本發明專利技術公開一種用于人體上肢耐受沖擊力實驗的模擬裝置，該裝置包括整體框架，滑輪，繞線盤，撞擊體，彈簧。實驗中轉動繞線盤彈簧張緊使鋼絲繩上有預緊力。通過打開彈射開關機構將彈簧張緊時存儲的勢能轉化為滑塊的動能。滑塊移動撞擊尸體骨或帶動系在手臂上的鋼絲繩將手拉開，達到完成實驗的目的。用最簡單的原理，最方便的操作，低廉的成本完成人體上肢耐受沖擊力的模擬實驗。此實驗結果不但能用于飛行員損傷預測，防護裝置設計，還能用于運動醫學中如擲鉛球等防護措施的研究。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物力學領域，涉及用于人體上肢耐受沖擊力實驗的模擬裝置，具體 來說，是一種模擬人體上肢耐受氣動力載荷的實驗模擬裝置，適用于人體上肢生理耐限的 研究。
技術介紹
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。由于質量小，穩 定性好等因素，現在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，造成脫白，關節囊撕裂，當上肢繼續外展碰到座椅或限臂 板時可能造成長骨骨折等嚴重的損傷。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。對于人體受沖擊力耐限值目前沒有統一的標準，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。
技術實現思路
本專利技術提供一種易操作，易拆卸，實用性高的用于人體上肢耐受沖擊力實驗的模 擬裝置，能夠提供飛行員在彈射離機的瞬間受到的瞬時力，在零點幾秒內可使力矩達到人 體的耐受極限，可以給予對于人來說足夠強度的力。本專利技術模擬裝置可得模擬人體損傷機 理和生理耐限，得到人體的力學數據。這些數據不但可以用于飛行員防護措施的研究還可 以用于人體受沖擊力的其他情況的研究，如汽車防碰撞安全設備，跳傘運動的防護等。本專利技術一種用于人體上肢耐受沖擊力實驗的模擬裝置，包括整體框架、繞線機構、 撞擊機構、開關機構。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和兩后支撐桿連接，所述臺座中位于兩后支撐桿之間的 后邊中心安裝有滑輪B，其余的兩條相對的左邊和右邊上滑動連接有撞擊機構；兩前支撐 桿之間的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安裝橫梁B ；在橫梁A的中部安裝有滑輪A，所述的滑輪A與和滑輪B 位于同一個豎直平面內；在兩后支撐桿上部對稱安裝支撐塊，支撐塊間水平連接有懸吊橫桿，用來懸掛尸體骨手臂；兩后支撐桿間還連接有限臂板，用來對尸體骨手臂進行限位；其 中，限臂板位于支撐塊下方；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。所述撞擊機構包括撞擊頭、撞擊頭連桿、撞擊體、滑塊；其中，撞擊體由后擋板、前 擋板與連接板組成；后擋板與前擋板為結構相同的長方形板，后擋板與前擋板之間平行于 長邊的中軸線處水平連接有連接板，后擋板與前擋板兩端分別固定有滑塊；后擋板外側中 心處與撞擊頭連桿一端連接，撞擊頭連桿另一端與撞擊頭連接；后擋板中部設置圓孔A，圓 孔A位置靠近后擋板與前擋板的上邊緣處；前擋板中部的靠近下邊緣位置設置有圓孔B。所述開關機構包括上蓋板、下蓋板、扳手A、扳手B ；其中，上蓋板與下蓋板一側長 邊中部對稱開有“U”型槽，與所述長邊相對的另一側長邊中部固定連接有限位塊；所述扳 手A與扳手B為結構相同的“L”型扳手，扳手A與扳手B的拐角處軸接在上蓋板與下蓋板 間，并且軸接位置分別位于“U”型槽與限位塊所在直線的兩側，扳手A與扳手B開口相對； 其中，扳手A的拐角處到“U”型凹槽的垂直距離小于扳手A短邊的長度，當所述扳手B長邊 與限位塊搭接，扳手B短邊與扳手A長邊搭接時，扳手A的短邊與上蓋板、下蓋板的長邊平 行。所述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由滑輪A下方繞過滑輪A，并由滑輪B下方繞過滑輪B，最終 系在撞擊機構中后擋板中部靠近上邊緣的圓孔A上。鋼絲繩C 一端系在前擋板中部靠近下 邊緣的圓孔B上，另一端套接在開關機構中的扳手A短邊上。當進行人體上肢耐受沖擊力的實驗時，繞線機構開始繞線，此時鋼絲繩A、鋼絲繩 B、鋼絲繩C以及彈簧開始拉緊。在此拉緊的過程中，開關機構通過鋼絲繩C將撞擊機構定 位，使撞擊機構與開關機構相對固定。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。打開開關，使鋼絲繩C脫離開關機構，從而撞擊機構脫離開關機構，彈簧張緊時存 儲的勢能迅速轉化為撞擊機構的動能，撞擊機構離開起始位置在臺座的長邊間快速移動， 直到撞擊到尸體骨手臂，尸體骨被撞到限臂板上，撞擊機構便會減速停止。本專利技術的優點在于1、本專利技術裝置能夠模擬飛行員彈射時整個短暫的甩打過程，在零點幾秒內各關節 的轉角或關節力、力矩即可達到人體的耐受極限；2、撞擊頭裝有面積較大的木板和塑料泡沫，較真實地模擬在限臂板作用下人體上 肢受到的均布力并起到緩沖的作用；3、本專利技術模擬裝置成本低，實用性高，體積小，易操作。附圖說明圖1本專利技術模擬裝置整體結構示意圖 圖2本專利技術模擬裝置中整體框架結構示意圖3本專利技術模擬裝置中繞線機構示意圖4本專利技術模擬裝置中撞擊體結構示意圖5本專利技術模擬裝置中開關機構結構示意圖6本專利技術模擬裝置中開關機構剖視圖。圖中1-整體框架2-繞線機構3-撞擊機構4-開關機構5-底座6-前支撐桿7-后支撐桿8-臺座9_橫梁A10-橫梁B11-滑輪A12-滑輪B13-限臂板14-支撐塊15-懸吊橫梁16-繞線機構支撐座17-繞線機構支架18-繞線機構支撐梁19-繞線機構安裝臺201-繞線盤殼體202-繞線軸203-大齒輪204-小齒輪205-卡尺206-手柄207-限位銷301-撞擊頭302-撞擊頭連桿303-后擋板304-前擋板305-連接板306-滑塊307-滾輪308-圓孔A309-圓孔B401-上蓋板402-下蓋板403-扳手A404-扳手B405-”U” 形槽406-限位塊20-鋼絲繩A21-鋼絲繩B22-鋼絲繩C23-凹槽24-彈簧具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本專利技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于人體上肢耐受沖擊力實驗的模擬裝置，其特征在于：包括整體框架、繞線機構、撞擊機構和開關機構；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和兩后支撐桿連接，所述臺座的位于兩后支撐桿之間的后邊中心安裝有滑輪Ｂ，其余的兩條相對的左邊和右邊上滑動連接有撞擊機構；兩前支撐桿之間的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間安裝橫梁Ｂ；在橫梁Ａ的中部安裝有滑輪Ａ；在兩后支撐桿上部對稱安裝支撐塊，支撐塊間水平連接有懸吊橫桿，用來懸掛尸體骨手臂；兩后支撐桿間還連接有限臂板，用來對尸體骨手臂進行限位；其中，限臂板位于支撐塊下方；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，與撞擊機構連接；鋼絲繩Ｃ一端與撞擊機構連接，另一端與開關機構連接。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：裴葆青，李慧，牟姣，樊瑜波，夏旭光，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]
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