Стенд для исследований и тренировок вестибулярного аппарата человека Советский патент 1992 года по МПК G09B9/00 A61B5/16 

Изобретение относится к авиакосмической медицине, а именно к стендам для адекватного раздражения вестибулярного аппарата человека с частичной имитацией условий реальной невесомости.

Изобретение может быть использовано для проведения исследований и тренировок вестибулярного аппарата человека. С наибольшим успехом заявляемая установка может быть использована для отбора и подготовки космонавтов в предполетный период.

Для изучения особенностей двигательной деятельности человека в космосе, для выработки у него устойчивых стереотипов двигательной деятельности в этих условиях созданы и создаются специальные устройства, имитирующие условия невесомости.

Наиболее близким к объекту изобретения по технической сущности и достигаемому эффекту является стенд для

исследования функции вестибулярного анализатора в условиях действия адекватных раздражителей. Стенд содержит шарообразную кабину, опорно-приводной механизм и блок управления. С целью фиксирования кабины в пространстве опорно-приводной механизм выполнен в виде нескольких фрикционных роликов. Шаровая кабина для осуществления вращения в разных направлениях снабжена несколькими роликами, причем часть их является ведущими, а остальные спорными.

Этот стенд позволяет вызвать симпто- мокомплекс болезни движения под действием угловых ускорений.

Недостатком стенда является то, что он имитирует условия, далекие от реальных условий свободной пространственной ориентации человека в невесомости, что существенно ограничивает его функциональные возможности.

XS

Целью изобретения является приближение условий исследований и тренировок -к реальным условиям свободной пространственной ориентации человека.

Поставленная цель достигнута тем, что в стенде для исследований и тренировок вестибулярного аппарата человека, содержащем расположенную на опорно-приводном устройстве кабину, согласно изобретению кабина снабжена установленными на ее внешней поверхности управляемыми аэродинамическими лопастями, а опорно-приводное устройство выполнено в виде вертикально установленной на основании шахты с упругими упорами для предварительного размещения кабины и установленными под ними последовательно друг за другом рассекателями вентилятором с приводом его вращения.

Такая конструкция за счет размещения кабины в аэродинамическом потоке позволяет приблизить условия исследований и тренировок к реальным, например к условиям невесомости. Наличие аэродинамических лопастей обеспечивает возможность управляемого вращения кабины вокруг любой из трех осей координат. Таким образом, установка может быть использована в качестве вестибулометрического стенда с четырьмя степенями свободы: раздельное или синхронное вращение вокруг трех осей и вертикальное линейное перемещение кабины.

Рассекатель проще всего выполнить в виде решетки. ,

Для предотвращения ударов кабины о стенки шахты целесообразно формировать кольцевой поток, скорость которого на периферии выше, чем в центре. С этой целью рассекатель необходимо выполнить в виде чечевицеобразного тела.

На фиг. 1 показан стенд в вертикальном разрезе; на фиг. 2 - вертикальная шахта с чечевицеобразным рассекателем.

Стенд содержит шахту 1, в которой установлен приходной вентилятор 2. С целью создания ламинарного воздушного потока смонтирована решетка 3 аэродинамических плоскостей. В шахте 1 помещена сферическая кабина 4 оператора, которая при выключенном вентиляторе 2 опирается на упругие упоры 5.

Согласно предпочтительной модификации установки она снабжена чечевицеобразным рассекателем 6 аэродинамического потока (фиг. 2). Рассекатель 6 аэродинамического потока имеет форму хорошо обтека- емого тела вращения и смонтирован коаксиально в шахте 1 под сферической кабиной 4 оператора.

На внешней поверхности сферической кабины 4 смонтированы управляемые аэродинамические лопасти 7. Аэродинамические лопасти 7 кинематически связаны с

приводом, смонтированным в кабине 4, которая снабжена также системой петель и привязей (не показаны) для оператора.

Кабина 4 имеет люк 8« по крайней мере один иллюминатор (не показан).

0 Работает стенд следующим образом.

При выключенном приводном вентиляторе 2 сферическая кабина 4 лежит на упругих упорах 5. Биообъект (испытуемый оператор) входит в кабину 4 через люк 8 и

5 фиксирует свое тело с помощью привязной системы и петель так, чтобы центр тяжести его тела совпадал с центром тяжести кабины. Затем закрывают люк и включают приводной вентилятор 2. Приводной

0 вентилятор 2 создает в шахте 1 мощный завихренный аэродинамический поток. Решетка 3 аэродинамических плоскостей ла- минаризует этот поток и направляет на кабину 4. Под действием ламинаризовзнно5 го аэродинамического потока сферическая кабина 4 с оператором поднимается над упругими упорами 5 и оказывается во взвешенном состоянии. При убранных аэродинамических лопастях 7 сферическая

0 кабина 4 занимает безразличное состояние в аэродинамическом потоке. В этом состоянии можно проводить различные тесты по контролю деятельности оператора в безопорном состоянии. Так любое телодвиже5 ние оператора приводит к повороту кабины 4 с оператором в противоположную сторону под действием реактивного момента, передаваемого на кабину через привязную систему, В этом случае работу оператора в

0 сферической кабине нужно рассматривать как аналогию тестов на неустойчивой опоре с большим числом степеней свободы.

Во избехонйе ударов сферической кабины 4 о стенки шахты 1 чечевицеобразный

5 рассекатель 6 формирует кольцевой в поперечном сечении восходящий аэродинамический поток, стабилизирующий положение центров масс сферической кабины 4 на вертикальной оси шахты 1.

0 Для контроля деятельности оператора при проявлении симптомов болезни движения сферическую кабину 4 приводят во вращательное движение и/или осциллирующее вертикальное перемещение. Для этого вы5 двигают аэродинамические лопасти 7 сферической кабины 4. Лопасти 7, взаимодействуя с аэродинамическим потоком, закручивают кабину 4 относительно од- ной или нескольких осей. При этом реализуется один или несколько вестибулометрических тестов и происходит адекватное раздражение вестибулярного анализатора, вызывающее симптомокомплекс болезни движения. При появлении устойчивых симптомов болезни движения управля- емые аэродинамические лопасти 7 убирают либо флюгируют в аэродинамическом потоке. Сферическая кабина 4 опять занимает безразличное положение в аэродинамическом потоке, что дает возможность повто- рить тренировку и контроль деятельности оператора в безопорном состоянии {описано выше).

Возможность управления степенью выдвижения и угла поворота каждой из лопа- стей 7 в отдельности позволяет производить ориентирование кабины 4, а также вращение этой кабины вокруг любой из ее осей.

При стабилизированном статическом положении зависающей в аэродинамическом потоке кабины 4 одновременное выдвижение лопастей 7, плоскости которых перпендикулярны направлению аэродинамического потока, вызовет увеличение ло- бового сопротивления (парусности) кабины 4, что приведет к возникновению силы, направленной в сторону движения потока и вызывающей ускорение движения кабины 4. Таким образом, кабина 4 начнет переме- щаться вверх со Скоростью, зависящей от степени выдвижения лопастей 7. Убирая лопасти 7, оператор вызывает замедление движения кабины 4, ее остановку или падение.

При повороте лопастей 7 и установке их под углом к аэродинамическому потоку на каждую лопасть 7 начинает действовать сила, являющаяся составляющей аэродинамической силы, действующая под углом к направлению движения аэродинамического потока и придающая вращательное движение кабине 4 вокруг оси, перпендикулярной плоскости расположения лопастей 7 по периметру кабины 4.

Следует отметить, что в процессе перемещения кабины вдоль оси шахты 1 возникают явления перегрузки и частичной невесомости, что позволяет эффективно проводить подготовку оператора к действи- ям в таких условиях.

Размещение сферической кабины в аэродинамическом потоке вертикальной шахты обусловило возможность приближения условий исследований и тренировок к реальным условиям свободной пространственной ориентации человека в невесомости, что повышает качество исследований и тренировок,

Использование стенда успешно дополняет методики предполетной подготовки космонавтов в иммерсионной среде и кратковременной невесомости при полете по параболе Кеплера.

Стенд позволит более качественно осуществлять первичный отбор спецконтингента и будет способствовать привитию навыков операторской Деятельности в без- опорном состоянии при тренировках резерва космонавтов. Следствием такого применения установки может явиться уменьшение ошибок в операторской деятельности в ранний период адаптации к одному из проявлений невесомости - безопорному состоянию на фоне проявления симптомов болезни движения.

Формула изобретения

1.Стенд для исследований и тренировок вестибулярного аппарата человека, содержащий расположенную на опорно- прийодном устройстве кабину, отличающийся тем, что, с целью приближения условий исследований и тренировок к реальным условиям свободной пространственной ориентации человека, кабина снабжена установленными на ее внешней поверхности управляемыми аэродинамическими лопастями, а опорно-приводное устройство выполнено в виде вертикально установленной на основании шахты с упругими упорами для предварительного размещения кабины и установленными под ними последовательно друг за другом рассекателем и вентилятором с приводом его вращения.

2.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что рассекатель выполнен в виде решетки.

3.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что рассекатель выполнен в виде чече- вицеобразного тела.

L3Ј

JL/™ г

Изобретение относится к авиационной медицине, а именно к стендам для адекватного раздражения вестибулярного аппарата человека с частичной имитацией условий реальной невесомости. Цель - приближение условий исследований и тренировок к реальным условиям свободной пространственной ориентации человека. Стенд для исследований и тренировок вестибулярного аппарата человека содержит шахту, вентилятор, решетку, сферическую кабину оператора, упругие упоры, рассекатель аэродинамического потока. Кабина снабжена аэродинамическими лопастями и люком. Рассекатель может быть выполнен в виде решетки или чечевицеобразного тела. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.