一种航天脚固定器制造技术

本发明专利技术公开了一种航天脚固定器，针对航天员在空间站内完成某些作业活动时需克服微重力悬浮作用全方位稳固站立，能模拟人类地面习惯站立的脚底着力固定模式，增加固定方向，拓展固定功用。该固定器由脚钩、鞋套和踏板构成，脚钩由挂钩、衬垫和护圈组成，与鞋套一体化结构，踏板为双层中空结构由网格板、地垫和边框组成，镶嵌固定在舱内地板上。使用时，穿上鞋套，将脚后跟对着踏板向下向后踩踏，脚钩即可顺势插入网格板孔洞内并钩挂在踏板上将脚固定。主要用途：在舱内一个工位上就能全方位站稳脚跟进行作业操作和健身活动，为增强脚固定器的灵活性和功用性，提供一种适应性更强、稳定性更高的航天舱内脚固定器和脚固定方法。定性更高的航天舱内脚固定器和脚固定方法。定性更高的航天舱内脚固定器和脚固定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种航天脚固定器


[0001]本专利技术涉及一种能根据航天人员在空间站舱内稳固站立作业和进行健身锻炼需要，模拟人类地面习惯站立的脚底着力固定模式，实现全方位站稳脚跟的航天舱内脚固定器。

技术介绍

[0002]航天员在空间站舱内进行某些特殊工作操作时，需要克服太空微重力悬浮作用，使身体处于稳固站立姿势，为完成操作动作提供力学和功效支撑。解决的基本途径之一，就是通过运用特种固定装置将航天员的脚固定在舱内地板上来实现身体的稳固站立。目前，在国际空间站和中国空间站上采用了在舱内地板上安装一种套环式和横杠式脚固定器，航天员通过将脚插入套环内或伸进横杠下方来固定脚，满足身体站立工作操作的需要。主要技术特点：套环式脚固定器为半圆拱门式柔性环状结构，间隔分布固定在舱内地板上；横杠式脚固定器为水平栏杆式硬质棒状结构，横亘固定在舱内过道上；套环和横杠均凸出舱内地板表面，前后方向开口供单脚插进抽出，固定时脚插入套环内或伸进横杠下方，脚背及脚趾上翘钩住套环或横杠形成着力支撑点，属于一种脚背着力固定模式的脚固定器。存在主要不足：
①
工作适应性还不够好。套环和横杠的开口方向固定且只有前后一个维度，仅能发挥单向固定作用。当航天员的脚在固定点上被固定后，身体就不能进行大幅度转动，所有的工作操作只能局限在既定的一个方向上及范围内进行，不能满足在一个工位固定点上可进行多方向、大范围工作操作的需要。
②
固脚稳定性还不够强。从人体运动力学和功效原理分析，套环和横杠的脚背着力固定模式主要是通过小腿前部较弱的胫骨前肌收缩发力，使脚背上翘钩住套环或横杠形成着力点来实现固定。当在变换体位姿势或复合体位姿势情况下进行双手协同发力操作动作时，其产生的身体支撑力和稳定性就会减弱，这是制约航天员站立作业效率的因素之一。
③
运用灵活性还不够高。一方面从现实的工作需求上讲，航天员在进行脚固定时，需要在漂浮状态下完成转动身体面向套环或横杠固定方向，调整脚尖空间位置对准套环或横杠的开口，准确插入套环内或横杠下方等一系列精准肢体动作，操作起来还不够灵活便利；另一方面从未来的航天健康上讲，套环和横杠的脚背着力固定模式制约了人体以脚底支撑发力为主要固定模式的健身锻炼活动，不利于在工位上也能顺便进行一些诸如下肢肌群静力性收缩的健身锻炼活动。尤其是对于长期驻留空间站的航天人员来讲，下肢和躯干肌群长时间处于一种松弛状态，更需要进行一些静力性收缩练习，以维持对骨骼肌肉代谢所必需的生理应力刺激作用。

技术实现思路

[0003]1.解决的技术问题 针对现有航天舱内脚固定器在技术上存在脚背着力、单向固定、运用局限的不足，本专利技术的重点是将套环和横杠式结构的脚背着力固定模式改为踏板式结构的脚底着力固定模式，以提升固定强度，增加固定方向，拓展固定功用，简化固定操作。
[0004]2.技术方案 本专利技术的踏板式舱内脚固定器由脚钩、鞋套和踏板构成图1。所述脚钩为鞋跟形状，由挂钩、衬垫和护圈组成，挂钩的顶部固定在衬垫内，其余部分镶嵌在护圈底部，鞋套为鞋后半部形状，底部镶嵌衬垫并与护圈顶部连接，踏板为双层中空结构，由网格板、地垫和边框组成，网格板借助边框与地垫适配连接。关键技术方案：
①
脚钩的结构图2。脚钩的挂钩为长扁钩状体结构，由顶部、颈部、体部和端部组成，顶部的前、后段各有一根垂直的横梁，颈部为U形扁平长方体，开口向后方，体部为扁条状结构，中段有一向上方隆起的半椭圆体，端部为半圆形舌状结构，弯曲垂向后下方。其中，顶部的前横梁和后横梁为扁平长方体形状，走向与挂钩顶部长轴方向相垂直，与顶部紧密连接，防止挂钩沿长轴方向滚动图3；U形扁平体的颈部增大了与网格板孔洞边缘的接触面积，且颈部的宽度与孔洞任意一边的宽度相适配，当U形扁平体与蜂巢板孔洞咬合时，最大限度地增强了钩挂的定向稳固性；颈部U形扁平体向后开口结构，与人类地面行走时，脚跟向下向后运动着地的脚部动作结构及方向相一致，颈部内侧凹面在孔洞内侧边缘上顺畅滑动就位，产生“落脚固定”的效果，当脚尖向前上方运动时带动颈部顺势解除固定；体部中段向上方隆起的半椭圆体，长轴方向与挂钩长轴方向垂直，当挂钩插入勾挂在踏板网格板孔洞后，既发挥稳固作用，也便于挂钩在网格板下方平面滑动；端部的半圆形舌状结构弯曲垂向后下方，与脚跟着地动作的方向一致，有利于引导挂钩顺畅插入踏板网格板孔洞里图4。脚钩的衬垫为扁平多层结构，镶嵌固定在鞋套底部，中间夹层将挂钩顶部及前、后横梁包裹固定。脚钩的护圈为鞋跟形状，顶部与鞋套底部连接，底部平整，中间有一长方体凹陷，形状与挂钩下部的形状结构相适配，将挂钩下部包被在其中形成隐形挂钩之安全结构。当脚跟着地时，护圈被压扁，挂钩舌形端部露出护圈底部，插入网格板孔洞内，当抬脚解除固定时，护圈回弹恢复至原形状重新将挂钩包被，避免挂钩在人体漂浮移动时勾挂到舱内物品或发生碰撞风险。
②
鞋套的结构图1。鞋套的整体形状与舱内鞋的后半部形状结构相适配，上部前面为长方形鞋套面，套面上有固定粘贴带，底部为多层结构，上层平整与舱内鞋后跟底部形状相适配，中间层为致密夹层结构，将衬垫镶嵌固定在夹层内，夹层前侧边缘有一裂口，挂钩的颈部从裂口穿出，下层为单层结构与挂钩的护圈顶部紧密连接。
③
踏板的结构图5。踏板的网格板为多孔结构，孔洞为等六边形蜂巢式排列分布，内侧边缘向下外卷曲成半圆形，任意一边的形状尺寸均与挂钩U形颈部的形状宽度相适配。网格板多孔蜂巢式排列结构，使挂钩能够从任何方向直接插入踏板孔洞内，简化了脚固定动作；板上等六边形孔洞结构使挂钩勾挂在踏板上后还能进行平面360度全方位转动，满足了在一个工位上能多方位站稳脚跟操作的要求；等六边形孔洞内侧边的形状尺寸与挂钩U形颈部的形状宽度高度吻合适配，增加了孔洞边缘与钩挂颈部形成的咬合接触面积，发挥更稳固的定向固定作用；等六边形孔洞的内侧边缘向下外卷曲成半圆形，有利于挂钩半圆形舌状端部顺畅滑动插入踏板网格板孔洞里图6。踏板的边框为长条形框架结构，形状尺寸与网格板和地垫的边缘相适配将两者连接起来。踏板的地垫为单层平板结构，底面固定在舱内地板上，隔阻和预防挂钩端部对舱内地板的接触磨损。
④
一种踏板式脚固定方法，由踏板、脚钩组成，其特征是：根据航天器舱内站立作业活动需要，将多孔中空结构的踏板平铺固定在舱内相应的工位地板上，通过佩戴脚钩，将脚钩的挂钩插入勾挂在踏板的孔洞里，使脚底着力固定在该踏板上，并可原地平面转动360度，增强脚固定器的适应性和灵活性。航天员在进行脚固定时只需要按照平常站立习惯将穿戴有脚钩的脚踩在踏板上，脚钩的挂钩就能顺势插入勾挂在踏板的孔洞里即可达到固定目
的。踏板式脚固定方法，既简化了脚固定操作动作，不需要特意调整身体及脚的方向；从人体运动力学和功效原理分析，脚底着力固定模式主要是通过小腿后部强大的小腿三头肌群收缩发力形成着力点来实现，即使是在变换体位姿势或复合体位姿势的情况下，产生的脚固定支撑力和稳定性都会很强大，这为提高航天人员的站立作业效率，并在工位上也能够充分绷直身体进行一些下肢肌群的静力性收缩锻炼活动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天脚固定器，由脚钩、鞋套和踏板构成，其特征是：所述脚钩为鞋跟形状，由挂钩、衬垫和护圈组成，挂钩的顶部固定在衬垫内，其它部分镶嵌在护圈底部，鞋套为鞋后半部形状，底部镶嵌衬垫并与护圈顶部连接，踏板为双层中空结构，由网格板、地垫和边框组成，网格板借助边框与地垫适配连接。2.根据权利要求1所述的一种航天脚固定器，其特征是：脚钩的挂钩为长扁钩状体结构，顶部的前、后段各有一根垂直的横梁，颈部为U形扁平长方体，开口向后方，体部为扁条状结构，中段有一向上方隆起的半椭圆体，端部为半...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙学川，周蓉晖，
申请(专利权)人：周蓉晖，
类型：发明
国别省市：