缓冲系统设计及缓冲性能测试

Key words: Low-altitude drop ; Cushioningsystem ; Airbag; shock acceleration
中图分类号院V226
文献标识码院A
文章编号院2096-4390渊2021冤20-0087-02
灾害现场袁往往出现道路阻断等复杂环境袁在救援车辆无法 驶入或非常危险的救援场合袁 急需一种研发超低空投放装备袁 满足救援车辆吊挂并超低空投放快速进入灾害现场袁实现精准 投放袁开展救援工作遥 超低空投放缓冲系统由起吊装置尧防护货 台及空投缓冲装置组成袁其中缓冲装置的防护性能对超低空投 放过程起着尤为重要的影响袁性能良好的缓冲防护装置将大大 降低空投车辆在着地过程中的冲击作用力袁保障救援车辆超低 空投放安全可靠袁因此抗冲击缓冲技术研究是保障车辆超低空 投放的关键因素之一遥 为此本文以缓冲气囊尧橡胶垫尧蜂窝纸板 组合缓冲装置为研究对象袁开展超低空投放缓冲装置设计及跌 落冲击测试袁通过瞬态冲击测试记录仪器记录着陆冲击过载遥
2005(4):29-31. [4]温金鹏,李斌,杨智春.缓冲气囊冲击减缓研究进展[J].宇航学 报,2010,31(11):2438-2447.
序 正向最大值 负向最大值
备注
（g）
（g）
1
22.65416
-8.8138
2
26.31092
3
30.26485
-16.30924 -14.79761
4
28.56131
tion during landing. The results show that the design can achieve the smooth landing of rescue vehicles, the effect of absorbing
shock acceleration is more than 60%, meet the design requirements.
4 结论 本文针对救援车辆超低空投放过程中降低着陆过载冲击袁 设计了缓冲气囊袁通过空投载重尧空投高度及排气孔开口大小袁 设计了缓冲气囊及气囊缓冲性能优化方案袁 并开展试验验证袁 得到如下结论院 4.1 气囊尧橡胶垫尧蜂窝纸板组合缓冲装置可以较好的降低 空投装备着陆冲击过载加速度袁有效降低跌落物体的冲击作用 力袁效果达到 60%以上袁符合设计要求遥 4.2 空投跌落过程中袁将被空投件及空投系统紧固袁成为刚 性一体袁防止跌落过程中袁相互冲击袁产生二次撞击遥 4.3 气囊缓冲装置缓冲效果袁排气孔大小与空投着地缓冲冲 击时间尧空投物体重量尧着地冲击加速度大小有显著关系遥 4.4 跌落释放试验前袁应将空投货台保持大致与跌落地点水 平袁防止跌落着地过程中袁货台先着地点产生较大过载冲击遥
2 跌落试验及性能测试 试验时袁 通过遥控脱钩器起吊超低空投放缓冲系统袁1 吨配 重代替救援车辆 渊 实战使用依据空投车辆重量确定气囊个数冤 袁 从 1.6m 的高度自由落体袁 模拟灾害现场救援车辆的超低空投 放袁保障配重着地速度为 5m/s遥 试验如图 2 所示袁从上至下袁依 次为袁1 遥控脱钩器 渊 吊钩冤 尧2 吊索尧3 配重 渊 紧固在防护货台 上冤 尧4 蜂窝纸板尧5 橡胶垫尧6 空投防护货台尧7 气囊袁配重四个方 向各安装 1 个冲击过载加速度传感器袁连接至数据采集系统遥
- 88 - 科 学 技 术 创 新
速度较大袁起吊平衡与冲击载荷关系密切袁跌落冲击过载最大 采集位置为跌落过程中先着地点袁最小为后着地点遥
图 3 无缓冲气囊跌落试验冲击载荷 有气囊缓冲装置跌落测试过程数据波形如图 4 所示袁 试验 数据如表 1 所示袁其中袁垂直地面向上为加速度正向袁垂直地面 向下为加速度负向遥 试验表明袁如图 4 所示袁在缓冲装置的试验 条件下袁距离地面 1 米进行配重跌落试验袁跌落物的冲击加速度 峰值为 35g袁有效的降低跌落物体的冲击作用袁效果达到 60%以 上曰试验表明袁气囊缓冲装置可以较好的缓冲着地冲击加速度袁 橡胶垫有效的缓冲跌落冲击过程中袁刚性材质间相互碰撞产生 的冲击力曰蜂窝纸板具有吸能效果袁由于蜂窝纸板变形后袁配重 与空投系统产生空隙袁无法形成刚性一体袁可以看到明显 2 次 触地反弹遥
-6.20086 剔除 2 个异
常数据
图 4 缓冲气囊跌落试验冲击载荷
表 1 跌落冲击试验着陆冲击过载 跌落冲击试验
经多次试验表明袁气囊缓冲效果袁第一次最佳袁反复使用袁缓 冲效果降低曰排气孔较小时袁空投系统有明显反弹袁排气孔较大 时袁缓冲性能降低袁无明显反弹现象遥 同时袁针对气囊的缓冲效 果研究袁以排气孔的开口面积为研究对象袁进行多次试验遥 研究 表明袁排气孔面积较小袁冲击加速度数据波形震荡明显袁表明重 物在跌落过程中有反弹现象曰排气孔面积较大袁缩短气囊排气 时间袁削弱缓冲作用袁因此排气孔的开口面积大小是影响气囊 缓冲效果的重要因素遥
2021 .20 科学技术创新 - 87 -
缓冲系统设计及缓冲性能测试
徐 楠 王美娜 褚福常 渊 江苏徐州工程机械研究院袁江苏 徐州 221000冤
摘 要院为实现救援车辆超低空投放安全着陆袁防止着地过程中受到过载冲击而损伤袁设计了超低空投放缓冲系统遥通过跌落
试验模拟救援车辆超低空投放袁采用过载冲击测试传感器及数采装置采集着地过程中的过载冲击遥 试验结果表明袁所设计的缓冲
装置能够实现救援车辆平稳着陆袁吸收冲击过载效果达到 60%以上袁符合设计要求遥
关键词院 超Байду номын сангаас空投放曰缓冲系统曰气囊曰过载冲击
Abstract:To achieve the safe landing ofrescue vehicle at low-altitude drop, prevent the vehicle being damaged by overload
1 缓冲气囊设计与缓冲原理 气囊缓冲的基本原理是依靠压缩载荷下的变形吸收能量袁 因此缓冲特性主要取决于气囊的变形特性遥 带有排气孔的气 囊袁是指气囊在缓冲过程中具有排气能力袁受到着陆冲击时袁冲 气气囊受到压力袁 囊内气体通过排气孔向外排泄散耗能量袁达 到对冲击能量的吸收实现缓冲着陆遥 自充气气囊是通过对气囊 结构设计实现吸收外界大气压袁起吊后通过气囊结构件的自重 将压缩的气囊展开袁气囊进行自充气袁该气囊优点是不用另带气 源袁只利用外界大气压充气袁缓冲系统更加简单尧轻便遥本文设计 自充气气囊袁结构图如图 1 所示袁2 为气囊袁呈圆柱体袁 800mm伊 1000mm 袁1 和 4 为木制板材袁超低空投放前袁以木制板材 1 自 身重力实现气囊展开袁实现自充气遥
参考文献 [1]陈刚,张志清,李艳春等. 某型无人机气囊系统设计及缓冲性 能测试[J].四川工兵学报,2014(12):17-19. [2]李建阳,王红岩,芮强等.自充气式气囊缓冲特性研究[J].振动与 冲击,2014(4):119-123. [3]孙晓伟.自落式缓冲气囊设计计算的一般方法[J].中航救生,
图 1 缓冲气囊结构示意图 作者简介院徐楠渊 1985-冤 袁籍贯院江苏徐州袁职称院工程师遥
图 2 缓冲测试系统示意图 3 分析与讨论 车辆空投跌落袁要求车辆可以承受 30g 过载冲击遥 试验过程 中袁经过多组测试袁分别为无气囊缓冲装置尧有气囊缓冲装置尧有 气囊缓冲装置条件下调节气囊排气孔面积大小等遥 无气囊缓冲 装置跌落测试如图 3 所示袁 由图可以看出存在两次明显的加速 度剧增袁 4 个通道采集冲击加速度袁其中最大峰值为 97g袁通过 高速摄像机采集跌落过程袁 该点为缓冲测试系统最先着地冲击 载荷位置遥 实验表明袁无缓冲气囊时袁缓冲测试系统着地冲击加
impact during landing, a cushioning system for low-altitude dropwas designed. The drop test was done to simulate the low-alti原
tude drop of rescue vehicles.The overload impact test sensor and data acquisition device was used to collect the shock accelera原