本發(fā)明涉及船舶，尤其是一種多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)及馬鞍式座椅。
背景技術(shù)：
1、隨著海洋交通及船舶工程技術(shù)的發(fā)展，高速船舶需求從戰(zhàn)略規(guī)劃層面迅速向?qū)嶋H工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化，旨在促進(jìn)跨城通勤升級(jí)、旅游革新、區(qū)域均衡發(fā)展，同時(shí)提升物流效率、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)動(dòng)能升級(jí)及拉動(dòng)投資效應(yīng)。高速艇作為其中的關(guān)鍵載體，憑借大功率推進(jìn)器和滑行艇型設(shè)計(jì)，展現(xiàn)出形式簡(jiǎn)單、高速航行的顯著優(yōu)勢(shì)。然而，在復(fù)雜海況下，高速艇高速航行時(shí)產(chǎn)生的劇烈運(yùn)動(dòng)，包括周期性的艇體抬艏和砰擊入水現(xiàn)象，導(dǎo)致全艇范圍內(nèi)遭受波浪砰擊載荷作用。這種來(lái)自海面的沖擊若不能得到有效衰減，艇內(nèi)乘員長(zhǎng)時(shí)間暴露于低頻高幅振動(dòng)環(huán)境中，極易引發(fā)頭暈、心悸、過(guò)度疲勞，甚至造成腰椎損傷等健康問(wèn)題。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，高速艇上的馬鞍式座椅主要采用高彈泡沫或者彈簧-阻尼機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行緩沖減振；然而，這兩種緩沖減振方式存在以下問(wèn)題：
3、(1)高彈泡沫雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且輕質(zhì)，但由于其材料特性的限制，隨著壓縮量的增加，其剛度逐漸降低，且不具備阻尼特性來(lái)有效吸收能量，因此在高海況下難以同時(shí)滿足靜態(tài)支撐和動(dòng)態(tài)吸能的雙重需求；
4、(2)彈簧-阻尼機(jī)械結(jié)構(gòu)則依賴于復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)有限的調(diào)節(jié)功能。在實(shí)際應(yīng)用中，這種結(jié)構(gòu)在變形時(shí)彈性元件傾斜變形顯著，同樣導(dǎo)致壓縮量增大時(shí)剛度降低的問(wèn)題，面對(duì)低寬頻的載荷輸入，較高剛度的彈性元件難以實(shí)現(xiàn)有效的減振緩沖效果；此外，該結(jié)構(gòu)還存在占用空間大、成本高昂以及后期維護(hù)困難等問(wèn)題；同時(shí)，盡管汽車領(lǐng)域已發(fā)展出自適應(yīng)變剛度技術(shù)(如磁流變液調(diào)節(jié))，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本問(wèn)題，難以直接應(yīng)用于高速艇場(chǎng)景。
5、綜上所述，現(xiàn)有的緩沖減振結(jié)構(gòu)在剛度調(diào)節(jié)上存在單一或線性化的局限性，難以滿足寬頻帶連續(xù)振動(dòng)的減振剛度需求；同時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、占用空間嚴(yán)重以及后期維護(hù)困難等問(wèn)題也限制了其在高速艇領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)及馬鞍式座椅，通過(guò)采用中凸波浪式主、副彈簧片的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)高剛度、沖擊低剛度、末段高剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠降低結(jié)構(gòu)整體的尺寸及重量，同時(shí)，具備三段式非線性剛度，更加符合船舶高速行駛時(shí)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)以及乘員運(yùn)動(dòng)規(guī)律，適用于高速艇上的馬鞍式座椅使用。
2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
3、一種多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，包括：
4、主彈簧片，其呈中凸波浪形；
5、副彈簧片組，固定于主彈簧片的頂部，所述副彈簧片組包括由內(nèi)向外與主彈簧片依次同心堆疊設(shè)置的第一副彈簧片、第二副彈簧片和第三副彈簧片，所述第一副彈簧片、第二副彈簧片和第三副彈簧片的弧長(zhǎng)由大到小遞減；
6、所述主彈簧片與第一副彈簧片之間、第一副彈簧片與第二副彈簧片之間、第二副彈簧片與第三副彈簧片之間均配合安裝有耐磨塊組件。
7、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：
8、所述主彈簧片與第二副彈簧片均采用不銹鋼彈簧鋼片。
9、所述第一副彈簧片與第三副彈簧片均采用復(fù)合材料片。
10、所述主彈簧片與副彈簧片組之間通過(guò)數(shù)組螺栓組件進(jìn)行鎖緊固定，單組螺栓組件包括固定螺栓，所述固定螺栓的外圓周面上依次安裝有彈墊、平墊、橡膠塊、第一螺母和第二螺母；
11、所述平墊位于彈墊與副彈簧片組的頂部端面之間，橡膠塊位于第一螺母與主彈簧片的底部端面之間。
12、所述主彈簧片的結(jié)構(gòu)為：包括呈上凸曲面狀的第一分段，所述第一分段的兩側(cè)分別銜接有呈下凹曲面狀的第二分段，單段第二分段的一側(cè)折彎形成呈管狀的襯套。
13、單段第二分段的曲率與第一分段的曲率比值大于3。
14、單段第二分段的弧長(zhǎng)與第一分段的弧長(zhǎng)比值小于1/3。
15、單組耐磨塊組件包括數(shù)個(gè)沿軸向排列的中央耐磨塊，單個(gè)中央耐磨塊的兩旁對(duì)稱布置有端部耐磨塊。
16、一種馬鞍式座椅，包括基座，所述基座的頂部通過(guò)支撐組件配合安裝有上述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，所述支撐組件上配合安裝有高彈海綿，所述高彈海綿包裹多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，所述高彈海綿的頂部設(shè)置有皮革包裹層。
17、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：
18、所述支撐組件包括兩間隔對(duì)稱布置的支撐座，單個(gè)支撐座上配合安裝有圓管，所述圓管用于與主彈簧片配合安裝。
19、本發(fā)明的有益效果如下：
20、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，通過(guò)設(shè)置主彈簧片、副彈簧片組和耐磨塊組件，能夠形成準(zhǔn)靜態(tài)高剛度、沖擊低剛度、行程末段高剛度以及具備吸能的變剛度板式結(jié)構(gòu)，從而滿足寬頻帶連續(xù)振動(dòng)的減振剛度需求，實(shí)現(xiàn)垂直和縱搖方向沖擊能量的非線性耗散和多層級(jí)吸能效能；同時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、后期維護(hù)方便，尺寸小、緩沖能力好、可靠性高，適用于高速艇上的馬鞍式座椅使用。
1.一種多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括：
2.如權(quán)利要求1所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述主彈簧片(1)與第二副彈簧片(202)均采用不銹鋼彈簧鋼片。
3.如權(quán)利要求1所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一副彈簧片(201)與第三副彈簧片(203)均采用復(fù)合材料片。
4.如權(quán)利要求1所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述主彈簧片(1)與副彈簧片組(2)之間通過(guò)數(shù)組螺栓組件(3)進(jìn)行鎖緊固定，單組螺栓組件(3)包括固定螺栓(301)，所述固定螺栓(301)的外圓周面上依次安裝有彈墊(302)、平墊(303)、橡膠塊(304)、第一螺母(305)和第二螺母(306)；
5.如權(quán)利要求1所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述主彈簧片(1)的結(jié)構(gòu)為：包括呈上凸曲面狀的第一分段(101)，所述第一分段(101)的兩側(cè)分別銜接有呈下凹曲面狀的第二分段(102)，單段第二分段(102)的一側(cè)折彎形成呈管狀的襯套(103)。
6.如權(quán)利要求5所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：?jiǎn)味蔚诙侄?102)的曲率與第一分段(101)的曲率比值大于3。
7.如權(quán)利要求5所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：?jiǎn)味蔚诙侄?102)的弧長(zhǎng)與第一分段(101)的弧長(zhǎng)比值小于1/3。
8.如權(quán)利要求1所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，其特征在于：?jiǎn)谓M耐磨塊組件包括數(shù)個(gè)沿軸向排列的中央耐磨塊(5)，單個(gè)中央耐磨塊(5)的兩旁對(duì)稱布置有端部耐磨塊(4)。
9.一種馬鞍式座椅，包括基座(9)，其特征在于：所述基座(9)的頂部通過(guò)支撐組件配合安裝有如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，所述支撐組件上配合安裝有高彈海綿(12)，所述高彈海綿(12)包裹多層梯度變剛度板式結(jié)構(gòu)，所述高彈海綿(12)的頂部設(shè)置有皮革包裹層(13)。
10.如權(quán)利要求9所述的馬鞍式座椅，其特征在于：所述支撐組件包括兩間隔對(duì)稱布置的支撐座(7)，單個(gè)支撐座(7)上配合安裝有圓管(8)，所述圓管(8)用于與主彈簧片(1)配合安裝。