CN111469789B - 一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法 - Google Patents
一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111469789B CN111469789B CN202010370035.XA CN202010370035A CN111469789B CN 111469789 B CN111469789 B CN 111469789B CN 202010370035 A CN202010370035 A CN 202010370035A CN 111469789 B CN111469789 B CN 111469789B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- absorbing structure
- absorbing
- tube
- impact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
- B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
- B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
- B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/04—Landing aids; Safety measures to prevent collision with earth's surface
- B64D45/06—Landing aids; Safety measures to prevent collision with earth's surface mechanical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/62—Systems for re-entry into the earth's atmosphere; Retarding or landing devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
- B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
- B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
- B60R2019/186—Additional energy absorbing means supported on bumber beams, e.g. cellular structures or material
- B60R2019/1873—Cellular materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C2001/0054—Fuselage structures substantially made from particular materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways
Abstract
本发明实施例公开了一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法,该组合式碰撞吸能结构包括:端盖,吸能管,蜂窝铝,剪断销,一体式冲击头和导向外筒;一体式冲击头包括:依次相接的蜂窝铝锥形挤压头、沿周向布设的多个蜂窝铝切割器,吸能管切割器上设置有导向套定位孔,等径内筒段,扩孔筒段和外翻导向槽,沿扩孔筒段周向布设的多个吸能管切割器,等径内筒段周向均匀布设由多个剪断销孔;端盖套设于吸能管后端外表面,吸能管内部填充蜂窝铝,吸能管前端套设于一体式冲击头的等径内筒段,通过周向布设的剪断销与一体式冲击头和导向外筒固定,导向外筒与一体式冲击头固定连接。本发明实施例解决了装备在冲击/碰撞中的安全性与结构重量相互矛盾的难题。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于装备碰撞冲击防护技术领域,尤指一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法。
背景技术
外太空探测器着陆、车辆碰撞、飞机坠撞以及直升机迫降等过程,由于装备重量大、撞击速度快、撞击载荷大。为保证成员安全、结构安全以及电气设备的正常工作,需要通过高效缓冲结构/材料的塑性变形和断裂破坏等耗散冲击动能,同时延缓冲击过程,减小冲击载荷峰值,实现高效缓冲。
现有缓冲结构多采用单一缓冲设计,导致结构材料使用不充分、吸能结构重量大,吸能效率低下。例如,专利CN1021732291A提出一种波纹管塑形变形和泡沫铝压溃相结合的碰撞能量吸收件,但该方案仅在汽车碰撞吸能设计方面有效。再例如,S.heimbs提出一种复合材料管切割方法的吸能结构设计,将承载结构和吸能结构统一起来,完成了一种轻质高效的吸能设计方案,以应用于飞机机身下部吸能结构设计,但该发明不能完全发挥复合材料的吸能潜力。再例如,专利CN20180424提出一种基于复合材料管内翻吸能器设计,管壁内翻过程中的纤维断裂、分层等损伤实现耗能,但仅适用于复合材料管的吸能应用,吸能效率也有待提升。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法,以解决装备在冲击/碰撞中的安全性与结构重量相互矛盾的难题。
本发明实施例提供一种组合式碰撞吸能结构,包括:端盖,吸能管,蜂窝铝,剪断销,一体式冲击头和导向外筒;
其中,所述一体式冲击头包括:依次相接的蜂窝铝锥形挤压头、沿周向布设的多个蜂窝铝切割器,等径内筒段,扩孔筒段和外翻导向槽,以及沿扩孔筒段周向布设的多个吸能管切割器,吸能管切割器上设置有导向套定位孔,等径内筒段周向均匀布设由多个剪断销孔,蜂窝铝锥形挤压头、蜂窝铝切割器、等径内筒段和扩孔筒段形成中空内腔;
端盖套设于吸能管后端外表面,并与吸能管固定连接,吸能管内部填充蜂窝铝,吸能管前端套设于一体式冲击头的等径内筒段,并通过周向均匀布设的剪断销插入剪断销孔与一体式冲击头和导向外筒固定,导向外筒与一体式冲击头固定连接;
所述组合式碰撞吸能结构受到碰撞的吸能方式为:吸能管的扩孔、切割和外翻后的形状受到一体式冲击头的外壁、导向外筒内部的限制,泡沫铝受到挤压、剪切后,沿蜂窝铝锥形挤压头开槽,进入一体化冲击头内腔后排出。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程包括:
当冲击载荷超过设计限定值时,剪断销被剪断破坏,激发组合式碰撞吸能结构的缓冲吸能模式。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程还包括:
剪断销被剪断后,一体式冲击头沿吸能管轴线方向运动并压缩吸能管,吸能管接近一体式冲击头的一端运动至一体式冲击头的扩孔筒段,吸能管的管径被迫变大,激发吸能管周向塑形变形。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程还包括:
一体式冲击头继续向吸能管后端运动,周向膨胀后的吸能管前端到达吸能管切割器位置,吸能管被多个吸能器切割成条状物,使得吸能管沿其径向被切割破坏。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程还包括:
一体式冲击头继续向吸能管后端运动,吸能管被切割后形成的条状物前端运动至外翻导向槽中,条状物由于外翻导向槽的限制和导向作用,向外翻卷变形。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程中,一体式冲击头向吸能管后端运动的过程中,蜂窝铝锥形挤压头和蜂窝铝接触,并斜向挤压吸能管内蜂窝铝,导致蜂窝铝塑形压缩,使得压实后的蜂窝铝被蜂窝铝切割器切割,并进入一体化冲击头内腔后排出。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,所述组合式碰撞吸能结构,用于在正常使用场景时,通过剪断销的限位作用,作为承载结构或支撑结构使用。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构中,端头、一体式冲击头和导向外筒,采用高强度合金钢制作;吸能管为铝管或复合材料管,管壁厚度根据承载和吸能要求确定。
本发明实施例还提供一种组合式碰撞吸能结构的应用方法,将如上述任一项所述的组合式碰撞吸能结构,应用于滑橇式起落架、民机客舱、汽车前部保险杠或外太空探测器着陆装置中。
可选地,如上所述的组合式碰撞吸能结构的应用方法,
在滑橇式起落架的应用中,采用组合式碰撞吸能结构代替滑翘式起落架的竖杠,组合式碰撞吸能结构的端盖与机身下部框架相连,组合式碰撞吸能结构前端与起落架横杠相连;单侧滑橇安装至少两个组合式碰撞吸能结构,两侧滑橇对称安装;
在民机客舱的应用中,客舱下部对称安装组合式碰撞吸能结构,货舱下部采用安装的多个组合式碰撞吸能结构替换竖撑和斜撑,组合式碰撞吸能结构采用铰接与机身结构相连;
在汽车前部保险杠中,车头前端安装多个组合式碰撞吸能结构,以代替保险杠纵梁,组合式碰撞吸能结构的后端通过固定方式与车身结构连接,前端与保险杠横梁相连;
在外太空探测器着陆装置的应用中,采用组合式碰撞吸能结构替代或部分替代整个探测器着陆装置,组合式碰撞吸能结构后端与探测器机身相连,前端与足部相连;每三个组合式碰撞吸能结构并联为一组,采用至少三组。
本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构及其应用方法,组合式碰撞吸能结构采用多种吸能方式组合,包括吸能管的扩孔塑形变形吸能、吸能管的管壁切割破坏吸能、切后条状物外翻塑形变形吸能,吸能管内填蜂窝铝的斜向压缩吸能、压实后的蜂窝铝的剪切吸能。该组合式碰撞吸能结构可在最大程度发挥材料的吸能潜力,实现碰撞过程动能充分吸收、有效缓冲过载,保证碰撞后的结构安全。另外,本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构既是承载结构又是吸能结构,装备正常工作状态,该组合式碰撞吸能结构作为承载结构使用;意外碰撞冲击时激发吸能模式,该组合式碰撞吸能结构起到缓冲吸能作用。再者,该组合式碰撞吸能结构具有广泛适用性,可应用于车辆碰撞防护、外太空探测器着陆缓冲、飞机坠撞和直升机迫降过程缓冲吸能等多种抗冲击设计中。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种组合式碰撞吸能结构的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构中一体式冲击头的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构在碰撞过程中一个阶段的工作原理示意图;
图4为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构在碰撞过程中另一个阶段的工作原理示意图;
图5为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构在碰撞过程中又一个阶段的工作原理示意图;
图6为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于滑橇式起落架的结构示意图;
图7为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于民机客舱的结构示意图;
图8为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于汽车前部保险杠的结构示意图;
图9为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于外太空探测器着陆装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供一种可适用于多种冲击场景的组合式碰撞吸能结构,创造性的提出一种轴向塑形扩孔、径向切割断裂和翻折耗能相结合的管状吸能结构,结合该吸能结构内填蜂窝铝的挤压、剪切耗能,实现更为充分的动能吸收、高效的冲击缓冲。本发明实施例适用于车辆碰撞防护、外太空探测器着陆缓冲、飞机坠撞和直升机迫降等过程的抗碰撞冲击设计与防护。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的一种组合式碰撞吸能结构的结构示意图,图2为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构中一体式冲击头的结构示意图。本实施例提供的组合式碰撞吸能结构可以包括:端盖1,吸能管2,蜂窝铝3,剪断销4,一体式冲击头5和导向外筒6。
如图1和图2所示一体式冲击头5的结构,该一体式冲击头5包括:依次相接的蜂窝铝锥形挤压头51、沿周向布设的多个蜂窝铝切割器52,等径内筒段53,扩孔筒段55和外翻导向槽57,以及沿扩孔筒段55周向布设的多个吸能管切割器56,吸能管切割器56上设置有导向套定位孔58,等径内筒段53周向均匀布设由多个剪断销孔53;蜂窝铝锥形挤压头51、蜂窝铝切割器52、等径内筒段53和扩孔筒段55形成一体式冲击头5的中空内腔。
在本发明实施例中,端盖1套设于吸能管2后端外表面,并通过螺栓连接、螺纹连接等方式与吸能管2固定连接,吸能管2内部填充蜂窝铝3,吸能管2前端套设于一体式冲击头5的等径内筒段53,并通过周向均匀布设的剪断销4插入剪断销孔53与一体式冲击头5和导向外筒6固定,导向外筒6与一体式冲击头5固定连接;导向套定位孔58用于安装导向外筒6时起到定位作用。
本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构受到碰撞的吸能方式为:吸能管2的扩孔、切割和外翻后的形状受到一体式冲击头5的外壁、导向外筒6内部的限制,泡沫铝(蜂窝铝3)受到挤压、剪切后,沿蜂窝铝锥形挤压头51开槽,进入一体化冲击头5内腔后排出。
实际应用中,蜂窝铝切割器52和吸能管切割器56沿圆周方向布设个数,可以根据缓冲吸能要求和冲击载荷峰值要求确定,通常不少于3个。
图3为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构在碰撞过程中一个阶段的工作原理示意图,图4为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构在碰撞过程中另一个阶段的工作原理示意图,图5为本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构在碰撞过程中又一个阶段的工作原理示意图。
参考图3到图5所示碰撞过程,当出现碰撞情况时,碰撞载荷从一体式冲击的下端面(即外翻导向槽57)向上传递。
如图3所示,在组合式碰撞吸能结构的碰撞过程中,当冲击载荷超过设计限定值时,剪断销4被剪断破坏,激发组合式碰撞吸能结构的缓冲吸能模式。
进一步地,如图4所示,剪断销4被剪断后,一体式冲击头5沿吸能管2沿轴线方向运动并压缩吸能管2,吸能管2接近一体式冲击头5的一端运动至一体式冲击头5的扩孔筒段55,吸能管2的管径被迫变大,激发吸能管2周向塑形变形,实现缓冲耗能。
进一步地,如图4所示,一体式冲击头5继续向吸能管2后端运动,周向膨胀后的吸能管2前端到达吸能管切割器56位置,吸能管2被多个吸能器切割成条状物,通过吸能管2沿其径向被切割破坏,实现冲击动能的进一步耗散。
进一步地,如图5所示,一体式冲击头5继续向吸能管2后端运动,吸能管2被切割后形成的条状物前端运动至外翻导向槽57中,条状物由于外翻导向槽57的限制和导向作用,向外翻卷变形,进一步吸收冲击动能。
如上述吸能管2在碰撞过程中的塑形变形过程,本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构,创造性地采用吸能管2周向扩孔变形吸能、管壁切割破坏吸能、切后条状物外翻变形吸能三级顺序级联,可以最大限度发挥管壁材料的吸能潜力。
如图3到图5所示,在组合式碰撞吸能结构的碰撞过程中,一体式冲击头5向吸能管2后端运动的过程中,蜂窝铝锥形挤压头51和蜂窝铝3接触,并斜向挤压吸能管2内蜂窝铝3,导致蜂窝铝3塑形压缩,使得压实后的蜂窝铝3被蜂窝铝切割器52切割,通过压缩和切割过程中的蜂窝铝3材料屈服破坏作用,进一步耗散冲击动能,切割后的蜂窝铝3条状碎屑进入一体化冲击头5内腔并排出。
如上述蜂窝铝3在碰撞过程中的塑形压缩方式,本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构,吸能管2中填充蜂窝铝3,通过蜂窝铝3斜向压缩塑形变形吸能,以及压实蜂窝铝3切割断裂破坏吸能,可充分发挥蜂窝铝3材料的吸能潜力。
需要说明的是,本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构,在正常使用场景时,由于剪断销4的限位作用,作为承载结构或支撑结构使用;出现意外碰撞冲击或需要吸收冲击动能的景下,剪断销4被冲击载荷剪断,作为碰撞吸能结构起到缓冲作用。
在实际应用中,根据连接需要,本发明实施例中的端头可以采用活动铰接、铰球连接或固定连接等方式与被撞结构连接。
在实际应用中,根据连接需要或撞击防护需要,本发明实施例中的一体式冲击头5可以采用活动铰接、铰球连接或固定连接等方式与被撞结构连接,也可无连接直接朝向潜在撞击方向。以外太空探测器为例,安装于外太空探测器着陆装置的一体式冲击头5可以正对着陆面。
需要说明的是,本发明实施例中的一体式冲击头5可以单独使用,也可以多个联合使用,以下在本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构的应用中具体说明联合使用方式。
本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构内部填充的蜂窝铝3具备多种功能:一方面,作为正常承载功能结构时,可以提高吸能管2的抗弯刚度,防止其弯曲变形、受压失稳;另一方面,当出现碰撞时,可通过蜂窝铝3挤压变形吸能、压实后蜂窝铝3切割吸能,同吸能管2一起作用,提高能量吸收效率,同时也可防止吸能管2未膨胀段出现塑形变形或弯曲失效。
本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构,吸能管2中填充有蜂窝铝3,既可增加结构的抗弯刚度,防止压缩过程出现失稳,同时充分利用两种材料的塑形破坏吸能,实现大动能冲击过程的能量有效耗散,有效缓冲过载,保证目标物的碰撞后安全。
另外,该组合式碰撞吸能结构中,一体化冲击头5前端挤压头开槽,可以及时将压实后的蜂窝铝3排除,防止蜂窝铝3压实后吸能管2无法继续压缩,有效增加有效压缩段长度;同时设计有切割器,可以将压实后的蜂窝铝3进行切割,以进一步发挥蜂窝铝3的吸能潜力。
可选地,在本发明实施例中,端头、一体式冲击头5和导向外筒6,可以采用高强度合金钢制作;吸能管2可以为铝管或复合材料管,管壁厚度根据承载和吸能要求确定。
可选地,在本发明实施例中,剪断销44的数量、直径和材质,根据设计剪断载荷确定。
本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构,采用多种吸能方式组合,包括吸能管2的扩孔塑形变形吸能、吸能管2的管壁切割破坏吸能、切后条状物外翻塑形变形吸能,吸能管2内填蜂窝铝3的斜向压缩吸能、压实后的蜂窝铝3的剪切吸能。该组合式碰撞吸能结构可在最大程度发挥材料的吸能潜力,实现碰撞过程动能充分吸收、有效缓冲过载,保证碰撞后的结构安全。
另外,本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构既是承载结构又是吸能结构,装备正常工作状态,该组合式碰撞吸能结构作为承载结构使用;意外碰撞冲击时激发吸能模式,该组合式碰撞吸能结构起到缓冲吸能作用。再者,该组合式碰撞吸能结构具有广泛适用性,可应用于车辆碰撞防护、外太空探测器着陆缓冲、飞机坠撞和直升机迫降过程缓冲吸能等多种抗冲击设计中。
基于本发明上述实施例提供的组合式碰撞吸能结构,本发明实施例还提供一种组合式碰撞吸能结构的应用方法,该应用方法中,可以将本发明上述实施例提供的组合式碰撞吸能结构应用于滑橇式起落架、民机客舱、汽车前部保险杠或外太空探测器等着陆装置中。
本发明实施例提供的组合式碰撞吸能结构,可以适用于多种碰撞冲击场景,例如可以应用于滑橇式起落架、民机客舱、汽车前部保险杠或外太空探测器着陆装置等设备中,且具备正常工作状态下的连接、承载作用,以及冲击碰撞过程中的高效缓冲吸能作用,实现装备轻量化设计,提高装备碰撞冲击过程的安全性。以下通过几个具体实施例对该组合式碰撞吸能结构的应用方法进行说明。
实施例1:
如图6所示,为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于滑橇式起落架的结构示意图。在滑橇式起落架的应用中,采用组合式碰撞吸能结构代替滑翘式起落架的竖杠,组合式碰撞吸能结构的端盖通过机械连接结构与机身下部框架相连,组合式碰撞吸能结构底部通过机械连接结构与起落架横杠相连;单侧滑橇安装至少两个组合式碰撞吸能结构,两侧滑橇对称安装。
当直升机正常着陆时,组合式碰撞吸能结构作为支撑结构使用,直升机的结构重量和小速度着陆产生冲击力的总和低于剪断销的设计限制载荷,吸能管及内部填充的蜂窝铝材料不会发生塑性变形;当发生坠撞事故时,直升机高速撞击地面产生较大冲击载荷,当载荷超过剪断销的承载极限时,剪断销被剪断破坏,激发组合式碰撞吸能结构产生受控轴向压缩,通过吸能管的周向膨胀、径向切割、切割后条状物外翻、蜂窝铝挤压以及压实蜂窝铝切割等多种吸能方式的有机组合,充分吸收冲击动能,保护机身结构安全和乘员人身安全。
实施例2:
如图7所示,为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于民机客舱的结构示意图。在民机客舱的应用中,客舱下部对称安装组合式碰撞吸能结构,货舱下部采用安装的多个组合式碰撞吸能结构替换竖撑和斜撑,组合式碰撞吸能结构采用铰接与机身结构相连,以保证坠撞触地过程,载荷始终沿其轴向传递,以充分发挥吸能作用。
在飞机正常服役状态下,组合式碰撞吸能结构作为承载立柱使用,用于支撑货物和人员重量、维持机身形状作用。当飞机出现应急坠撞时,机身腹部撞击地面,组合式碰撞吸能结构激发吸能模式,吸能过程与实施例1相同。组合式碰撞吸能结构与蒙皮塑形变形、地板塑形变形共同作用,以吸收坠撞动能,减缓冲击载荷,保护人员安全。
实施例3:
如图8所示,为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于汽车前部保险杠的结构示意图。在汽车前部保险杠中,车头前端安装多个组合式碰撞吸能结构,以代替保险杠纵梁,组合式碰撞吸能结构的后端通过固定方式与车身结构连接,前端与保险杠横梁相连。
当汽车出现意外正面碰撞时,组合式碰撞吸能结构激发吸能模式,吸能过程与实施例1相同。组合式碰撞吸能结构与横梁共同作用,减缓冲击载荷,保护人员和车体结构安全。
实施例4:
如图9所示,为本发明提供的组合式碰撞吸能结构应用于外太空探测器着陆装置的结构示意图。在外太空探测器着陆装置的应用中,将本发明实施例中的组合式碰撞吸能结构替代(或部分替代)整个探测器着陆装置。组合式碰撞吸能结构后端通过铰接方式与探测器机身相连,前端通过铰接方式与足部相连;每三个组合式碰撞吸能结构并联为一组,采用至少三组。
当外太空探测器在星球表面垂直着陆时,足端接触地面,激发组合式碰撞吸能结构激发吸能模式,吸能过程与实施例1相同。通过组合式碰撞吸能结构作用,减缓着陆冲击载荷,保护外太空探测器着陆过程的结构安全和电子设备安全。
以上所示的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种组合式碰撞吸能结构,其特征在于,应用于滑橇式起落架、民机客舱、汽车前部保险杠或外太空探测器着陆装置中,所述组合式碰撞吸能结构包括:端盖,吸能管,蜂窝铝,剪断销,一体式冲击头和导向外筒;
其中,所述一体式冲击头包括:依次相接的蜂窝铝锥形挤压头、沿周向布设的多个蜂窝铝切割器,等径内筒段,扩孔筒段和外翻导向槽,以及沿扩孔筒段周向布设的多个吸能管切割器,吸能管切割器上设置有导向套定位孔,等径内筒段周向均匀布设由多个剪断销孔,蜂窝铝锥形挤压头、蜂窝铝切割器、等径内筒段和扩孔筒段形成中空内腔;
端盖套设于吸能管后端外表面,并与吸能管固定连接,吸能管内部填充蜂窝铝,吸能管前端套设于一体式冲击头的等径内筒段,并通过周向均匀布设的剪断销插入剪断销孔与一体式冲击头和导向外筒固定,导向外筒与一体式冲击头固定连接;
所述组合式碰撞吸能结构受到碰撞的吸能方式为:吸能管的扩孔、切割和外翻后的形状受到一体式冲击头的外壁、导向外筒内部的限制,蜂窝铝受到挤压、剪切后,沿蜂窝铝锥形挤压头开槽,进入一体化冲击头内腔后排出;其中,吸能管周向扩孔变形吸能、管壁切割破坏吸能、切后条状物外翻变形吸能的三级顺序级联吸能机制。
2.根据权利要求1所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程包括:
当冲击载荷超过设计限定值时,剪断销被剪断破坏,激发组合式碰撞吸能结构的缓冲吸能模式。
3.根据权利要求2所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程还包括:
剪断销被剪断后,一体式冲击头沿吸能管轴线方向运动并压缩吸能管,吸能管接近一体式冲击头的一端运动至一体式冲击头的扩孔筒段,吸能管的管径被迫变大,激发吸能管周向塑形变形。
4.根据权利要求2所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程还包括:
一体式冲击头继续向吸能管后端运动,周向膨胀后的吸能管前端到达吸能管切割器位置,吸能管被多个吸能器切割成条状物,使得吸能管沿其径向被切割破坏。
5.根据权利要求2所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程还包括:
一体式冲击头继续向吸能管后端运动,吸能管被切割后形成的条状物前端运动至外翻导向槽中,条状物由于外翻导向槽的限制和导向作用,向外翻卷变形。
6.根据权利要求5所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,所述组合式碰撞吸能结构的碰撞过程中,一体式冲击头向吸能管后端运动的过程中,蜂窝铝锥形挤压头和蜂窝铝接触,并斜向挤压吸能管内蜂窝铝,导致蜂窝铝塑形压缩,使得压实后的蜂窝铝被蜂窝铝切割器切割,并进入一体化冲击头内腔后排出。
7.根据权利要求5所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,所述组合式碰撞吸能结构,用于在正常使用场景时,通过剪断销的限位作用,作为承载结构或支撑结构使用。
8.根据权利要求5所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,端头、一体式冲击头和导向外筒,采用高强度合金钢制作;吸能管为铝管或复合材料管,管壁厚度根据承载和吸能要求确定。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的组合式碰撞吸能结构,其特征在于,
在滑橇式起落架的应用中,采用组合式碰撞吸能结构代替滑翘式起落架的竖杠,组合式碰撞吸能结构的端盖与机身下部框架相连,组合式碰撞吸能结构前端与起落架横杠相连;单侧滑橇安装至少两个组合式碰撞吸能结构,两侧滑橇对称安装;
在民机客舱的应用中,客舱下部对称安装组合式碰撞吸能结构,货舱下部采用安装的多个组合式碰撞吸能结构替换竖撑和斜撑,组合式碰撞吸能结构采用铰接与机身结构相连;
在汽车前部保险杠中,车头前端安装多个组合式碰撞吸能结构,以代替保险杠纵梁,组合式碰撞吸能结构的后端通过固定方式与车身结构连接,前端与保险杠横梁相连;
在外太空探测器着陆装置的应用中,采用组合式碰撞吸能结构替代或部分替代整个探测器着陆装置,组合式碰撞吸能结构后端与探测器机身相连,前端与足部相连;每三个组合式碰撞吸能结构并联为一组,采用至少三组。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010370035.XA CN111469789B (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010370035.XA CN111469789B (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111469789A CN111469789A (zh) | 2020-07-31 |
CN111469789B true CN111469789B (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=71757162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010370035.XA Active CN111469789B (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111469789B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112124605A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 上海交通大学 | 一种含填充物的内翻复合材料管式高效吸能器 |
CN114016613A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-08 | 西安长峰机电研究所 | 一种高承载复合结构轻型滑橇 |
CN115143217B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-09-05 | 西安交通大学 | 一种高材料利用率的复合材料管冲击吸能触发器和触发方法 |
CN115467272A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-12-13 | 山东高速股份有限公司 | 一种挤压口吸能方法及防撞垫结构 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0763448A1 (en) * | 1995-09-11 | 1997-03-19 | Hoogovens Staal B.V. | An energy absorbing unit and a method for the manufacture of a deformable tubular element for such a unit |
EP1902907A1 (fr) * | 2006-09-20 | 2008-03-26 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif d'absorption d'énergie pour poutre pare-chocs de véhicule automobile |
EP2048407A1 (fr) * | 2007-10-08 | 2009-04-15 | Rehau SA | Ensemble absorbeur d'énergie amélioré pour véhicule à moteur, comprenant un tube en matière plastique forcé à travers un support de rainurage préférentiellement réalisé par emboutissage |
CN103863351A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-06-18 | 中南大学 | 一种扩径切削复合式能量耗散装置及车辆 |
CN105034998A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-11 | 宁夏大学 | 碰撞吸能装置及安装有碰撞吸能装置的汽车 |
CN105905056A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 上海交通大学 | 基于复合材料管材切割内翻压溃的冲击吸能装置 |
CN107512281A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-26 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 吸能防爬器及具有其的列车车辆 |
CN206871011U (zh) * | 2017-05-12 | 2018-01-12 | 长安大学 | 汽车碰撞多级缓冲吸能装置 |
CN108674635A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-10-19 | 中国飞机强度研究所 | 一种起落架坠撞吸能装置 |
CN108860563A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-11-23 | 上海交通大学 | 一种飞机地板下抗坠撞吸能支柱 |
-
2020
- 2020-04-30 CN CN202010370035.XA patent/CN111469789B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0763448A1 (en) * | 1995-09-11 | 1997-03-19 | Hoogovens Staal B.V. | An energy absorbing unit and a method for the manufacture of a deformable tubular element for such a unit |
EP1902907A1 (fr) * | 2006-09-20 | 2008-03-26 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif d'absorption d'énergie pour poutre pare-chocs de véhicule automobile |
EP2048407A1 (fr) * | 2007-10-08 | 2009-04-15 | Rehau SA | Ensemble absorbeur d'énergie amélioré pour véhicule à moteur, comprenant un tube en matière plastique forcé à travers un support de rainurage préférentiellement réalisé par emboutissage |
CN103863351A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-06-18 | 中南大学 | 一种扩径切削复合式能量耗散装置及车辆 |
CN105034998A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-11 | 宁夏大学 | 碰撞吸能装置及安装有碰撞吸能装置的汽车 |
CN105905056A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 上海交通大学 | 基于复合材料管材切割内翻压溃的冲击吸能装置 |
CN206871011U (zh) * | 2017-05-12 | 2018-01-12 | 长安大学 | 汽车碰撞多级缓冲吸能装置 |
CN107512281A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-26 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 吸能防爬器及具有其的列车车辆 |
CN108860563A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-11-23 | 上海交通大学 | 一种飞机地板下抗坠撞吸能支柱 |
CN108674635A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-10-19 | 中国飞机强度研究所 | 一种起落架坠撞吸能装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111469789A (zh) | 2020-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111469789B (zh) | 一种组合式碰撞吸能结构及其应用方法 | |
RU2520632C2 (ru) | Лобовая часть транспортного средства для прикрепления к передней части рельсового транспортного средства, в частности, железнодорожного транспортного средства | |
CN106394685B (zh) | 电动汽车底盘总成防撞系统 | |
US6523873B1 (en) | Taper and flare energy absorption system | |
DK2694347T3 (en) | A rail vehicle fitted with a crumple zone | |
US6626474B1 (en) | Shock absorbing device | |
CN108860563B (zh) | 一种飞机地板下抗坠撞吸能支柱 | |
US8205921B2 (en) | Extruded aluminum bumper having triggers | |
ES2318588T3 (es) | Dispositivo absorbedor de choques para vehiculo ferroviario. | |
CN106394457A (zh) | 一种主动保护装置 | |
KR100916598B1 (ko) | 철도차량용 티어링 튜브완충기 | |
JP2022534601A (ja) | シルビーム等減速ユニット | |
CN213083094U (zh) | 一种汽车前保险杠防撞梁 | |
CN208630537U (zh) | 一种汽车防撞梁 | |
CN108674635B (zh) | 一种起落架坠撞吸能装置 | |
CN211442215U (zh) | 高韧性的汽车防撞梁吸能盒 | |
DE10249517B4 (de) | Stoßabsorbierende, lastbegrenzende Verbindungsvorrichtung sowie Drehflügelflugzeug mit einer solchen Verbindungsvorrichtung | |
CN211442483U (zh) | 一种具有伸缩结构的车架及汽车 | |
CN104828143B (zh) | 碰撞吸能式纵梁及车架 | |
Ali et al. | Energy absorption characteristics of a carbon fiber composite automobile lower rail: a comparative study | |
RU2475392C1 (ru) | Модуль для гашения энергии при соударении транспортных средств | |
CN211055087U (zh) | 一种汽车后保险杠的吸能骨架结构 | |
CN217672518U (zh) | 一种铝合金汽车防撞梁 | |
CN115447630B (zh) | 一种端部吸能结构及轨道车辆 | |
CN215435942U (zh) | 一种汽车车门防撞结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |