一种空乘座椅防护装置的制作方法

本发明属于飞机座椅保护设备技术领域，具体涉及一种空乘座椅防护装置。

背景技术：

当前的通航飞机用飞行员座椅采用两套独立的系统进行位置调节和坠撞保护。即采用固定在地板上的滑轨机构实现座椅前后及上下位置调节；采用在座椅下部增加吸能件实现飞机坠撞时对人体的保护。

分析证明，当飞机坠撞时，只有人体运动行程达到300毫米时，人体脊柱承受的力值才能被控制在人体可接受范围内，现有技术方法的弊端在飞机坠撞时，飞行员座椅被动变形，其运动行程受到飞机结构变形的限制通常小于200毫米，从而导致人体承受的撞击力较大，且座椅运动方向具有非常大的不确定性，从而无法实现对人体脊柱的有效保护。

为了提高通用飞机坠撞时飞行员座椅对人体的保护性能，尽可能避免坠撞对人体带来的伤害，从而研究一种通航飞机用座椅保护装置。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种空乘座椅防护装置，具备过载保护及定向运动限制功能，能够在飞机坠撞时实现座椅定向、大行程的主动缓冲运动，结合吸能措施，对人体行形成有效的保护。

本发明的目的是这样实现的：

一种空乘座椅防护装置，包括具有靠背和座板的座椅、连接座椅与底板的基板，包括座椅、设于座椅底部和基板之间的底座和设于座椅的靠背后部的安全机构，所述安全机构包括设于基板上端、沿座椅靠背高度方向设置的两个竖直平行导轨，所述两个导轨靠近基板的一端之间通过支撑板连接，所述支撑板上端的导轨外部套设螺旋弹簧，所述螺旋弹簧上端的导轨外部套设与导轨相适配的滑动件，所述滑动件连接座椅的靠背，所述座椅的靠背后端、两个导轨之间设缓冲组件，所述缓冲组件包括连接座椅靠背的外筒、设于外筒内部的蜂窝柱和设于外筒内、连接蜂窝柱的活塞杆，所述活塞杆远离外筒的一端连接支撑板。

优选的，所述底座包括四个支撑杆，所述的支撑杆两个为一组且呈x型结构布置，所述两组支撑杆的x型结的中心连接处通过旋转连杆连接，所述支撑杆的两端均通过自锁滑块分别连接座椅座面的底部和基板的上表面。

优选的，所述靠近底座底部的两组支撑杆、相邻的两个支撑杆之间通过固定杆连接，所述两个固定杆之间通过吸能杆一连接。

优选的，所述座椅的座面的两侧均通过销轴铰链接有吸能杆二，所述吸能杆二远离销轴的一端搭设与基板的上表面。

优选的，所述外筒靠近座椅靠背的一端通过连接铰连接靠背的后端，所述活塞杆远离外筒的一端通过缓冲垫连接支撑板。

优选的，所述蜂窝柱采用铝合金材质，所述蜂窝柱的内部为蜂窝状结构。

优选的，所述螺旋弹簧设于支撑板和滑动件之间的导轨外部，所述滑动件通过滑筒滑动连接导轨，所述滑动件的两端、滑筒的两侧螺栓连接座椅的靠背后端，所述导轨上的滑动件设1-2个。

优选的，所述外筒为能量吸收管，所述外筒与连接铰之间通过玻璃纤维加固，所述外筒采用铝合金材质。

优选的，所述铝合金材质的化学组成为铝7.92-10.54wt/%、锌0.21-0.95wt/%、锰0.12-0.55wt/%、硅0.01-0.02wt/%、铁0.002-0.004wt/%、铜0.01-0.03wt/%、镍0.0005-0.001wt/%。

优选的，为了保证外筒的强度，并实现轻度与轻量化的平衡，所述铝合金材质的抗拉强度s为250-270mpa，延伸率为6.9-8.2%，弹性模量e为37-45gpa，泊松比υ为0.29-0.33，且（s+e）υ/（s-e）大于0.39小于等于0.51。

优选的，所述蜂窝柱的静态下的弹性模量ee满足：

ee=[2h/sinα(1-cosα）d)es，

其中，其中h、d和α分别表示蜂窝结构单元胞的胞壁厚、胞壁长和胞壁夹角，es为组成蜂窝柱的铝合金材质的弹性模量。

优选的，所述蜂窝柱在屈服阶段时，应力σ满足：

σ=3/5kes（h/d）^2/3/[（1-υ^1/2）sinα（1-cosα）]，

其中，υ为组成蜂窝柱的铝合金材质的泊松比，k为蜂窝柱底部的约束系数，且5.65＜k≤5.74。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种空乘座椅防护装置，当人体受到的坠撞冲击达到临界许用载荷时，垂直方向的力在x型支撑杆上水平方向的分力就是吸能杆一的启动载荷，随着人体受到的冲击达到许用载荷，吸能杆一开始启动，座椅向下位移，座椅靠背后端的安全机构采用导轨式结构，利用座椅悬架的安装空间，最大化座椅的悬架行程，增大冲击激励下座椅悬架的可用行程，冲击激励下，在安全机构未完全吸收冲击能量的情况下，吸能杆二绕销轴旋转，当吸能杆二与座椅平面的下表面相抵触时，吸能杆二溃缩吸收剩余能量，从而最大程度减少冲击对人体脊柱的损伤。

2、本发明提供的一种空乘座椅防护装置，外筒外通过连接铰连接靠背的后端，外筒内的活塞杆与支撑板相连，外筒中的蜂窝柱由预压缩的蜂窝结构组成，在防护中，活塞杆压缩蜂窝柱缓冲，其中的蜂窝结构发生溃变从而吸收整体的冲击动能。

3、本发明提供的一种空乘座椅防护装置，安全机构由螺旋弹簧支撑座椅、缓冲组件和吸能杆二组成，两导轨固定于基板上，其上套有支撑板面和螺旋弹簧支撑座椅平面，缓冲组件固定在座椅后背上，活塞头固定于支撑平面上。激励作用于基板上，座椅平面沿着滑轨上下滑动，缓冲组件吸收振动能量。

4、本发明提供的一种空乘座椅防护装置，缓冲组件的外筒内有铝合金蜂窝柱，提高了飞机坠撞时座椅对人体的保护性能，同时能够避免坠撞对人体带来的伤害，使得座椅能够最大限度地吸收飞机坠撞中传递给人体的能量，将人体脊柱的受力值控制在可接受的范围内，达到保护效果。

附图说明

图1是本发明一种空乘座椅防护装置结构示意图。

图2是本发明一种空乘座椅防护装置安全机构示意图。

图3是本发明一种空乘座椅防护装置缓冲组件示意图。

图中：1、座椅；2、基板；3、支撑杆；4、旋转连杆；5、固定杆；6、吸能杆一；7、吸能杆二；8、销轴；9、导轨；10、滑动件；11、螺旋弹簧；12、支撑板；13、缓冲组件；131、外筒；132、连接铰；133、蜂窝柱；134、活塞杆；135、缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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1

结合图1，一种空乘座椅防护装置，包括具有靠背和座板的座椅1、连接座椅1与底板的基板2，包括座椅1、设于座椅1底部和基板2之间的底座和设于座椅1的靠背后部的安全机构。

所述底座包括四个支撑杆3，所述的支撑杆3两个为一组且呈x型结构布置，所述两组支撑杆3的x型结的中心连接处通过旋转连杆4连接，所述支撑杆3的两端均通过自锁滑块分别连接座椅1座面的底部和基板2的上表面，所述靠近底座底部的两组支撑杆3、相邻的两个支撑杆3之间通过固定杆5连接，所述两个固定杆5之间通过吸能杆一6连接，当人体受到的坠撞冲击达到临界许用载荷时，垂直方向的力在x型支撑杆3上水平方向的分力就是吸能杆一6的启动载荷，随着人体受到的冲击达到许用载荷，吸能杆一6开始启动，座椅1向下位移，当座椅1受到垂直方向的冲击时，人与座面压迫x型底座，垂直方向的冲击转化为水平方向的冲击，拉动水平方向的吸能杆一6，当冲击达到启动载荷后，吸能杆一6开始工作，并吸收冲击能量，完成对人体的保护。

结合图2，所述安全机构包括设于基板2上端、沿座椅1靠背高度方向设置的两个竖直平行导轨9，所述两个导轨9靠近基板2的一端之间通过支撑板12连接，所述支撑板12上端的导轨9外部套设螺旋弹簧11，所述螺旋弹簧11上端的导轨9外部套设与导轨9相适配的滑动件10，所述滑动件10连接座椅1的靠背，所述座椅1的靠背后端、两个导轨9之间设缓冲组件13，所述螺旋弹簧11设于支撑板12和滑动件10之间的导轨9外部，所述滑动件10通过滑筒滑动连接导轨9，所述滑动件10的两端、滑筒的两侧螺栓连接座椅1的靠背后端，所述导轨9上的滑动件10设2个。

采用导轨式结构，最大化利用座椅悬架的安装空间，尽可能最大化座椅悬架行程，从而最大化冲击激励下座椅悬架的可用行程，安全机构由螺旋弹簧支撑座椅、缓冲组件和吸能杆二组成，两导轨固定于基板上，其上套有支撑板面和螺旋弹簧支撑座椅平面，缓冲组件固定在座椅后背上，活塞头固定于支撑平面上。激励作用于基板上，座椅平面沿着滑轨上下滑动，缓冲组件吸收振动能量。

所述座椅1的座面的两侧均通过销轴8铰链接有吸能杆二7，所述吸能杆二7远离销轴8的一端搭设与基板2的上表面，振动激励下，吸能杆二7不起作用，绕销轴8自由转动，冲击激励下，在未完全吸收冲击能量的情况下，吸能杆二7绕销轴8旋转，当吸能杆二7与座椅1平面的下表面相抵触时，吸能杆二7溃缩吸收剩余能量，从而最大程度减少冲击对人体脊柱的损伤。

实施例2

在实施例1的基础上，结合图3，所述缓冲组件13包括连接座椅1靠背的外筒131、设于外筒131内部的蜂窝柱133和设于外筒131内、连接蜂窝柱133的活塞杆134，所述活塞杆134远离外筒131的一端连接支撑板12，所述外筒131靠近座椅1靠背的一端通过连接铰132连接靠背的后端，所述活塞杆134远离外筒131的一端通过缓冲垫135连接支撑板12

外筒131外通过连接铰132连接靠背的后端，外筒131内的活塞杆134与支撑板12相连，外筒131中的蜂窝柱133由预压缩的蜂窝结构组成，在防护中，活塞杆134压缩蜂窝柱133缓冲，其中的蜂窝结构发生溃变从而吸收整体的冲击动能

实施例3

结合实施例2，所述蜂窝柱采用铝合金材质，所述蜂窝柱的内部为蜂窝状结构，所述外筒为能量吸收管，所述外筒与连接铰之间通过玻璃纤维加固，所述外筒采用铝合金材质。

所述铝合金材质的化学组成为铝7.92-10.54wt/%、锌0.21-0.95wt/%、锰0.12-0.55wt/%、硅0.01-0.02wt/%、铁0.002-0.004wt/%、铜0.01-0.03wt/%、镍0.0005-0.001wt/%。

所述铝合金材质的抗拉强度s为250-270mpa，延伸率为6.9-8.2%，弹性模量e为37-45gpa，泊松比υ为0.29-0.33，且（s+e）υ/（s-e）大于0.39小于等于0.51。

所述蜂窝柱的静态下的弹性模量ee满足：ee=[2h/sinα(1-cosα）d)es，其中，其中h、d和α分别表示蜂窝结构单元胞的胞壁厚、胞壁长和胞壁夹角，es为组成蜂窝柱的铝合金材质的弹性模量。

所述蜂窝柱在屈服阶段时，应力σ满足：σ=3/5kes（h/d）^2/3/[（1-υ^1/2）sinα（1-cosα）]，其中，υ为组成蜂窝柱的铝合金材质的泊松比，k为蜂窝柱底部的约束系数，且5.65＜k≤5.74。

缓冲组件的外筒内有铝合金蜂窝柱，提高了飞机坠撞时座椅1对人体的保护性能，同时能够避免坠撞对人体带来的伤害，使得座椅1能够最大限度地吸收飞机坠撞中传递给人体的能量，将人体脊柱的受力值控制在可接受的范围内，达到保护效果。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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