DE68910938T2

DE68910938T2 - Geschlossener Tank zur Simulation des Zustands der Schwerelosigkeit im Inneren des Tanks.

Info

Publication number: DE68910938T2
Application number: DE1989610938
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Nagoya Aircra Iwasawa; Haruho Nagoya Aircraft Kuwata; Kaoru Nagoya Aircraft Ohtsuji; Kazumi Nagoya Aircraft Suzuki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2009-10-18
Also published as: EP0365972A2; DE68910938D1; EP0365972B1; EP0365972A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen abgedichteten Tank für die Simulation des Zustandes der Schwerelosigkeit im Inneren des Tankes zur Simulation des Schwerelosezustandes auf der Erde, der für die Forschung und die Entwicklung, das Training, das Vergnügen und ähnliches verwendet werden kann.
Die US-A-4,678,438 offenbart einen geschlossen Wassertank, der mit einer Auftriebsflüssigkeit gefüllt ist und ein Füll- und Abführsystem für die Auftriebsflüssigkeit umfaßt, das außerhalb des Tankes angeordnet ist und mit dem Inneren in Verbindung steht. Für die Simulation des Zustandes der Schwerelosigkeit wird ein partielles Vakuum an den Wassertank angelegt. Hauptsächlich kann jedoch der Effekt der Druckdifferenzen unter Verwendung dieser Ausrüstung getestet werden. Eine exakte Simulation des Zustandes der Schwerelosigkeit für Zwecke des Raumflugtrainings kann mit einem Vakuumsimulator, wie er nachstehend erläutert wird, nicht erzielt werden.
Wie in "SPACEFLIGHT", Band 11, Nr. 5, Mai 1969, Seiten 158, 159 offenbart ist, ist es unverzichtbar, den Schwerelosigkeitszustand (ebenfalls als gewichtsloser Zustand bezeichnet) zu simulieren, um auf der Erde solche Aktivitäten wie Arbeitsverfahren, die Datenaquisition für die Planung, das Mannschaftstraining oder ähnliches auszuführen, was in einer Druckkabine einer Raumstation oder einer ähnlichen Einrichtung im Raum zu erfolgen hat.
Als eine herkömmliche bekannte Einrichtung für die Simulation des Schwerelosigkeitszustandes des Raumes auf der Erde durch Verwendung des Auftriebs von Wasser, wird ein Wassertank 110 und ein Modell 112 einer Druckkabine 112 verwendet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, wobei das unter Druck befindliche Kabinenmodell 112 aus einem Gitterrahmen besteht, der in das Wasser des Tankes 110 eingetaucht ist. Solch ein System besitzt einen Nachteil insofern, als es ein großräumiges Gebäude, einen Wassertank und ein Wasserzuführ- und Abfuhrsystem erfordert, und es ist ferner nicht geeignet für eine detaillierte Simulation des Zustandes innerhalb der Druckkabine.
Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen solchen Nachteil zu eliminieren.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Simulator für den Schwerelosigkeitszustand zur Erzeugung durch Simulation auf der Erde des gewichtslosen Zustandes, der im Raumflug und einem ähnlichen Zustand geschaffen wird durch die Verwendung eines Wassertanks mit einer relativ geringen Wassertiefe.
Wie aus "SPACEFLIGHT", Band 11, Nr. 5, Mai 1969, Seiten 158, 159 entnommen werden kann, wurde in der Vergangenheit, um den gewichtslosen Zustand auf der Erde zu erzeugen, von einem großen Wassertank Gebrauch gemacht mit einer Wassertiefe von ungefähr 10 m und die Unterwasser- Auftriebskraft wird mittels eines Totgewichtes aufgehoben. Der Grund für die Auswahl einer großen Wassertiefe von ungefähr 10 m für den Tank liegt darin, daß wenn die Tauchtiefe eines zu testenden Subjektes gering ist, die Auftriebskraftveränderungen aufgrund großer Veränderungen in den Volumen der Luftblasen innerhalb des Tauchanzuges groß werden und das Gleichgewicht des Subjektes leicht gestört wird, wenn der Wasserdruck um das Subjekt sich verändert, wenn seine Tauchtiefe sich verändert. Wenn der Wasserdruck um das Subjekt sich mit der Veränderung der Tauchtiefe in Folge der Bewegung des Subjektes verändert, so werden nämlich die Blasen in dem Anzug des Subjekts (nasser Anzug oder trockener Anzug) einer Veränderung im Volumen unterzogen, was zu Veränderungen der Auftriebskraft führt. Daher ist es schwierig, auch wenn ein Gewicht eingestellt wird, um die Auftriebskraft und die Schwerkraft des Subjektes für eine bestimmte Tiefe auszugleichen, einen stabilen gewichtslosen Zustand aufgrund der Veränderung in der Auftriebskraft mit der Tiefenänderung zu erzielen. Durch Wahl einer großen Tauchtiefe, um die Auswirkung der Auftriebskraftveränderung zu vermindern, kann die Stabilität infolge der relativen Verminderung der Auftriebskraftänderung als Folge der Tiefenänderung verbessert werden. Es besteht jedoch ein Nachteil insofern, daß es notwendig ist, einen großen Tank mit einer großen Wassertiefe und daher eine große Einrichtung zu verwenden, um zu verwirklichen, was zuvor vermerkt wurde.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf einen Wassertank für das Schwimmen unter Wasser mit geringer Wassertiefe, der für die Simulation eines Raumspazierganges und ähnlichem verwendet werden kann.
Mit den bemannten Raumfahttaktivitäten, wie jene, die auf Raumstationen bezogen sind und die ernsthaft als eine Realität anzusehen sind, werden Arbeiten im gewichtslosen Zustand im Raum von Bedeutung. Diese Aktivitäten können grob in Aktivitäten innerhalb des Fahrzeuges (nachstehend als IVA bezeichnet), die sich auf Arbeiten innerhalb des Raumfahrzeuges beziehen und auf Aktivitäten außerhalb des Fahrzeuges (nachstehend als EVA bezeichnet), die sich auf Arbeiten außerhalb des Raumfahrzeuges beziehen, klassiert werden, wobei aber beide Aktivitäten im gewichtslosen Zustand ausgeführt werden.
Als Verfahren zur Simulation des gewichtslosen Zustandes auf der Erde für das Training von IVA- und EVA-Aktivitäten sind ein Fallturm, ein freier Fall von einem Ballon und ein ballistischer Flug mittels einer Rakete oder eines Flugzeuges bekannt. Die Dauer des gewichtslosen Zustandes in einem Test für alle diese Verfahren ist jedoch von einer kurzen Zeit von 10 bis 20 Sekunden. Um den Zustand der Gewichtslosigkeit auf der Erde für eine relativ lange Zeitperiode zu simulieren, wird von einem Verfahren Gebrauch gemacht, welches eine neutrale Auftriebskraft im Wasser verwendet. Dieses Verfahren ist wirksam für die Auswertung von Ausrüstungen für die Planungs-Datenaquisition, das Aktivitätstraining der Astronauten und ähnliches und ist bereits bei der U.S. National Aeronautics und Space Administration (nachstehend als NASA bezeichnet) in praktische Verwendung gekommen.
Unterwasseraktivitäten sind Tauchaktivitäten, welche verschiedene Arten von Tauchausrüstungen erfordern. Wenn jedoch ein Taucher in das Wasser geht und einen Tauchanzug, eine Tauchausrüstung für die Atmung und ähnliches trägt, so unterliegt der Taucher einer Auftriebskraft. Um einen stabilisierten Unterwasserzustand beizubehalten, welcher frei von Auf- und Abwärtsbewegungen ist, ist es erforderlich, die Auftriebskraft durch die Anordnung von Gewichten einzustellen, wie beispielsweise solche, die aus Blei an den Westen, den Füßen, den Händen und ähnlichem bestehen. Das gleiche Argument gilt ebenfalls für die eigentlichen Körper, ähnlich wie im Fall der menschlichen Wesen. Um somit einen Körper mit einem Gewicht von 100 kg beispielsweise in einen neutralen Auftriebszustand zu bringen, ist es erforderlich, die Auftriebskraft durch Verwendung eines Materials, wie beispielsweise einem Schaumstoff (Material mit geringer spezifischer Schwerkraft), einzustellen, da es eine Auftriebskraft von 100 kg besitzt.
Mit einer Präparation wie zuvor kann die Simulation IVA und EVA eines Raumspazierganges verwirklicht werden, indem verschiedene Arten von Operationen und Handlungen in dem Wassertank zwischen dem Astronauten in der Form eines Tauchers und Materialkörpern, deren Auftriebskräfte eingestellt worden sind, ausgeführt werden.
Die herkömmlichen Wassertanks für die Simulation der Gewichtslosigkeit in tatsächlicher Verwendung bei NASA sind von verschiedenen Arten, wie beispielsweise vom nicht-angehobenen Typ und vom in die Erde eingegrabenen Typ mit einer Wassertiefe im Bereich von 8 bis 12 m. Der Grund dafür liegt darin, daß, wenn die Wassertiefe im Fall einer Einrichtung vom Wassertank-Typ gering ist, die Veränderungen im Volumen des Tauchanzuges aufgrund von Veränderungen des Druckes innerhalb des Anzuges, die durch die vertikale Bewegung des Tauchers gebildet werden, relativ groß im Vergleich zu dem Fall einer großen Wassertiefe sind, wodurch eine Instabilität der Bewegung hervorgerufen wird und sich unerwünschte Effekte bei der Simulation des gewichtslosen Zustandes einstellen. Dies bedeutet demgemäß, daß es erwünscht ist, eine große Wassertiefe vom Gesichtspunkt der Betriebsstabilität zu haben. Mit dem Anwachsen der Wassertiefe entstehen jedoch Sicherheitsprobleme, wie beispielsweise die Druckluft-Krankheit, so daß die Tiefe im Bereich von 8 bis 12 m, bei der der physiologische Einfluß relativ mild ist, im allgemeinen angewandt wird.
Da die Wassertiefe von ungefähr 10 m im Fall eines herkömmlichen Wassertankes verwendet wird, wird das Gewicht der mit Wasser gefüllten Einrichtung relativ groß, was eine hohe Festigkeit für das Fundament erfordert, so daß die Konstruktionskosten in die Höhe schießen. Zusätzlich sind ein großvolumiger Wassertank und verschiedene andere Einrichtungen erforderlich. Ferner verbraucht die Einrichtung einen hohen Betrag an Wasser und kostet eine große Geldsumme für die Unterhaltung und Verwaltung. Darüber hinaus gibt es ein Problem, da die Einrichtung eine lange Präparationszeit und Steuerung der Wassertiefe erfordert.
Was zuvor erwähnt worden ist, stellt eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar, deren Verwirklichung beabsichtigt ist.

3. Ziel und Zusammenfassung der Erfindung:

(1) Die vorliegende Erfindung wurde durch die zuvor erwähnte erste Aufgabe angeregt und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen geschlossenen Tank speziell für die Simulation des Zustands der Schwerelosigkeit zu erhalten, der geringe Konstruktions- und Betriebskosten aufweist und der weder einen großvolumigen Wassertank noch Hilfseinrichtungen und Ausrüstungen erfordert, sondern er ermöglicht mit hoher Genauigkeit simulierte Zustände des bewegten Raumes, der Temperatur in den Lebensräumen und ähnlichem im Raum zu schaffen und der die Installation eines externen Instrumentationssystems gestattet, welches sicher und leicht zu unterhalten ist. Ferner verwendet der Simulator eine geringe Menge von Flüssigkeit, welches ihn sicher im Falle eines Unfalles macht, indem eine schnelle Entleerung gestattet wird, was zur Ausführung von effektiven, adäquaten und genauen Simulationstests beiträgt.
Gemäß dem Patentanspruch 1 ist ein Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung, ein geschlossener Tank speziell für die Simulation des Zustands der Schwerelosigkeit, wobei der geschlossene Tank mit einer Auftriebsflüssigkeit gefüllt ist und ferner ein Flüssigkeitsfüll/Entleerungssystem umfaßt, das außerhalb des geschlossenen Tanks angeordnet ist und mit dem Inneren des geschlossenen Tanks in Verbindung steht und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auftriebsflüssigkeit mit einem wesentlich höheren Druck als Atmosphärendruck beaufschlagt ist, einer Anzahl von Beobachtungsfenstern an der Außenwand des geschlossenen Tanks und ein Instrumentierungs- und Beobachtungssystem im Zusammenhang mit den Beobachtungsfenstern vorgesehen ist.
(2) Die vorliegende Erfindung erfolgte zur Verwirklichung der zweiten zuvor erwähnten Aufgabe, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen abgedichteten Wassertank zu schaffen, welcher in der Lage ist, eine stabilisierte Auftriebskraft auch dann zu erzielen, wenn die Wassertiefe gering ist.
Ein anderer Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung ist ein geschlossener Tank speziell für die Simulation des Zustands der Schwerelosigkeit, welcher mit einer Luke und einer Druckquelle ausgerüstet ist, die mit dem Wassertank verbunden ist, um komprimierte Luft, Wasser oder ähnliches zuzuführen.
Bei der vorstehenden Lösung wird, nachdem die Luke geschlossen und hermetisch abgedichtet ist, der abgedichtete Wassertank mit komprimierter Luft, Wasser oder ähnlichem aus der Druckquelle versorgt und das Innere des Tanks unter Druck gesetzt. Mit dieser Anordnung wird das Innere des geschlossenen Wassertanks unter Druck gesetzt, so daß es möglich ist, einen Zustand zu realisieren, bei dem Veränderungen der Auftriebskraft gering sind, wie im Fall der großen Wassertiefe, auch wenn die Wassertiefe in dem Wassertank gering ist. Mit anderen Worten kann der Schwerelosigkeitszustand leicht mit einem kompakten Wassertank realisiert werden.
Noch eine weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein abgedichteter Wassertank speziell für die Simulation des Zustands der Schwerelosigkeit, also auch für das Schwimmen unter Wasser, der mit einem Wasserdruckturm ausgerüstet ist, der an der Oberfläche des Wassertanks angeordnet ist, wobei das Innere des Turmes mit dem Wassertank in Verbindung steht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und aufgrund der Anordnung des Wasserdruckturmes, dessen Inneres mit dem Wassertank in Verbindung steht und der auf der Oberfläche des Wassertanks angeordnet ist, ist es möglich, eine äquivalente Wassertiefe sicherzustellen unter Verwendung eines Tankes mit einer geringeren Menge Wasser als der herkömmliche Tank. Daher ist es möglich, einen Wassertank für das Schwimmen unter Wasser zu realisieren mit einer geringeren Menge an zu verwendendem Wasser, mit kompakten Ausrüstungen mit geringen Konstruktionskosten, geringerer Zeit für das Auffüllen des Wassers, einer leichteren Steuerung der Wassertiefe und mit geringeren Unterhaltungskosten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Tank als ein Modell einer Raum-Druckkapsel gebaut mit einer geeigneten Form und Fläche, welche zur Ausführung von Simulationstests in einem bemannten Klimaraum geeignet ist und der im Inneren mit Vorrichtungsmodellen und einem Modell des Bedienungspultes für die Ausrüstung versehen ist, um die Funktionen der Raum-Druckkapsel auszuführen. Gemäß der vorliegenden Erfindung und mit der obengenannten Konstruktion ist es möglich, Simulationstests mit hoher Wiedergabetreue auszuführen und ein Personentraining durch die Anordnung einer Hochleistungsinstrumentierung und eines Observationssystems durchzuführen, da die Aktivitätszustände des Testpersonals innerhalb durch ein geeignetes Instrumentations- und Observationssystem durch das Beobachtungsfenster in der Außenwand der unter Druck befindlichen Raum-Druckkapsel gemessen bzw. beobachtet werden können. Ferner ist kein großräumiger Wassertank und ähnliches erforderlich, da die Auftriebsflüssigkeit nur das Innere der unter Druck befindlichen Raum-Druckkapsel füllt. Darüber hinaus kann die Konzentration der Auftriebsflüssigkeit leicht eingestellt werden, so daß der Funktionsbereich der Simulationstests erweitert und verbessert werden kann.

4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, welche den unter Druck befindlichen Simulator für den Schwerelosigkeitszustand im Raum zeigt, der das Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2 ist eine horizontale Schnittansicht des Ausführungsbeispieles 1.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Umstände des Personentrainings zeigt, die unter Verwendung des Ausführungsbeispieles 1 erfolgt, d.h. den unter Druck befindlichen Simulator des Schwerelosigkeitszustandes im Raum gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein konzeptionelles Diagramm eines anderen Simulators des Schwerelosigkeitszustandes, welches das Ausführungsbeispiel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 5 ist eine konzeptionelle perspektivische Ansicht für die Erläuterung des Wassertanks für das Schwimmen unter Wasser, welches das Ausführungsbeispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 6 ist eine konzeptionelle perspektivische Ansicht für die Erläuterung der Umstände, in denen ein Raumfahrzeug mit dem Wassertank für das Schwimmen unter Wasser verbunden wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel 3.
Fig. 7 ist ein konzeptionelles Diagramm für den Vergleich des Ausführungsbeispieles 3 mit dem herkömmlichen Wassertank für das Schwimmen unter Wasser.
Fig. 8 ist eine vertikale Schnittansicht des herkömmlichen Simulators für den Schwerelosigkeitszustand im Raum gemäß dem Stand der Technik.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:

Unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, sei die vorliegende Erfindung in Einzelheiten im folgenden näher beschrieben.
Es sei jedoch vermerkt, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf die Ausführungsbeispiele begrenzt ist, die nachstehend beschrieben werden. Änderungen, Hinzufügungen und Modifikationen innerhalb des in den Ansprüchen beschriebenen Rahmens sollen alle durch die vorliegende Erfindung als umfaßt angesehen werden.

Ausführungsbeispiel 1

Das Ausführungsbeispiel 1 bezieht sich unter verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auf den unter Druck befindlichen Simulator für den Schwerelosigkeitszustand im Raum für die Erfüllung der ersten zuvor erwähnten Aufgabe. Das Ausführungsbeispiel 1 sei beschrieben unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3.
In den Zeichnungen ist 1 eine unter Druck befindliche Raum-Druckkapsel mit einer geeigneten Form und Fläche für die Testsimulation der Aktivitäten innerhalb eines bemannten Umgebungsbereiches im Raum, die fest auf der Erde installiert ist. Das Innere der unter Druck befindlichen Raum-Druckkapsel 1 ist mit Wasser oder einer Auftriebsflüssigkeit gefüllt, die ein geeignetes Lösungsmittel bzw. einen gelösten Stoff (beispielsweise NaCl, usw.) enthält, wobei die Flüssigkeit durch ein Füll/Abführsystem 4 außerhalb der Kapsel 1 eingeführt wird, das mit dem Inneren der Kapsel 1 in Verbindung steht. Zum Zeitpunkt der Einfüllung der Flüssigkeit 3 kann diese sich unter Druck befinden. Die Auftriebsflüssigkeit 3 wird verwendet, um einen Auftrieb vorzugeben und den Schwerelosigkeitszustand des Testpersonals zu simulieren, das innerhalb der Raum-Druckkapsel 1 arbeitet und um die Temperatur innerhalb der Raum-Druckkapsel 1 durch Vorgeben einer erforderlichen Temperatureinstellung zu simulieren.
Ferner ist das unter Druck stehende Raum-Druckkapselmodell 1 mit mehreren transparenten Beobachtungsfenstern 5 versehen, zusätzlich zu dem Modell 8 der verschiedenen Vorrichtungsarten und ein Modell 9 des Bedienungspultes, die in einer tatsächlichen Einheit einer Raumstation angetroffen werden. An den Beobachtungsfenstern 5 ist ein Instrumentierungs- und Beobachtungssystem angeordnet, das aus einer Kamera für stehende Bilder, einer Unterwasserkamera, einer Videokamera, einem Sprachkanal und ähnlichem besteht, wodurch ein Dialog mit dem Personal 6 innerhalb des Modelles 1 sowie eine Beobachtung und Aufzeichnung der Arbeitsaktivitäten darin ausgeführt werden. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Innenwand. Das Testpersonal 6, das Arbeiten innerhalb des unter Druck stehenden Raum-Druckkapselmodells 1 ausführt, ist mit einem Beatmungssystem 7 ausgerüstet, welches tragbar ist oder mit der Außenseite verbunden ist, um die Atmung in der Flüssigkeit aufrechtzuerhalten.
Somit ist in einer solchen Einrichtung nur das Innere des unter Druck stehenden Raum-Druckkapselmodells 1 mit der Auftriebsflüssigkeit 3 gefüllt, so daß es möglich ist, die Bedingungen der Lebensquartiere im Raum mit hoher Genauigkeit zu simulieren. Ferner können die Aktivitätszustände des Testpersonals 6 innerhalb des Modells gemessen oder beobachtet werden mit einem geeigneten Meß- und Beobachtungssystem von der Außenseite durch die in der Umfangswand des unter Druck stehenden Raum-Druckkapselmodells 1 vorgesehenen Beobachtungsfenster, so daß ein Simulationstest mit hoher Widergabetreue durch die Anordnung des Meß- und Observationssystems mit hoher Leistung ausgeführt werden kann. Darüber hinaus muß die Auftriebsflüssigkeit 3 das Innere des unter Druck stehenden Raum-Druckkapselmodells 1 alleine direkt mit dem Flüssigkeitsfüll-Abführsystem 4 auf der Außenseite füllen, so daß keine Notwendigkeit für die Anordnung eines großvolumigen Wassertankes und der zugehörigen Einrichtungen besteht, wie dies im herkömmlichen Fall erforderlich ist. Weiter noch ist die Menge der Auftriebsflüssigkeit 3 im Vergleich mit der herkömmlichen Einrichtung gering, so daß die Konzentration der Flüssigkeit leicht durch Einstellung des Betrags an Lösungsmittel und ähnlichem verändert und der Funktionsbereich der Simulationstests, das Personaltraining und ähnliches weiter ausgedehnt werden kann.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist es möglich, einen unter Druck stehenden Simulator für den Schwerelosigkeitszustand im Raum mit geringen Konstruktions- und Betriebskosten zu erhalten, der keinen großvolumigen Wassertank oder zugehörige Einrichtungen und Ausrüstungen erfordert und der es erlaubt, mit hoher Genauigkeit simulierte Zustände der Temperatur in den Lebensquartieren, der Bewegung im Raum und ähnlicher Aktivitäten im Raum zu schaffen und der die Installierung eines Instrumentierungssystems gestattet, das sicher und leicht auf der Außenseite der Einrichtung unterhalten werden kann und daß ferner im Zeitpunkt eines Notfalles durch die Verwendung einer kleineren Menge von Flüssigkeit sicher ist und welches eine schnelle Entleerung gestattet und Simulationstests auszuführen gestattet, die effektiv, adäquat und genau sind.

Ausführungsbeispiel 2

Das Ausführungsbeispiel 2 bezieht sich auf einen Simulator für den Zustand der Schwerelosigkeit, der als eine Lösung der zweiten Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden kann. Das Ausführungsbeispiel 2 sei unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.
Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel 2 ist mit einem geschlossenen Wassertank 41 ausgerüstet, der versehen ist mit einer Luke 42 im oberen Teil, einer Druckquelle 43 und einem Handventil 44, das an ein Rohr 43a angeschlossen ist, welches den oberen Teil des Wassertanks 41 von außen nach innen durchdringt mit einem Entlüftungsventil 45, das mit einem Rohr 45a verbunden ist, das den oberen Teil des Wassertanks 41 von innen durchdringt und mit Entlüftungsventilen 46 und 47, die an ein Rohr 46a auf der Außenseite und ein Rohr 47a auf der Innenseite des Wassertanks 41 entsprechend angeschlossen sind.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 kann das Innere des geschlossenen Wassertanks durch die Anordnung einer Druckquelle unter Druck gesetzt werden, die komprimierte Luft, Wasser oder ähnliches an dem geschlossenen Wassertank abgibt. Somit wird es auch bei geringer Wassertiefe des Tankes möglich, einen Zustand zu schaffen, in welchem die Veränderung der Auftriebskraft bei geringer Wassertiefe, der in dem Fall einer großen Wassertiefe entspricht. Aus diesem Grund wird es möglich, leicht den Schwerelosigkeitszustand unter Verwendung eines kompakten Wassertanks zu realisieren.

Ausführungsbeispiel 3

Das Ausführungsbeispiel 3 bezieht sich auf den Wassertank für das Schwimmen unter Wasser, um das Problem zu lösen, das im Zusammenhang mit der zweiten Aufgabe der vorliegenden Erfindung entstanden ist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel sei unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel 3 ist mit einem Wassertank 51 versehen mit einer Wassertiefe von ungefähr 3 m, der auf seiner Oberfläche einen Deckel 57 vom Abdichttyp aufweist, der einen Wasserdruckturm 52 mit einer Höhe von ungefähr 7 m auf der Oberfläche des Wassertanks 51 aufweist, wobei sein Inneres mit dem Wassertank 51 in Verbindung steht und der eine Leiter 59 besetzt die auf seiner Innenwand angeordnet ist und einen Eingang 55 und einen Wasserzuführungsanschluß 55a in seinem oberen Teil, einen Aufzug 56, der längs des Wasserdruckturmes 52 angeordnet ist und einen Reservetank 53 und eine Zuführ-Wasserpumpe 54, die auf der oberen Oberfläche des Wassertanks 51 angeordnet sind.
Bei der obigen Anordnung wird Wasser durch die Wasser-Zuführpumpe 54 über den Wasser-Zuführanschluß 55a zugeführt, um den Wassertank 51 und den Wasserdruckturm 52 zu füllen. Sodann erglimmt ein Astronaut oder eine ähnliche Person, die Arbeiten oder ähnliche Tätigkeiten innerhalb des Wassertankes 51 auszuführen hat, die Leiter 56 bis zur Oberseite des Wasserdruckturmes 52, tritt in den Wasserdruckturm 52 durch den Eingang 56 ein und steigt die Leiter 59 hinab, um in das Wasser mit einer mäßigen Geschwindigkeit von weniger als 10 m/min einzutauchen und geht in den Wassertank 51.
Die Zuführung des Wassers zu dem Wassertank 51 und zu dem Wasserdruckturm 52 erfolgt indem zunächst der Deckel 57 vom Abdichttyp geöffnet wird, um den Tank mit durch die Öffnung zugeführtem Wasser zu füllen und um sodann den abdichtenden Deckel 57 zu schließen. Als nächstes kann der Wasserdruckturm 52 mit Wasser gefüllt werden, indem Wasser von dem Wasser-Zuführungsanschluß 55a zugeführt wird, indem die Fließgeschwindigkeit der Wasser-Zuführpumpe 54 gesteuert wird, während der Luft ein Entweichen gestattet wird.
Die Oberfläche des Wassertanks 51 ist mit einer zu dem Fuß des Wasserdruckturmes 52 ansteigenden Neigung versehen, um dem entweichenden Gas, das während der Tauchoperation erzeugt werden kann, die Zuführung zu dem Wasserdruckturm 52 zu erleichtern. Die Oberfläche des Tanks wird ferner für die Unterbringung eines Modells 58 benutzt, das für das Training im gewichtslosen Zustand verwendet wird. Darüber hinaus wird der Reservetank 53 benutzt, wenn es notwendig ist, zeitweilig das zuzuführende oder abzuführende Wasser zurückzuhalten.
Mit der zuvor beschriebenen Anordnung wird bei einer Kapazität V&sub1; des Wassertanks der vorliegenden Erfindung, der ungefähr 1/3 der Kapazität des herkömmlichen Wassertanks aufweist, eine gleiche Wassertiefe sichergestellt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Daher ist es möglich, einen Wassertank für das Schwimmen unter Wasser zu realisieren, der eine geringere Menge an Wasser benutzt, geringere Konstruktionskosten aufgrund der Kompaktheit der Einrichtung erfordert, weniger Zeit für das Füllen mit Wasser erfordert und dessen Wassertiefe leichter zu steuern ist und der geringere Unterhaltungskosten erfordert.
Wenn der obige Wassertank für Trainingsaktivitäten innerhalb des Raumfahrzeuges benutzt wird, so ist es empfehlenswert, ihm die gleiche Größenordnung bezüglich der Innenkapazität des Raumfahrzeuges zu geben oder ein Modell des Raumfahrzeuges an seiner Seitenwand anzuordnen, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Darüber hinaus kann der Wassertank mit einer Reinigungseinrichtung versehen sein, um das Wasser innerhalb auf einem befriedigenden Qualitätspegel zu halten und er kann aus einem transparenten Material oder mit Beobachtungsfenstern ausgerüstet werden, um von außen die Beobachtung der Trainingsbedingungen innerhalb des Tankes zu gestatten oder er kann mit einem Schlauch versehen sein, der einen Regler besitzt welcher eine konstante Zufuhr von reiner Luft aus einem Kompressor ermöglicht. Ferner kann dem Wasserdruckturm eine unterschiedliche Form, wie beispielsweise eine zylindrische Form, vorgegeben werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 kann durch die Anordnung eines Wasserdruckturmes, der an der oberen Oberfläche des Wassertanks angeordnet ist, wobei sein Inneres mit dem Wassertank in Verbindung steht, die gleiche Wassertiefe sichergestellt werden mit einem geringeren Volumen im Vergleich mit dem herkömmlichen Wassertank. Daher ist es möglich, einen Wassertank für das Schwimmen unter Wasser zu realisieren, der eine geringere Menge von Wasser verwendet, geringere Konstruktionskosten für eine kompakte Einrichtung erfordert, weniger Zeit für das Auffüllen mit Wasser erfordert und dessen Wassertiefe leichter zu steuern ist und der geringere Unterhaltungskosten erfordert.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung bei einer Vergnügungsausrüstung oder etwas ähnlichem angewendet werden, die eine künstliche Schwerkraft aufgrund von Rotation unter einem Schwerelosigkeitszustand zusätzlich zu der Anwendung der Experimentaleinrichtungen verwendet.

Claims

1. Geschlossener Tank (1, 41, 51) zur Simulation des Zustands der Schwerelosigkeit im Innern des Tanks (1, 41, 51) mit einer das Innere ausfüllenden Schwimflüssigkeit (3) und einem an der Außenseite des Tanks (1, 41, 51) angebrachten und mit dem Innern in Verbindung stehenden System (4) zum Füllen und Entleeren der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Schwimmflüssigkeit mit einem wesentlich höheren Druck als Atmosphärendruck beaufschlagt ist;

- eine Anzahl von Sichtfenstern (5) an der Außenwand des Tanks (1, 41, 51) vorgesehen sind; und

- ein mit den Sichtfenstern (5) in Verbindung stehendes System zur Ausstattung mit Instrumenten und zur Beobachtung vorgesehen ist.

2. Geschlossener Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

- der geschlossene Tank (41) eine Luke (42) aufweist; und

- das System zum Einfüllen und Entleeren der Flüssigkeit eine Druckquelle (43) aufweist, welche zur Einspeisung von komprimierter Luft, Wasser oder ähnlichem mit dem Tank (41) verbunden ist.

3. Geschlossener Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

- an der Oberseite des geschlossenen Tanks (51) ein Wasserdruckturm (52) angeordnet ist, welcher mit seinem Innenraum mit dem Tank (51) verbunden ist.

4. Geschlossener Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Tank in Form einer Raum-Druckkapsel (1) ausgebildet ist, mit einer Form und Fläche, welche zur Ausführung von Simulationstests in einem bemannten Klimaraum geeignet ist und daß er im Innern ein Muster für Ausrüstungsgegenstände (8, 9), um die Funktionen der Raum-Druckkapsel auszuführen (1) und ein Muster für ein Bedienungspult (9) für die Ausrüstungsgegenstände, aufweist.