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磁悬浮太空模拟船

磁悬浮太空模拟船

本发明公开了一种磁悬浮太空模拟船。它包括:由永磁体制成的磁浮单元;位于磁浮单元下方且对其提供支持力的支撑单元;位于磁浮单元上方的中间单元;设置在中间单元上方且通过屈伸单元支撑的座椅单元;设置在中间单元上的电控单元;以及连接中间单元和屈伸单元的旋转单元,其中,磁浮单元具有对应设置的上磁体、下磁体、上磁体安装支座和下磁体安装支座,下磁体安装支座安装在支撑单元上部,下磁体安装在下磁体安装支座内部;上磁体安装支座安装在中间单元下部,上磁体安装在上磁体安装支座内部。本发明可以低成本地模拟太空失重环境,可用作娱乐或家庭休闲工具。

以上对本发明所提供的磁悬浮太空模拟船进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言,在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将构成对本发明专利权的侵犯,将承担相应的法律责任。

旋转单元6本质上是一个3自由度的转动副:绕Z轴的大范围偏航旋转(标称范围为士150度)、绕Y轴的小范围俯仰纵摇(标称范围为士20度)和绕X轴的微范围晃摆横滚(标称范围为士10度)。

磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年HermannKemper就提出了磁悬浮技术的基本原理。现代的磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的机电一体化技术。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展,磁悬浮技术实现了长足的发展,已经在轨道交通、风力发电等多个领域得到深入发展与应用。

本发明涉及一种利用磁悬浮效应实现、具有养生效果的太空模拟船,属于机电一体化技术领域。

利用磁悬浮技术,可以在地面实现模拟太空的微重力环境。因此,磁悬浮技术已经成为人们进行相关高科技研究的重要手段。但是,磁悬浮技术营造的微重力环境只是在有关研究机构中使用,普通民众基本上没有实际接触、感受微重力环境的机会,因此普遍充满着好奇和兴趣。

旋转单元6本质上是一个3自由度的转动副:绕Z轴的大范围偏航旋转(标称范围为士150度)、绕Y轴的小范围俯仰纵摇(标称范围为士20度)和绕X轴的微范围晃摆横滚(标称范围为士10度)。

利用磁悬浮技术,可以在地面实现模拟太空的微重力环境。因此,磁悬浮技术已经成为人们进行相关高科技研究的重要手段。但是,磁悬浮技术营造的微重力环境只是在有关研究机构中使用,普通民众基本上没有实际接触、感受微重力环境的机会,因此普遍充满着好奇和兴趣。

类似于笔记本电脑,其中电源51要求直流供电(建议M±8VDC),因此可以采用可充放直流电池供电,就不需要适配器;当然,也可以通过AC/DC适配器由市电供电。各部件需要中心电控线路盒供电。一般地,执行部件电源电平与系统电源提供的电平相同(建议M±8VDC),传感部件电源电平为系统电源电平的一半(建议12VDC),I/O信号一般采用5VDC、3.3VDC或4_20mA电流(对模拟I/O)。 计算模块根据从输入输出单元接收的有关数据进行计算,并根据计算结果通过输入输出单元向操作器发送操作指令。操作器或输入输出单元指示部件驱动器对相应的部件进行驱动。

图3(b)为图1中的中间单元的结构示意图;

磁悬浮太空模拟船

本实用新型公开了一种磁悬浮太空模拟船。它包括:由永磁体制成的磁浮单元;位于磁浮单元下方且对其提供支持力的支撑单元;位于磁浮单元上方的中间单元;设置在中间单元上方且通过屈伸单元支撑的座椅单元;设置在中间单元上的电控单元;以及连接中间单元(3)和屈伸单元的旋转单元,其中,磁浮单元具有对应设置的上磁体、下磁体、上磁体安装支座和下磁体安装支座,下磁体安装支座安装在支撑单元上部,下磁体安装在下磁体安装支座内部;上磁体安装支座安装在中间单元下部,上磁体安装在上磁体安装支座内部。本实用新型可以低成本地模拟太空失重环境,可用于娱乐或家庭休闲工具。

图3(a)为图1中的支撑单元的结构示意图;

具体实施方式

所述中间单元3上设有用于与所述旋转单元6连接的旋转座,所述旋转座可绕垂直于所述基体31的方向旋转。

图3(b)为图1中的中间单元的结构示意图;

其中,基座21在结构上支持磁浮单元1的下面部分在^CciYci水平面内的合理安装,并且具有适当大小的中心孔以便系统走线的需要。轱辘22用于本实用新型所提供的磁悬浮太空模拟船的移动。如果不需移动,也可以不设置轱辘22。每套可调高垫铁组合件23均包括安装在基座21上的电机和丝杠,丝杠与地面可接触面为柔性面。丝杆垫铁的高度可通过电机驱动进行调节,便于释放轱辘组所承受的压力,将磁悬浮太空模拟船在地面固定下来。利用可调高垫铁组合件23,可以将座椅单元4设置在人体合适的高度。4套周围磁轴承定子25分别对应下磁体安装支座14上的4个磁体。防碰撞橡胶壁沈安装在下磁体安装支座14上。防碰撞橡胶壁沈在周围磁轴承定子25上。无需主动措施就可防止中间单元3与支撑单元2发生碰撞。通过读取电子水平仪M的读数,可由电控单元5驱动适当的电机及丝杆进行闭环控制,将支撑单元自动调整到期望的水平度。

以上对本实用新型所提供的磁悬浮太空模拟船进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言,在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将构成对本实用新型专利权的侵犯,将承担相应的法律责任。

图1所示的座椅单元4是屈伸单元7的从动部分。图5为屈伸单元7的在Ytl方向上的示意图。其中,71为直流伺服电机,设置在屈伸基座框架710上。72为涡轮减速机构,其由电机71驱动。73为丝杆,丝杆下面为滑槽。74为滑块,可沿着丝杆在滑槽内滑动。75A、75B、75C、75D为四根在Ytl方向延伸的轴,其中75A直接与滑块74相连(未图示),75C、75B分别与屈伸基座框架710前后两端的Π型连杆相连,然后驱动连杆713与714。75D不必与框架相连,直接由有关连杆连接。按照四边形传动机理,最终驱使座椅单元4的坐垫41前后运动。座椅单元4的靠背42、大腿支撑43和小腿支撑44亦随之前后运动。轴75Α的核心作用是实现靠背42、大腿支撑43和小腿支撑44的屈伸运动的变换过渡。伸展运动时,轴75Α首先带动轴75D及至靠背42放开;当轴75D的传动功能到位时,便同时通过连杆78Α、78Β带动大腿支撑43,连杆79Α、79Β带动小腿支撑44伸开。通过对连杆76_77、76_78和78-79的适当设计,确保对靠背42相对坐垫41的角位置、大腿支撑43相对坐垫41的角位置和小腿支撑44相对大腿支撑43的角位置在完全伸开时达到期望的姿态。收拢运动时的顺序正好相反。

具体如图2(a)和图2(b)所示,下磁体安装支座14上的4个磁体在^CtlYtl水平面内对称分布(¾从纸面指向上,hYcA呈右手直角坐标系)。下磁体12-I,12-II,12-IIL12-IV分别表示安装在象限I、II、III、IV的单磁体。如此均勻分布的磁体,可以利用较小的单磁体产生均勻的所需的磁场。不限于图2(a)和图2(b)所示的磁体布局方式,按照载荷范围与上下间隙大小要求,可以对磁浮单元进行计算机辅助设计,以满足不同需求。

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