CN111845492A - 一种军用车辆座椅缓冲隔断装置及缓冲隔断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆防爆领域，具体涉及一种军用车辆座椅缓冲隔断装置及缓冲隔断方法。所述装置设置在座椅骨架背部或侧面，所述装置包括：固定机构：包括上固定单头和下固定单头，用于实现缓冲隔断装置与座椅的连接；启动机构：用于防止缓冲隔断装置的误触发和缓冲吸能过程的启动；缓冲机构：用于爆炸过程中对冲击能量的缓冲、隔断；包括内管、外管和设置在内管和外管之间的呈片状的蛇形簧，蛇形簧下端与下固定单头连接，下固定单头与内管连接，上固定单头与外管连接，蛇形簧上端相对外管可相对运动一段距离。本发明座椅缓冲隔断装置，通过利用蛇形簧在座椅受到冲击后的塑性变形来实现从座椅到乘员的冲击能量的隔断，有效提高座椅防护性能。
Description
技术领域
本发明属于车辆防爆领域，具体涉及一种军用车辆座椅缓冲隔断装置及缓冲隔断方法。
背景技术
地面地雷及简易爆炸装置(IED)是军用车辆面临的巨大威胁，车辆底部防护技术和座椅防护技术是减少乘员损伤的重要手段。防雷座椅作为乘员保护的最后一道防线，需对传递到座椅安装点的爆炸冲击所产生的能量进行缓冲、衰减。因此，防雷座椅缓冲隔断装置的设计是保护乘员安全的关键，能够利用有效的空间，环节乘员冲击强度，将乘员受到的冲击峰值和时间控制在合理范围内。
面对上述情况，国外推出了配备不同形式缓冲装置的防雷座椅，如简科公司的Blasttesh系列防爆座椅采用金属带式缓冲结构，通过金属带的弹塑性变形和销与金属带的摩擦来吸收能量，但材料不可靠的情况下金属带易发生折断，且在日常行驶工况下可能发生误启动；英国Creation公司开发了一种带有弹簧减震器和橡皮缓冲器的防雷座椅，利用弹簧和橡胶弹性形变吸能，但只适用于100g以下的低速冲击，高频高速冲击下效果不理想；美国GSS公司研制的二代XYZVR系列座椅采用磁流变液缓冲装置，利用磁流变液在磁场环境下变成粘弹性固体的效应缓冲吸能，但成本较高，爆炸环境下可能存在漏液现象。
综上所述，现有座椅缓冲装置存在结构复杂、工作不稳定、高速冲击缓冲效果不理想等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种军用车辆座椅缓冲隔断装置及缓冲隔断方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种军用车辆座椅缓冲隔断装置，所述装置设置在座椅骨架背部或侧面，所述装置包括：
固定机构：包括上固定单头和下固定单头，用于实现缓冲隔断装置与座椅的连接；
启动机构：用于防止缓冲隔断装置的误触发和缓冲吸能过程的启动；
缓冲机构：用于爆炸过程中对冲击能量的缓冲、隔断；包括内管、外管和设置在内管和外管之间的呈片状的蛇形簧，所述蛇形簧下端与下固定单头连接，下固定单头与内管连接，所述上固定单头与外管连接，所述蛇形簧上端相对外管可相对运动一段距离。
进一步的，所述上固定单头和座椅的上横梁可拆卸连接，所述下固定单头和座椅的下横梁可拆卸连接。
进一步的，所述启动机构为弹片限位式启动机构。
进一步的，所述启动机构包括弹片，弹片支撑块和启动螺栓；
所述弹片与弹片支撑块连接，所述弹片支撑块与外管连接，所述弹片中部设有通孔，所述启动螺栓上部挂在弹片上，下部穿过弹片的通孔后连接到螺栓固定块上。
进一步的，所述弹片上的通孔主体呈圆形，圆形通孔周边设有多个分支状通孔。
进一步的，所述蛇形簧上部设有长条型限位孔，所述外管内壁设有与限位孔配合的限位螺栓，所述限位螺栓设置在限位孔内，对蛇形簧的上部起到相对运动且限位的作用。
进一步的，所述蛇形簧的蛇形部分弯曲角度均为90度；所述蛇形簧可拆卸连接，根据需求选择蛇形簧的材料、厚度。
进一步的，所述蛇形簧至少为一个。
一种利用上述的装置进行缓冲隔断的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)所述启动机构在座椅所受垂向冲击小于启动力时，通过所述弹片支撑所述启动螺栓，使得缓冲隔断装置在安全工况时不工作；
步骤(2)：所述启动机构在座椅所受垂向冲击大于启动力时，座椅上横梁带动所述上固定单头、外管、弹片支撑块和弹片产生向上运动的趋势，同时座椅下横梁带动所述下固定单头、内管和蛇形簧产生相对向下的运动趋势，当所述弹片塑性变形足够大时，所述启动螺栓脱离弹片的限制，外管带动蛇形簧向上运动；
步骤(3)：启动螺栓相对弹片向下运动一段距离后，蛇形簧上部限位孔受到螺栓约束，蛇形簧蛇形部分开始承受高速冲击并产生塑性变形，从而实现对冲击能量传播路径的隔断。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明提供的座椅缓冲隔断装置，上固定单头与外管相连，下固定单头与内管及蛇形簧相连，内外管在竖直方向上约束蛇形簧的运动，启动螺栓穿过金属弹片实现缓冲装置的启动，通过蛇形簧拉伸产生的塑性变形实现对车体传递给座椅冲击能量的衰减与隔断，大幅降低了车内乘员的损伤风险。
(2)本发明提供的座椅缓冲隔断装置，通过金属弹片和启动螺栓的组合，实现了缓冲隔断装置的启动力的设置，使得该缓冲隔断装置在车辆行驶于颠簸路面等安全工况时不会起作用，缓冲机构处于待命状态。
(3)本发明提供的座椅缓冲隔断装置，蛇形簧弯曲角度为90°，在受到高速冲击时蛇形簧因塑性变形而不断伸长，拉伸载荷上下波动但始终低于极限载荷，实现对高速冲击的缓冲与隔断，同时蛇形簧拉直之后可实现对座椅下滑行程的限制，防止座椅触底。
(4)本发明提供的座椅缓冲隔断装置，通过改变蛇形簧的厚度及材料可以具备不同的缓冲能力，通过改变金属弹片的数量、厚度、材料和弹片开缝宽度可以改变缓冲隔断装置的启动力，以适应不同座椅需求或不同行驶工况。
(5)本发明提供的座椅缓冲隔断装置，蛇形簧厚度较薄，制造工艺简便，与内外管装配后占用空间较小，现场装配方便，可以实现缓冲隔断装置的重复使用。
附图说明
图1是本申请座椅缓冲隔断装置剖视图。
图2是本申请蛇形簧示意图。
图3是本申请弹片示意图。
图4是本申请座椅背部安装方式下缓冲隔断装置安装及初始状态示意图。
图5是本申请座椅背部安装方式下缓冲隔断装置缓冲状态示意图。
附图标记说明：
1-上固定单头，2-连接螺栓，3-外管，4-弹片，5-弹片支撑块，6-内管，7-下固定单头，8-蛇形簧，9-螺栓固定块，10-固定螺丝，11-弹片固定螺丝，12-启动螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明的目的在于缓冲、衰减爆炸环境中车内座椅传递给乘员的冲击，提高乘员防护性能，从而提供一种新型军用车辆座椅缓冲隔断装置，能够隔断冲击能量的传递，大幅降低乘员损伤风险。此外，本发明能够根据日常驾驶和爆炸防护的需要进行调节，改变自身启动力大小，调整缓冲隔断装置的缓冲能力，同时通过更换弹片和蛇形簧还能够实现缓冲隔断装置的重复使用。
如图1所示，一种军用车辆座椅缓冲隔断装置，包括弹片4、蛇形簧8、启动螺栓12、弹片支撑块5、螺栓固定块9、上固定单头1、下固定单头7、内管6、外管3及固定螺丝和螺栓。所述上固定单头1和下固定单头7通过螺栓分别与座椅上横梁和下横梁连接。
所述军用车辆座椅缓冲隔断装置在爆炸工况下座椅受到冲击时启动机构开始作用，上固定单头1带动外管3和蛇形簧8沿内管6外壁向上运动。蛇形簧8未变形部分向上运动过程中发生塑性拉伸变形，衰减冲击能量，座椅有垂直向下的相对运动。
所述蛇形簧8上部限位孔通过螺栓2限制在竖直方向，下部通过螺栓2固定在下固定单头7上；内管6外壁和外管3内壁限制蛇形簧沿竖直方向运动。
如图2所示，所述缓冲隔断装置通过改变蛇形簧8的厚度、宽度及材料，可以具备不同的缓冲能力，并且通过更换蛇形簧8可以实现所述缓冲隔断装置的重复利用。
如图3所示，所述弹片4通过弹片固定螺丝11与弹片支撑块5相连接，启动螺栓12通过焊接与螺栓固定块9及内管6相连接，日常工况下启动螺栓12挂在弹片4上，爆炸冲击时弹片4发生变形，实现所述缓冲隔断装置缓冲过程的启动。改变弹片4的数量、厚度、材料和弹片开缝宽度及长度可以实现缓冲隔断装置启动力的变化，通过更换弹片4可以实现所述缓冲隔断装置的重复使用。
所述下固定单头7通过螺栓2与缓冲隔断装置内管6和蛇形簧8相连接，缓冲隔断装置外管3与上固定单头1连接，共同构成一个平动副约束着缓冲隔断装置的运动轨迹。通过控制座椅骨架滑轨长度约束上横梁和下横梁之间的最大距离，进而限定着缓冲隔断装置的最大行程。
在地雷或简易爆炸装置爆炸后的高速冲击下，座椅椅面骨架由于惯性相对座椅安装立柱具有向下运动的趋势，当与椅面骨架相连接的下固定单头所受冲击力超过弹片4的启动力时，下固定单头7带动启动螺栓12穿过弹片4，同时蛇形簧8向下运动一小段距离至上端受到固定于外管的螺栓2的支撑。此时，下固定单头7带动内管6及蛇形簧8沿着与外管3构成的平动副继续向下运动，蛇形簧8开始受到拉伸产生塑性变形，缓冲和衰减了爆炸冲击能量，隔断了乘员所受到的高速冲击，从而有效降低了乘员损伤风险。图4所示为所述缓冲隔断装置在座椅上的安装位置以及未工作时的初始状态，在经历爆炸冲击后该座椅缓冲隔断装置沿着滑轨相对向下运动的缓冲状态如图5所示。
Claims (9)
1.一种军用车辆座椅缓冲隔断装置，其特征在于，所述装置设置在座椅骨架背部或侧面，所述装置包括：
固定机构：包括上固定单头(1)和下固定单头(7)，用于实现缓冲隔断装置与座椅的连接；
启动机构：用于防止缓冲隔断装置的误触发和缓冲吸能过程的启动；
缓冲机构：用于爆炸过程中对冲击能量的缓冲、隔断；包括内管(6)、外管(3)和设置在内管(6)和外管(3)之间的呈片状的蛇形簧(8)，所述蛇形簧(8)下端与下固定单头(7)连接，下固定单头(7)与内管(3)连接，所述上固定单头(1)与外管(3)连接，所述蛇形簧(8)上端相对外管(3)可相对运动一段距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上固定单头(1)和座椅的上横梁可拆卸连接，所述下固定单头(7)和座椅的下横梁可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述启动机构为弹片限位式启动机构。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述启动机构包括弹片(4)，弹片支撑块(5)和启动螺栓(12)；
所述弹片(4)与弹片支撑块(5)连接，所述弹片支撑块(5)与外管(3)连接，所述弹片(4)中部设有通孔，所述启动螺栓(12)上部挂在弹片(4)上，下部穿过弹片(4)的通孔后连接到螺栓固定块(9)上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹片上的通孔主体呈圆形，圆形通孔周边设有多个分支状通孔。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述蛇形簧(8)上部设有长条型限位孔，所述外管(3)内壁设有与限位孔配合的限位螺栓，所述限位螺栓设置在限位孔内，对蛇形簧(8)的上部起到相对运动且限位的作用。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述蛇形簧(8)的蛇形部分弯曲角度均为90度；所述蛇形簧(8)可拆卸连接，根据需求选择蛇形簧(8)的材料、厚度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述蛇形簧(8)至少为一个。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的装置进行缓冲隔断的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)所述启动机构在座椅所受垂向冲击小于启动力时，通过所述弹片(4)支撑所述启动螺栓(12)，使得缓冲隔断装置在安全工况时不工作；
步骤(2)：所述启动机构在座椅所受垂向冲击大于启动力时，座椅上横梁带动所述上固定单头(1)、外管(3)、弹片支撑块(5)和弹片(4)产生向上运动的趋势，同时座椅下横梁带动所述下固定单头(7)、内管(6)和蛇形簧(8)产生相对向下的运动趋势，当所述弹片(4)塑性变形足够大时，所述启动螺栓脱离弹片(4)的限制，外管(3)带动蛇形簧(8)向上运动；
步骤(3)：启动螺栓(12)相对弹片(4)向下运动一段距离后，蛇形簧(8)上部限位孔受到螺栓约束，蛇形簧(8)蛇形部分开始承受高速冲击并产生塑性变形，从而实现对冲击能量传播路径的隔断。
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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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Xianhui Inventor after: Zhang Jincheng Inventor after: Sun Xiaowang Inventor after: Wang Guojiang Inventor after: Luo Ming Inventor after: Dai Junchao Inventor after: Tao Xiaoxiao Inventor after: Zhang Ming Inventor after: Zhou Yunbo Inventor before: Zhang Jincheng Inventor before: Wang Guojiang Inventor before: Luo Ming Inventor before: Dai Junchao Inventor before: Tao Xiaoxiao Inventor before: Wang Xianhui Inventor before: Zhang Ming Inventor before: Zhou Yunbo Inventor before: Sun Xiaowang |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |