專利名稱：帶環(huán)形阻尼器的抗墜毀吸能航空座椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶環(huán)形阻尼器的抗墜毀吸能航空座椅，屬于航空座椅技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
民機(jī)非正常著陸撞擊地面時，其航向、垂向速度驟減，乘員受慣性作用，對座椅產(chǎn)生垂向和航向沖擊力，該沖擊力反作用于人體，會對人體脊椎及頸部等構(gòu)成危險，給人體造成致命傷害。減小該沖擊力的唯一方法是設(shè)計專門的航空座椅。60年代初美國航空安全工程和研究部開始調(diào)查飛機(jī)墜毀引起乘員損傷的原因，調(diào)查結(jié)果提出在墜機(jī)時，航空座椅必須能充分可靠地約束乘員，同時與飛機(jī)結(jié)構(gòu)保持連接；對墜機(jī)時產(chǎn)生的平行于脊柱并施加于乘員的載荷應(yīng)作有效地限制。座椅對乘員的約束可通過座椅強(qiáng)度及座椅與機(jī)體連接強(qiáng)度設(shè)計得到滿足。針對垂向載荷要求，發(fā)展出現(xiàn)了吸能座椅技術(shù)，并提出了眾多吸能機(jī)理和方案。1960年-1970年期間提出的并經(jīng)過試驗(yàn)的吸能器方案有可壓碎的圓柱體、可旋轉(zhuǎn)的圓環(huán)、切割或劈裂裝置、可變形的鏈節(jié)等，其特點(diǎn)是通過結(jié)構(gòu)的變形和破碎吸收能量。它們都能起到緩沖作用，但僅僅通過支柱吸收垂向動能，對航向動能不起作用。此外，當(dāng)前的航空座椅還有其他不足沒有對沖擊變形后的形態(tài)做特殊設(shè)計，使座椅朝著有利于保護(hù)乘員的方式變形；座椅受沖擊后，僅椅腿壓縮或壓潰，乘員雙腿有受沖擊力的危險；乘員受航向慣性力作用，會產(chǎn)生前傾動作，其頭部會擊中前排座椅，造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對民機(jī)座椅對抗墜毀的要求，本發(fā)明提出了一種能在飛機(jī)墜地后緩沖吸能，并能產(chǎn)生理想結(jié)構(gòu)變形的航空座椅。其能減小乘客所受沖擊力，盡可能地保護(hù)乘客安全。發(fā)明技術(shù)方案
一種帶環(huán)形阻尼器的抗墜毀航空吸能座椅，包括椅板、椅背、前椅腿、后椅腿，其特征
在于
上述前椅腿為緩沖結(jié)構(gòu)具體包括前椅腿上椅管和前椅腿下椅桿，其中前椅腿下椅桿上端伸入前椅腿上椅管中，且前椅腿下椅桿上端具有與前椅腿上椅管橫截面匹配的平臺；前椅腿上椅管頂部與該平臺之間依次設(shè)置有墊塊、墊片、緩沖材料層；上述平臺側(cè)面設(shè)置有凹槽、凹槽內(nèi)安裝有彈簧和楔形塊，楔形塊的最外端卡于前椅腿上椅管的初始位置凹槽內(nèi)；
上述前椅腿垂直于地面、且下端與地面固定；上述椅板側(cè)面固定有滑塊，前椅腿上椅管上通過銷軸和銷釘安裝有滑槽；滑槽可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動；該滑塊與滑槽構(gòu)成導(dǎo)軌滑槽結(jié)構(gòu)；導(dǎo)軌滑槽結(jié)構(gòu)的滑動方向平行椅板；上述滑塊與滑槽之間安裝有用于初始位置時限制滑塊與滑槽間的相對滑動，而受力后可被沖開的限位塊；
上述后椅腿為向前上方傾斜方式布置，其下端與地面鉸接，其上端與椅板鉸鏈；后椅腿結(jié)構(gòu)與前椅腿結(jié)構(gòu)基本一致，不同點(diǎn)在于后椅腿上椅管長度和前椅腿上椅管長度不同，后椅腿下椅桿長度與前椅腿下椅桿長度不同；上述椅板分成前后兩部分，前后兩部分通過環(huán)形阻尼器鉸連； 上述椅背分成上下兩部分，上下兩部分通過環(huán)形阻尼器鉸連； 上述椅板和椅背也通過環(huán)形阻尼器鉸連；
上述環(huán)形阻尼器由內(nèi)環(huán)、外環(huán)以及填充于內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的粘彈阻尼材料組成，內(nèi)環(huán)與外環(huán)分別嵌入被連接件A和被連接件B內(nèi)，并通過轉(zhuǎn)軸串接； 椅背上還安裝有安全帶。本發(fā)明的效果(1)正常狀態(tài)下，環(huán)形阻尼器中填充粘彈材料，阻尼器內(nèi)外環(huán)不會相對轉(zhuǎn)動，并且初始座椅結(jié)構(gòu)不變形；(2)座椅受撞擊時，前、后椅腿中緩沖材料層受壓變形吸收垂向載荷；(3)受撞擊時人體前沖，作用在安全帶的力拉動椅背繞椅板后端逆時針轉(zhuǎn)動，同時隨著椅板的前移使得椅板繞前椅腿的銷軸順時針轉(zhuǎn)動，座椅結(jié)構(gòu)變形后對乘員產(chǎn)生保護(hù)作用；(4)環(huán)形阻尼器會在座椅結(jié)構(gòu)變形過程中吸收動能，減小座椅對人體的沖擊力；(5)椅板在滑槽中滑動過程中，會吸收航向動能，減小座椅對人體航向沖擊力。上述椅背上還可以安裝有頭墊。上述椅板和滑塊可以為一體化結(jié)構(gòu)。上述緩沖材料層具體可為鋁蜂窩材料。鋁蜂窩吸能材料，結(jié)構(gòu)輕，吸能性能好，在航天緩沖器中得到廣泛的應(yīng)用，但航空結(jié)構(gòu)中鋁蜂窩作為緩沖材料的應(yīng)用還沒有廣泛展開。


附圖1帶環(huán)形阻尼器的抗墜毀吸能航空座椅結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2滑槽結(jié)構(gòu)示意附圖3前椅腿結(jié)構(gòu)示意圖及局部放大附圖4環(huán)形阻尼器安裝結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖4-2為圖4-1局部放大圖； 附圖5環(huán)形阻尼器軸測圖。圖中標(biāo)號名稱1.前椅腿下椅桿，2.前椅腿上椅管，3.滑槽，4.椅板，5.環(huán)形阻尼器，6.后椅腿下椅桿，7.后椅腿上椅管，8.椅背，9.頭墊，10.銷軸，11.銷釘，12. 楔形塊，13.緩沖材料層，14.墊片，15.墊塊，16.彈簧，17.被連接件A，18.被連接件B， 19.轉(zhuǎn)軸，20.粘彈阻尼材料，21.阻尼器內(nèi)環(huán)，22.阻尼器外環(huán)，23.安全帶，24.限位塊， 25.滑塊。
具體實(shí)施例方式帶環(huán)形阻尼器的抗墜毀吸能航空座椅如附圖1-圖5所示。這里將說明該座椅的安裝方式和實(shí)施方式。(1)安裝方式
前椅腿安裝前椅腿上椅管2中先后裝入墊塊15、墊片14、緩沖材料層13。前椅腿下椅桿1上端平臺設(shè)置凹槽并裝入彈簧16和楔形塊12后，裝入前椅腿上椅管2中，卡在圖3所示位置。椅子正常受力狀態(tài)下，楔形塊12能卡住前椅腿上椅管2，不會對鋁蜂窩產(chǎn)生壓力。后椅腿安裝后椅腿下椅桿6裝入后椅腿上椅管7中，其內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)基本和前椅腿一致。
椅腿、椅板、椅背安裝銷軸10穿過前椅腿上椅管2及滑槽3，鉸接前椅腿上椅管 2和滑槽3?；?中穿過椅板4側(cè)邊的滑塊25，并在滑槽3前端布置限位塊24，防止初始狀態(tài)下椅板4的滑動，椅板4下端布置限位點(diǎn)，限制椅板4在滑槽3中的滑動距離。椅板4 分為前后兩段，兩段間安裝環(huán)形阻尼器5，后段下方鉸接后椅腿上椅管7。椅背8分為不等長的兩段，兩段之間通過環(huán)形阻尼器5鉸接，最上端采用螺栓連接頭墊9。椅板4和椅背8 之間也通過環(huán)形阻尼器5鉸接。安全帶23的兩個連接點(diǎn)分別布置在椅背8兩段的偏下位置。環(huán)形阻尼器安裝環(huán)形阻尼器內(nèi)環(huán)21中填充粘彈阻尼材料20后，將其沿花鍵放進(jìn)被連接件A 17。將環(huán)形阻尼器外環(huán)22沿花鍵放進(jìn)被連接件B 18，銷軸19穿過被連接件A 及被連接件B，在銷軸頂端擰上螺栓，固定。椅子與飛機(jī)地板結(jié)構(gòu)連接前椅腿下方采用固支形式與飛機(jī)結(jié)構(gòu)連接，后椅腿通過鉸鏈與地板結(jié)構(gòu)連接。(2)實(shí)施方式
正常受力狀態(tài)環(huán)形阻尼器不會偏轉(zhuǎn)；前、后椅腿卡在前椅管中，不會對鋁蜂窩結(jié)構(gòu)施加壓力。整個座椅結(jié)構(gòu)保持非變形狀態(tài)，其示意圖如圖1所示。沖擊受力狀態(tài)乘員乘坐于椅板上，系上胯部安全帶，安全帶通過連接點(diǎn)固定于椅背上下兩段。當(dāng)飛機(jī)非正常著陸時，因慣性作用，乘員會施加給椅板垂向沖擊力，同時乘員身體前趨，因安全帶連接，會對椅背施加航向拉力。首先，受垂向沖擊載荷作用，前椅腿下椅桿中的楔形塊滑進(jìn)前椅腿上椅管中，前椅腿下椅桿沿前椅腿上椅管內(nèi)壁滑動，沖擊鋁蜂窩結(jié)構(gòu)，鋁蜂窩的變形吸收垂向沖擊動能，后椅腿也是如此。同時，椅板因受航向沖擊力作用開始打開滑槽前端的限位塊并向前滑動，滑動過程中的摩擦力吸收航向動能，當(dāng)椅板下方的限位點(diǎn)達(dá)到滑槽位置時，會卡住椅板，阻止其進(jìn)一步滑動。而乘客前移帶來的安全帶航向拉力會拉動椅背打開環(huán)形阻尼器，使得椅背繞椅板后端逆時針轉(zhuǎn)動，同時隨著椅板滑動使得其開始繞前椅腿的銷軸順時針轉(zhuǎn)動，最終座椅結(jié)構(gòu)變形后對乘員產(chǎn)生保護(hù)作用，這其中鉸接椅板和椅背的環(huán)形阻尼器和前、后椅管上端的鉸接點(diǎn)起到了主要作用。其次，安全帶施加載荷于椅背，使得椅背和椅板上的其它環(huán)形阻尼器受力矩偏轉(zhuǎn)，吸收墜撞能量，最終椅背和椅板呈小折線變形，只要環(huán)形阻尼器粘彈物質(zhì)填充量合理，座椅變形模式就會比較符合人體在墜撞過程中的姿態(tài)，保護(hù)乘客免受傷害。
權(quán)利要求
1.一種帶環(huán)形阻尼器的航空吸能座椅，包括椅板(4)、椅背(8)、前椅腿、后椅腿，其特征在于上述前椅腿為緩沖結(jié)構(gòu)具體包括前椅腿上椅管(2)和前椅腿下椅桿(1)，其中前椅腿下椅桿(1)上端伸入前椅腿上椅管(2)中，且前椅腿下椅桿(1)上端具有與前椅腿上椅管 (2)橫截面匹配的平臺；前椅腿上椅管(2)頂部與該平臺之間依次設(shè)置有墊塊(15)、墊片 (14)、緩沖材料層(13);上述平臺側(cè)面設(shè)置有凹槽、凹槽內(nèi)安裝有彈簧(16)和楔形塊(12)， 楔形塊(12)的最外端卡于前椅腿上椅管(2)的初始位置凹槽內(nèi)；上述前椅腿垂直于地面、且下端與地面固定；上述椅板(4)側(cè)面固定有滑塊(25)，前椅腿上椅管(2)上通過銷軸(10)和銷釘(11)安裝有滑槽(3)；滑槽可繞銷軸(10)自由轉(zhuǎn)動； 該滑塊(25)與滑槽(3)構(gòu)成導(dǎo)軌滑槽結(jié)構(gòu)；導(dǎo)軌滑槽結(jié)構(gòu)的滑動方向平行椅板(4);上述滑塊(25)與滑槽(3)之間安裝有用于初始位置時限制滑塊05)與滑槽(3)間的相對滑動，而受力后可被沖開的限位塊04)；上述后椅腿為向前上方傾斜方式布置，其下端與地面鉸接，其上端與椅板(4)鉸鏈；后椅腿結(jié)構(gòu)與前椅腿結(jié)構(gòu)基本一致，不同點(diǎn)在于后椅腿上椅管(7)長度和前椅腿上椅管(2) 長度不同，后椅腿下椅桿(6 )長度與前椅腿下椅桿(1)長度不同；上述椅板(4)分成前后兩部分，前后兩部分通過環(huán)形阻尼器(5)鉸連；上述椅背(8 )分成上下兩部分，上下兩部分通過環(huán)形阻尼器(5 )鉸連；上述椅板(4)和椅背(8)也通過環(huán)形阻尼器(5)鉸連；上述環(huán)形阻尼器(5)由內(nèi)環(huán)(21)、外環(huán)(22)以及填充于內(nèi)環(huán)(21)與外環(huán)(22)之間的粘彈阻尼材料(20)組成，內(nèi)環(huán)(21)與外環(huán)(22)分別嵌入被連接件A (17)和被連接件B (18)內(nèi)，并通過轉(zhuǎn)軸(19)串接;椅背(8 )上還安裝有安全帶(23 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶環(huán)形阻尼器的航空吸能座椅，其特征在于上述椅背(8)上還安裝有頭墊(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶環(huán)形阻尼器的航空吸能座椅，其特征在于上述椅板(4)和滑塊(25)為一體化結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶環(huán)形阻尼器的航空吸能座椅，其特征在于上述緩沖材料層(13)具體為鋁蜂窩材料。
全文摘要
一種帶環(huán)形阻尼器的抗墜毀吸能航空座椅，屬于航空座椅技術(shù)領(lǐng)域。包括椅板(4)、椅背(8)、前椅腿、后椅腿，其中前椅腿和后椅腿結(jié)構(gòu)相似，為緩沖結(jié)構(gòu)；前椅腿垂直于地面、且下端與地面固定，上端通過導(dǎo)軌滑槽結(jié)構(gòu)與椅板(4)連接；后椅腿為向前上方傾斜方式布置，其下端與地面鉸接，其上端與椅板(4)鉸鏈；上述椅板(4)分成前后兩部分，前后兩部分通過環(huán)形阻尼器(5)鉸連；上述椅背(8)分成上下兩部分，上下兩部分通過環(huán)形阻尼器(5)鉸連；上述椅板(4)和椅背(8)也通過環(huán)形阻尼器(5)鉸連。本發(fā)明能在飛機(jī)墜地后緩沖吸能，并能產(chǎn)生理想結(jié)構(gòu)變形的航空座椅。其能減小乘客所受沖擊力，盡可能地保護(hù)乘客安全。
文檔編號B64D25/04GK102303704SQ201110179368
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者曾建江, 童明波, 鄒建勝, 陳智, 陳濱琦 申請人:南京航空航天大學(xué)