船員抗暈船訓練裝置的制作方法

本發(fā)明涉及船員訓練裝置，具體涉及一種船員抗暈船訓練裝置。

背景技術：

船舶在海上航行時經(jīng)常會受到風浪、涌流的侵襲而產(chǎn)生搖晃、顛簸等，特別是在遇到大風浪環(huán)境時，船體的劇烈搖晃不但容易造成船上設備和貨物的損傷，更是對船員身心健康的一種極大傷害，嚴重時可導致船員產(chǎn)生眩暈、嘔吐、休克等暈船癥狀，進而對船舶航行安全和船員生命安全產(chǎn)生極大威脅。因此，必須對船員開展具有針對性的適應性訓練，提高船員對于暈船的抵抗能力，才能減少和降低船體晃動給船員帶來的身心損傷。

船舶在水中的運動自由度可分為橫蕩、縱蕩、垂蕩、縱搖、橫搖和艏搖。如附圖1所示，若以船舶重心為原點O，以平行于水平面指向右舷方向為X軸方向，以平行于水平面指向船艏方向為Y軸方向，利用右手定則建立三角坐標系O-XYZ，則船舶沿X軸方向的直線運動稱為“橫蕩”，沿Y軸方向的直線運動稱為“縱蕩”，沿Z軸方向的直線運動稱為“垂蕩”，繞X軸的旋轉(zhuǎn)運動稱為“縱搖”，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運動稱為“橫搖”，繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運動稱為“艏搖”。

目前，船員的抗暈船練大多采用旋轉(zhuǎn)風輪等器械進行，然而旋轉(zhuǎn)風輪只具備單一的周身旋轉(zhuǎn)運動形式，與船舶在海上的實際運動形式相差甚遠。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種船員抗暈船訓練裝置，可高度模擬船舶在海洋環(huán)境中的復雜運動形式，為船員抗暈船能力訓練提供更加逼真的訓練平臺。

為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種船員抗暈船訓練裝置，包括垂蕩運動單元、縱搖運動單位、橫搖運動單元和固定底座，所述垂蕩運動單元包括防滑甲板和液壓缸；所述縱搖運動單位包括縱搖半球、縱搖軸銷和縱搖電動機；所述橫搖運動單位包括橫搖軸銷、橫搖電動機和橫搖半球；所述液壓缸設置在所述防滑甲板的下放，安裝在所述縱搖半球上，支撐著所述防滑甲板；所述縱搖半球活動安放在所述橫搖半球的內(nèi)表面上；所述縱搖軸銷與所述縱搖電動機的輸出軸同軸且對稱設置在所述縱搖半球的兩側(cè)，所述縱搖電動機的輸出軸與所述縱搖半球相連，所述縱搖半球通過所述縱搖軸銷與所述橫搖半球活動相連；所述固定底座的上端面為球形面，所述橫搖半球活動安放在該球形面上；所述橫搖軸銷與所述橫搖電動機的輸出軸同軸且對稱設置在所述橫搖半球的兩側(cè)，所述橫搖電動機的輸出軸與所述橫搖半球相連，所述橫搖半球通過所述橫搖軸銷與所述固定底座活動相連；所述縱搖半球的球心、所述橫搖半球的球心和所述固定底座的球形面的球心均與所述防滑甲板的上表面中心重合；所述橫搖電動機的輸出軸與所述縱搖電動機的輸出軸相互垂直。

上述船員抗暈船訓練裝置，其中，所述垂蕩運動單元還包括防滑扶手，所述防滑扶手安裝在所述防滑甲板上。

上述船員抗暈船訓練裝置，其中，所述防滑扶手的高度與船艙內(nèi)部扶手的高度相等。

上述船員抗暈船訓練裝置，其中，所述液壓缸為4個，4個所述液壓缸對稱設置。

上述船員抗暈船訓練裝置，其中，所述縱搖電動機安裝在所述橫搖半球的外表面?zhèn)纫砩?，所述縱搖電動機的輸出軸與所述縱搖半球的一側(cè)耳翼固定相連，所述縱搖半球的另一側(cè)耳翼通過所述縱搖軸銷與所述橫搖半球的耳翼活動相連。

上述船員抗暈船訓練裝置，其中，所述橫搖運動單位還包括電機座，所述電機座固定安裝在所述固定底座上，所述橫搖電動機固定安裝在所述電機座上。

上述船員抗暈船訓練裝置，其中，所述橫搖電動機的輸出軸與所述橫搖半球的一側(cè)耳翼固定相連，所述橫搖半球的另一側(cè)耳翼通過所述橫搖軸銷與所述固定底座的支架活動相連。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術有益效果是：

發(fā)明的船員抗暈船訓練裝置能較真實地模擬船舶在海洋環(huán)境中產(chǎn)生的垂蕩、縱搖和橫搖等運動形式，以鍛煉船員抵抗暈船的能力，從而減少暈船對船員造成的身心損傷，提高船舶在海上航行的安全性；該裝置結構緊湊，安裝方便，可供多人同時訓練，既可安裝在陸地供陸上訓練之用，又可安置于船上供海上訓練之用，且各自由度的幅值、頻率以及疊加關系均可自由調(diào)節(jié)，可適用于各種船型的船員抗暈船訓練使用。

附圖說明

本發(fā)明的船員抗暈船訓練裝置由以下的實施例及附圖給出。

圖1是船舶在水中運動自由度的示意圖。

圖2是本發(fā)明較佳實施例的船員抗暈船訓練裝置的主剖面圖。

圖3是本發(fā)明較佳實施例的船員抗暈船訓練裝置的左剖面圖。

圖4是本發(fā)明較佳實施例的船員抗暈船訓練裝置的俯視圖。

圖5是本發(fā)明較佳實施例中液壓缸與縱搖半球的位置關系圖。

具體實施方式

以下將結合圖2～圖5對本發(fā)明的船員抗暈船訓練裝置作進一步的詳細描述。

醫(yī)學研究表明，船員對于船體的垂蕩、縱搖和橫搖這3個運動的身體反應最為敏感，最容易造成暈船等反應。本發(fā)明的船員抗暈船訓練裝置可模擬船體在海洋環(huán)境中產(chǎn)生的垂蕩、縱搖和橫搖等運動形式，以鍛煉船員抵抗暈船的能力，從而減少暈船對船員造成的身心損傷，提高船舶在海上航行的安全性。

圖2所示為本發(fā)明較佳實施例的船員抗暈船訓練裝置的主剖面圖，圖3所示為本發(fā)明較佳實施例的船員抗暈船訓練裝置的左剖面圖，圖4所示為本發(fā)明較佳實施例的船員抗暈船訓練裝置的俯視圖。

如圖2～圖4所示，所述船員抗暈船訓練裝置包括垂蕩運動單元、縱搖運動單位、橫搖運動單元和固定底座10，垂蕩運動單位安裝在縱搖運動單元上，縱搖運動單元安放在橫搖運動單元上，橫搖運動單元安放在固定底座10上，固定底座10安裝在地面上。

所述垂蕩運動單元包括防滑甲板3、防滑扶手4和液壓缸（2、5、12、14）；所述縱搖運動單位包括縱搖半球9、縱搖軸銷11和縱搖電動機13；所述橫搖運動單位包括橫搖軸銷1、橫搖電動機6、電機座7和橫搖半球8；所述縱搖半球9和所述橫搖半球8為同心半球，其球心與所述防滑甲板3的上表面中心重合。為了便于下面的說明，以所述防滑甲板3的上表面中心（即所述縱搖半球9和所述橫搖半球8的球心）為原點O₁，以船員訓練時面向的方向為Y₁軸正方向，以垂直于所述防滑甲板3且豎直向上為Z₁軸正方向，通過右手定則建立空間坐標系O₁-X₁Y₁Z₁，如圖2所示。

所述防滑甲板3水平放置；所述防滑扶手4固定安裝在所述防滑甲板3上；所述液壓缸設置在所述防滑甲板3的下放，固定安裝在所述縱搖半球9上，支撐著所述防滑甲板3；本實施例中所述液壓缸為4個，4個所述液壓缸對稱設置，4個所述液壓缸與所述縱搖半球9的位置關系如圖5所示。

所述橫搖半球8呈半球殼體狀，其內(nèi)表面為球面，所述縱搖半球9活動安放在所述橫搖半球8的內(nèi)表面上，由于所述縱搖半球9和所述橫搖半球8為同心半球，故兩者之間可進行球面轉(zhuǎn)動；如圖3所示，所述縱搖電動機13固定安裝在所述橫搖半球8的外表面?zhèn)纫?1上，所述縱搖電動機13的輸出軸與X₁軸同軸且與所述縱搖半球9的一側(cè)耳翼固定相連；在與所述縱搖電動機13對稱的位置，所述縱搖半球9的另一側(cè)耳翼通過所述縱搖軸銷11與所述橫搖半球8的耳翼活動相連，所述縱搖軸銷11與X₁軸同軸。

所述固定底座10的上端面設為球形面，該球形面的球心與原點O₁重合；所述橫搖半球8活動安放在所述固定底座10的球形面上，所述橫搖半球8與所述固定底座10之間可進行球面轉(zhuǎn)動；如圖2所示，所述電機座7固定安裝在所述固定底座10上，所述橫搖電動機6固定安裝在所述電機座7上，所述橫搖電動機6的輸出軸與Y₁軸同軸且與所述橫搖半球8的一側(cè)耳翼固定相連；在與所述橫搖電動機6對稱的位置，所述橫搖半球8的另一側(cè)耳翼通過所述橫搖軸銷1與所述固定底座10的支架11活動相連，所述橫搖軸銷1與Y₁軸同軸。

本發(fā)明的船員抗暈船訓練裝置的工作原理如下：以圖2所示的狀態(tài)讓受訓船員站立防滑甲板3之上，同時啟動液壓缸（2、5、12、14）進行快速伸縮循環(huán)運動，使防滑甲板3相對于縱搖半球9產(chǎn)生了一個沿Z₁軸方向的起伏震蕩，模擬船舶在水中的垂蕩運動。此時，由于受訓船員將隨著防滑甲板3一起進行上下垂蕩運動，其身體容易失去平衡，因此可允許其抓扶防滑扶手4以保持平衡，防滑扶手4是模擬船艙內(nèi)部的扶手高度而設置的，可進一步提高訓練的真實性。接著，啟動縱搖電動機13進行正反轉(zhuǎn)循環(huán)運動，由于其輸出軸與縱搖軸銷11同軸，其將使縱搖半球9相對于橫搖半球8產(chǎn)生一個繞X₁軸的小幅度往復擺動，并通過液壓缸（2、5、12、14）等帶動防滑甲板3一起做繞X₁軸的小幅度往復擺動，以模擬船舶在水中的縱搖運動。最后，啟動橫搖電動機6進行正反轉(zhuǎn)循環(huán)運動，由于其輸出軸與橫搖軸銷1同軸，其將使橫搖半球8相對于固定底座10產(chǎn)生了一個繞Y₁軸的小幅度往復擺動。縱搖半球9和橫搖半球8之間雖采用球面活動接觸，但由于縱搖電動機13和縱搖軸銷11的限制作用，縱搖半球9和橫搖半球8之間只有繞X₁軸的旋轉(zhuǎn)自由度，而在Y₁軸方向則沒有自由度。因此，此時橫搖半球8將可帶動縱搖半球9以及防滑甲板3等一起進行繞Y₁軸的小幅度往復擺動，達到模擬船舶在水中的橫搖運動目的。至此，防滑甲板3的垂蕩、縱搖和橫搖三種運動已疊加完畢，其最終的運動表現(xiàn)形式與船舶在海洋中的運動形式十分相近，可為船員提供一個模擬程度較高的抗暈船訓練環(huán)境。

由于本裝置中防滑甲板3的面積較大，可供多名船員同時訓練使用；同時本裝置中液壓缸（2、5、12、14），縱搖電動機13以及橫搖電動機6等的運動均相互獨立，因而垂蕩、縱搖和橫搖這三種運動形式的幅值、頻率、疊加關系以及疊加量等均可自由調(diào)節(jié)，以滿足不同船型、不同環(huán)境下的船員訓練要求。此外，除了進行人員適應性訓練外，還可將船員設備等放置于本裝置上進行不同海況下的環(huán)境適應性試驗等。