一種基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及顆粒阻尼在生活用品中的應(yīng)用，尤其涉及一種基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安 全帽。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的安全帽減震原理為：帽殼與帽襯之間有25~50mm的間隙，當(dāng)物體打擊安全 帽時(shí)，帽殼不因受力變形而直接影響到頭頂部；帽殼為橢圓形或半球形，表面光滑，當(dāng)物體 墜落在帽殼上時(shí)，物體不能停留立即滑落；而且帽殼受打擊點(diǎn)的承受力向周圍傳遞，通過帽 襯緩沖減少的力可達(dá)2/3以上，其余的力經(jīng)帽襯的整個(gè)面積傳遞給人的頭蓋骨，這樣就把 著力點(diǎn)變成了著力面，從而避免了沖擊力在帽殼上某點(diǎn)應(yīng)力集中，減少了單位面積受力。
[0003] 傳統(tǒng)安全帽的帽殼是用硬質(zhì)塑料制成，如果遇到尖銳的墜物時(shí)，當(dāng)下降動(dòng)能達(dá)到 一定值帽殼就會(huì)被刺穿，從而威脅到人的安全。
[0004] 因此，如何設(shè)計(jì)一款安全性能更佳的安全帽成為未來的研發(fā)課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，我們提供了一種基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽，具有更佳的安全性能。
[0006] 本發(fā)明的基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽，從外到內(nèi)依次包括：外殼、緩沖層、內(nèi)殼、阻 尼層、以及內(nèi)襯層；其中，所述阻尼層由多個(gè)阻尼腔體組成，每個(gè)腔體填充有顆粒阻尼，用于 共振以消耗撞擊所帶來的能量。
[0007] 優(yōu)選地，所述顆粒阻尼，其表面特性包括：表面不處理、表面粗糙、以及表面拋光處 理。
[0008] 優(yōu)選地，所述顆粒阻尼，其幾何形狀包括球形。
[0009] 優(yōu)選地，所述顆粒阻尼，其直徑范圍在l_12mm之間，顆粒的密度范圍在l-20g/m3 之間。
[0010] 優(yōu)選地，外殼與內(nèi)殼均采用硬質(zhì)材料。
[0011] 優(yōu)選地，所述緩沖層由彈簧、或氣囊構(gòu)成，高度為20mm-30mm。
[0012] 優(yōu)選地，還包括下頜帶。
[0013] 本發(fā)明中的通過有限封閉空間內(nèi)填充的微小顆粒間摩擦與沖擊作用消耗物體墜 落在帽殼上的能量，從而減少了分配到頭部的作用力，保證其在人頸椎所能承受的生物力 范圍內(nèi)，而且由于形成封閉空間必須安全帽是兩層，也預(yù)防了尖銳墜物刺穿帽殼的危險(xiǎn)發(fā) 生。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明中基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。
[0016]請(qǐng)參閱圖1，所示為本發(fā)明中基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽的剖面示意圖。所述的基 于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽從外向內(nèi)依次包括：外殼1、緩沖層2、內(nèi)殼3、阻尼層4、以及內(nèi)襯 層5。
[0017]所述安全帽采用雙殼結(jié)構(gòu)，S卩外殼1與內(nèi)殼3,均采用硬質(zhì)材料，用于防止外力將 安全帽穿透。
[0018] 外殼1與內(nèi)殼3之間，設(shè)置有20mm-30mm之間的緩沖層2,所述緩沖層由彈簧、氣 囊、或特殊緩沖材料等制成，從力學(xué)或材料的角度，提供彈性緩沖。
[0019] 阻尼層，大約10_20mm之間，由多個(gè)阻尼腔體組成，每個(gè)腔體內(nèi)至少填充有 10% -30%的顆粒阻尼，用于通過共振消耗撞擊所帶來的能量。
[0020] 所述顆粒阻尼，其表面特性包括表面不處理、表面粗糙、以及表面拋光處理，顆粒 的幾何形狀包括球形，直徑范圍在1-12_之間，顆粒的密度范圍在1-12_。
[0021] 表1常見顆粒阻尼的實(shí)施例
[0022]
[0023] 顆粒阻尼安全帽的減震原理較傳統(tǒng)的更為人性化，但是由于多了一層殼，另外要 填裝顆粒，必然使其重量大大增加，使佩戴者負(fù)重增加，頭部靈活度降低，同時(shí)考慮到制作 成本，所以填裝的顆粒應(yīng)選擇較輕質(zhì)、價(jià)格稍微便宜一些的。
[0024] 需要說明的是，每個(gè)分腔體的體積、形狀不同，其最佳配置的顆粒阻尼的填充率亦 不同，目的是為了能使阻尼與機(jī)床的共振頻率達(dá)到最佳匹配度。本發(fā)明的阻尼結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生 振動(dòng)、噪聲而引起周期、非周期的振動(dòng)時(shí)，封閉在阻尼腔體內(nèi)的顆粒阻尼發(fā)生類似電子受激 的自由運(yùn)動(dòng)，互相撞擊，摩擦損耗較大能量，用于吸收和消耗了外力的振動(dòng)能量，實(shí)際上增 加了系統(tǒng)的阻尼，使振動(dòng)速度迅速衰減，或共振時(shí)振幅變小。
[0025] 所述內(nèi)襯層5,采用軟質(zhì)材料構(gòu)成，更好的包裹頭部，增大接觸面積，主要是它能分 配墜物下降動(dòng)能到整個(gè)頭部，而且配合下頜帶6可以固定帽子不容易滑落。
[0026] 人的頸椎承受的生物力有限，傳統(tǒng)安全帽僅將墜物下降的動(dòng)能通過帽襯完全分配 到整個(gè)頭部，沒有能量減少的階段，而基于顆粒阻尼的新式安全帽通過有限封閉空間內(nèi)填 充的微小顆粒間摩擦與沖擊作用消耗物體墜落在帽殼上的能量，從而減少了分配到頭部的 作用力，保證其在人頸椎所能承受的生物力范圍內(nèi)，而且由于形成封閉空間必須安全帽是 兩層，也預(yù)防了尖銳墜物刺穿帽殼的危險(xiǎn)發(fā)生。
[0027] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽，其特征在于，從外到內(nèi)依次包括：外殼、緩沖層、 內(nèi)殼、阻尼層、以及內(nèi)襯層；其中，所述阻尼層由多個(gè)阻尼腔體組成，每個(gè)腔體填充有顆粒阻 尼，用于共振以消耗撞擊所帶來的能量。2. 如權(quán)利要求1所述的安全帽，其特征在于，所述顆粒阻尼，其表面特性包括：表面不 處理、表面粗糙、以及表面拋光處理。3. 如權(quán)利要求1所述的安全帽，其特征在于，所述顆粒阻尼，其幾何形狀包括球形。4. 如權(quán)利要求1所述的安全帽，其特征在于，所述顆粒阻尼，其直徑范圍在l_12mm之 間，顆粒的密度范圍在l_20g/m3之間。5. 如權(quán)利要求1所述的安全帽，其特征在于，外殼與內(nèi)殼均采用硬質(zhì)材料。6. 如權(quán)利要求1所述的安全帽，其特征在于，所述緩沖層由彈簧、或氣囊構(gòu)成，高度為 20mm-30mm〇7. 如權(quán)利要求1所述的安全帽，其特征在于，還包括下頜帶。
【專利摘要】本發(fā)明涉及顆粒阻尼技術(shù)在生活用品中的應(yīng)用，一種基于顆粒阻尼結(jié)構(gòu)的安全帽，從外到內(nèi)依次包括：外殼、緩沖層、內(nèi)殼、阻尼層、以及內(nèi)襯層；其中，所述阻尼層由多個(gè)阻尼腔體組成，每個(gè)腔體填充有顆粒阻尼。本發(fā)明不僅可以防止外力穿透，還可以對(duì)力量進(jìn)行緩沖、以及通過共振消耗撞擊所帶來的能量。具有設(shè)計(jì)簡單，且抗沖擊性能佳的特點(diǎn)。
【IPC分類】A42B1/08
【公開號(hào)】CN105310156
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410309398
【發(fā)明人】段東平, 牛瑞龍
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院過程工程研究所, 張家港東申設(shè)備科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年7月1日