一种新型空投用缓冲装置的设计朱延波，陈卫，仝崇楼，方海琳，焦胜博，贺力摘要:介绍了一种伞降空投用缓冲装置的设计原理、实现方法，以及缓冲装置的工作原理。计算及模拟投放实验表明，该装置能够达到设计要求，可有效减缓空投物资落地时的冲击力，而且能够防止物资落地时的反弹和侧翻，从而达到保护空投物资完好的目的。关键词:空投;缓冲;气囊;延时;地锚中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1001－2354(2011)06－0067－03当自然灾害降临时，由于公路、铁路的断裂塌陷、桥梁的损毁，救援物资通过飞机伞降空投进行救援成为唯一的选择。国外在伞降空投物资时所采用的保护措施是采用缓冲纸板和缓冲垫，如美军采用缓冲板进行空投物资(见图1)，保护效果并不理想，出现侧翻和反弹的情况。我国还没有专门的民用空投缓冲装置(见图2)。目前国内外在此方面的研究大多只停留在理论阶段，还没有真正投入实用的缓冲装置。现有缓冲装置的研究方向主要为采用气压缓冲式的空投集装箱和采用伞降的火箭缓冲装置缓冲［1－5］。气压缓冲式的空投集装箱主要是在箱体上安装空气式缓冲器，它解决了现有空投集装箱不带吸能减振机构而只靠降落伞减速的缺陷，但其体积较大，减振效果易受地形影响，同时也很难实现重复利用。采用伞降火箭缓冲装置的缓冲效果较好，但该装置成本极高，不可重复使用。因此急迫需要一种有效的空投用缓冲装置。落地后的反弹，第3是防止物资落地后发生侧翻。针对第1个问题，拟采用蜂窝纸板和气囊复合缓冲的两级缓冲方法，即将蜂窝纸板作为第1级缓冲，将固定在蜂窝纸板下部的缓冲气囊作为第2级缓冲，这样的缓冲作用将会大大加强。针对第2个问题，拟采用安全阀和地锚来解决，即利用物资落地时会挤压气囊，当气囊内的压力达到一定数值后，安全阀会自动排气，这样就减小了物资落地后的反弹力;同时，落地时扎到土地里的地锚也将起到防止反弹的作用。针对第3个问题，就是利用地锚插入土地中，从而达到防止侧翻的效果。缓冲装置主要由缓冲部分、地锚部分与控制机构部分3部分组成(见图3)。在非工作状态时气囊为未充气状态，地锚折叠在气囊下方。当缓冲装置开始工作时，由延时器打开电磁阀，蓄气瓶开始对气囊充气。通过气囊的膨胀把地锚顶起。地锚通过地锚基座提供的弹簧力到达垂直的工作状态，此时地锚基座锁死地锚，整套缓冲装置进入工作状态。在使用缓冲装置时，先应将延时电路板的延时时间设定好(一般根据投放高度及任务需要而定)，从飞机上投放物资的同时按动延时开关，然后把装有物资的缓冲装置投放出飞机。此时，延时器开始工作，当到达预设的时间时，延时器控制开启连接蓄气瓶与缓冲气囊的电磁阀，蓄气瓶开始对缓冲气囊进行充气，同时靠气囊的膨胀作用把之前被卡簧锁住的地锚顶起，地锚在基座处的锁紧机构弹簧力的作用下进入工作位置并卡死。缓冲装置落地瞬间，随着物资对气囊的挤压，图1美军空投时的物资保护图2我国空投时的物资几乎无保护总体设计要求1为了有效保护空投物资的安全，需要解决3个方面的问题:第1是减缓其落地时的冲击力，第2是防收稿日期:2010－07－19;修订日期:2010－12－31作者简介:朱延波(1973—)，男，黑龙江讷河人，讲师，硕士，研究方向:机械设计、航空材料，发表论文10余篇。*机械设计第28卷第6期68气囊内部压力增大，到达安全阀额定压力值时气囊上的安全阀开始放气，这样就防止了气囊内部压力过大导致反弹，延长了地面对货物冲击力的作用时间，减少了冲击力，起到减缓冲击的作用。同时，地锚也依靠落地时的冲击力扎入地里，防止物资发生侧翻。这样，物资就平稳、安全地降落到地面上。时的高度和地面情况确定;12V蓄电池为控制电路板提供电力;电磁阀用于根据控制电路板来的指令打开充气阀门，从而利用蓄气瓶给缓冲气囊充气。为了保证12V蓄电池的工作电压，在投放开关旁边设置一个充电接口，当蓄电池电量不足时，可利用电源为蓄电池充电。地锚部分［9］地锚部分主要由地锚(见图4)、卡簧(见图5)和地锚基座(见图6)组成。2．3图4地锚1框架;2蓄气瓶;3卡簧;4缓冲气囊;5充气导管;6安全阀;7地锚;8延时控制盒;9气囊放气阀;10充气口;11蓄气瓶放气阀图3空投用缓冲装置的...