一种立姿假人束缚装置的制作方法

1.本发明涉及假人冲击或跌落试验的技术领域，具体涉及一种立姿假人束缚装置。


背景技术：

2.立姿假人冲击、跌落试验作为分析纵向冲击环境下人体安全性的重要手段，要求尽可能真实地模拟冲击或跌落过程中人体运动响应与损伤效应，在公共交通、电梯试载、飞机跳伞及舰船水雷防护等领域具有极其重要的工程应用价值。通常来说，一套完整的假人碰撞系统包括试验用假人、数据采集分析系统、高速摄像及束缚装置等设备。其中，假人束缚装置的作用是保护试验假人不发生意外或非试验因素损坏，固定假人的姿态与重心，影响模拟力学环境的真实性，并决定试验结果的有效性，是假人冲击/跌落试验系统至关重要的组成。然而，在某些特殊应用场景中，需要模拟人体下肢受到纵向冲击载荷后的运动状态(如下蹲、屈膝、脚踝翻转等)，传统的坐姿或躺姿束缚装置难以实现这样的技术要求。
3.目前世界上应用最广泛的拟人试验装置(atd)是hybridⅲ系列碰撞假人，由铝、铜、钢等金属制成的骨骼和覆盖在表面的乙烯树脂、橡胶及泡沫材料组成。该系列包含49kg的5百分位女性、77kg的50百分位男性以及101kg的95百分位男性。立姿假人将原来只能保持坐姿的hybridⅲ假人调整为可站、可坐，其物理质量与外形尺寸分布与hybridⅲ系列碰撞假人相当。在车辆碰撞或其他正面冲击试验中，参加试验的假人多选取坐姿，使用安全带、束缚绳等连接可达到良好的约束防护效果。然而在公共交通、电梯试载、飞机跳伞及舰船水雷防护等领域，需要使用立姿假人研究确定人的安全性，考虑到上述工况下冲击、跌落产生巨大的纵向运动惯性，假人束缚装置的设计直接决定了试验的安全性及结果的准确性，目前常见的束缚方式是采用机械的刚性连接，或借助多绳索多角度约束，这两种束缚设计往往使假人处于过约束或欠约束的状态，无法观察到假人各部位真实的运动情况，且在高级别的冲击过载下，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.为了解决目前常见的束缚方式使假人处于过约束或欠约束的状态，无法观察到假人各部位真实的运动情况的问题，本发明提出了一种立姿假人束缚装置，用于模拟获取立姿假人在冲击环境下的运动，包括：安装座、滑动部和用于安装立姿假人的连接部；
5.所述滑动部包括相互滑动的轨道和滑块；
6.所述轨道固定于所述安装座上；
7.所述连接部与所述滑块固定连接；
8.所述立姿假人沿所述轨道的放置方向运动。
9.优选的，所述滑块包括导向块、滑轮结构和固定板；
10.所述导向块和所述固定板平行放置；
11.所述导向块朝向所述固定板的侧面上伸出有导向板；
12.所述导向板与所述固定板固定连接；
13.所述滑轮结构安装于所述导向块朝向所述固定板的侧面上；
14.所述轨道设置于所述滑轮结构与所述固定板之间；
15.所述连接部安装于所述固定板上。
16.优选的，所述轨道为两端开口的筒状结构；
17.所述轨道背离所述安装座的侧壁上开设有与所述轨道等长的通槽；
18.所述导向块和所述滑轮结构安装于所述轨道的筒状结构内，且所述导向块和所述滑轮结构分别与所述轨道的筒状结构内壁接触；
19.所述导向板设置于所述通槽内；
20.所述固定板设置于所述通槽外。
21.优选的，还包括限位器；
22.所述轨道的侧壁上开设有限位孔；
23.所述限位器穿设于所述限位孔内；
24.所述限位器与所述滑块抵接。
25.优选的，所述连接部包括一个或多个挂钩；
26.所述挂钩设置于所述固定板背离所述轨道的侧面上；
27.或，所述多个挂钩沿所述固定板的延伸方向布设于所述固定板背离所述轨道的侧面上。
28.优选的，所述挂钩包括钩体和扭杆；
29.所述钩体的一端与所述固定板固定连接；
30.所述钩体朝向所述固定板的端部与所述扭杆朝向所述固定板的端部弹性连接；
31.所述钩体背离所述固定板的端部与所述扭杆背离所述固定板的端部接触。
32.优选的，所述扭杆为非闭合环形结构；
33.所述钩体朝向所述固定板的端部开设有两个不对称的盲孔；
34.所述扭杆的两端分别安装于两个所述盲孔内。
35.优选的，所述安装座包括成板状结构的底座和成杆状结构的支撑柱；
36.所述底座水平方向放置；
37.所述支撑柱沿竖直方向放置；
38.所述支撑柱的下端固定于所述底座的上侧面；
39.所述轨道固定于所述支撑柱的侧面。
40.优选的，所述安装座还包括加强筋；
41.所述加强筋设置于所述底座和所述支撑柱的连接处，且同时与所述底座和所述支撑柱固定连接。
42.优选的，所述底座包括导磁材料。
43.优选的，所述支撑柱包括中空结构的方钢。
44.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
45.本发明提供了一种立姿假人束缚装置，用于模拟获取立姿假人在冲击环境下的运动，包括：安装座、滑动部和用于安装立姿假人的连接部；所述滑动部包括相互滑动的轨道和滑块；所述轨道固定于所述安装座上；所述连接部与所述滑块固定连接；所述立姿假人沿所述轨道的放置方向运动。本发明通过设置安装座、滑动部和连接部，采用连接部将立姿假
人安装于滑动部的滑块上，采用滑动部的轨道和滑块滑动连接保证立姿假人冲击、跌落运动过程的完整性，便于试验者观察假人身体各部位的运动趋势，增强了测试环境下假人运动的真实性。
附图说明
46.图1为本发明的立姿假人半刚性束缚装置的整体结构示意图；
47.图2为本发明的滑块的结构示意图；
48.图3是本发明的挂钩的结构示意图。
49.其中，1、底座；2、轨道；3、滑块；4、挂钩；5、限位孔；6、支撑柱；7、导向块；8、滑轮结构；9、固定板；10、钩体；11、扭杆。
具体实施方式
50.本发明公开了一种立姿假人束缚装置，该装置通过设置安装座、滑动部和连接部，采用连接部将立姿假人安装于滑动部的滑块上，采用滑动部的轨道和滑块滑动连接保证立姿假人冲击、跌落运动过程的完整性，便于试验者观察假人身体各部位的运动趋势，增强了测试环境下假人运动的真实性。
51.实施例：
52.一种立姿假人束缚装置，用于模拟获取立姿假人在冲击环境下的运动，如图1所示，包括：安装座、滑动部和用于安装立姿假人的连接部；滑动部包括相互滑动的轨道2和滑块3；轨道2固定于安装座上；连接部与滑块3固定连接；立姿假人沿轨道2的放置方向运动。
53.安装座包括成板状结构的底座1和成杆状结构的支撑柱6；底座1水平方向放置；支撑柱6沿竖直方向放置；支撑柱6的下端固定于底座1的上侧面；轨道2固定于支撑柱6的侧面。底座1包括导磁材料，底座1上均匀开设有多个通孔，可通过电磁吸附或螺栓连接的方式固接于金属试验平台或地面。支撑柱6包括中空结构的方钢。支撑柱6通过焊接固定于底座1上方，为中空结构的方钢，是主要承力件。电磁磁吸底座1的设计提高了束缚装置安装的便捷性，使装置的安装使用更加简单便捷，在电梯蹲底、舰艇抗冲击模拟等领域具有独到优势。
54.安装座还包括加强筋，根据实际冲击强度设置加强筋的个数，加强筋设置于底座1和支撑柱6的连接处，且同时与底座1和支撑柱6固定连接。
55.滑块3，如图2所示，包括导向块7、滑轮结构8和固定板9；导向块7和固定板9平行放置；导向块7朝向固定板9的侧面上伸出有导向板；导向板与固定板9固定连接；滑轮结构8安装于导向块7朝向固定板9的侧面上；轨道2设置于滑轮结构8与固定板9之间；连接部安装于固定板9上。本实施例中导向块7、导向板和固定板9一体成型。
56.轨道2，如图1所示，为两端开口的筒状结构；轨道2背离安装座的侧壁上开设有与轨道2等长的通槽；导向块7和滑轮结构8安装于轨道2的筒状结构内，且导向块7和滑轮结构8分别与轨道2的筒状结构内壁接触；导向板设置于通槽内；固定板9设置于通槽外。本实施例中，轨道2选用方筒状结构，轨道2通过焊接固定于支撑柱6一侧，轨道2截面形状为“口”字型，面向假人一侧开通槽。本实施例中滑轮结构8设置为多组，通过螺钉固定于导向块7上，且分别设置于导向板的两侧，滑轮结构8的滑轮与轨道2长槽侧内表面相接触，导向块7背离
滑轮结构8的侧面与轨道2内表面相接触；导向块7向轨道2开槽侧伸出固定板9，用于固定连接部；滑块3置于轨道2内部产生相对滑动。本实施例中支撑柱6与轨道2可依据冲击试验强度合理设置高度，支撑柱6与轨道2材料可为高强度合金钢。
57.立姿假人半刚性束缚装置还包括限位器；轨道2朝向支撑柱6的侧壁与支撑柱6固定连接，轨道2背向支撑柱6的侧壁上开设通槽，轨道2的另外两个侧壁上可依据试验要求开设有对称的限位孔5；限位器穿设于限位孔5内；限位器与滑块3抵接。限位孔5中可插入限位器用以限制假人的运动距离。本实施例选用金属限位器。
58.连接部包括一个或多个挂钩4；当挂钩4为一个时，挂钩设置于固定板9背离轨道2的侧面上；当挂钩4为多个时，多个挂钩4沿固定板9的延伸方向布设于固定板9背离轨道2的侧面上。
59.挂钩4，如图3所示，包括钩体10和扭杆11；钩体10的一端与固定板9固定连接；钩体10朝向固定板9的端部与扭杆11朝向固定板9的端部弹性连接；钩体10背离固定板9的端部与扭杆11背离固定板9的端部接触。扭杆11为非闭合环形结构；钩体10朝向固定板9的端部开设有两个不对称的盲孔；扭杆11的两端分别安装于两个盲孔内。钩体10朝向固定板9的端部与固定板9焊接固定；当扭杆11两端置入盲孔时产生扭矩，当挂钩4与假人配置的连接件连接成功时，扭杆11将自动封闭，防止挂钩4与假人连接脱落。多挂钩4的设计提高了假人连接的安全性及运动平稳性，同时简化了假人束缚装置并保留了其运动能力；轨道2两侧可开设限位孔5，满足不同试验环境的需要；提高了试验的安全性与稳定性。
60.立姿假人束缚装置的具体结构，如图1、图2和图3所示：包括底座1、支撑柱6、轨道2、滑块3和挂钩4。底座1由导磁材料制成，通过电磁作用产生磁场及吸附力，从而与金属测试平台连接固定，底座1上均匀分布多个通孔，可通过螺栓固接于测试平台或地面；支撑柱6固定于底座1上，为中空结构的方钢，可根据试验需求合理设置支撑柱6的尺寸规格。轨道2截面形状为“口”字型，固接于支撑柱6上，背向支撑柱6的一侧开设有与轨道2等长的通槽；轨道2的两侧壁可依据试验要求开设对称限位孔5，通过插入限位器限制滑块3移动。
61.滑块3包括两个滑轮结构8、一个导向块7及一个固定板9；导向块7朝向固定板9的一侧伸出有导向板，滑轮结构8固接于导向块7一侧，且滑轮结构8的滑轮与导轨的通槽侧内壁接触，导向块7背向固定板9的侧壁与导轨背离通槽的内侧壁接触，使滑块3与轨道2间产生相对滑动；导向板向轨道2外侧伸出的一侧与固定板9固定连接，用于固接挂钩4。
62.挂钩4固接于固定板9一侧，本实施例设置为三个，分别固定于固定板9的两端及中间；挂钩4开口侧由金属扭杆11封闭，当挂钩4与假人连接时，扭杆11将自动封闭，防止连接脱落；滑块3与挂钩4均采用轻质高强度金属材料，防止滑动过程中产生较大惯性。
63.其具体实施方法：试验开始前，将装置通过底座1磁吸或螺栓固定于冲击塔测试平台上，此时调节滑块3高度使挂钩4与假人配置的连接件相连接，并检查挂钩4中扭杆11是否将钩体10封闭，在滑块3与轨道2间加注润滑脂或润滑油，使其充分润滑；
64.准备完成后，在落塔或电梯轿厢内试验时，按照试验冲击强度和试验需求将测试平台连同立姿假人和束缚装置提升至预定高度，提升方式可采用手动提升或电动卷扬机提升，然后松开冲击塔测试平台使假人做自由落体，并在滑块3与轨道2滚动摩擦带动下保持姿态的稳定性及运动方向的一致性；使用冲击机试验时，冲击波通过测试平台纵向传递至假人，束缚装置滑块3带动假人沿载荷作用方向运动并保持横向稳定。
65.冲击塔平台触底后，假人由于惯性作用继续发生屈膝、下蹲等运动，当膝关节、踝关节弯曲至死点，或滑块3运动至设置的限位器时，假人运动响应中止，然后利用数据采集设备分析假人冲击测试数据及运动响应特性。依托此方法可获取立姿假人在冲击环境下完整的运动趋势及动作，且提高了冲击过载下假人运动的平稳性和设备的安全性。
66.采用滑动机构连接可保证立姿假人冲击、跌落运动过程的完整性，便于试验者观察假人身体各部位的运动趋势，增强了测试环境下假人运动的真实性；滑块3与挂钩4连接使假人上躯干具备横向稳定能力，限位孔5/限位器的设计防止假人过度受载损坏，提高了立姿假人的安全性；
67.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，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，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。