一种冲击载荷减缓组件及冲击载荷减缓方法与流程

本发明属于气动弹性试验技术领域，特别是涉及到一种冲击载荷减缓组件及冲击载荷减缓方法。

背景技术：

物品在使用或运输过程中，由于撞击等现象会损坏物品，特别是在航空领域，空投的物品经常会在坠地时产生较大的冲击载荷，因此需要通过塑性材料来对物品进行载荷减缓，现有的载荷减缓装置一般为一个或多个单层的弹性或塑性件构成，或者采用弹簧或油液等方式进行载荷减缓。

现有减缓冲击载荷强度的方法，存在的问题有：

1)利用单层气垫减缓冲击载荷，损坏概率高，损坏后单层气垫立即失效；

2)利用多层串联(并联)气垫减缓冲击载荷，各层受到的冲击载荷强度一样，各层发生损坏的概率一样；

3)利用多孔材料减缓冲击载荷，多为一次性用品，浪费材料；

4)使用弹簧和油液等设计系统减缓冲击载荷，结构复杂，安装和维护麻烦，成本高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种冲击载荷减缓组件及冲击载荷减缓方法，应用于包装、汽车、航空、航天领域，该减缓组件采用两层或多层气垫嵌套的方式来减缓冲击载荷强度。

本发明首先提供了一种冲击载荷减缓组件，包括至少两个气垫以及设置在气垫上的支撑机构，所述气垫包括皮面以及由所述皮面包围形成的空腔，所述皮面上设置有进气口，各所述气垫形成的空腔体积互不相同，且空腔体积较小的气垫内置于空腔体积较大的气垫内，相邻的两个外气垫与内气垫之间形成间隙，各所述气垫的进气口位于同一轴线上，所述支撑机构为筒状结构，其中段固定在气垫的进气口处，并向设置在该气垫内相邻的气垫的进气口处延伸形成内端，向设置在该气垫外相邻的气垫的进气口处延伸形成外端，所述内端设置内螺纹，所述外端设置有外螺纹，所述内端与所述中段之间的筒壁处开有若干通气孔，所述冲击载荷减缓组件还包括密封结构，能够密封所述进气口。

优选的是，所述气垫的皮面由橡胶材料构成。

在上述方案中优选的是，所述气垫的皮面形成的空腔为球状。

在上述方案中优选的是，所述气垫的皮面形成的空腔为柱状。

在上述方案中优选的是，最内层所述气垫的空腔内填充有海绵材料。

本发明另一方面提供了一种冲击载荷减缓方法，待减振物品设置在如上所述的冲击载荷减缓组件的最内层气垫形成的空腔内。

或者，一种冲击载荷减缓方法待减振物品设置在如上所述的冲击载荷减缓组件的最外层气垫之外，且所述待减振物品上设置有若干所述冲击载荷减缓组件。

本发明提供的冲击载荷减缓组件中使用的减缓材料主要是气体，不使用多孔材料、弹簧和油液，结构简单，安装和维护方便，成本低，可重复利用，减少材料浪费。

附图说明

图1为本发明冲击载荷减缓组件的一优选实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的支撑结构示意图。

图3为图1所示实施例的另一支撑结构示意图。

图4为本发明冲击载荷减缓方法的一优选实施例的冲击载荷减缓组件应用示意图。

图5为本发明冲击载荷减缓方法的一优选实施例的另一冲击载荷减缓组件应用示意图。

其中，11为第一气垫，12为第二气垫，13为第三气垫，21为第一支撑结构，22为第二支撑结构，23为第三支撑结构,3为连接件，4为待减振物品，5为降落伞；

211为第一外端，212为第一中段，213为第一内端，214为第一格栅；

221为第二外端，222为第二中段，223为第二内端，224为第二格栅；

231为第三外端，232为第三中段。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明首先提供了一种冲击载荷减缓组件，包括至少两个气垫以及设置在任意气垫上的支撑机构，所述气垫包括皮面以及由所述皮面包围形成的空腔，所述皮面上设置有进气口，各所述气垫形成的空腔体积互不相同，且空腔体积较小的气垫内置于空腔体积较大的气垫内，相邻的两个外气垫与内气垫之间形成间隙，各所述气垫的进气口位于同一轴线上，所述支撑机构为筒状结构，其中段固定在气垫的进气口处，并向设置在该气垫内相邻的气垫的进气口处延伸形成内端，向设置在该气垫外相邻的气垫的进气口处延伸形成外端，所述内端设置有内螺纹，所述外端设置有外螺纹，所述内端与所述中段之间的筒壁处开有若干通气孔，所述冲击载荷减缓组件还包括密封结构，能够密封所述进气口。

本实施例以三层气垫为例进行说明，当对三个气垫进行充气后，其形成如图1所述的结构，第三气垫13内置于第二气垫12形成的空腔内，而第二气垫12又内置于第一气垫11形成的空腔内，且第一气垫11形成的空腔最大，第二气垫12形成的空腔次之，第三气垫13形成的空腔最小，第一支撑结构21固定在第一气垫11的进气口处，第二支撑结构22固定在第二气垫12的进气口处，第三支撑结构23固定在第三气垫13的进气口处。备选实施方式中，为增强减缓效果，也可以在最内层的气垫空腔内填充海绵材料，以替代气体。三个气垫通过支撑结构进行连接，该支撑结构具有维形的作用，保证了三个气垫之间能够形成密闭空腔，从而当该冲击载荷减缓结构遭受较强冲击力时，先由最外层气垫抵消部分冲击力，之后再由中间层的气垫抵消冲击力，最后由最内层的气垫抵消冲击力。

图2给出了支撑结构的结构示意图。以三个支撑结构为例，每个支撑结构可以包括中段、外端、内端以及格栅，参考图2，最外层气垫进气口处设置的第一支撑结构21，第一支撑结构21为筒状结构，其第一中段212固定在第一气垫11的进气口，自第一支撑结构21的中段212向远离第一支撑结构的方向处延伸形成第一外端，该第一外端可有可无，如果待减振的物品(或者称为被保护的物品)设置在第三气垫13的空腔内，则可以无第一外端，如图2所示，如果待减振的物品设置在第一气垫11之外，则可以有第一外端211，如图3所示，该第一外端211通过设置的外螺纹与连接件3连接，进一步连接待减振物品。

同理，第二支撑结构22的第二中段222外环面贴紧设置在第二气垫12的进气口内环处，第三支撑结构23的第三中段223外环面贴紧设置在第三气垫13的进气口处，并且，上述中段与进气口的内环面贴紧处通过胶条等方式进行密封，备选实施方式中，也可以通过热处理等方式将气垫进气口处的皮面固定在上述各个支撑结构的中段处。

继续参考图2，第一支撑结构21自第一中段212向第二气垫22的进气口处延伸形成第一内端213，一般来说，自第一中段212至第一内端213的端点处的长度为第一气垫11形成的空腔半径与第二气垫12形成的空腔半径之差，同理，自第二中段222至第二内端223的端点处的长度为第二气垫12形成的空腔半径与第三气垫13形成的空腔半径之差，可以理解的是，当第二气垫12的皮面接触第一支撑结构21的第一内端213的端点时，以及当第三气垫13的皮面接触第二支撑结构22的第二内端223的端点时，如图2所示的三个气垫具有同心的空间位置关系，这样，保证了三个气垫除了通过支持结构相互连接以外，其它皮面不会发生接触，从而使得当外层气垫受冲击力的时候，不会通过皮面的相互接触而传递冲击力。

继续参考图2，第一内端213处设置有内螺纹，同时，第二支撑结构22的第二外端221设置外螺纹，并且第二支撑结构22的第二外端221的外螺纹适配于第一支撑结构21的第一内端213的内螺纹，同理，第二支撑结构22向第三气垫处延伸形成的第二内端223处设置有内螺纹，同时，第三支撑结构23的第三外端231设置外螺纹，并且第三支撑结构23的第三外端231的外螺纹适配于第二支撑结构22的第二内端223的内螺纹。

可以理解的是，通过上述内外螺纹的连接关系可以看出，所述冲击载荷减缓组件的安装过程如下：

第一步，将第三气垫13的进气口处固定第三支撑结构23，将第二气垫12的进气口处固定第二支撑结构22，将第一气垫11的进气口处固定第一支撑结构21；

第二步，将第三气垫13通过第二气垫12上第二支撑结构22的内孔伸入第二气垫12的空腔内，并将第三气垫13上的第三支撑结构23拧紧在第二支撑结构22的第二内端处；

第三步，将内置有第三气垫13的第二气垫12通过第一气垫11上第一支撑结构21的内孔伸入第一气垫13的空腔内，并将第二气垫12上的第二支撑结构22拧紧在第一支撑结构21的第一内端处；

第四步，通过第一气垫11上的第一支撑结构的内孔向各空腔内充气；

第五步，依次密封第三气垫13、第二气垫12以及第一气垫11。

需要说明的是，为保证在第四步充气过程中，通过第一支撑结构的内孔向各气垫内都能充气，在第一支撑结构及第二支撑结构上均设置通气孔，如图2所示，在第一支撑结构21的第一中段212与第一内端213之间的筒壁上开通孔，形成第一格栅214，同理，在第二支撑结构22的第二中段222与第二内端223之间的筒壁上开通，形成第二格栅224，第三支撑结构23的筒壁上可以设置格栅，也可以不设置。

可以理解的是，本实施例中，所述气垫的皮面由橡胶材料构成，或者其他具有可逆形变的高弹性聚合物材料。或者其他富有弹性、且在外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状的材料。本实施例中，三个气垫形成的空腔内气压等于或略大于外部气压。

可以理解的是，所述气垫的皮面结构多种多样，当充气后，其形成的空腔也存在多种形状，例如球状或柱状，对于空腔内需要较高气压的气垫，其一般采用球状结构较为稳定。

本发明另一方面提供了一种冲击载荷减缓方法，待减振物品设置在如上所述的冲击载荷减缓组件的最内层气垫形成的空腔内。如图4所示，降落伞5的底端连接最外层气垫的进气口处的支撑结构，待减振物品4设置在最内层气垫的空腔内。

或者，一种冲击载荷减缓方法待减振物品设置在如上所述的冲击载荷减缓组件的最外层气垫之外，且所述待减振物品上设置有若干所述冲击载荷减缓组件。如图5所示，降落伞5的底端连接装有待减振物品4的包裹，包裹的底端设置容纳腔，并在该容纳腔内设置有多个冲击载荷减缓组件，本示意图中，给出了4个具有两层气垫结构的冲击载荷减缓组件。

本发明提供的冲击载荷减缓组件中使用的减缓材料主要是气体，不使用多孔材料、弹簧和油液，结构简单，安装和维护方便，成本低，可重复利用，减少材料浪费。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。