CN110450966A - 一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，包括：壳体和蜂窝填充结构；所述蜂窝填充结构安装于壳体内部，并与壳体连接；所述蜂窝填充结构为若干蜂窝胞格组成的阵列结构；所述蜂窝胞格包括中空正六边面体薄板、中空长方面体矩形薄板和两个相互交叉的单面薄板；所述中空正六边面体薄板构成蜂窝胞格的外轮廓，所述中空长方面体矩形薄板内嵌于中空正六边面体薄板内；所述两个单面薄板以对角形式内嵌于中空长方面体矩形薄板之中。本发明对于纵向承载能力更高，对多向任意角度的载荷均具备一定的承载吸能能力，而且相对于传统蜂窝结构，多向承载力的提升，适用环境更广，缓冲吸能效果更好。

Description

一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置
技术领域
本发明属于结构缓冲吸能技术领域，具体涉及一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置。
背景技术
直升机和无人机等以其独特的垂直起落、悬停性能及机动性良好等优势广泛应用于军事、民用和运输等领域，但是直升机和无人机由于飞行高度较低，驾驶员操纵时间较短，因此坠毁机率大大增加，所以，机体结构需要抗坠毁设计或者耐撞性设计。
目前，机身坠降缓冲吸能主要依靠相关缓冲装置的塑性变形或破坏来吸收能量，将作用到乘员身体上的冲击载荷限制在可接收范围内，起到耐撞性作用。蜂窝结构以密度小、刚度低、压缩变形大、变形可控，且吸能效果好等优势，再加上制造工艺较为成熟，在缓冲吸能领域得到了广泛的应用，目前已经广泛应用于直升机耐撞性设计，并在汽车和轨道交通等领域应用甚广。
传统蜂窝构型主要有正方形、三角形和六边形等不同构型设计，承载力主要以纵向压缩为主，但是横向承载能力较弱，当承受横向载荷时，蜂窝胞格发生层叠压溃，失去承载力，吸能效果欠佳。因此传统蜂窝结构只能起单向缓冲作用，但在直升机坠毁的过程中，冲击载荷方向不确定，现有的缓冲吸能结构共面受载时，存在过早折断和失稳等问题，缺少抗多向冲击缓冲吸能的设计，难以满足冲击载荷方向不确定条件下机身的耐撞性设计。
发明内容
本发明目的是提供一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，以解决使用蜂窝作为缓冲结构时，多向承载能力较弱的技术问题。
为了解决传统缓冲结构以纵向承载为主，多向承载能力较弱的技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，包括：壳体和蜂窝填充结构；所述壳体用于安装所述缓冲吸能装置和抵抗外部载荷撞击，所述蜂窝填充结构用于碰撞时的缓冲吸能；
所述蜂窝填充结构安装于壳体内部，并与壳体连接，所述壳体作为蜂窝填充结构的支撑外壳；
所述蜂窝填充结构为若干蜂窝胞格14组成的阵列结构；
所述蜂窝胞格14包括中空正六边面体薄板141、中空长方面体矩形薄板142和两个相互交叉的单面薄板143；所述中空正六边面体薄板141构成蜂窝胞格14的外轮廓，所述中空长方面体矩形薄板142内嵌于中空正六边面体薄板141内，所述两个单面薄板143以对角形式内嵌于中空长方面体矩形薄板142之中，增加了在XY平面各个方向的承载能力；所述蜂窝胞格14内各个薄板相互连接在一起。
在蜂窝胞格14沿XY平面的横截面上，所述中空正六边面体薄板141的横截面为正六边形，中空长方面体矩形薄板142的横截面为长方形；所述中空长方面体矩形薄板142的四个竖边分别与中空正六边面体薄板141对应的四个面的中线位置连接，使得所述长方形的短边与所述正六边形相邻的两条边形成三角形稳定结构，增加了X轴方向的承载能力；所述长方形的长边与所述正六边形对应的三条边形成梯形稳定结构，增加了Y轴方向的承载力。
蜂窝胞格14内各个薄板相互连接在一起不仅可承受正交三轴的受力，而且可对多向任意角度均具备一定的承载吸能能力。
在上述方案的基础上，所述多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置用于直升机、无人机、高速铁路列车、动车组、汽车或轮船。
在上述方案的基础上，所述壳体与蜂窝填充结构之间采用胶粘方式进行连接固定。
在上述方案的基础上，所述壳体包括侧板11、上蒙皮12和下蒙皮13。
在上述方案的基础上，所述上蒙皮12的边缘与侧板11的上表面连接，所述下蒙皮13的边缘与侧板11的下表面连接。
在上述方案的基础上，所述侧板11与上蒙皮12、下蒙皮13之间采用胶粘或螺接方式连接固定。
在上述方案的基础上，所述中空长方面体矩形薄板142以垂直于上蒙皮12和下蒙皮13，且平行于侧板11的方向进行放置。
本发明的有益技术效果如下：
本发明提供了新型蜂窝胞格14，由中空正六边面体薄板141、中空长方面体矩形薄板142、单面薄板143相互交织配合组成，使得蜂窝胞格对于纵向承载能力更高，对多向任意角度的载荷均具备一定的承载吸能能力，而且相对于传统蜂窝结构，多向承载力的提升，适用环境更广，缓冲吸能效果更好，从而满足直升机或无人机等坠落时多向承载缓冲吸能的需求。
附图说明
本发明有如下附图：
图1：一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置示意图；
图2：图1的俯视图；
图3：本发明所述的蜂窝填充结构示意图；
图4：本发明所述的蜂窝胞格结构示意图一；
图5：本发明所述的蜂窝胞格结构示意图二。
附图标记：
11、侧板，12、上蒙皮，13、下蒙皮，14、蜂窝胞格，141、中空正六边面体薄板，142、中空长方面体矩形薄板，143、单面薄板。
具体实施方式
本发明提供一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更清楚、明确，以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但是本描述实例仅用于解释本发明，并不限定本发明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，包括：
壳体和蜂窝填充结构；所述壳体用于安装所述缓冲吸能装置和抵抗外部载荷撞击，所述蜂窝填充结构用于碰撞时的缓冲吸能；所述蜂窝填充结构安装于壳体内部，并与壳体连接，所述壳体作为蜂窝填充结构的支撑外壳；所述壳体对内部的蜂窝填充结构起到一定保护作用，防止外部承受微小载荷时，蜂窝填充结构发生变形，叠压等破坏。
所述蜂窝填充结构为若干蜂窝胞格14组成的阵列结构；
所述蜂窝胞格14包括中空正六边面体薄板141、中空长方面体矩形薄板142和两个相互交叉的单面薄板143；
所述中空正六边面体薄板141构成蜂窝胞格14的外轮廓，所述中空长方面体矩形薄板142内嵌于中空正六边面体薄板141内，所述两个单面薄板143以对角形式内嵌于中空长方面体矩形薄板142之中，增加了在XY平面各个方向的承载能力；所述蜂窝胞格14内各个薄板相互连接在一起。
在蜂窝胞格14沿XY平面的横截面上，所述中空正六边面体薄板141的横截面为正六边形，中空长方面体矩形薄板142的横截面为长方形；所述中空长方面体矩形薄板142的四个竖边分别与中空正六边面体薄板141对应的四个面的中线位置连接，使得所述长方形的短边与所述正六边形相邻的两条边形成三角形稳定结构，增加了X轴方向的承载能力；所述长方形的长边与所述正六边形对应的三条边形成梯形稳定结构，增加了Y轴方向的承载力。
在上述方案的基础上，所述多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置用于直升机、无人机、高速铁路列车、动车组、汽车或轮船。
在上述方案的基础上，所述壳体与蜂窝填充结构之间采用胶粘方式进行连接固定。
在上述方案的基础上，所述壳体包括侧板11、上蒙皮12和下蒙皮13。
在上述方案的基础上，所述上蒙皮12的边缘与侧板11的上表面连接，所述下蒙皮13的边缘与侧板11的下表面连接。
在上述方案的基础上，所述侧板11与上蒙皮12、下蒙皮13之间采用胶粘或螺接方式连接固定。
在上述方案的基础上，所述中空长方面体矩形薄板142以垂直于上蒙皮12和下蒙皮13，且平行于侧板11的方向进行放置。
图4所示为蜂窝胞格14，所述蜂窝胞格14由不同形式的薄板组成，所述蜂窝胞格14包括中空正六边面体薄板141、中中空长方面体矩形薄板142和两个单面薄板143；其外轮廓由中空正六边面体薄板141组成；对多个蜂窝胞格14进行阵列组合，组成大面积的填充结构，如图3所示。
中空长方面体矩形薄板142以平行于XZ、YZ平面的方向，内嵌于中空正六边面体薄板141内，且中空长方面体矩形薄板142的Y轴方向的四个棱边分别与中空正六边面体薄板141对应四个面的中线连接，使得在平行XY平面方向上，中空长方面体矩形薄板142与中空正六边面体薄板141形成三角形稳定结构和梯形稳定结构，这两种稳定结构不易压溃，因此除加强蜂窝胞格结构沿Z轴方向的承载能力之外，蜂窝胞格结构沿X轴以及Y轴方向的承载能力也得到大幅提升。
在上述方案的基础上，为增强其他不同方向的承载能力，在中空长方面体矩形薄板142之内对角设有两个单面薄板143，在横截面上，使得两个单面薄板143与中空长方面体矩形薄板142的各边形成三角形稳定结构，加强了蜂窝胞格14沿X轴以及Y轴方向的承载能力。中空正六边面体薄板141、中空长方面体矩形薄板142、单面薄板143相互交织连接形成完整的新型蜂窝胞格14，不仅具备XY平面内的承载吸能能力，而且其他任意方向，也都具备一定的承载力提升，且与传统蜂窝结构相比，沿Z轴方向的承载力更高。从而可以作为吸能缓冲装置的蜂窝填充，来满足直升机或者无人机等坠落时多向承载缓冲吸能的需求。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，包括：壳体和蜂窝填充结构；所述蜂窝填充结构安装于壳体内部，并与壳体连接，所述壳体作为蜂窝填充结构的支撑外壳；
所述蜂窝填充结构为若干蜂窝胞格(14)组成的阵列结构；
所述蜂窝胞格(14)包括中空正六边面体薄板(141)、中空长方面体矩形薄板(142)和两个相互交叉的单面薄板(143)；所述中空正六边面体薄板(141)构成蜂窝胞格(14)的外轮廓，所述中空长方面体矩形薄板(142)内嵌于中空正六边面体薄板(141)内，所述两个单面薄板(143)以对角形式内嵌于中空长方面体矩形薄板(142)之中；所述蜂窝胞格(14)内各个薄板相互连接在一起。
2.如权利要求1所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，在蜂窝胞格(14)沿XY平面的横截面上，所述中空正六边面体薄板(141)的横截面为正六边形，中空长方面体矩形薄板(142)的横截面为长方形；所述中空长方面体矩形薄板(142)的四个竖边分别与中空正六边面体薄板(141)对应的四个面的中线位置连接，使得所述长方形的短边与所述正六边形相邻的两条边形成三角形稳定结构；所述长方形的长边与所述正六边形对应的三条边形成梯形稳定结构。
3.如权利要求1所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，所述多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置用于直升机、无人机、高速铁路列车、动车组、汽车或轮船。
4.如权利要求1所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，所述壳体与蜂窝填充结构之间采用胶粘方式进行连接固定。
5.如权利要求1所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，所述壳体包括侧板(11)、上蒙皮(12)和下蒙皮(13)。
6.如权利要求5所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，所述上蒙皮(12)的边缘与侧板(11)的上表面连接，所述下蒙皮(13)的边缘与侧板(11)的下表面连接。
7.如权利要求6所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，所述侧板(11)与上蒙皮(12)、下蒙皮(13)之间采用胶粘或螺接方式连接固定。
8.如权利要求6所述的多向承载的蜂窝结构缓冲吸能装置，其特征在于，所述中空长方面体矩形薄板(142)以垂直于上蒙皮(12)和下蒙皮(13)，且平行于侧板(11)的方向进行放置。
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