CN2738857Y - 一种失重体验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种失重体验装置，解决了现有技术中缺少真正意义上的失重机械装置的问题，其在一垂直于地面的环形轨道的两条钢轨内侧设置无源闭合线圈、带状齿条，制作一能站立多人的正方体失重室，通过八个角上的滚动轴承连接失重仓的失重室运行轨道，置入球形失重仓内，而失重仓通过失重仓底座安置在环形轨道上。本实用新型构思新颖、结构简单、操作安全，能够制造一种真实、稳定的失重环境，使接受训练对抗失重生理影响，使参与娱乐的人们获得既刺激，又真实的失重体验。

Description

一种失重体验装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种制造失重环境的机械装置，更确切地说涉及一种可用于宇航员进行失重训练或主题公园开展失重体验娱乐活动的机械装置。

背景技术

失重体验，是宇航员训练中的一项重要科目，也是国内外众多主题公园极力追求的一种娱乐项目，但尚未见到一种真正意义上的失重机械装置。目前，包括我国在内，一些国家宇航员进行失重训练必须到俄罗斯等少数国家，利用大型喷气式飞机在万米高空进行抛物线飞行来制造失重的实验环境。在主题公园娱乐方面，嘉年华大型游艺项目中的“月面失重”体验，是用挂在顶棚上的弹性吊带把体验者不断的向上拉起；2003年，新西兰人发明一种巨型透明球，玩球人被捆在透明球里滚下斜坡，以此获得瞬间的失重感觉。上述几种获得失重体验的技术中，飞机抛物线飞行技术，费用极高，风险过大；后两种技术，严格上讲，不能称为失重体验装置，它对参与者产生的体验，时间短暂，也不真实。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，运用匀速圆周运动原理，提供一种构思新颖、结构简单、操作安全的失重体验机械装置。

本实用新型的技术方案是：建立一垂直于地面的闭合的环形轨道，沿整个环形轨道的两条钢轨内侧设置无源闭合线圈、带状齿条，以输电导线同地面变电所连接；制作一能站立多人的正方体失重室，通过八个角上的滚动轴承连接失重仓的失重室运行轨道，置入球形失重仓内，失重仓通过失重仓底座安置在环形轨道上。在失重仓底座的下部，对应环行轨道上的无源闭合线圈设置两排超导电磁体和传动齿轮，在失重仓底座的前后设置导向轴承，每一侧设置运行轴承。

采用直线同步电机推动失重仓在环形轨道上高速运行：当设置在环形轨道上的作为初级绕组的无源闭合线圈加上三相交流电后，与安装在失重仓底座下部的作为次级绕组的超导电磁体产生电磁推力，推动失重仓在环形轨道上做匀速圆周运动，由于离心力的作用，失重室中的体验者在失重仓运行至环形轨道下部时进入超重状态，运行至环形轨道上部时，则进入失重的环境中。

因此，本实用新型能够制造一种真实、稳定的失重环境，使接受训练对抗失重生理影响，使参与娱乐的人们获得既刺激，又真实的失重体验。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的环形轨道的结构示意图。

图3是本实用新型的失重仓正面剖视图。

图4是本实用新型的失重仓侧面剖视图。

图5是体验者在失重室内运动方向示意图。

在附图中，1--环形轨道，2--支撑架，3--失重室，4--失重仓，5--失重仓底座，6--变电所，7--装置基础平台，8--带状齿条，9--钢轨横梁，10--无源闭合线圈，11--钢轨，12--失重室运行轨道，13--环形齿轮，14--滚动轴承，15--传动齿轮，16--超导电磁体，17--导向轴承，18--运行轴承，19--失重室门，20--电梯间。

具体实施方式

如图1所示，在地面设置变电所6，在装置基础平台7上建立环形轨道1，中间用支撑架2固定，内有失重室3(虚线表示)的失重仓4通过失重仓底座5安置在环形轨道1上。

如图2所示，环形轨道1由两条“十”字形断面的钢轨11组成，之间用钢轨横梁9连接。沿整个环形轨道的两条钢轨11内侧设置无源闭合线圈10，以输电导线连接到地面的变电所6。在钢轨横梁9的一侧，平行于钢轨11设置一条带状齿条8，用于使失重室始终保持水平状态。

如图3所示，失重室3为一正方体，八个角上按同一转动方向各安装一个滚动轴承14。把失重室3装入金属制作的球形失重仓4中，紧贴失重仓4的内壁安装两条供失重室3的滚动轴承14运行的失重室运行轨道12，以使失重室3在失重仓4内可作360度的转动。

为了保证失重室3在围绕环形轨道1作圆周运动时始终保持水平状态，环绕失重室3安装一环形齿轮13，当失重仓4在环形轨道1上作圆周运动时，环形齿轮13通过一对传动齿轮15同铺设在钢轨横梁9上的带状齿条8相互齿合作反向运动，使失重室3不随失重仓4翻滚，而始终保持水平状态。

在失重仓底座5的下部，每一侧安装四对运行轴承18，前后各安装一只导向轴承17。同时，沿环形轨道1方向，对应环形轨道1上的无源闭合线圈10，每一侧安装一排超导电磁体16。

如图4所示，把失重仓4安装到环形轨道1的钢轨11上。失重仓4底座下部的四对运行轴承18，即每对上下两只运行轴承18分别落在钢轨11内外两个轨道面上，加上每侧两只导向轴承17的支撑，可保证失重仓4任意运行而不会发生脱轨等危险。钢轨11上的无源闭合线圈10同失重仓底座5下部的超导电磁体16相对应，可保证磁力动力系统的正常运作。

另外，在失重室3和失重仓4设置一失重室门19，供人们进出。

应用说明

如图5所示，为了保证失重仓有足够的启动速度，可在每次运行结束后把失重仓4停在a处，并在地面建立到a处的电梯间20，供体验者登仓。失重体验者经失重仓底部和失重仓上设置的门19进入失重室后，关门，启动失重仓4。失重仓4以自由落体的速度行至b处前，变电所6向无源闭合线圈10送电，磁力系统推动失重仓4加速沿环形轨道运行。通过调控电流，使失重仓4在环形轨道1上作高速的匀速圆周运动。

根据匀速圆周运动理论，当 $V=\sqrt{\mathrm{Rg}}$ 时(其中，V为失重仓运行速度，R为环形轨道半径，g为重力加速度)，失重仓进入a-b-c段轨道时，则出现超重现象；进入c-d-a段轨道时，则出现失重现象。当 $V>\sqrt{\mathrm{Rg}}$ 时，失重室内的人，不但出现失重现象，而且会如图5中箭头显示的方向沿离心方向悬浮而起。如建立一个直径60m的环形轨道，R为30m，g一般取9.8m/s²，则V＝17m/s，即只要保证V不低于17m/s，就会产生失重现象。为制造明显的失重环境，可以设计在25--30m/s之间。

Claims (1)

1. 一种失重体验装置，包括装置基础平台、支撑架、变电所等，其特征在于：在一垂直于地面的环形轨道(1)的两条钢轨(11)内侧设置无源闭合线圈(10)、带状齿条(8)；制作一能站立多人的正方体失重室(3)，通过八个角上的滚动轴承(14)连接失重仓(4)的失重室运行轨道(12)，置入球形失重仓(4)内，失重仓(4)通过失重仓底座(5)安置在环形轨道(1)上；在所述的在失重仓底座(5)的下部，对应环行轨道(1)上的无源闭合线圈(10)设置两排超导电磁体(16)和传动齿轮(15)，在失重仓底座(5)的前后设置导向轴承(17)，每一侧设置运行轴承(18)。

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