CN108099711B - 防雷爆二级组合空气减震器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防雷爆二级组合空气减震器，采用二级减震结构，由底部的一级隔震器来衰减爆炸所产生的大部分主要冲击，通过上部的二级减震起到进一步优化的效果，从而能够在短时间内衰减从车身传递过来的巨大冲击。军用车辆或舰艇受到的爆炸冲击在经过二次衰减后，能够确保通过座椅传递到驾驶员和乘员身体的颈部、腰椎、腹部、膝关节等部位的冲击数值均在人体可接受极限值范围内。本发明易于生产、制造、使用、维护，能够有效保障指战员的生命安全。

Description

防雷爆二级组合空气减震器

技术领域

本发明涉及一种减震隔震减震装置，尤其涉及一种用于军用机动车驾驶员和乘员座椅、舰艇乘员座椅或床的防雷爆二级组合空气减震器，能够有效保证军用机动车或舰艇受到地雷、水雷等爆炸物冲击时的驾驶员和乘员的安全。

背景技术

早在前苏联时期，苏军就已经在车辆的顶部和车体侧部安装座椅，以减轻爆炸的冲击力。但是在很长一段时间里，在面对地雷和简易爆炸装置(IED)威胁时，人们的注意力主要集中在车辆本身的装甲上，将防止车辆被击穿视为爆炸事件中最主要的、也是最紧急的需求，而很少关注乘员的问题。随着车辆防护水平和生存能力的提高，人员的伤亡数量虽然已经大幅下降，但是部分类型的受伤情况却反而增加了，而且二次效应造成的死亡率仍然居高不下，即使是那些安装了早期爆炸防护座椅的车辆也不例外。在这些情况之中，最令人头疼的问题之一是被称作“撞击效应”的情况，即爆炸的冲击力即使经过车体和防爆座椅的阻挡，但是仍然对人体施加了过大的加速度。

早期的防爆座椅设计仅仅是将标准的乘员座椅安装在车辆的侧部或顶部，以便在发生爆炸时减少直接传递到乘员身上的冲击量，其代表是Autoflug公司的动态悬挂座椅系统，但是这种解决方案对车内安装空间和车体结构都有较高要求，特别是对于轻型车辆时，由于车重不足，难以将爆炸冲击所带来的加速度衰减到合适范围。

为应对阿富汗战争，英国简科(Jankel)公司在防爆座椅设计上进行了大量努力，并最终在2009年推出了爆炸限制及衰减座椅技术(Blastech)系列防爆座椅，其基于一个充气的“减爆筒”和滑座轨道来吸收爆炸能量，“减爆筒”使车辆在被炸起时将冲击波减少到可控制的水平。但是，这种防爆座椅的重量调节和重置非常复杂，难以应对不同爆炸当量的冲击，且难以重复使用和日常维护。

基于同样的需求和原因，英国创造(Creation)公司于2010年初也推出了防爆座椅，使用铝结构(以减轻重量)，主要采用以及一个弹簧、减震器和橡皮缓冲器来减轻爆炸效应，但是其难以应对不同爆炸方向上的冲击，在实际爆炸试验中的测试结果并不理想。

美国防爆座椅生产商全球座椅解决方案(GSS)公司与技术科学有限公司(TSI)合作研制的二代XYZ VR系列座椅，采用基于适应性磁流变性技术进行能量吸收，能够在X、Y和Z轴向上提供防护，但是这种装置的成本极高。

尽管众多生产厂商在防爆座椅上付出了极大努力，但负责车辆生产的美国部队防护有限公司认为，大多数座椅生产厂家并没有全面掌握整个车辆在爆炸过程中发生的情况，防爆座椅仍有很大的改进空间。

对于我国部队来说，经过两伊战争以及国内外反恐的实例调查，目前国内市场上还未有一种汽车座椅在经过5KG当量TNT炸药爆炸后而能确保车辆乘员百分百不会死亡。经过统计，80％都是由于冲击波导致的二次伤害进而致使死亡。现有国内市场上能够采购到的座椅减震器都是用普通路面的减震机构来进行匹配，难以实现强冲击衰减，从而根本无法满足现代防爆的要求。

我国军事工业迫切需要一种能够应对高当量炸药爆炸冲击的座椅减震装置来应对日益复杂的国内外反恐形势，尤其是具有自主知识产权、易于生产、制造、使用、维护并能够有效保障指战员的生命安全的座椅减震装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种防雷爆二级组合空气减震器，所述防雷爆二级组合空气减震器设置于交通工具的底板上，为所述交通工具的座椅提供支撑，所述防雷爆二级组合空气减震器设置有相并联的第一级隔震机构和第二级隔震机构，从而使得所述交通工具在经受冲击时所述防雷爆二级组合空气减震器能够大幅减缓经由该座椅向座椅乘坐人员所传递的冲击力，其中所述第一级隔震机构对冲击的衰减能力远大于所述第二级隔震机构。

在上述技术方案中，所述防雷爆二级组合空气减震器包括安装底板、隔震器组件、连接总成组件、空气弹簧、叉杆组件、导轨组件；其中，所述隔震器组件设置于所述安装底板和所述连接总成组件之间，使得所述安装底板、隔震器组件、连接总成组件一起构成所述第一级隔震结构，所述空气弹簧和叉杆组件设置于所述安装底板和所述导轨组件之间，构成所述第二级隔震结构。

在上述技术方案中，所述隔震器组件以成对方式固定于所述安装底板上，所述连接总成组件由所述隔震器组件进行支撑，所述导轨组件通过所述叉杆组件与所述连接总成组件相连接、通过所述叉杆组件和所述空气弹簧与所述安装底板相连。

在上述技术方案中，所述安装底板和所述导轨组件中的一个固定安装于所述交通工具的地板上，另一个用于安装所述座椅。

在上述技术方案中，所述隔震器组件包括两个隔震器，两个隔震器以前后方式或以左右方式相对设置在所述安装底板上，两个隔震器的压缩方向设置为形成一定夹角；两个隔震器压缩方向的延长线相交于所述座椅上的乘员的身体重心附近。

在上述技术方案中，所述隔震器为钢丝绳隔振器、板簧隔震器、螺旋簧隔震器、电磁隔震器或蝶形簧隔震器中的一种，其能够有效衰减最大冲击输入加速度达到700G以上，其载荷范围为45KG-130KG，压缩行程10-60mm。

在上述技术方案中，所述叉杆组件采用左右对称设置的剪刀叉结构，在其两侧设置的叉杆下方与所述连接总成组件以可枢转的方式进行固定，所述叉杆组件两侧叉杆的上方与所述导轨组件的两条导轨相连接，其中一对叉杆的上方以可枢转的方式固定于所述导轨组件的两条导轨的一端，构成转动端，另一对叉杆的上方以可滑动的方式设置于所述导轨组件的两条导轨的另一端，构成滑动端，两侧叉杆的交叉轴之间设置有连接销轴，所述空气弹簧设置于该连接销轴和安装底板之间。

在上述技术方案中，进一步包括控制所述空气弹簧的气阀开关，用于控制所述空气弹簧内的气压，以调节所述空气弹簧的预张紧力。

在上述技术方案中，所述交通工具为军用、警用交通工具和舰艇。

在上述技术方案中，所述交通工具所经受冲击由爆炸物爆炸所产生，经所述防雷爆二级组合空气减震器衰减后传递到所述座椅上的冲击加速度小于60G。

本发明取得了以下技术效果：

本发明采用二级减震结构，由底部的一级隔震器来衰减爆炸所产生的大部分主要冲击，通过上部的二级减震起到进一步优化的效果，使人体伤害值降到最小。

本发明能够将在短时间内衰减从车身传递过来的巨大冲击，经过二次衰减后，能够确保传递到身体颈部、腰椎、腹部、膝关节等的冲击数值均在人体可接受极限值内。

本发明的减震装置能够衰减从XYZ三轴方向传递到座椅上的冲击。

附图说明

图1为防雷爆二级组合空气减震器的正视(透视)图；

图2为防雷爆二级组合空气减震器在受到冲击后的压缩状态图。

图中标记：1、安装底板；2、隔震器组件；3、连接总成组件；4、开关；5、空气弹簧；6、叉杆组件；7、导轨组件。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供的防雷爆二级组合空气减震器如图1所示，该防雷爆二级组合空气减震器置于座椅(图中未示出)的下方，为座椅提供支撑并减缓爆炸对座椅的冲击，包括安装底板1、隔震器组件2、连接总成组件3、空气弹簧5、叉杆组件6、导轨组件7；其中，隔震器组件2设置于安装底板1和连接总成组件3之间，使得安装底板1、隔震器组件2、连接总成组件3一起构成第一级隔震结构，空气弹簧5和叉杆组件6设置于安装底板1和导轨组件7之间，构成第二级隔震结构，该防雷爆二级组合空气减震器通过两级隔震结构实现对爆炸冲击的有效大幅衰减。

安装底板1是防雷爆二级组合空气减震器的基座，需要牢固地固定在机动车或其他运输工具/乘坐工具的底板上，为整个防雷爆二级组合空气减震器提供支撑，同时也是机动车受到爆炸冲击之后，驾驶员/乘员座椅所受冲击的传递路径的起点；隔震器组件2以成对的方式固定于安装底板1上，连接总成组件3由隔震器组件2进行支撑，导轨组件7通过叉杆组件6与连接总成组件3相连接、进而通过空气弹簧5与安装底板1相连，导轨组件7用于安装座椅。

隔震器组件2包括两个钢丝绳隔振器，两个钢丝绳隔振器以前后方式(或以左右方式)设置在安装底板1上，两个钢丝绳隔振器的压缩方向形成一定夹角，在有效应对水平分量的爆炸冲击的同时还可将垂直方向上的爆炸冲击分解出部分方向相对的水平分量并予以相互抵消，两个钢丝绳隔振器压缩方向的延长线相交于座椅上的驾驶员和乘员身体重心附近，两个钢丝绳隔振器的下方通过螺钉等可枢转的方式与安装底板1相连接。隔震器组件2中的钢丝绳隔振器也可由板簧隔震器、螺旋簧隔震器、电磁隔震器或蝶形簧隔震器等装置进行替代。2组隔震器能够有效衰减最大冲击输入加速度达到700G以上，其载荷范围从45KG-130KG，压缩行程10-60mm。

连接总成组件3的下方通过螺钉等可枢转的方式与隔震器组件2相连接，优选地，连接总成组件3的下方通过三角形/梯形截面的连接块与隔震器组件2相连接，为连接总成组件3提供稳固的垂直方向支撑。

叉杆组件6采用左右对称设置的剪刀叉结构，两侧分别包括两个叉杆，叉杆的下方与连接总成组件3以可枢转的方式进行固定。导轨组件7包括左右对称设置的两条导轨，叉杆组件6两侧叉杆的上方与导轨组件7的两条导轨相连接，其中一对叉杆的上方以可枢转的方式固定于导轨组件7的两条导轨的一端，构成转动端，另一对叉杆的上方以可滑动的方式设置于导轨组件7的两条导轨的另一端，构成滑动端，两侧叉杆的交叉轴之间设置有连接销轴，空气弹簧5设置于该连接销轴和安装底板1之间。

开关4控制空气弹簧5的气阀开关，用于控制空气弹簧5内的气压，以调节空气弹簧5的预张紧力，使得空气弹簧5的预张紧力与防雷爆二级组合空气减震器上的座椅以及座椅上乘员的重量相匹配。

当受到爆炸冲击时，防雷爆二级组合空气减震器会进行形变压缩以对传递到座椅上的冲击力量进行足够的衰减以极大减轻对乘员的影响，防雷爆二级组合空气减震器压缩后的状态如图2所示。具体来说，爆炸冲击由车辆底板输入传递到安装底板1上(即从图1中下方向上方)，再由安装底板1向上传递给隔震器组件2，隔震器组件2受冲击进行压缩，对冲击力量进行衰减，未衰减完的剩余冲击继续传递到连接总成组件3，连接总成组件3受到冲击后向上运动，导轨组件7和连接总成组件3之间的空间被挤压，此时叉杆组件6被挤压后压缩空气弹簧5，通过空气弹簧5的压缩进一步对冲击力量进行衰减，最后未衰减完的剩余冲击被传递到导轨组件7上固定座椅上。

本发明一级减震机构能够衰减85％～98％的首次冲击，剩余冲击由二级减震机构进行衰减，最终传递到导轨组件7上平面时冲击输出加速度小于60G。

虽然上述具体实施方式以安装底板1位于下方、与车辆底板相固定，导轨组件7位于上方、与座椅相固定的方式来描述本发明所提供的防雷爆二级组合空气减震器的具体结构和作用过程，但是本领域技术人员应当能够理解，将安装底板1置于上方、与座椅相固定，将导轨组件7置于下方、与车辆底板相固定也是可行的，同样能够达到有效衰减爆炸冲击的效果，即使不再具体进行描述和解释本领域技术人员也能够理解这种使用方式同样属于本发明的保护范围。

以上实施例仅为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防雷爆二级组合空气减震器，所述防雷爆二级组合空气减震器设置于交通工具的底板上，为所述交通工具的座椅提供支撑，其特征在于：所述防雷爆二级组合空气减震器设置有相并联的第一级隔震机构和第二级隔震机构，从而使得所述交通工具在经受冲击时所述防雷爆二级组合空气减震器能够大幅减缓经由该座椅向座椅乘坐人员所传递的冲击力，其中所述第一级隔震机构对冲击的衰减能力远大于所述第二级隔震机构；

所述防雷爆二级组合空气减震器包括安装底板、隔震器组件、连接总成组件、空气弹簧、叉杆组件、导轨组件；其中，所述隔震器组件设置于所述安装底板和所述连接总成组件之间，使得所述安装底板、隔震器组件、连接总成组件一起构成所述第一级隔震机构，所述空气弹簧和叉杆组件设置于所述安装底板和所述导轨组件之间，构成所述第二级隔震机构；

所述隔震器组件以成对方式固定于所述安装底板上，所述连接总成组件由所述隔震器组件进行支撑，所述导轨组件通过所述叉杆组件与所述连接总成组件相连接、通过所述叉杆组件和所述空气弹簧与所述安装底板相连。

2.如权利要求1所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：所述安装底板和所述导轨组件中的一个固定安装于所述交通工具的地板上，另一个用于安装所述座椅。

3.如权利要求2所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：所述隔震器组件包括两个隔震器，两个隔震器以前后方式或以左右方式相对设置在所述安装底板上，两个隔震器的压缩方向设置为形成一定夹角；两个隔震器压缩方向的延长线相交于所述座椅上的乘员的身体重心附近。

4.如权利要求3所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：所述隔震器为钢丝绳隔振器、板簧隔震器、螺旋簧隔震器、电磁隔震器或蝶形簧隔震器中的一种，其能够有效衰减最大冲击输入加速度至少为700G，其载荷范围为45KG-130KG，压缩行程为10-60mm。

5.如权利要求4所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：所述叉杆组件采用左右对称设置的剪刀叉结构，在其两侧设置的叉杆下方与所述连接总成组件以可枢转的方式进行固定，所述叉杆组件两侧叉杆的上方与所述导轨组件的两条导轨相连接，其中一对叉杆的上方以可枢转的方式固定于所述导轨组件的两条导轨的一端，构成转动端，另一对叉杆的上方以可滑动的方式设置于所述导轨组件的两条导轨的另一端，构成滑动端，两侧叉杆的交叉轴之间设置有连接销轴，所述空气弹簧设置于该连接销轴和安装底板之间。

6.如权利要求5所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：进一步包括控制所述空气弹簧的气阀开关，用于控制所述空气弹簧内的气压，以调节所述空气弹簧的预张紧力。

7.如权利要求6所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：所述交通工具为军用或警用交通工具。

8.如权利要求7所述的防雷爆二级组合空气减震器，其特征在于：所述交通工具所经受冲击由爆炸物爆炸所产生，经所述防雷爆二级组合空气减震器衰减后传递到所述座椅上的冲击加速度小于60G。