一种可溃缩式车辆底部爆炸防护单向阻尼器

1.本发明属于车辆防护领域，具体涉及一种可溃缩式车辆底部爆炸防护单向阻尼器。


背景技术：

2.目前特种车辆在作战战场上面临的主要威胁表现在车辆底部受tnt等爆炸物爆炸产生的冲击。特种车辆在战场中进入到雷区或其他有预埋爆炸物的区域，爆炸物爆炸会瞬间将冲击波穿送至特种车辆底部，使车辆底部发生明显变形并且传递极高的加速度冲击至车身内部乘员对其造成伤害。
3.针对车辆底部爆炸事件带来的威胁，目前大多研究采用加装底部防护装甲的方式来提高车辆在底部爆炸冲击中的乘员防护能力，目前底部防护装甲主要形式有v型、蜂窝夹芯平板型等，上述底部防护组件的加入在一定程度上提高了装甲车辆的防护能力。
4.上述防护组件的防护原理，也就是只对冲击开始阶段能够实现防护，后续车辆会炸离地面，上述防护组件起不到作用，但是在爆炸冲击波将车辆炸离地面的同时，防护装甲与车身和乘员会同时具有较高的加速度(10g-20g)，不同的炸药量与车辆加速度略有不同；此时的加速度仍然会造成乘员的盆骨与颈椎骨折，脏器撕裂，血管破裂等，此外还会使得乘员因供血不足造成晕厥或休克。这对于乘员来说也是一种极为严重的伤害。因此，控制在车辆炸离地面对车身和乘员产生的加速度在一定的范围内，进一步提高对乘员的安全防护性能是极其必要的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可溃缩式承接车辆底部防爆装甲与车身的单向阻尼器。
6.实现本发明目的的技术解决方案为：一种可溃缩式车辆底部爆炸防护单向阻尼器，包括与车身连接的车身承接装置，与车身底部的防护组件连接的防护组件承接装置，厚度从下到上先不变后逐渐增大的锥形环状卡锥和溃缩环；
7.所述防护组件承接装置主体设置在车身承接装置主体的内部，且两者之间形成斜向轨道，防护组件承接装置上部和车身承接装置之间设有溃缩环；
8.爆炸瞬间防护组件的运动速度高于车身的运动速度，剪切销剪断，防护组件承接装置与车身承接装置之间相对运动，溃缩环溃缩的同时卡锥卡入斜向轨道并卡死，防护组件承接装置继续挤压向车身承接装置；
9.当爆炸冲击波传递至车身时，车身的运动速度高于底部防护组件，车身带动通过装甲承接装置和车身承接装置与其卡死的底部防护组件运动，车身等效质量增加。
10.进一步的，所述车身承载装置包括顶座和外部斜轨；
11.顶座与车身连接，外部斜轨整体为环状包络体，顶座设置在外部斜轨上部，外部斜轨内部腔体的形状为两段直径上大下小的锥台，上段锥台的下部直径大于下段锥台的上部
直径，外部斜轨外周面均布多个供剪切销穿过的通孔。
12.进一步的，所述顶座通过螺栓与车身连接，或者顶座和车身焊接。
13.进一步的，顶座和外部斜轨的材质为高强钢。
14.进一步的，所述防护组件承接装置包括一体设置的内部斜轨和下端承接凸台；
15.下端承接凸台和底部防护组件连接，内部斜轨的外形为直径上大下小的锥台形，内部斜轨的侧壁上均布多个与外部斜轨的通孔相匹配的供剪切销穿过的通孔。
16.进一步的，内部斜轨和下端承接凸台的材质为高强钢。
17.进一步的，下端承接凸台通过螺栓和防护组件连接，或与防护组件焊接。
18.进一步的，所述溃缩环设置在内部斜轨和顶座之间，溃缩环与内部斜轨上部固定连接，溃缩环的屈服极限在0.5-5mpa之间。
19.进一步的，所述溃缩环的材质为蜂窝铝。
20.一种车辆，包括车身、底部防护组件和均匀的设置在车身和底部防护组件之间的多个上述的单向阻尼器。
21.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
22.(1)本发明通过在车辆底部防护装甲与车身之间设置单向阻尼器，第一阶段爆炸冲击波传递至车辆底部防护装甲时，装甲承接装置挤压向车身承接装置，溃缩环挤压顶座至溃缩；使得装甲承接装置挤压向车身承接装置之间的相对运动得以缓冲，降低了第一阶段中的车身与乘员的加速度，对乘员进行了有效防护。
23.(2)本发明设计的卡锥与内外斜轨之间可以组成一个单向运动，反向锁死的机械结构；第二阶段爆炸冲击波传递至车身时，此时车身的运动速度比底部装甲更快，由车身带动底部防护装甲运动，装甲承接装置与车身承接装置之间有相背运动趋势；但卡锥与内外斜轨相合使装甲承接装置与车身承接装置之间相互卡死，车身等效质量增加，车身和乘员的加速度进一步下降，实现了第二阶段对乘员的有效防护。
24.(3)本发明装置中装甲承接装置与车身承接装置以剪切销连接，仅在爆炸等超强冲击下会剪断剪切销触发单向阻尼器；在车辆处于正常工况时，剪切销未被剪断，装甲承接装置与车身承接装置之间处于刚性连接，不影响车辆的正常工作。
25.(4)本发明装置中所有结构均为机械结构，受爆炸产生的强热强电磁干扰极小，且响应速度较快，可以在车辆被炸飞后的第一阶段与第二阶段实现对乘员进行有效防护。
附图说明
26.图1为本发明的单向阻尼器三维意图；其中(a)为从下往上视角，(b)为从上往下视角。
27.图2为车身承接装置三维示意图。
28.图3为防护组件承接装置三维示意图。
29.图4为卡锥结构示意图；其中(a)为三维图，(b)为截面图。
30.图5为剪切销三维示意图。
31.图6为单向阻尼器的安装位置示意图。
32.图7为单向阻尼器用于车体防护安装图
33.图8单向阻尼器剖面示意图。
34.附图标记说明：
35.1-顶座，2-外部斜轨，3-溃缩环，4-内部斜轨，5-下端承接凸台，6-卡锥，7-剪切销，8-车身，9-防护组件，10-车身承接装置，11-防护组件承接装置，12-单向阻尼器。
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
37.如图1-8所示，一种可溃缩式承接车辆底部防爆装甲与车身的单向阻尼器，包括防护组件承接装置11，车身承接装置10，卡锥6，剪切销7；
38.防护组件承接装置11下端的下端承接凸台5与防护组件9连接，顶端的溃缩环3受挤压溃缩吸能进行缓冲；车身承接装置10上端顶座1与车身8连接，下部的外部斜轨2与防护组件承接装置11中部的内部斜轨4与卡锥6一起组成一个单向运动，反向锁死的机械结构；剪切销7插入内、外部斜轨中作为爆炸强冲击的触发开关，当车辆遭受爆炸时，极大的冲击波会使剪切销7被剪断使整个单向阻尼装置开始工作。
39.如图1所示，一种可溃缩式车辆底部爆炸防护单向阻尼器，包括车身承接装置10，防护组件承接装置11，卡锥6，剪切销7。
40.如图2所示，车身承接装置中包含用于承接车身的顶座1，用于实现单向运动，反向锁死的外部斜轨2；
41.所述车身承接装置材料均为高强度钢；
42.所述车身承接装置为轴对称环形包络体；
43.外部斜轨2为内部空腔的形状为上端内径大，下端内径小的锥台形，其外侧为圆柱面，内侧为为圆锥形斜轨面，其内侧与卡锥6的外侧面相合；
44.顶座1上部用来承接车身，二者可以通过螺栓连接或者焊接，所述顶座1下部用来挤压防护组件承载装置中的溃缩环3进行溃缩缓冲吸能以降低车身8的加速度达到保护成员的目的。
45.如图3所示，防护组件承接装置11包含用于承接防护组件9的下端承接凸台5，用于实现单向运动，反向锁死的内部斜轨4，用于溃缩缓冲吸能的溃缩环3；
46.所述下端承接凸台5与内部斜轨4的材料均为高强度钢；所述溃缩环3的材料为屈服强度较低的钢材，或者铝材，优选为蜂窝铝；
47.所述防护组件承接装置11为轴对称环形包络体；其直径比车身承接装置10的直径小，位于车身承接装置10内侧，其间卡上卡锥6固定；
48.所述内部斜轨4外周面为上端外径大，下端外径小的锥台形，其内侧为空心圆柱形，外侧为圆锥形斜轨面，其外侧与卡锥6的内侧面相合；
49.所述溃缩环3与内部斜轨4通过焊接连接，内部斜轨4与下端承载凸台5为一个整体，下端承载凸台5可以用来承接装甲，二者可以通过螺栓或者焊接连接。
50.如图4所示，卡锥6为上端直径大，下端直径小的锥环，由下至上锥环的厚度先不变后增大，其内侧面与外侧面均为圆锥形斜轨面；
51.所述卡锥6的材料为高强钢；
52.所述卡锥6内外侧面分别与内部斜轨4和外部斜轨2相接触。
53.如图5所示，剪切销7为圆柱体，安装在内部斜轨4与外部斜轨2的销孔内；
54.所述剪切销7的材料为高强度钢，剪切销7的数量为6。
55.如图6所示，本实施方式中，车身承接装置中的顶座朝向车体，无倾斜角度；
56.当特种车辆正常行驶不受爆炸冲击时，剪切销7插入内外部斜轨销孔中，车辆不受较大冲击，剪切销7未被剪断，单向阻尼器不工作；
57.当爆炸瞬间传递较大的冲击以及极大的加速度至底部防护组件9时，底部防护组件9的运动速度比车身8的运动速度更快，剪切销7被剪断，防护组件承接装置9与车身8承接装置之间进行大位移相对运动；内部斜轨4与外部斜轨2之间的轴向距离增大，卡锥6由于重力作用卡入轨道更深处并卡死，但不阻碍防护组件承接装置与车身承接装置相向的相对运动，阻碍防护组件承接装置与车身承接装置相背离的运动；防护组件承接装置挤压向车身承接装置，溃缩环3挤压顶座至溃缩；使得防护组件承接装置挤压向车身承接装置之间的相对运动得以缓冲；
58.当爆炸传递较大冲击以及极大的加速度至车身8时，此时车身8的运动速度比底部装甲9更快，由车身带动底部防护装甲运动，防护组件承接装置与车身承接装置之间有相背运动趋势；由于卡锥6与内部斜轨4与外部斜轨2卡死，防护组件承接装置与车身承接装置之间相互卡死，车身8等效质量增加，车身8和车身内乘员的加速度进一步下降至安全范围。