ударопоглощающее устройство

Формула изобретения

Ударопоглощающее устройство, содержащее цилиндр, заполненный высокодисперсной рабочей жидкостью, шток с поршнем и помещенное внутри цилиндра несмачиваемое капиллярно-пористое тело, выполненное в виде кассеты соосных цилиндрических стаканов, размещенных на одном основании и закрепленных на днище цилиндра, стаканы изготовлены из пористого 30 - 50% порошка с частицами лепестковой формы и относительной шероховатостью 0,7 - 1,0, в качестве высокодисперсной рабочей жидкости применена ферромагнитная жидкость, а ударопоглощающее устройство дополнительно снабжено системой управления вязкостью ферромагнитной жидкости посредством наведения магнитного поля в зависимости от силы удара, определяемой датчиком воздействия удара.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к системам безопасности транспортных средств и перевозимых грузов.

Известен бампер транспортного средства, содержащий упругий элемент в виде упругих пластин разной кривизны, внутренняя из которых имеет наибольшую кривизну, концами прикреплена к корпусу транспортного средства через серьги, середина пакета пластин охвачена хомутом, соединенным шарнирно с демпфирующим элементом, который выполнен в виде пневмоцилиндра, шарнирно связанного с корпусом, одна из полостей пневмоцилиндра сообщена с атмосферой отверстием, а другая - обратным клапаном с калиброванным отверстием [1].

Недостатками такого бампера являются его низкая энергоемкость и нестабильность демпфирующих характеристик из-за различных параметров состояния атмосферного воздуха.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ударопоглощающее устройство, содержащее цилиндр, поршень - конус и массу из пористого металла [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является низкая эффективность ударогашения из-за невозможности управления процессом уплотнения пористой массы и упругодемпфирующими характеристиками устройства. Кроме того, конструкция поглощающего устройства имеет увеличенные габариты и вес.

Требуемый технический результат изобретения - повышение энергоемкости ударопоглощающего устройства и эффективности гашения ударов в реальном масштабе времени. Требуемый технический результат достигается тем, что ударопоглощающее устройство, содержащее цилиндр, заполненный высокодисперсной рабочей жидкостью, шток с поршнем, помещенное внутри цилиндра не смачиваемое капиллярно-пористое тело, выполненное в виде кассеты соосных цилиндрических стаканов, размещенных на одном основании и закрепленных на днище цилиндра, стаканы изготовлены из пористого (30...50%) порошка с частицами лепестковой формы, изготовленными из пенополиуретана, с относительной шероховатостью 0,7 . . . 1,0, в качестве высокодисперсной рабочей жидкости применена ферромагнитная жидкость, а ударопоглощающее устройство дополнительно снабжено системой управления.

Анализ научно-технической литературы показал, что до даты подачи заявки отсутствовали устройства с указанной совокупностью признаков. Следовательно, предложение отвечает требованию новизны.

Кроме того, требуемый результат достигается вновь введенной совокупностью существенных признаков, в частности тем, что введено капиллярно-пористое тело, выполненное в виде кассеты соосных стаканов, размещенных на одном основании и закрепленных на днище цилиндра, в качестве высокодисперсной рабочей жидкости применена ферромагнитная жидкость, а ударопоглощающее устройство дополнительно снабжено системой управления, которая в известной научно-технической литературе не обнаружена. Следовательно, предложение отвечает требованию изобретательского уровня.

На чертеже изображена конструкция ударопоглощающего устройства. Ударопоглощающее устройство содержит цилиндр 1, заполненный ферромагнитной жидкостью 2, поршень 3 со штоком 4, не смачиваемое капиллярное тело 5, выполненное в виде соосных цилиндрических стаканов 6, размещенных на одном основании 7 и закрепленных на днище цилиндра 1, и систему управления вязкостью ферромагнитной жидкости 2. включающую блок логики 8, усилитель мощности 9, электрическую обмотку 10, расположенную снаружи цилиндра 1, и датчик воздействия удара 11.

Ударопоглощающее устройство работает следующим образом. Перед наездом на препятствие ферромагнитная жидкость намагничивается так, чтобы рабочая точка находилась в срединной части демпфирующей характеристики ударопоглощающего устройства. При наезде транспортного средства на препятствие ударопоглощающее устройство воспринимает силу удара (см. чертеж), под действием которой поршень 3 ускоренно переместится внутри цилиндра 1. С началом движения датчик информации 11 выдаст сигнал в блок логики 8, где в соответствии с заданными алгоритмами регулирования упругодемпфирующей характеристики вырабатывается токовый сигнал, пропорциональный входной нагрузке, и через усилитель мощности 9 поступает на электрическую обмотку 10, что приведет к наведению магнитного поля в объеме ферромагнитной жидкости. Ферромагнитная жидкость мгновенно намагнитится (в течение 0,001 с), и ее "эффективная" вязкость изменится. Частицы магнитной фазы (железо, магнетит) при этом ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля. Перемещение поршня 3 вызовет рост внутреннего давления в рабочей полости цилиндра 1, под действием которого ферромагнитная жидкость 2 проникает в капилляры (продольные, поперечные, извилистые) не смачиваемых стаканов пористой кассеты. При этом энергия удара в ходе следующих процессов расходуется на сдвиг частиц магнитной фазы объемной решетки; преодоление сил вязкого сопротивления дисперсных частиц магнитной фазы потоку жидкости-носителя; преодоление сил трения при движении ферромагнитной жидкости в каналах - порах высокошероховатого не смачиваемого капиллярно-пористого тела и пластическую деформацию капиллярно-пористых цилиндрических стаканов ("дорновый" эффект) от протягивания "трубок" намагниченной ферромагнитной жидкости сквозь имеющие многократные сужения пористых каналов. Количественные значения пористости кассеты (30...50%) и шероховатости частиц лепестковой формы (0,7...1,0) обеспечивают максимальную эффективность гашения удара. Максимальная эффективность гашения удара наблюдается, когда величины размеров капиллярных каналов кассеты и шероховатостей частиц лепестковой формы имеют один порядок с величинами размеров магнитных доменов намагниченной ферромагнитной жидкости и дисперсных частиц магнитной фазы соответственно.

Таким образом, энергоемкость ударопоглощающего устройства путем введения капиллярно-пористого тела, ферромагнитной жидкости и системы управления существенно увеличится, а рабочая точка демпфирующей характеристики сместится вниз, тем самым растягивая во времени момент приложения силы удара. Повышение эффективности ударогашения достигается путем управления "эффективной" вязкостью ферромагнитной жидкости, используя информацию, например, об амплитуде ускорения поршня и, следовательно, о силе удара, тем самым управляя положением рабочей точки упругодемпфирующей характеристики ударопоглощающего устройства, а также за счет увеличения площади поверхностного контакта капиллярно-пористого тела с ферромагнитной жидкостью путем выполнения его в виде кассеты цилиндрических стаканов, размещенных на одном основании и закрепленных на днище цилиндра.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 981903, 1983 г.

2. Заявка Франции N 2241726, 1975 г.