本發(fā)明涉及座椅，特別涉及一種基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅。
背景技術(shù)：
1、目前在直升機(jī)和低空經(jīng)濟(jì)的研究方向中，正常飛行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和緊急迫降過(guò)程中受到的沖擊是關(guān)系到乘員身體健康以及生命安全的重要因素。而直升機(jī)在面對(duì)墜毀場(chǎng)景時(shí)主要使用抗墜毀座椅和彈射座椅兩種方式進(jìn)行乘員保護(hù)。但是彈射座椅的方式避免彈射過(guò)程中人員出現(xiàn)傷亡，需要考慮旋翼、機(jī)艙等多方面因素，對(duì)技術(shù)要求很高、實(shí)現(xiàn)難度較大。因此，通常使用直升機(jī)抗墜毀座椅作為保障乘員生命安全的最后防線，而抗墜毀座椅需要通過(guò)吸能裝置吸收耗散掉墜毀時(shí)產(chǎn)生的能量從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于乘員的保護(hù)。
2、現(xiàn)有常見的直升機(jī)抗墜毀座椅中，通常使用被動(dòng)的吸能器，通過(guò)破壞材料來(lái)消耗墜毀的能量，這種方式通常是難以二次利用的，同時(shí)往往工作行程受到機(jī)內(nèi)空間尺寸限制，不能適應(yīng)不同乘員體重進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，增加受傷的風(fēng)險(xiǎn)。最新的技術(shù)中開始使用智能阻尼器來(lái)進(jìn)行緩沖，這種阻尼器還可以兼顧到直升機(jī)座椅通常使用場(chǎng)景的隔振來(lái)提高乘員舒適性，但是這種阻尼器大多都是使用直線的形式，通過(guò)剪切或者流動(dòng)的模式來(lái)輸出阻尼力。雖然直線式阻尼器具有易安裝、出力大和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是體積質(zhì)量較大，阻尼可調(diào)范圍小、受速度影響大等缺點(diǎn)。
3、因此，為了能夠使直升機(jī)抗墜毀座椅中的阻尼器在有限重量、空間下實(shí)現(xiàn)較寬的動(dòng)態(tài)力學(xué)范圍，并兼顧普通工況下隔振和墜毀工況下耗能，需要對(duì)現(xiàn)有的直升機(jī)抗墜毀座椅結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高飛行器乘坐舒適性和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明為了能夠使直升機(jī)抗墜毀座椅中的阻尼器在有限重量、空間下實(shí)現(xiàn)較寬的動(dòng)態(tài)力學(xué)范圍，并兼顧普通工況下隔振和墜毀工況下耗能，基于磁流變復(fù)合材料提出了一種共軸雙轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)式阻尼器來(lái)提高飛行器乘坐舒適性和安全性。
2、本發(fā)明針對(duì)上訴問(wèn)題可通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
3、一種基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，包括座椅本體、座椅支撐系統(tǒng)和磁流變阻尼系統(tǒng)，所述磁流變阻尼系統(tǒng)包括安裝于所述座椅本體上的磁流變阻尼器和設(shè)置在所述座椅支撐系統(tǒng)上的傳動(dòng)件，所述傳動(dòng)件具有第一傳動(dòng)部和第二傳動(dòng)部，所述磁流變阻尼器上分別設(shè)置有用于與第一傳動(dòng)部傳動(dòng)配合的第一動(dòng)力輸入部和用于與第二傳動(dòng)部傳動(dòng)配合的第二動(dòng)力輸入部；
4、所述座椅本體在所述座椅支撐框架上沿豎直方向作動(dòng)時(shí)，所述磁流變阻尼器的第一動(dòng)力輸入部與第一傳動(dòng)部傳動(dòng)配合以形成第一阻尼狀態(tài)，或所述磁流變阻尼器的第一動(dòng)力輸入部與第一傳動(dòng)部、第二動(dòng)力輸入部與第二傳動(dòng)部同時(shí)傳動(dòng)配合以形成第二阻尼狀態(tài)。
5、進(jìn)一步，所述磁流變阻尼器為旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，并包括內(nèi)設(shè)容腔的缸體和自容腔穿出并與所述缸體轉(zhuǎn)動(dòng)配合的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上套設(shè)有與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合的軸套，所述第一傳動(dòng)部為第一齒輪并設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸位于缸體外的端部，所述第二傳動(dòng)部為第二齒輪并設(shè)置于所述軸套位于缸體外的端部。
6、進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)軸在位于所述缸體內(nèi)的端部同軸設(shè)置有第一轉(zhuǎn)盤，所述軸套在位于所述缸體內(nèi)的端部同軸設(shè)置有第二轉(zhuǎn)盤，所述第一轉(zhuǎn)盤與第二轉(zhuǎn)盤之間相互平行設(shè)置且可被驅(qū)動(dòng)地呈相反方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
7、進(jìn)一步，所述第一轉(zhuǎn)盤軸向兩側(cè)的端面、第二轉(zhuǎn)盤軸向兩側(cè)的端面以及缸體軸向兩側(cè)的端面上分別設(shè)置有磁流變復(fù)合材料，所述缸體的徑向內(nèi)壁上設(shè)置有通電后用于在缸體內(nèi)部形成勵(lì)磁磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈，所述磁流變復(fù)合材料在勵(lì)磁磁場(chǎng)作用下可改變第一轉(zhuǎn)盤與缸體軸向端面之間、第一轉(zhuǎn)盤與第二轉(zhuǎn)盤之間以及第二轉(zhuǎn)盤與缸體軸向端面之間的阻尼力大小。
8、進(jìn)一步，所述缸體包括單側(cè)開口的缸筒和可拆卸式安裝在缸筒開口側(cè)的缸蓋，所述缸蓋與第一轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置有第一支撐軸承。
9、進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)軸與軸套之間沿軸向分別設(shè)置有用于轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第二支撐軸承和第三支撐軸承。
10、進(jìn)一步，所述第二轉(zhuǎn)盤與缸筒之間設(shè)置有定向墊片，所述定向墊片用于調(diào)整第二轉(zhuǎn)盤與缸筒之間的間隙。
11、進(jìn)一步，所述座椅支撐系統(tǒng)包括底座和設(shè)置在底座上的支撐框架，所述座椅本體通過(guò)直線軸承套設(shè)在支撐框架且可被驅(qū)動(dòng)地在支撐框架上做單自由度滑動(dòng)，所述底座與位于豎直方向最低處的所述直線軸承之間設(shè)置有用于為所述座椅本體提供支撐力的彈性支撐件。
12、進(jìn)一步，所述傳動(dòng)件設(shè)置在所述底座與支撐框架之間，其包括分設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器橫向兩側(cè)且用于與第一齒輪嚙合傳動(dòng)的第一齒條和用于與第二齒輪嚙合傳動(dòng)的第二齒條；
13、當(dāng)所述第一齒輪與第一齒條嚙合傳動(dòng)時(shí)，第二齒輪與第二齒條未嚙合時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼處于第一阻尼狀態(tài)；當(dāng)所述第一齒輪與第一齒條嚙合傳動(dòng)，且第二齒輪與第二齒條也嚙合傳動(dòng)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼處于第二阻尼狀態(tài)。
14、進(jìn)一步，所述第一齒條和第二齒條均具有齒牙段且第一齒條的齒牙段長(zhǎng)度大于第二齒條的齒牙段長(zhǎng)度設(shè)置，所述第一齒條的齒牙段在豎直方向上的最高處端部高于第二齒條的齒牙段在豎直方向上的最高處端部設(shè)置。
15、本發(fā)明的有益效果是：
16、1)本發(fā)明中的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，適用于多工況場(chǎng)景，既滿足日常使用的隔振需求，也具有在墜毀時(shí)吸能的保護(hù)能力，主要通過(guò)輸入不同電流和不同工況下的齒條介入數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)工況切換；
17、2)本發(fā)明中直升機(jī)抗墜毀座椅內(nèi)的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器采用雙轉(zhuǎn)軸共軸的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)盤和軸套轉(zhuǎn)盤之間的工作區(qū)間由于產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以有效提升阻尼器的整體阻尼力，相同尺寸下可以用更小的能耗輸出更高的力；
18、3)本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器通過(guò)輸入不同電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，改變工作區(qū)間內(nèi)磁流變材料的力學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)阻尼器輸出力值的變化，具有較寬的阻尼力動(dòng)態(tài)范圍；
19、4)采用磁流變復(fù)合材料，該材料具有較好的抗沉降性和耐久性，減少磁流變材料的使用量，降低了成本。
1.一種基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：包括座椅本體、座椅支撐系統(tǒng)和磁流變阻尼系統(tǒng)，所述磁流變阻尼系統(tǒng)包括安裝于所述座椅本體上的磁流變阻尼器和設(shè)置在所述座椅支撐系統(tǒng)上的傳動(dòng)件，所述傳動(dòng)件具有第一傳動(dòng)部和第二傳動(dòng)部，所述磁流變阻尼器上分別設(shè)置有用于與第一傳動(dòng)部傳動(dòng)配合的第一動(dòng)力輸入部和用于與第二傳動(dòng)部傳動(dòng)配合的第二動(dòng)力輸入部；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述磁流變阻尼器為旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，并包括內(nèi)設(shè)容腔的缸體和自容腔穿出并與所述缸體轉(zhuǎn)動(dòng)配合的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上套設(shè)有與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合的軸套，所述第一傳動(dòng)部為第一齒輪并設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸位于缸體外的端部，所述第二傳動(dòng)部為第二齒輪并設(shè)置于所述軸套位于缸體外的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述轉(zhuǎn)軸在位于所述缸體內(nèi)的端部同軸設(shè)置有第一轉(zhuǎn)盤，所述軸套在位于所述缸體內(nèi)的端部同軸設(shè)置有第二轉(zhuǎn)盤，所述第一轉(zhuǎn)盤與第二轉(zhuǎn)盤之間相互平行設(shè)置且可被驅(qū)動(dòng)地呈相反方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述第一轉(zhuǎn)盤軸向兩側(cè)的端面、第二轉(zhuǎn)盤軸向兩側(cè)的端面以及缸體軸向兩側(cè)的端面上分別設(shè)置有磁流變復(fù)合材料，所述缸體的徑向內(nèi)壁上設(shè)置有通電后用于在缸體內(nèi)部形成勵(lì)磁磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈，所述磁流變復(fù)合材料在勵(lì)磁磁場(chǎng)作用下可改變第一轉(zhuǎn)盤與缸體軸向端面之間、第一轉(zhuǎn)盤與第二轉(zhuǎn)盤之間以及第二轉(zhuǎn)盤與缸體軸向端面之間的阻尼力大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述缸體包括單側(cè)開口的缸筒和可拆卸式安裝在缸筒開口側(cè)的缸蓋，所述缸蓋與第一轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置有第一支撐軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述轉(zhuǎn)軸與軸套之間沿軸向分別設(shè)置有用于轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第二支撐軸承和第三支撐軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述第二轉(zhuǎn)盤與缸筒之間設(shè)置有定向墊片，所述定向墊片用于調(diào)整第二轉(zhuǎn)盤與缸筒之間的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述座椅支撐系統(tǒng)包括底座和設(shè)置在底座上的支撐框架，所述座椅本體通過(guò)直線軸承套設(shè)在支撐框架且可被驅(qū)動(dòng)地在支撐框架上做單自由度滑動(dòng)，所述底座與位于豎直方向最低處的所述直線軸承之間設(shè)置有用于為所述座椅本體提供支撐力的彈性支撐件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述傳動(dòng)件設(shè)置在所述底座與支撐框架之間，其包括分設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器橫向兩側(cè)且用于與第一齒輪嚙合傳動(dòng)的第一齒條和用于與第二齒輪嚙合傳動(dòng)的第二齒條；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于磁流變技術(shù)的隔振緩沖一體化直升機(jī)抗墜毀座椅，其特征在于：所述第一齒條和第二齒條均具有齒牙段且第一齒條的齒牙段長(zhǎng)度大于第二齒條的齒牙段長(zhǎng)度設(shè)置，所述第一齒條的齒牙段在豎直方向上的最高處端部高于第二齒條的齒牙段在豎直方向上的最高處端部設(shè)置。