RU50179U1 - Энергопоглощающий буфер транспортного средства - Google Patents
Энергопоглощающий буфер транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU50179U1 RU50179U1 RU2004104378/22U RU2004104378U RU50179U1 RU 50179 U1 RU50179 U1 RU 50179U1 RU 2004104378/22 U RU2004104378/22 U RU 2004104378/22U RU 2004104378 U RU2004104378 U RU 2004104378U RU 50179 U1 RU50179 U1 RU 50179U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- absorbing
- expanded graphite
- buffer
- vehicle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области защиты транспортных средств при столкновении с подвижным или неподвижным объектами и может быть, в частности, применено в бамперах легковых автомобилей.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи существенного увеличения энергопоглощающей способности защитного буфера транспортного средства.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в энергопоглощающем буфере транспортного средства, содержащем корпус, имеющий замкнутую полость, в которой размещен энергопоглощающий материал, в качестве последнего размещен вспученный графит.
Description
Изобретение относится к области защиты транспортных средств при столкновении с подвижным или неподвижным объектами и может быть, в частности, применено в бамперах легковых автомобилей.
Известен ударозащитный амортизатор, содержащий энергопоглощающие элементы и основание, на котором закреплены первые концы энергопоглощающих элементов; каждый энергопоглощающий элемент выполнен в виде двух пластически изгибаемых стержней, обращенные друг к другу концы которых жестко соединены между собой в одной точке, при этом вторые концы энергопоглощающих элементов выполнены с возможностью закрепления на защищаемом объекте; точка соединения стержней каждого энергопоглощающего элемента смещена относительно линии, проходящей через точки его концов, RU 2129229.
Поглощение энергии удара происходит за счет пластической деформации конструктивных элементов. Недостатком устройства является его одноразовое действие, восстановлению оно не подлежит; кроме того, восприятие удара является не объемным, а локальным, что обусловливает незначительность удельного энергопоглощения.
Известно устройство для обеспечения безопасности автомобиля, содержащее датчики и энергопоглощающие элементы; каждый энергопоглощающий элемент выполнен в виде надувной подушки интегрированной с газогенератором, расположен внутри бампера и связан с блоком управления, который соединен с ультразвуковыми датчиками, установленными в передней части бампера, на котором перед надувной подушкой выполнена откидная крышка; в надувной подушке выполнены отверстия; газогенератор расположен на силовом элементе кузова, например, на лонжероне кузова, RU 99111911 А.
В данном устройстве механическая энергия удара переходит в энергию сжатого газа. Однако устройство обеспечивает лишь незначительное энергопоглощение ввиду незначительной энергоемкости любого газа. Кроме того, устройство недостаточно надежно, так как оно работоспособно лишь после наполнения надувной подушки газом, что происходит не мгновенно. Время наполнения энергопоглощающего элемента газом соизмеримо со временем удара (порядка 0,01 с).
Известен энергопоглощающий буфер транспортного средства, содержащий корпус, имеющий замкнутую полость, в которой размещен энергопоглощающий материал, RU 2207261 С 1; в качестве энергопоглощающего (амортизирующего) материала использован
пеноматериал; кроме того, буфер содержит пружинные энергопоглощающие устройства.
Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.
Недостатком этого устройства является малая энергопоглощающая способность, поскольку поглощение энергии осуществляется локально за счет сжатия упругих элементов и разрушения хрупкого пеноматериала, который по своей физической природе имеет незначительную энергоемкость.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи существенного увеличения энергопоглощающей способности защитного буфера транспортного средства.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в энергопоглощающем буфере транспортного средства, содержащем корпус, имеющий замкнутую полость, в которой размещен энергопоглощающий материал, в качестве последнего размещен вспученный графит.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию ″новизна″.
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения объект приобретает принципиально новые свойства, отсутствующие в известных
аналогах. Если в известных устройствах механическая энергия удара переходит в механическую энергию деформации (пластической или упругой) или в энергию, необходимую для макроразрушения материала, или энергию упругого сжатия газа без изменения внутренней (молекулярной и надмолекулярной) структуры энергопоглощающего элемента, то в настоящем изобретении при восприятии вспученным графитом ударной нагрузки происходит следующее. Вспученный (интерколированный) графит представляет собой модификацию графита, характеризующуюся наличием разрушенных кристаллитных и межпакетных связей, обусловленных ван-дер-вальсовыми и ковалентными силами, что приводит к образованию тонкодисперсного порошкового материала с весьма большой удельной поверхностью. При этом частицы вспученного графита представляют собой обломки структурных элементов, содержащие энергетически крайне неуравновешенные центры, что обеспечивает высокую реакционную способность материала.
При ударном воздействии на механическую конструкцию, содержащую вспученный графит, отдельные мономолекулярные плоскости и макромолекулы графита начинают неупруго взаимодействовать. При этом непрерывно меняется надмолекулярная структура материала, происходит разрушение одних структур и образование новых структур. Весь этот процесс требует довольно
значительного энергопоглощения. Подобный процесс представляет собой квазифазовый переход. При этом поглощаемое количество энергии сопоставимо с энергией взрывчатых веществ и на порядок превышает энергию механической деформации.
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обеспечивающие восприятие ударных нагрузок, в которых были бы реализованы признаки настоящего изобретения и содержалась бы информация об их влиянии на достигаемый технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию ″изобретательский уровень″.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - общий вид автомобиля с энергопоглощающим буфером;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - график зависимости плотности энергопоглощающего материала от прилагаемой нагрузки.
Энергопоглощающий буфер транспортного средства, в конкретном примере - автомобиля 1, включает корпус 2, имеющий замкнутую полость, в которой размещен энергопоглощающий материал 3. Энергопоглощающим материалом является вспученный графит, в конкретном примере, производимый ОАО ″Оренбурггазпром″ в качестве сорбента. В таблице 1 приведены результаты испытания образца
вспученного графита в лаборатории механики Санкт-Петербургского государственного университета.
В виде примера, иллюстрирующего работу заявленного устройства, рассмотрим удар о неподвижное препятствие легкового автомобиля, массой m=2000 кг, движущегося со скоростью V=40 км/час.
По данным автомобилестроения для легкового автомобиля предельно допустимая кратковременная распределенная по энергопоглощающему буферу (бамперу) нагрузка σдоп.=5×105 Па.
Автомобиль снабжен бампером площадью S0=1,5 м2 и толщиной h0=30 см, наполненным вспученным графитом плотностью ρ0=34 кг/м3. В этом случае объем, занимаемый вспученным графитом V0=0,45 м3, а его масса m=ρ0V0=15,3 кг.
Работа ″А″ по сжатию вспученного графита определяется из соотношения:
где
σ - напряжение сжатия в бампере, Па;
S0-площадь сечения бампера, м2;
Δh - абсолютная деформация вспученного графита совместно с бампером при ударе, м;
h0- толщина бампера, м.
Так как для давлений, не превышающих 4×105 Па, зависимость напряжения от деформации можно считать линейной (фиг.3), то в этом случае соотношение для работы ″А″ имеет вид:
где K=4,5×105Пa - коэффициент пропорциональности напряжения сжатия и относительной деформации вспученного графита.
Если принять, что вся кинетическая энергия автомобиля при ударе перешла в энергию деформации вспученного графита совместно с бампером, то
Таким образом, максимальное кратковременное напряжение сжатия бампера можно определить из соотношения:
В данном случае:
Отсюда:
Это значение не превышает указанный выше предел, допустимый при ударе (5×105 Па). При этом следует иметь в виду, что расчет
проводился при весьма высокой скорости движения автомобиля (40 км/час), в то время, как практически все известные энергопоглощающие буферы транспортных средств рассчитываются на удар при максимальной скорости до 10 км/час. В частности, бампер легкового автомобиля BMW рассчитывается на удар при скорости 7 км/час.
Предварительное поджатие вспученного графита позволяет, исходя из особенностей конструкции, выбрать необходимую начальную плотность демпфирующего материала.
Заявленное изобретение позволяет резко увеличить допустимую при ударе скорость благодаря тому, что энергопоглощение осуществляется за счет квазифазового перехода энергопоглощающего материала.
Для реализации изобретения использованы известные материалы и промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».
Таблица 1 Зависимость механических свойств вспученного графита от прилагаемой нагрузки (масса стандартного образца 5 г., сечение образца -40 см2, начальная толщина 35 см.) |
||
Прилагаемая удельная нагрузка σ, 105 Па | Абсолютная деформация вспученного графита, Δh, 10-3м | Плотность вспученного графита, ρ 103 кг/м3 |
0 | 0 | 0,034 |
0,2 | 3 | 0,038 |
0,4 | 5 | 0,04 |
0,6 | 9 | 0,046 |
0,8 | 12 | 0,052 |
1,2 | 15 | 0,06 |
1,4 | 18 | 0,07 |
1,6 | 19 | 0,076 |
2.0 | 20 | 0,081 |
2,4 | 22 | 0,093 |
2,8 | 23 | 0,101 |
4,0 | 25 | 0,112 |
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104378/22U RU50179U1 (ru) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Энергопоглощающий буфер транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104378/22U RU50179U1 (ru) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Энергопоглощающий буфер транспортного средства |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU50179U1 true RU50179U1 (ru) | 2005-12-27 |
Family
ID=35870689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004104378/22U RU50179U1 (ru) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Энергопоглощающий буфер транспортного средства |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU50179U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501678C2 (ru) * | 2008-08-12 | 2013-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Мобильное роботизированное устройство, имеющее датчик столкновений |
-
2004
- 2004-02-05 RU RU2004104378/22U patent/RU50179U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501678C2 (ru) * | 2008-08-12 | 2013-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Мобильное роботизированное устройство, имеющее датчик столкновений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Marzbanrad et al. | An energy absorption comparison of square, circular, and elliptic steel and aluminum tubes under impact loading | |
JP2007197007A (ja) | 衝撃センサーにより制御されるエネルギー吸収素子を含んで成る安全緩衝装置 | |
EP0828604A1 (en) | Energy absorbing structure | |
CN102275486B (zh) | 一种吸能型汽车车门 | |
US20040262829A1 (en) | Resilient and deformable member for absorbing kinetic energy | |
CN107101835A (zh) | 安全气囊测试装置 | |
Fremgen et al. | Modeling and testing of energy absorbing lightweight materials and structures for automotive applications | |
Paulino et al. | On the use of polyurethane foam paddings to improve passive safety in crashworthiness applications | |
RU50179U1 (ru) | Энергопоглощающий буфер транспортного средства | |
US3493244A (en) | Collapsible assembly | |
CN102883921B (zh) | 冲击吸收件 | |
Dange et al. | Design and analysis of an automotive front bumper beam for low-speed impact | |
Slik et al. | Material model validation of a high efficient energy absorbing foam | |
WO2017034501A1 (en) | Nested crash box as a passive safety component in vehicles | |
Bendjaballah et al. | Numerical analysis of side airbags deployment in out-of-position situations | |
Sequeira et al. | Evaluation and characterization of crash-pulses for head-on collisions with varying overlap crash scenarios | |
Brooks et al. | Polystyrene-Urethane Composite Foam for Crash Padding Applications | |
Patil | Improvement of Vehicle Crashworthiness by Polyurethane Foam as a Highly Efficient Energy Absorber in the Side Impact Crash. | |
CN110030308B (zh) | 一种可恢复抗冲击混合隔减振装置及减振方法 | |
Niebylski et al. | Metal foams as energy absorbers for automobile bumpers | |
Yoo et al. | Development and Feasible Study of Train to Pedestrian Protection Airbag | |
Abvabi et al. | Lower extremity injuries in vehicle-pedestrian collisions using a legform impactor model | |
Miyazaki et al. | Effects of the mechanical properties of the shell and liner on the shock absorption of helmets | |
TWI610834B (zh) | 車輛撞擊潰縮裝置 | |
Shahbeyk et al. | A Numerical Study on the E ect of Accident Con guration on Pedestrian Lower Extremity Injuries |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110206 |