1、    太空組合彈簧拉力器設計    王碩摘 要 本文將從簡單常用的彈簧拉力器入手，從簡單操作、方便高效出發，設計一種新型組合彈簧拉力器，以滿足航天員在太空對于腿部、腰部、胳膊處肌肉的鍛煉任務。關鍵詞 太空 彈簧拉力器 設計：v527；th135 ：a在長期的太空生活中，空間微重力成為航天員的頭號“強敵”。人在失重狀態下長期生活，沒有力的作用，人的肌肉會萎縮。人的飲食、睡眠、運動、認知等均與地面有很大不同，人體心血管、骨骼-肌肉、免疫等系統都會發生適應性變化。考慮到這些對航天員身體健康狀況的影響，航天員在太空間需進行必要的體育鍛煉。現今航天員用到的太空鍛

2、煉設備一般為自行車功量計、微型跑道、彈簧拉力器及負壓筒。首先介紹一下裝置的結構。整套裝置分為腳部固定裝置、腰部固定裝置、腿部彈簧拉力器和手部彈簧拉力器四部分構成。1腳部固定裝置腳部固定裝置位于太空艙底部，負責將航天員控制成腳朝下，頭部朝上的狀態，在腳部固定裝置兩側各安裝兩個彈簧拉力器固定拉鉤，負責將彈簧拉力器一端固連在太空艙底部?？紤]到飛船這一特殊的環境（空間有限），所設計的腳部固定裝置在使用時左右兩邊裝置可由紐扣連接，并可根據不同腳板大小調整空間。裝置外側仍有連接紐扣，這一設計是為了在裝置不用時可以將其反扣固定在飛船艙底部，從而節省空間。2腿部彈簧拉力器腿部彈簧拉力器的設計跟普通拉力器稍有區

3、別。彈簧拉力器的兩端不再是用于雙手握持的裝置，而是一端為圓環與太空艙底部的連接裝置連接，另一端改裝成圓形套環便于和腰部固定裝置連接。腿部彈簧拉力器整體效果圖如圖1。3腰部固定裝置考慮到航天員的舒適性和與腿部彈簧拉力器的連接問題，腰部固定裝置設計為類似于馬甲的一個可穿戴的設備，制作材料與衣服制作材料類似，左右兩側有與腿部彈簧連接的連接裝置。設計示意圖如圖2。腰部固定裝置與腿部彈簧連接的示意圖如圖3。4手部彈簧拉力器在太空艙頂端安裝兩個短的彈簧拉力器，一端與飛船頂艙連接，另一端與普通拉力器手握裝置一樣。5整個裝置組合起來的示意圖（如圖4）5.1關于彈簧長度的說明因為無法得到飛船的規格數據，無法給出

4、具體的長度設計，但設計要求需達到腿部彈簧長度應小于人體一般腿長。手部彈簧長度應很短。這個裝置相比于現有的太空鍛煉設備，具有以下的優點。（1）設計簡單，在彈簧拉力器的基礎上進行組合創新。（2）充分考慮了飛船特殊環境，不用時可以將其收起，節省空間。（3）現有應用彈簧拉力器設計的太空鍛煉裝置對人進行整體調節的效果較小，但通過此裝置可以同時達到鍛煉腿部、腰部和胳膊處肌肉的效果，效率高。（4）使用方式簡單方便。下面介紹一下拉力器的使用方法?？紤]到太空艙這一特殊環境，我將此款健身器件設計成可拆卸，隨用隨裝。其中腰部固定裝置、腿部拉力器和手部拉力器均可拆卸，不用時可以收起，這樣可以避免占用太空艙寶貴的空間，同時也避免對航天員的活動造成障礙。5.2使用步驟（1）首先將雙腳放于腳部固定裝置中。（2）將兩套拉力器分別安裝在底部和頂部的固定拉鉤上（3）航天員穿好腰部固定裝置，將腿部拉力器與腰部固定裝置連接（4）之后雙手握緊頂端拉力器，通過腿部發力和雙手發力站直。站直后再蹲下重復進行。整套設備的原理在于固定于底部的拉力器長度小于人體的腿長，當航天員將腰部裝置固定在腰部時，此時雙腿是彎曲的，之后航天員雙手握住頂部拉力器，通過雙手向下拉、雙腿