一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置
阅读说明：本技术 一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置 (Aviation seat energy absorption device based on shape memory alloy ) 是由 于征磊 信仁龙 李建勇 沙路明 李行 江山 张乂文 刘瑞佳 张志辉 石广丰 任露 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置,包括底座,所述底座内开设有安装腔和环形腔,所述底座贯穿固定连接有若干连通管,所述连通管连通所述安装腔与环形腔,所述底座顶壁贯穿滑动连接有滑柱,所述滑柱位于底座外部的一端固定连接有顶板,所述底座侧壁固定连接有若干导热座,所述导热座贯穿滑动连接有摩擦棒,所述导热座与顶板之间固定连接有记忆金属,所述安装腔内密封滑动套接有滑动板。优点在于：通过记忆金属与磁流变液的配合进行缓冲,相较于现有技术的缓冲效果更好,且磁流变液产生的阻力更加均匀,缓冲更加平稳,同时可以自行根据冲击力大小进行阻力的调节,更加智能,乘坐舒适度更高。(The invention discloses an aviation seat energy absorption device based on shape memory alloy, which comprises a base, wherein a mounting cavity and an annular cavity are formed in the base, the base is fixedly connected with a plurality of communicating pipes in a penetrating manner, the mounting cavity and the annular cavity are communicated with each other through the communicating pipes, the top wall of the base is connected with a sliding column in a penetrating and sliding manner, one end, positioned outside the base, of the sliding column is fixedly connected with a top plate, the side wall of the base is fixedly connected with a plurality of heat conducting seats, the heat conducting seats are connected with a friction rod in a penetrating and sliding manner, memory metal is fixedly connected between the heat conducting seats and the top plate, and a sliding plate is sleeved in the mounting cavity in a sealing and sliding manner. Has the advantages that: buffering is carried out through the cooperation of memory metal and magnetorheological suspensions, and the buffering effect in prior art is better, and the resistance that magnetorheological suspensions produced is more even, and the buffering is more steady, can carry out the regulation of resistance according to the impact force size by oneself simultaneously, and is more intelligent, and it is higher to take the comfort level.)
技术领域
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人们对于宇宙的好奇心也在不断增高，科技的不断发展才能支持人类对太空的不断探索，为了探索太空，人类不断的发射载人航空设备，进一步的去探索未知的太空，而载人航空中，航天员的安全至关重要，飞行器在下降至地面上时，飞行器内部的航空座椅依旧会具有较大的动能，现有的航空座椅往往只能单纯的使用弹簧进行缓冲，其缓冲效果较差。
现有的发明专利，如申请专利号为CN201911396535.4的一项中国专利公开了用于航空座椅的缓冲吸能装，主要由缓冲筒、阻尼件、阻尼孔、挤压件、橡胶圈等构成，通过缓冲部件对航空座椅进行缓冲吸能，而且通过在吸能空腔内设置阻尼液，使得阻尼液和连接组件之间产生的阻尼力对航空座椅进行缓冲吸能，并且能防止缓冲部件在回弹过程中动能过大，进而使得航空座椅缓慢地恢复到初始状态，从而避免对飞行员造成伤。
该技术方案中，虽然优于直接通过弹簧缓冲，但是其缓冲效果仍然一般，飞行器在降落过程中，航天员还是存在受伤的风险。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中缓冲效果较差等问题，而提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置，包括底座，所述底座内开设有安装腔和环形腔，所述底座贯穿固定连接有若干连通管，所述连通管连通所述安装腔与环形腔，所述底座顶壁贯穿滑动连接有滑柱，所述滑柱位于底座外部的一端固定连接有顶板，所述底座侧壁固定连接有若干导热座，所述导热座贯穿滑动连接有摩擦棒，所述导热座与顶板之间固定连接有记忆金属，所述安装腔内密封滑动套接有滑动板，所述滑柱位于安装腔内的一端与所述滑动板固定连接，所述环形腔内密封滑动套接有环形板，所述环形板与环形腔内底壁之间固定连接有若干缓冲弹簧，所述环形板与滑动板之间填充有磁流变液，所述滑动板下表面固定连接有第一电磁铁。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述底座下表面与所述顶板上表面均固定连接与缓冲件，所述底座上表面设置有延时开关，所述延时开关与第一电磁铁通过导线电连接。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述摩擦棒侧壁设置有磨砂层，所述导热座为铜锡合金材质制成。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述安装腔内设置有三组使得磁流变液均匀分布的搅动机构，所述搅动机构包括固定板，所述固定板通过轴承贯穿转动连接有转轴，所述安装腔内底壁通过轴承转动连接有三个螺纹杆，所述螺纹杆与滑动板螺纹连接，所述转轴与对应的所述螺纹杆通过单向轴承转动连接，所述安装腔内侧壁固定连接有若干弧形齿板，所述转轴侧壁通过轴承转动连接有若干搅拌杆，所述搅拌杆远离转轴的一端过盈配合有搅拌齿轮，所述搅拌齿轮与对应的弧形齿板啮合，所述搅拌杆侧壁固定连接有若干搅拌叶。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述螺纹杆的螺纹升角大于所述螺纹杆与滑动板组成螺旋副的当量摩擦角，所述螺纹杆与滑动板的螺纹连接处设置有密封垫。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，三组所述搅动机构对称设置，每组间的夹角为120°。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述底座侧壁设置有用于发电的发电机构，所述发电机构包括两个发电机，所述发电机嵌设在底座侧壁内，所述发电机的输入端过盈配合有转动齿轮，所述摩擦棒底端共同固定连接有随动板，所述随动板下表面固定连接有两个齿条，所述齿条与对应的转动齿轮啮合。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述底座内开设有调节腔，所述调节腔内侧壁固定连接有第二电磁铁，所述第二电磁铁与发电机通过导线电连接，所述调节腔内底壁滑动连接有导电板，所述导电板与调节腔内侧壁之间固定连接有复位弹簧，所述调节腔内侧壁固定连接有电阻线圈，所述导电板与电阻线圈接触，所述导电板、电阻线圈、第一电磁铁、延时开关通过导线电连接。
在上述的基于形状记忆合金航空座椅吸能装置中，所述调节腔内底壁开设有导向槽，所述导向槽的截面为T字形，所述导向槽内滑动连接有T形导向块，所述T形导向块与导电板固定连接。
与现有的技术相比，本发明优点在于：
1、实施例一中，在受到冲击时，通过摩擦棒与导热座摩擦产生热量，从而使得记忆金属形变，而冲击过后复位时，通过记忆金属恢复原有形状的力，缓冲部分冲击力，并与缓冲弹簧配合，从而达到更好的缓冲效果；
2、实施例一中，顶板受到冲击下降的同时，通过滑柱带动滑动板下滑，从而将环形腔内的磁流变液抽入安装腔内，同时触发延时开关，从而使得第一电磁铁通电，产生磁力，磁流变液在磁力作用下，粘度增大，流动性降低，从而使得滑动板上滑将磁流变液压回环形腔过程中，其阻尼更大，通过磁流变液的阻尼与记忆金属的恢复力以及换成弹簧的弹力配合，其缓冲效果进一步提升，有效的保障了航天员的安全；
3、实施例二中，滑动板在下滑的同时，通过螺纹杆、转轴等结构的设置，使得搅拌杆带动搅拌叶绕转轴公转的同时自转，从而通过搅拌叶对磁流变液进行搅拌，使得磁流变液分布更加均匀，使得其在磁力下产生的阻尼更加均匀，提升缓冲平稳性；
4、实施例三中，在航天器飞行过程中，其产生的颠簸会使得顶板不断上下震动，通过齿条、转动齿轮、发电机的设置，在缓冲颠簸的同时，通过齿条带动转动齿轮转动，并通过发电机进行发电，发出的电能储存备用，更加节能；
5、实施例三中，发电机发出电流与转动齿轮的转速相关，而转动齿轮转速与所受冲击力大小相关，从而使得第二电磁铁产生的磁力大小与所受冲击力大小相关，通过第二电磁铁产生的磁力改变导电板与电阻线圈接触的位置，从而改变第一电磁铁产生磁力的大小，即改变磁流变液产生阻尼的大小，从而使得本发明可以根据冲击力大小自动调节缓冲阻尼大小，更加智能，航天员的乘坐舒适度更高。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例一的外观示意图；
图2为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例一的结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例二的结构示意图；
图4为图3中的A处放大图；
图5为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例二中搅动机构的结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例三的外观示意图；
图7为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例三的结构示意图；
图8为图7中的B处放大图；
图9为本发明提出的一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置实施例三的电路连接示意图。
图中：1底座、101缓冲件、2安装腔、201滑柱、202顶板、203导热座、204摩擦棒、205滑动板、206环形腔、207环形板、208缓冲弹簧、209连通管、210磁流变液、211第一电磁铁、212延时开关、213记忆金属、3随动板、301发电机、302转动齿轮、303齿条、4固定板、401转轴、402螺纹杆、403搅拌杆、404搅拌齿轮、405弧形齿板、406搅拌叶、5调节腔、501第二电磁铁、502电阻线圈、503导电板、504复位弹簧、6导向槽、601T形导向块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参照图1-3，一种基于形状记忆合金航空座椅吸能装置，包括底座1，底座1内开设有安装腔2和环形腔206，底座1贯穿固定连接有若干连通管209，连通管209连通安装腔2与环形腔206，底座1顶壁贯穿滑动连接有滑柱201，滑柱201与底座1顶壁的滑动连接处设置有密封垫，保证安装腔2的密封性，滑柱201位于底座1外部的一端固定连接有顶板202，底座1侧壁固定连接有若干导热座203，导热座203贯穿滑动连接有摩擦棒204，导热座203与顶板202之间固定连接有记忆金属213，记忆金属213在受热后可以伸展，从而使得摩擦棒204与导热座203摩擦产生的热量导向记忆金属213后，其可以伸展，而在冲击结束缓冲时，记忆金属213恢复原状产生的力可以有效的缓冲冲击力，抵消部分顶板202向上的冲击力，从而缓冲冲击力，安装腔2内密封滑动套接有滑动板205，滑柱201位于安装腔2内的一端与滑动板205固定连接，环形腔206内密封滑动套接有环形板207，环形板207与环形腔206内底壁之间固定连接有若干缓冲弹簧208，环形板207与滑动板205之间填充有磁流变液210，磁流变液210在磁场下的粘度增大，且其粘度随磁场大小变化而变化，滑动板205下表面固定连接有第一电磁铁211，冲击时，滑动板205通过连通管209将环形腔206内的磁流变液210抽入安装腔2内，而在上滑过程中，延时开关212触发，第一电磁铁211通电，产生磁场，从而使得磁流变液210的粘度增大，流动性降低，此时滑动板205将磁流变液210泵回环形腔206的阻力增大，从而通过该阻力缓冲部分顶板202向上运动的冲击力，与记忆金属213配合，极大的缓冲了冲击力，保护航天员安全。
底座1下表面与顶板202上表面均固定连接与缓冲件101，底座1上表面设置有延时开关212，延时开关212在触发后，可以使得电路通电一段时间后，自动断开，为现有技术，在此不做赘述，延时开关212与第一电磁铁211通过导线电连接。
摩擦棒204侧壁设置有磨砂层，磨砂层的设置使得摩擦棒204与导热座203摩擦可以更好的产生热量，导热座203为铜锡合金材质制成，铜锡合金具有良好的导热性的同时，还具有较好的耐磨性，且成本更低。
本实施例中，在顶板202受到冲击力时，顶板202带动滑柱201与摩擦棒204下滑，从而使得摩擦棒204与导热座203摩擦，使得导热座203产生热量，热量传递至记忆金属213，记忆金属213受热伸展，抵消部分冲击力，同时，滑柱201带动滑动板205下滑，将环形腔206内的磁流变液210通过连通管209抽入安装腔2内，顶板202下滑的同时，触发延时开关212，使得第一电磁铁211通电产生磁力；
而在顶板202受到冲击力后回升时，此时第一电磁铁211产生的磁力使得磁流变液210粘度增大，流动性下降，从而使得滑动板205回升将安装腔2内的磁流变液210泵回环形腔206时的阻力增大，此时，记忆金属213温度降低，其恢复原状收缩，通过磁流变液210的阻力以及记忆金属213恢复原状收缩的力，极大的抵消了顶板202回升时产生的冲击力，从而有效的对冲击力进行缓冲，保障航天员的安全。
实施例二
参照图3-5，本实施例与实施例一的区别在于：搅动磁流变液210，使其分布均匀，产生均匀的阻力，安装腔2内设置有三组使得磁流变液210均匀分布的搅动机构，搅动机构包括固定板4，固定板4通过轴承贯穿转动连接有转轴401，安装腔2内底壁通过轴承转动连接有三个螺纹杆402，螺纹杆402与滑动板205螺纹连接，转轴401与对应的螺纹杆402通过单向轴承转动连接，单向轴承的设置使得滑动板205下降时带动螺纹杆402转动可以使得螺纹杆402带动转轴401转动，而在回收时，螺纹杆402反向转动只会与转轴401发生相对转动，无法带动其转动，由于回升时，磁流变液210粘度已经增大，此时搅拌阻力较大，再进行搅拌可能会影响滑动板205的正常回升，安装腔2内侧壁固定连接有若干弧形齿板405，弧形齿板405上表面设置有齿并与对应的搅拌齿轮404啮合，转轴401侧壁通过轴承转动连接有若干搅拌杆403，搅拌杆403远离转轴401的一端过盈配合有搅拌齿轮404，搅拌齿轮404与对应的弧形齿板405啮合，搅拌杆403侧壁固定连接有若干搅拌叶406。
螺纹杆402的螺纹升角大于螺纹杆402与滑动板205组成螺旋副的当量摩擦角，使得螺纹杆402与滑动板205之间的螺纹连接不自锁，从而使得滑动板205的升降可以带动螺纹杆402转动，螺纹杆402与滑动板205的螺纹连接处设置有密封垫，密封垫的设置避免了螺纹连接处出现泄漏，保障安装腔2的密封性。
三组搅动机构对称设置，每组间的夹角为120°。
本实施例中，在受到冲击力滑动板205下降将磁流变液210抽入安装腔2内的同时，滑动板205通过螺纹连接带动螺纹杆402转动，从而使得螺纹杆402带动转轴401转动，使得转轴401带动搅拌杆403绕转轴401转动，搅拌杆403绕转轴401转动的同时，通过搅拌齿轮404与弧形齿板405的啮合，使得搅拌齿轮404带动搅拌杆403自身发生转动，从而使得搅拌杆403绕转轴401公转的同时，自身发生自转，从而带动搅拌叶406绕转轴401公转的同时，还会随搅拌杆403一同自转，从而通过搅拌叶406的转动对安装腔2内的磁流变液210进行搅拌，使得磁流变液210内的悬浮物均匀分布，从而使得磁流变液210在磁场下，其粘度均匀，产生的阻力均匀，保证滑动板205回升的平稳。
实施例三
参照图6-9，本实施例与实施例一的区别在于：通过发电机机构进行发电，同时调节阻力大小，底座1侧壁设置有用于发电的发电机构，发电机构包括两个发电机301，发电机301通过转动即可产生电能，并输送至蓄电池图中未画出进行储存，发电机301嵌设在底座1侧壁内，发电机301的输入端过盈配合有转动齿轮302，摩擦棒204底端共同固定连接有随动板3，随动板3为环形结构，与底座1滑动套接，随动板3下表面固定连接有两个齿条303，齿条303与对应的转动齿轮302啮合。
底座1内开设有调节腔5，调节腔5内侧壁固定连接有第二电磁铁501，第二电磁铁501与发电机301通过导线电连接，调节腔5内底壁滑动连接有导电板503，导电板503与调节腔5内侧壁之间固定连接有复位弹簧504，调节腔5内侧壁固定连接有电阻线圈502，导电板503与电阻线圈502接触，导电板503、电阻线圈502、第一电磁铁211、延时开关212通过导线电连接，导电板503、电阻线圈502、第一电磁铁211、延时开关212的连接关系如图9所示，从而使得第二电磁铁501产生的磁力大小可以控制导电板503的位置，从而根据冲击力的大小控制电阻线圈502接入第一电磁铁211的电阻大小，控制第一电磁铁211产生的磁力大小，进而控制磁流变液210的产生的阻力大小。
调节腔5内底壁开设有导向槽6，导向槽6的截面为T字形，导向槽6内滑动连接有T形导向块601，T形导向块601与导电板503固定连接，T形的导向槽6与T形导向块601配合使得导电板503的运动更加平稳，避免其与电阻线圈502脱离。
本实施例中，在顶板202受到冲击力下降或颠簸不断上下振动的同时，带动随动板3一同下降与回升，从而通过齿条303与转动齿轮302齿轮302的啮合，带动转动齿轮302转动，并通过发电机301进行发电，通过蓄电池进行储存，更加节能；
当受到冲击力时，随动板3的运动速度与冲击力大小相关，而随动板3的运动速度决定转动齿轮302的转动速度，即决定着发电机301发电时产生电流大小，从而使得第二电磁铁501产生的磁力大小与所受冲击力大小相关，通过第二电磁铁501产生的磁力改变导电板503与电阻线圈502接触的位置，当冲击力较大时，第二电磁铁501产生的磁力较大，对导电板503的磁吸引力较大，从而使得导电板503向第二电磁铁501方向滑动，此时电阻线圈502接入第一电磁铁211的电阻变小，使得第一电磁铁211的磁力变大，从而使得磁流变液210的粘度增大，泵回阻力增大，反之，当冲击力较小时，第一电磁铁211的磁力较小，磁流变液210的粘度相对较小，泵回阻力较小，从而使得本发明可以根据冲击力大小自动调节缓冲阻尼大小，更加智能，航天员的乘坐舒适度更高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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