本发明专利技术公开一种缓冲吸能装置，包括缓冲吸能单元、传感单元和控制单元；其利用柱状缓冲外壳和底座形成容纳气体的封闭空腔，可在利用柱状缓冲外壳的渐进式压溃变形模式，实现基本的缓冲吸能作用的基础上，通过触发封闭空腔内的气体发生装置，快速调节封闭空腔内气压，实现缓冲吸能单元对自身缓冲性能的快速自我调节，来适应相应的撞击条件。通过传感单元在碰撞事故发生前对碰撞条件进行感知，可以在冲击事故即将发生或发生的过程中，合理地控制吸能装置的吸能特性，达到优化碰撞过程，实现对乘员或设备最佳保护的效果，为自适应能量吸收装置和缓冲吸能智能化奠定了基础。本发明专利技术还提出一种上述缓冲吸能装置的控制方法。一种上述缓冲吸能装置的控制方法。一种上述缓冲吸能装置的控制方法。
【技术实现步骤摘要】
一种缓冲吸能装置及其控制方法
[0001]本专利技术属于交通运输领域，涉及缓冲吸能结构，特别是涉及一种缓冲吸能装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]缓冲吸能结构或装置被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、铁路等领域，其通过材料和结构的塑性变形来吸收碰撞过程中的动能，降低碰撞对象所遭受到冲击载荷的强度，从而减轻或避免冲击带来的损伤，达到保护乘员或仪器设备的作用。
[0003]典型的缓冲吸能装置通常采用泡沫、蜂窝等多胞材料以及各种形式的薄壁结构，具有优异的缓冲吸能特性。在实际工程应用中，需要根据预计的撞击条件(如撞击物的质量和速度等)对吸能结构进行参数设计，一旦完成加工和安装后，吸能结构能够在预设的撞击条件下发挥最佳的缓冲吸能作用。但是，当冲击条件发生改变时，吸能结构往往难以达到较好的缓冲效果。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种吸能特性可调的缓冲吸能装置及其控制方法，其通过对缓冲性能进行快速自我调节，来适应不同的撞击条件，进而解决现有缓冲吸能装置存在的无法在冲击条件发生改变时，达到较好缓冲效果的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种缓冲吸能装置，包括：
[0007]缓冲吸能单元，所述缓冲吸能单元包括柱状缓冲外壳、底座和气体发生装置；所述柱状缓冲外壳为圆柱状或直棱柱状，所述柱状缓冲外壳的一端开口，另一端封闭；所述底座与所述柱状缓冲外壳的开口端密封连接，以形成容纳气体的封闭空腔；所述气体发生装置设置于所述底座上，并位于所述封闭空腔内，所述气体发生装置能够产生气体，以调节所述封闭空腔内的气压；
[0008]传感单元，所述传感单元能够在撞击物与所述柱状缓冲外壳的封闭端碰撞之前，探测所述撞击物的碰撞信息，所述碰撞信息包括所述撞击物的碰撞速度和所述撞击物的质量；
[0009]控制单元，所述控制单元与所述传感单元和所述气体发生装置通讯连接，所述控制单元能够根据所述碰撞信息控制所述气体发生装置产生适量气体。
[0010]可选的，所述柱状缓冲外壳为金属缓冲外壳或塑料缓冲外壳；且当所述柱状缓冲外壳为所述金属缓冲外壳时，所述底座为金属底座，所述金属缓冲外壳的材质为钢、不锈钢或铝合金。
[0011]可选的，所述柱状缓冲外壳为圆柱状金属缓冲外壳，且其外径与壁厚的比值范围为30～100，轴向长度与外径的比值不大于3。
[0012]可选的，所述底座的朝向所述柱状缓冲外壳的一侧面设置有圆柱凸台，所述圆柱
状金属缓冲外壳套设于所述圆柱凸台外，并与所述圆柱凸台同轴布置；所述圆柱状金属缓冲外壳通过法兰固定于所述底座上，且所述圆柱状金属缓冲外壳的开口端与所述底座之间设置有密封圈。
[0013]可选的，所述气体发生装置包括雷管和电弧击发装置，所述雷管内填充叠氮化钠和硝酸钾的混合物或黑火药，所述电弧击发装置能够在所述控制单元的控制下向所述雷管施加电弧，以引爆所述雷管。
[0014]可选的，所述气体发生装置设置有多个，且所有所述气体发生装置在所述底座上均匀分布；任意一所述气体发生装置均与所述控制单元通讯连接，所述控制单元能够根据所述碰撞信息触发单个或多个所述气体发生装置。
[0015]可选的，所述缓冲吸能单元设置有多个，任意一所述缓冲吸能单元的所述气体发生装置均与所述控制单元通讯连接。
[0016]可选的，所述缓冲吸能单元还包括泄压装置，所述泄压装置设置于所述柱状缓冲外壳的开口端侧壁或所述底座上，所述泄压装置能够感知和释放所述封闭空腔内部气压，所述泄压装置与所述控制单元通讯连接。
[0017]可选的，所述泄压装置为具有气压感知功能的安全泄压阀，所述底座上开设有能够连通所述封闭空腔与外部的通孔，所述安全泄压阀设置于所述通孔内。
[0018]可选的，所述缓冲吸能单元设置有多个，任意一所述缓冲吸能单元的所述气体发生装置和所述安全泄压阀均与所述控制单元通讯连接。
[0019]可选的，所述缓冲吸能单元设置有多个时，所述缓冲吸能单元设置单排或多排。
[0020]本专利技术还提出一种如上述所述的缓冲吸能装置的控制方法，所述控制单元根据所述碰撞信息计算得出碰撞能量，并根据单个所述气体发生装置所能释放的气体量，触发合适数量的所述气体发生装置。
[0021]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0022]本专利技术提出的缓冲吸能装置，利用柱状缓冲外壳和底座形成容纳气体的封闭空腔，可在利用柱状缓冲外壳的渐进式压溃变形模式，实现基本的缓冲吸能作用的基础上，通过触发封闭空腔内的气体发生装置，快速调节封闭空腔内气压，实现缓冲吸能单元对自身缓冲性能的快速自我调节，来适应相应的撞击条件。本专利技术通过传感单元在碰撞事故发生前对碰撞条件进行感知，并利用控制单元根据碰撞条件触发气体发生装置，可以在冲击事故即将发生或发生的过程中，合理地控制吸能装置的吸能特性，达到优化碰撞过程，实现对乘员或设备最佳保护的效果，也为自适应能量吸收装置和缓冲吸能的智能化奠定了基础。
[0023]在本专利技术的一些技术方案中，通过在底座上设置安全泄压阀，能够有效地释放薄壁圆柱(即柱状缓冲外壳)内部气体压力，从而避免薄壁圆柱(即柱状缓冲外壳)因内压过高而发生爆炸。
[0024]在本专利技术的一些技术方案中，设计了由多个气体发生装置组成的气体发生器阵列，可根据实际需要选择气体发生装置的起爆数量，使得该缓冲吸能装置的能量吸收能够在基本吸能特性的基础上，进行多级调控，且响应速度快，稳定可控，是实现该吸能装置可控的核心。
[0025]本专利技术提出的缓冲吸能装置的控制方法，可根据实际需要选择气体发生装置的起爆数量，使得该缓冲吸能装置的能量吸收能够在基本吸能特性的基础上，进行多级调控，且
响应速度快，稳定可控，是实现该吸能装置可控的核心。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例所公开的缓冲吸能装置的整体结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例所公开的缓冲吸能单元的轴向剖面结构示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例所公开的底座的俯视图。
[0030]其中，附图标记为：
[0031]1、缓冲吸能单元；1
‑
1、柱状缓冲外壳；1
‑
2、底座；1
‑
3、气体发生装置；1
‑
4、封闭空腔；1
‑
5、圆柱凸台；1
‑
6、法兰；1
‑
7、安全泄压阀；1
‑
8通孔；
[0032]2、传感单元；
[0033]3、控制单元。
具体实施方式
[0034]下面将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种缓冲吸能装置，其特征在于，包括：缓冲吸能单元，所述缓冲吸能单元包括柱状缓冲外壳、底座和气体发生装置；所述柱状缓冲外壳为圆柱状或直棱柱状，所述柱状缓冲外壳的一端开口，另一端封闭；所述底座与所述柱状缓冲外壳的开口端密封连接，以形成容纳气体的封闭空腔；所述气体发生装置设置于所述底座上，并位于所述封闭空腔内，所述气体发生装置能够产生气体，以调节所述封闭空腔内的气压；传感单元，所述传感单元能够在撞击物与所述柱状缓冲外壳的封闭端碰撞之前，探测所述撞击物的碰撞信息，所述碰撞信息包括所述撞击物的碰撞速度和所述撞击物的质量；控制单元，所述控制单元与所述传感单元和所述气体发生装置通讯连接，所述控制单元能够根据所述碰撞信息控制所述气体发生装置产生适量气体。2.根据权利要求1所述的缓冲吸能装置，其特征在于，所述柱状缓冲外壳为金属缓冲外壳或塑料缓冲外壳；且当所述柱状缓冲外壳为所述金属缓冲外壳时，所述底座为金属底座，所述金属缓冲外壳的材质为钢、不锈钢或铝合金。3.根据权利要求2所述的缓冲吸能装置，其特征在于，所述柱状缓冲外壳为圆柱状金属缓冲外壳，且其外径与壁厚的比值范围为30～100，轴向长度与外径的比值不大于3。4.根据权利要求3所述的缓冲吸能装置，其特征在于，所述底座的朝向所述柱状缓冲外壳的一侧面设置有圆柱凸台，所述圆柱状金属缓冲外壳套设于所述圆柱凸台外，并与所述圆柱凸台同轴布置；所述圆柱状金属缓冲外壳通过法兰固定于所述底座上，且所述圆柱状金属缓冲外壳的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓伟，郭香华，钱志英，陈利，龙仁荣，张庆明，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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