23)，用于实现所述人员接触平台(21)的自由落体控制；

所述自由落体模拟装置(23)包括电磁铁(231)和电磁吸座(232)，所述电磁铁(231)固定设置于所述桁架主体(1)邻近所述人员接触平台(21)的升降最高点的部位，所述电磁吸座(232)固定设置于所述人员接触平台(21)上，在所述人员接触平台(21)位于最高点时，所述电磁铁(231)被配置为：在通电状态下，所述电磁铁(231)能吸附所述电磁吸座(232)及所述人员接触平台(21)，在断电状态下，所述电磁铁(231)磁性消失释放所述电磁吸座(232)及所述人员接触平台(21)，以实现受训人员(3)的腿部无支撑来模拟伞降时的自由落体运动；和/或，

所述自由落体模拟装置(23)包括设置于所述第一驱动马达(221)和所述第一传动轴(222)之间的电磁离合器，所述电磁离合器通过通电状态控制所述第一驱动马达(221)和所述第一传动轴(222)的连接状态，在所述电磁离合器断开所述第一驱动马达(221)和所述第一传动轴(222)的连接时，所述人员接触平台(21)实现自由落体运动。

7.根据权利要求1所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述人员悬挂系统(4)包括旋转装置，用于实现受训人员(3)的旋转控制，所述旋转装置包括固定于所述桁架主体(1)上的环形支撑轨道(415)、悬挂安装板(414)、回转支撑件(413)和第二驱动马达(411)；

其中，所述环形支撑轨道(415)上设置有至少一个限位结构(417)，用于防止所述旋转装置过度旋转；

所述回转支撑件(413)包括内圈、旋转体和外圈，所述内圈的一侧端面具有第一固定安装部，外圈的外周面具有外齿部，所述旋转体置于所述内圈和外圈之间，所述回转支撑件(413)的内圈相对于所述桁架主体(1)固定设置，所述外圈相对于所述内圈可旋转设置，其所述外齿部与传动齿轮(412)啮合，所以传动齿轮(412)与所述第二驱动马达(411)连接，所述回转支撑件(413)的一侧端面具有第二安装部，用于与所述悬挂安装板(414)的固定连接；

所述悬挂安装板(414)通过滚动件(416)架设于所述环形支撑轨道(415)上，所述环形支撑轨道(415)相对于所述桁架主体(1)固定设置，所述悬挂安装板(414)用于作为安装悬挂受训人员(3)的受力结构；

所述第二驱动马达(411)通过驱动所述传动齿轮(412)旋转，从而带动所述回转支撑件(413)及所述悬挂安装板(414)转动，从而实现带动受训人员(3)的旋转。

8.根据权利要求7所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述人员悬挂系统(4)包括小姿势控制装置(42)，用于实现受训人员(3)的左右倾斜姿势及升降控制，所述小姿势控制装置(42)包括两组升降控制组件，分别用于通过背带系统实现受训人员(3)的左右侧升降控制，以及组合所述两组升降控制组件实现受训人员(3)的左右倾斜控制；

两组所述升降控制组件分别固定安装于所述悬挂安装板(414)的两侧，所述升降控制组件包括第三驱动马达(421)、中间传动机构(422)、第二传动轴(423)和至少一个第二滚筒(424)；

其中，所述第三驱动马达(421)与所述中间传动机构(422)通过齿轮连接，所述第二传动轴(423)与所述中间传动机构(422)也是通过齿轮连接，所述至少一个第二滚筒(424)安装于所述第二传动轴(423)上，所述第二滚筒(424)用于绕设悬挂背带系统的悬挂件(401)，所述第二滚筒(424)通过自身转动来收放所述悬挂件(401)，以实现所述受训人员(3)对应侧的升降控制。

所述第二传动轴(423)的两端各设置一个所述第二滚筒(424)，以实现受训人员(3)单侧的两点拉动控制；和/或，所述第二传动轴(423)通过一对支撑轴承(426)安装于所述悬挂安装板(414)上；和/或，所述第二传动轴(423)上设置有旋转角度或圈数检测结构(425)；和/或，所述中间传动机构(422)为齿轮传动机构、带传动机构或链传动机构；和/或，与所述第二滚筒(424)连接的悬挂件(401)还绕设在称重组件上，以检测受训人员(3)的重量。

9.根据权利要求1所述的模拟跳伞设备，其特征在于，

所述人员悬挂系统(4)包括大姿势控制装置(43)，用于实现受训人员(3)的前后倾斜姿势控制，所述大姿势控制装置(43)包括第四驱动马达(431)、第三传动轴(432)和第三滚筒(433)；

其中，所述第四驱动马达(431)与所述第三传动轴(432)连接，所述第三滚筒(433)安装于所述第三传动轴(432)上，所述第三滚筒(433)位于受训人员(3)后方的一侧，用于绕设悬挂件(401)，与所述第三滚筒(433)连接的悬挂件(401)的一端连接至背带系统在受训人员(3)后侧的对应于腰部和/或腰部的位置，以实现受训人员(3)的大字型姿势控制；

所述第三传动轴(432)的远离所述第四驱动马达(431)的轴端设置有大姿势检测组件，以检测所述受训人员(3)的前后倾斜角度；和/或，

与所述第三滚筒(433)连接的悬挂件(401)通过安装于所述桁架主体(1)上的滑轮(224)变向。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的模拟跳伞设备，其特征在于，所述模拟跳伞设备还包括伞降操纵装置，所述伞降操纵装置包括至少一个操纵棒，用于受训人员(3)的手动操控，所述操纵棒通过拉绳传感器(601)设置于所述桁架主体(1)或所述人员悬挂系统(4)上；和/或，

所述桁架主体(1)的底部设置有固定支脚(103)或万向轮(104)，所述固定支脚(103)或万向轮(104)固定或可升降设置；和/或，

所述人员接触平台(21)或所述桁架主体(1)上设置有对射传感器，用于检测受训人员(3)是否落地。