宇宙飞行器座椅和装备有该座椅的宇宙飞行器

摘要

本发明涉及一种座椅，该座椅具体地被设计用于宇宙飞行器，并且尤其用于太空飞机，该太空飞机包括坚固的外壳和轴部件(9、10)，所述轴部件的对准线(12)的方向沿着座椅上的乘客通过座椅上乘客的前方；座椅沿着加速度的方向围绕轴部件自由旋转，以便总是将乘客安置在垂直于加速力的方向，此处乘客最好地抵抗加速力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种要安装在飞行器中的座椅以及装备有该座椅的宇宙飞行器。

背景技术

此处力图减小加速度对座椅上的乘客的作用。该问题尤其出现在太空运输中，不管是火箭或是太空飞机(能够在大气层外飞行，因此可以升至例如约100km的高度)。在起飞或返回阶段时，加速度可在几十秒的时间内达到5至10g。如果对于至今仅有的几个参与太空飞行的职业飞行员对舒适的要求较少，那么对于将太空飞行扩展到运送普通乘客或者甚至游客的计划使得必须改进现有的布置，从而在现有的飞行中提供更好的舒适度，或者允许以高于如今具有的加速度的加速度飞行，或者当遇到诸如事故的意外情况时提供更大的安全极限。

这是本发明的主要目的。另一个目的是提供机舱的新颖布置，以及在宇宙飞行器情况下的座椅的布置，该宇宙飞行器尤其是太空飞机，即具有传统飞机的总体特征但是被设计为达到大气的限制或降压的限制，并且例如可包括火箭推进以便提供给该飞机必需的加速度。

众所周知，人类在身体的前后方向比在其高度方向更好地抵抗加速度，脊柱较小地承载加速度的相等的值，并且在不利的方向上，身体蜷曲的姿势比伸展姿势更有利。许多文件公开了利用这些情况的座椅的设计，以便通过更改普通座椅的形状或位置改善对加速度的抵抗。第一个是文件US 2304781，其已经提到使身体垂直于加速度的重要性，并且公开了在用于普通情况下的垂直就座的位置和用于加速度情况下的背部完全伸展的仰卧位置之间的可变形的座椅。文件US 4301983中采用蜷曲位置。在US 5064146中，座椅上的乘客被保持在伸展和蜷曲之间的一般不变的姿势，但是座椅的倾斜度变化以便使身体处于最有利的方向。

其它文件(US 4243024、US 2006/0237586和US 2006/0145021)讨论了其它布置，以便通过抗加速组合或通过座椅的特殊布置来改善遭遇加速或振动时的飞行的舒适度。

然而，涉及更改现有技术的该观点的座椅的形状或方向的装置全部与太空飞机相关，并且被用于其飞行员。以下设计不用于宇宙飞行器：垂直发射火箭包括固定的舱位，其中，乘客在加速阶段期间保持仰卧。

对于诸如汽车的其它交通工具，已经提出了具有可变倾斜度的座椅。目的还是在特殊的驾驶情况或事故中提高乘客的舒适性或安全性。可提及ES-U-1 063217，其中，座椅通过万向节悬挂于车辆的框架，万向节的一个旋转轴是横向的(在框架的左-右方向)，并且另一个旋转轴朝向车辆的前方。施加围绕第一轴的旋转以便当驾驶员驶上或驶下斜坡时，调整驾驶员的倾斜度，并且施加围绕第二轴旋转以便当车辆转弯时顺从(céder)科氏力(forces de Coriolis)或者以便允许当车辆沿着倾斜平面行驶时保持竖直。因此，第一旋转主要目的不是以驾驶员经受的加速度处于其身体的前后方向的方式安置驾驶员，并且围绕垂直于脊柱的轴进行的第二旋转根本不具有该作用。

文件DE-A-43 37019主要描述了围绕横向轴旋转的车辆驾驶舱以便当出现碰撞时优化驾驶员的倾斜度。因此，该应用到汽车上的旋转座椅的现有技术结合了飞机的现有技术，这允许以驾驶员的身体接收到作为事故结果的前后方向的加速力的方式来安置驾驶员。但是，大多数用于汽车的旋转座椅系统不直接应用到宇宙飞行器，因为其设计用于正常的驾驶状态，其中加速度很弱不会危协到乘客的健康；另外，涉及到全部驾驶员的座椅的倾斜度必须被控制以便保持驾驶的能力，这利用了电和机械系统，对于遭受了加速方向的明显且快速变化并且具有高加速强度的宇宙飞行器，这些系统的惯性是要避免的。

已经力图改善现有技术中存在的座椅的设计以便将其更具体地应用于宇宙飞行器和关心飞行的舒适性、甚至休闲性的乘客，并且该乘客不参与该装置的驾驶。也要注意，节省地布置飞行器的机舱，以便保持在座椅上的这些乘客不被过大的距离隔开。因此，已经放弃座椅允许在伸出、就座或伸展姿势和弯曲姿势之间改变乘客的姿势的设计，因为该姿势的改变将不会获得舒适性。也已经放弃了其中座椅围绕横向轴旋转以改变乘客倾斜度的传统装置：如果该方案对于沿着乘客身体减小最危险的加速度是有效的，那么该方案在相邻的座椅之间需要很大的空间，并且该方案使乘客不愉快，乘客在视觉上强烈地感觉到其在车辆中的倾斜度的改变。

总之，坚固且围绕朝向乘客(乘客坐或躺在扶手椅上)高度的基本纵向(而不是如在一些已知的设计中横向的)的轴枢转的扶手椅已经被保持。该布置是新颖的，因为至少在本发明的最简单的实施例中，其没有依赖机舱中乘客的姿势的变化或倾斜度的变化；但是，该布置允许在太空飞机飞行的特有情况中将乘客的身体安置在有利的方向。

发明内容

在一个主要的特征下，本发明因此涉及一种安装在宇宙飞行器中的座椅，所述座椅包括坚固的外壳，所述外壳从座椅上的乘客的脚延伸到头，其特征在于，所述座椅包括接合在支撑结构中的至少一个轴部件，该轴部件沿着基本平行于乘客的纵向方向的对准线方向定向，并且所述轴部件通过定向接头连接到所述外壳，以便乘客至少基本上处于外壳和该轴部件的对准线方向之间。

支撑结构可包括位于固定在飞行器中的轨道上的可移动滑杆，并且该滑杆保持在所述轨道上。如同已知方案，该可选择的装置重新建立了调整机舱中的乘客的倾斜度的可能性，并且座椅的双向旋转可以使乘客更好地垂直于加速度。

通常会选择座椅具有外壳的形式，该外壳通过其整个轮廓上的或者最大的侧边缘包围乘客的身体，以便更好地保持乘客，同时通过通常其中装满的垫料保护乘客。尤其地，该座椅将自由旋转以便遵循(suivre)意外的加速度，并且因此不具有旋转控制；但是可以加入缓冲器以便向其运动提供惯性，并且也可以加入制动机构(但是其只在飞行器停止时起作用)以便于乘客的落座和离开。

本发明的另一方面涉及宇宙飞行器，具体涉及太空飞机，其特征在于，所述太空飞机在机舱中包括至少一个根据上述权利要求中任一项的座椅。

有利地，在该飞行器中，轴部件的对准线方向基本垂直于宇宙飞行器的纵向方向，这允许更有利的布置，其中，座椅在飞行的正常情况期间有利地定位(垂直于加速度)。另外，乘客可彼此接近，并且可以转向机舱壁和为其提供飞行景象的舷窗。遵守了充分地填充机舱、保证乘客舒适的需求，乘客承受没有倾斜度变化明显的运动并且更容易享受舒适的外部风景。

尤其在座椅的该构造中，如果座椅允许双向旋转，座椅的轴部件的支撑轨道(在其上滑动滑杆)可以包括在所述机舱中基本上竖直的后部；在所述机舱中基本上水平的下部；以及在所述机舱中倾斜的前部。因此，在机舱中可以将乘客的基本上竖直的姿势或者至少比水平姿势更竖直的姿势该变为基本水平的姿势。

在具体且有利的布置中，轴部件的方向与宇宙飞行器的横截面平面形成小的角度，该宇宙飞行器包括在机舱中沿宇宙飞行器的纵向方向单排排列的多个所述座椅，所述座椅相对于机舱的径向(纵向、竖直和平分)的平面对半对称地定向。因此，同时提供了进入座椅的方便性(同时允许在飞行器机舱中的质量均衡分布)和更好的空间布置。该小角度可为小于25°。有利地接近15°。

在另外的具体和有利的布置中，座椅在水平方向上大约倾斜25°至40°的角度，可以大约是35°。

附图说明

现在将结合图描述本发明，其中：

-图1示出了根据本发明的座椅；

-图2A、2B、2C和2D是在不同状态下的另一个根据本发明的座椅的实施例；

-图3是在太空飞机的机舱中的根据本发明的座椅的透视布置；

-图4和5是装备有根据图1中实施例的座椅的太空飞机机舱的两个截面图；

-图6示出了可能的布置。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的座椅。该座椅包括支撑乘客的整个身体的唯一的坚硬外壳1，所述外壳从上到下包括头枕2、靠背3、使乘客处于坐姿的特有的座椅4、搁脚(appuie-jambes)5和脚凳6，所述外壳还包括沿着整个外廓的边缘7，和在边缘7的适当位置处的一对扶手8。包括边缘7的外壳1由有助于吸收加速力且有助于乘客舒适度的垫料(rembourrage)构成，对于横向加速度，该舒适度同样被保持。所述座椅还包括一对轴部件9和10，第一轴部件在头上方并且第二轴部件在脚下方；如果第二轴部件直接连接到外壳1，更精确地连接到脚凳6下的边缘7，则第一轴部件通过朝向乘客头部和外壳1的前方定向的偏心臂(bras d’excentrement)11连接到头枕2上的边缘7，并且该偏心臂的作用是朝向乘客身体的最大部位(除了在腿的位置处外)前方推轴部件9和10的对准轴线12，这导致由座椅和其上的乘客形成的整体的重心被对准轴线12改变；轴部件9和10自由旋转地或几乎自由旋转地安装在宇宙飞行器的结构中。

图2A、2B、2C和2D示出了一个实施方式。图1中的座椅具有可设置在飞行器的固定轴承上的轴部件9和10，但是图2中的实施例的轴部件容纳在滑杆的中心，滑杆在此处包括横向于座椅且相互平行的上横杆13和下横杆14，并且该上横杆和下横杆的端部滑动地固定在各自的轨道件15和16上，每个轨道件在此处包括基本竖直但是朝乘客的后方倾斜的后部17、基本水平的下部18，和可为基本竖直但朝乘客的前方倾斜的倾斜前部19。后部17可独立于其它部分，但相反其可以被连接作为相互的延伸。

该布置使得可以从图2A示出的静止位置开始，根据图2B使座椅枢转，根据图2C或也根据图2D改变倾斜度。因此，乘客可从头朝上情况下的基本竖直或比水平位置更竖直的位置变为转向一侧或另一侧的位置或者变为越来越朝后方倾斜的位置，直到基本水平的位置，因为轨道件15和16的前部19能够抬升乘客的脚。加速度的力将乘客置于垂直于或尽可能垂直于其的最有利的方向，由于座椅和其上乘客的重心位置从对准线12的方向朝后偏移，并且轨道件15和16的前部19和后部17在竖直方向上朝相反的方向(通过相互远离向上)倾斜，并且其中间部分18基本水平，使得在轨道件15和16的平面中定向的加速力总是具有使座椅沿着轨道滑动的分量。

图3示出了包括根据本发明座椅的太空飞机的可能的布置，指定座椅标号为20。4个座椅20置于飞机的机舱21内，该机舱由近似圆柱形机身22限定，该机舱具有轴部件的对准线12的方向的横向定向(基本垂直于飞机的纵向方向23)。注意到，两个座椅20布置为朝向机身的一侧，另两个座椅朝向相对侧；同样地，两个座椅20背靠机身22的一侧，另两个座椅背靠在相对侧。座椅20相对于机舱21的径向平面(纵向、竖直和平分)的该完全对称的分布确保了维持机舱21中的质量的平衡。

已经示出了根据图2中的实施例的座椅。轨道件15和16的后部17可安置在机身22上，下部18可安置在机舱21的地板24上，并且前部19可安置在机身22的另一侧，或如此处所示，与机身的另一侧间隔一段距离以便在座椅20的底部处留下较大的通行空间。

该图3允许包括本发明提供的优点。在太空飞行过程中产生的大多数强加速度被定向在装置的径向平面中，而不是在速度的简单增加的情况下或者当速度上的变化与俯仰运动或与对加速提供竖直分量的高度变化相关时，通过在朝向装置的后方定向的乘客上的力被定向在不稳定的方向上。但是，如果座椅的对准线12的方向基本垂直于径向平面或至少具有大角度的扇区，则座椅围绕轴部件9和10的枢转允许跟随径向平面上力的方向的变化；并且在轨道件15和16上滑动的翻转(basculement)机构允许进一步倾斜座椅，致使乘客更好地垂直于径向平面上的这些力。尽管在图1中的座椅(可用于图3中的实施例)的情况下无倾斜变化是可能的，但是其上乘客同样只经受在其身体的纵向方向上的低强度加速度，即使加速度突然出现，并且座椅围绕对准线12的方向枢转，以便横向(左至右)上的加速度消失。加速度的主要部分因此在身体的前后方向上被感觉到。这可以通过图2中的双向旋转座椅被更好地验证。

注意到，在该设计中，其中，乘客通常面对机身22的一侧，他们处于舷窗25的前方，这使得他们在最好的条件下进行飞行。

图4和5示出了另一种可能的布置，座椅26基本以与以上方式相同的方式安置，但是该座椅在允许单一旋转的同时符合图1中的实施例。轴部件的对准线12的方向的倾斜角度27因此被固定，并且必须根据飞行的规定来选择以便最小化乘客承受的加速度；对于该角度27，相对于水平面倾斜约35°的值可以提供良好的结果，即极大地减小脊柱经受的身体纵向上的力，同时还在没有加速度的飞行过程中提供舒适的位置；相对于水平面的更小倾斜还可更好地减小这些纵向的力，因为加速度主要存在于装置的径向平面上，但是起飞和匀速飞行时乘客的舒适度不好，并且座椅占据更多的横向空间，这对布置不利，从而相对大的角度27是优选的。由对准线12的方向与机身22的直截面，或与相对于纵向方向23的垂线形成的角度28必须很小，以便提供所需的对加速度的抵抗，但是该角度可为非零以便提供更大空间的效果，并且以便改善进入不同的座椅；该角度可约为20°，并且在任何情况下在15°和25°之间。因此，这两个角度的选择将由相反需求之间的折衷产生。此处给出的值不是绝对的，在其它规格的情况下，其它值可能会更好。

必须强调的是，飞机的座椅的正常布置是朝向前方(角度28等于90°)，并且如果至少在地面交通工具中已经采用横向定向(角度28为零)，则相当小但不为零的角度28在车辆上尤其是在航行器上是新颖的。

座椅的外壳1可装备有助于舒适度和吸收冲击力的衬里，诸如皮革、泡沫材料或两者。座椅的外壳还包括用于固定乘客的安全带、皮带或其它等同装置。

对加速度的抵抗的增加可通过轴部件9和10的支撑柔性提供，无论该轴部件被固定到飞行器上或是诸如横杆13和14的可移动滑杆的形式，并且其通过变形吸收能量。可将该想法特别运用到减轻严重的事故碰撞上，并且实施例在于在支承上布置弱的点，诸如截面收缩(strictions de section)，因此其经受永久变形。

如图6所示，其中，横杆13在轴部件9的支撑部位(emplanture)的两侧具有一对缩口(strictions)31，并且其中也示出了滑轮32、33，该滑轮被固定在横杆13上并且被可滑动地容纳在轨道件15和16的中空轨道中。可以保留例如涉及弹性缓冲器的其它设计。可以相同的方式设计横杆14。

已经看到，座椅围绕一个或两个旋转轴的定向通过加速度的力自动调整，由于控制机构的迟钝和惯性是过度的，因此，拒绝使用控制机构。但是可增加制动机构，该制动机构允许将座椅保持在静止位置，并且乘客一被安置且固定就可释放该制动机构。还可增加制动器(或缓冲器)以便限制移动的速度和程度，并且防止偶然的、过快的、过度的移动或由非常弱的力产生的移动；该制动器尤其适于避免座椅的自转。该制动器可接合在轴部件9和10之间、滑轮32和33之间以及轨道件15和16的轨道之间以便产生摩擦。

一种适于轻微制动的制动器，包括充满油并的箱和固定在轴部件中的一个上的翼片(ailettes)，并且当轴部件转动搅拌油以便通过粘滞力产生缓冲。一种适于更强制动的制动器，包括小板(plaquettes)，该小板通过弹簧抵压在轴部件上并且该小板与轴部件摩擦。第三种可使用的制动器为液压千斤顶，该液压千斤顶通过铰接在千斤顶活塞上的杠杆臂与轴部件接合，该千斤顶活塞在油中移动但是具有止挡位置。可以选择组合系统或自动脱离制动器以便根据环境施加不同的制动，特别是在与湍流或其它意外情况相对应的高转速时的较强制动。此外，液压制动器具有这种制动步进(progression)。所有提到的制动器是技术人员已知的，不在此处进一步描述。

乘客同样可在座椅中处于伸展位置，则座椅不再包括部分4。可通过在相应轴部件9和外壳1之间的其它连接部分(例如外壳1的弯曲延伸)来替代偏心臂。