[發明專利]一種用于手臂氣流解脫力實驗的模擬裝置

無效

• 申請號: 201010278629.4
• 申請日: 2010-09-09
• 公開（公告）號: CN101995323A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 裴葆青;李慧;牟姣;樊瑜波;朱罡
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/06;G01L1/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于生物力學技術領域，涉及一種生物力學實驗模擬裝置，具體地說，是指一種用來模擬飛行員彈射救生時手臂氣流解脫力的裝置，適用于飛行員彈射救生時的手部氣流解脫力的研究。

背景技術

現代戰斗機高速飛行過程中，如遇危險，飛行員就需要彈射救生。為了使彈射救生系統質量小，穩定性好，因此現有的彈射救生系統多采用敞開式彈射救生座椅，飛行員彈射離機的瞬間便會暴露在高速吹襲的氣流沖擊作用下，給人體的胸腹部及四肢造成非常嚴重的損傷。由于上肢活動度大，難于固定等原因，在氣流沖擊損傷中占絕大部分。彈射中，當手握不住彈射擊發手柄(中央環)而被高速氣流吹脫時，上肢將產生相對軀干的甩打運動，劇烈的甩打有可能使上肢關節超過活動范圍，造成脫臼，關節囊撕裂，因此防護設備的研究成為重大課題亟待解決，目前國內外雖然提出一些防護措施，但仍然有上肢損傷的報道。

人體對高速氣流吹襲耐限，目前沒有國外相應標準，國內相關單位研究較少。我國新型高速彈射救生速度達到1100～1200km/h，此時飛行員上肢若不加防護，則高速氣流吹襲致傷率達100％。隨著我國新殲飛機彈射速度和救生性能的提高，現有的研究水平和標準既不適應也不能滿足目前我國航空救生水平發展的需要，尤其是不適應新殲飛機現有的救生水平的需要。因此研究高速氣流吹襲生理耐限和相應的防護措施是目前航空彈射救生中的重要研究內容。

發明內容

由于飛行員上肢的損傷是由雙手脫離彈射手柄開始的，氣流作用在手臂上產生手臂氣流解脫力，使手脫開彈射擊發手柄。對于手臂氣流解脫力(手臂抗拉力)的研究最簡單、最直接的方法是研制合適的機械模擬裝置，通過模擬裝置測得力學數據為飛行員彈射救生時手臂防護措施的研究提供理論依據。因此本發明提供一種可產生飛行員在彈射離機的瞬間受到的瞬時力的模擬裝置，可準確地測出飛行員手臂極限抗拉能力的同時能夠保證被試者的人身安全，且成本低，實用性高，體積小，易操作。

本發明一種用于飛行員彈射救生時手臂氣流解脫力實驗的模擬裝置，包括整體框架、繞線機構、牽引機構和開關機構。

所述的整體框架包括底座、兩前支撐桿、兩后支撐桿、臺座、橫梁A和橫梁B；其中，底座為兩平行的水平橫桿，在兩橫桿上分別豎直連接有前支撐桿與后支撐桿；臺座為矩形框架，矩形框架的四條邊分別與兩前支撐桿與兩后支撐桿連接，在所述的兩個前支撐桿之間的前邊的中心安裝有滑輪C，兩后支撐桿之間的后邊的中心安裝有滑輪B，其余的兩條相對的左邊和右邊上滑動連接有牽引機構，并且在所述的左邊和右邊上還分別安裝有擋塊，用來限制牽引機構移動的距離；兩前支撐桿之間的臺座前邊上還安裝有開關機構；在臺座所在平面以下的兩前支撐桿間連接有橫梁A；在臺座所在平面以上的兩后支撐桿上對稱設置有通孔，用來安裝橫梁B；在橫梁A的中部安裝有滑輪A，在橫梁B中部安裝有滑輪D，所述的滑輪A、滑輪B、滑輪C、和滑輪D位于同一個豎直平面內；

在所述兩后支撐桿后方的底座兩端連接有繞線機構支撐座，繞線機構支撐座上連接有繞線機構支架；在臺座所在平面以下的兩后支撐桿之間連接有繞線機構支撐梁，所述的繞線機構支撐梁的高度與繞線機構支架的頂端高度相同，并且在所述的繞線機構支撐梁與繞線機構支架的頂端上水平固定連接繞線機構安裝臺，在所述的繞線機構安裝臺上安裝有繞線機構；

所述繞線機構主要由繞線盤殼體、大齒輪、小齒輪、繞線軸、卡尺和手柄組成；其中，繞線軸位于繞線盤殼體內部，并且與繞線盤殼體側壁之間為轉動連接，繞線軸上固定連接有大齒輪，小齒輪固定連接在繞線盤殼體內側的連接軸上，且小齒輪與大齒輪嚙合，所述的連接軸一端伸出繞線盤殼體外部與手柄連接；所述的卡尺一端轉動連接在繞線盤殼體內壁上，另一端為自由端，自由端位于小齒輪輪齒處；卡尺上方與下方的繞線盤殼體內壁上各設置有限位銷，卡尺下邊緣為凸圓弧面，上邊緣為平直面；繞線機構中的繞線軸上系有鋼絲繩A，鋼絲繩A與彈簧的一端連接，彈簧的另一端連接有鋼絲繩B，鋼絲繩B繞過滑輪A和滑輪B后，與牽引機構連接；鋼絲繩C一端與牽引機構連接，另一端與開關機構連接；鋼絲繩D一端與牽引機構連接，另一端繞過滑輪C，并由滑輪D上部繞過滑輪D與護臂套相連。

在進行飛行員手臂側向抗拉實驗時，通過轉動繞線機構中的手柄，小齒輪順時針轉動，帶動大齒輪轉動，使繞線軸開始繞線，此時鋼絲繩A、鋼絲繩B、鋼絲繩C、鋼絲繩D以及彈簧開始拉緊。在拉緊的過程中彈簧在不斷拉長，產生形變，當彈簧達到預定的形變時停止繞線。