本技術屬于載人航天設備。

背景技術：

1、自20世紀60年代以來，載人航天技術有了長足的發(fā)展。在已經完成的數(shù)百次空間航行活動中，宇航員基本上處于失重狀態(tài)。長時間在失重狀態(tài)下工作生活，對宇航員的身體特別是骨骼肌肉和心血管系統(tǒng)造成嚴重損害，返回地面后短時間幾乎無法自主行走，完全恢復需要很長時間。在各種技術文獻中，出現(xiàn)過多種關于旋轉重力艙的概念和設計，但由于構造復雜、質量大、不易操作、發(fā)射成本過高而得不到實施。還有類似于“緊身衣”對宇航員身體各部位施加壓力設備的設計，既不舒適也影響他們的操作或休息。因此，需要一種在航天器里可以幫助宇航員或乘客避免失重相關健康損害的構造簡單、巧妙廉價、便于實施的技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供航天器內使用的一種裝置及操作方法，可以在失重的航天艙內幫助航天員或乘客得到人工重力的效果。

2、本發(fā)明首先為一種在太空艙內供乘員進行回轉運動的裝置，包括太空艙上的支持部分、支撐軸、與支撐軸固定連接或活動連接的曲軸或曲柄、彈力器件、能夠載人回轉的承載器，的承載器，曲軸或曲柄具有曲軸臂或曲柄臂及曲軸銷或曲柄銷；其中：所述彈力器件的一端與該曲軸或曲柄上面的曲軸銷或曲柄銷活動連接，另一連接端與所述支持部分或其它固定器件連接；所述承載器由懸拉部分與載人部分相連構成，懸拉部分直接或間接或通過支撐軸與曲軸或曲柄或者曲軸臂或曲柄臂或者曲軸銷或曲柄銷固定連接，懸拉部分的擺動或回轉會使聯(lián)動的曲軸銷或曲柄銷受到彈力器件相應變化的力并傳回反作用力；載人部分承載乘員的身體或提供其進行圓周運動所需要的向心力。

3、所述活動連接可以是通過軸承連接或鉸接。

4、所述裝置各部分或器件的連接可以按下列的方式一或方式二進行：

5、方式一：所述支撐軸與太空艙上的支持部分的連接可以通過軸承或軸套的活動連接，該支撐軸與所述懸拉部分及曲軸或曲柄可以固定連接，所述彈力器件的一個連接端直接或通過軸承與支撐軸曲軸或曲柄上面的曲軸銷或曲柄銷可以活動連接，所述彈力器件另一連接端與所述支持部分或支持部分上的支架或其它固定器件可以活動連接。

6、在方式一的情況下，所述承載器及懸拉部分擺動到與所述支持部分不同角度時，隨之擺動的支撐軸會帶動曲軸或曲柄上面的曲軸銷或曲柄銷移動位置，這樣，彈力器件的一端的位置會移動，另一端位置是固定的，兩端的距離會出現(xiàn)變化，這樣曲軸銷或曲柄銷會受到彈力器件方向不盡相同的推力或拉力，因而傳遞給支撐軸及懸拉部分及承載器不盡相同的力矩。

7、該裝置各部分或器件的連接還可以按方式二進行：

8、方式二：所述支撐軸與太空艙上的支持部分的連接可以是固定連接，該支撐軸與曲軸或曲柄的連接可以是通過軸承或軸套的活動連接，懸拉部分與曲軸或曲柄或者曲軸銷或曲柄銷或者曲軸臂或曲柄臂可以固定連接，所述彈力器件的一個連接端可以直接或通過軸承與曲軸銷或曲柄銷活動連接，所述彈力器件的另一連接端與所述支持部分或支持部分上的支架或其它固定器件(如所述支撐軸偏心部分)可以活動連接。

9、在方式二的情況下，承載器及懸拉部分或曲軸或曲柄擺動到相對于支撐軸偏心部分或支持部分不同角度時，彈力器件同支撐軸偏心部分或與所述支持部分或支持部分上的支架的連接端，與曲軸或曲柄上面的曲軸銷或曲柄銷的距離，即彈力器件兩端的距離會出現(xiàn)變化，這樣彈力器件會對曲軸銷或曲柄銷施加方向大小不盡相同的推力或拉力，進而對曲軸或曲柄及懸拉部分或承載器施加不盡相同的力矩。

10、無論方式一還是方式二，承載器圍繞支撐軸擺動或轉動時，彈力器件張力作用線方向與曲軸臂或曲柄臂的指向，會不斷反復接近或一致或偏離。該作用線偏離不同方向會使承載器受到彈力器件不同方向的力矩。在沒有乘員配合動作的自然運轉狀態(tài)下，承載器的原有的擺動不會增大，回轉也不會加快，而會逐步衰減乃至停止。需要運轉時，必須有適當操作配合。

11、實際上，利用本裝置乘員能夠在太空艙內承載器上通過多次適當改變自身質心相對于懸拉部分的前后位置等操作，加大承載器的擺動幅度或回轉速度。

12、本技術還可以包括所述裝置的操作方法，包括：乘員在承載器上多次移動自身質心相對懸拉部分的前后位置，其移動方向，與懸拉部分受到的由彈力器件產生經曲軸或曲柄傳遞的力矩方向一致，或者沿該方向的移動在懸拉部分受到的所述力矩較大或最大時進行。

13、反復操作能夠加大承載器的擺動幅度或回轉速度。

14、具體來說，該操作方法還可以包括方法一或方法二：

15、方法一：在承載器或載人部分運動方向與彈力器件力矩方向一致的時段或其中部分時段或其中力矩較大時段，乘員的質心相對于該承載器懸拉部分向該運動方向移動；

16、方法二：在承載器或載人部分擺動方向與彈力器件力矩方向相反的時段或其中部分時段或其中力矩較大時段，乘員的質心相對于該承載器懸拉部分進行與該運動方向相反的移動。

17、所述向該運動方向移動，是指移動方向與運動方向一致或接近或其夾角小于直角。

18、所述與該運動方向相反的移動，是指移動方向與運動方向背離其夾角大于直角小于180度。

19、所述乘員的質心移動可以通過其的身姿的改變如在承載器載人部分上的站姿或坐姿的改變(如探身或仰身或扭身或擺動肢體)或者移動位置或者移動載人部分相對懸拉部分主體的位置來實現(xiàn)。

20、本方法還可以包括令承載器產生初步擺動或回轉的操作，可以包括操作a或操作b或操作c或操作d中的一個或多個：

21、操作a：位于承載器或載人部分上的乘員變換自身質心位置，使承載器產生小幅擺動；

22、操作b：乘員登承載器前或登承載器時保持一定的初速度令承載器產生擺動或回轉；

23、操作c：乘員推拉承載器以外的器物或艙壁；

24、操作d：由乘員之外的人或物施加外力作用。

25、按照所述操作方法，承載器載人部分的擺動幅度會越來越大，超越360度時，會過渡為回轉運動，繼續(xù)按此操作，回轉速度會加快，并使乘員感受到越來越大的人工重力。

26、顯然，乘員操作過程中身姿或移動越劇烈，承載器每次回轉的加速越快，乘員受到的向心加速度越大，受到的人工重力作用越強，對肌肉骨骼的抗失重鍛煉效果越明顯。

27、本技術裝置所述彈力器件可以為彈簧或拉簧或液壓器件或氣壓器件或橡膠彈性器件或樹脂彈性器件。

28、所述裝置可以有位于一個支撐軸不同側面的多個承載器。

29、所述承載器

30、本裝置所述的支撐軸或承載器可以連接有電機或相應的變速裝置。

31、本裝置所述的載人部分可以為板狀或帶狀或索狀或網(wǎng)狀或梯狀或袋狀或箱型或椅狀或凳狀。

32、所述承載器懸拉部分可以包括硬質構件或軟質構件或彈性構件或鉸接部件。

33、本裝置所述的載人部分與懸拉部分之間可以是活動連接或擺動連接或軟連接或彈性連接。

34、本裝置所述的載人部分可以為環(huán)繞支撐軸的環(huán)板狀，便于乘坐多人。

35、本裝置所述承載器旁可以具有經過扶手支架固定在航天艙壁上的扶手，便于乘員啟動或減速。

36、本發(fā)明構造簡單精巧，質量小，成本低，可以在不構建專用旋轉艙室設備或不占用專門艙內空間的情況下，令航天乘員運動運動健身的同時享受人工重力的效果，有利于航天時保護乘員的身心健康，使普通乘員在航天器上長期甚至長年工作生活維持骨骼肌肉強度成為可能。在人員未進行回轉運動時，本發(fā)明的內部空間與艙內空間為一整體，方便工作、起居或容納其它設備，大大降低了營造航天重力環(huán)境必須付出的代價。

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