[发明专利]人体坠落防护吸能系统

权利要求书

1.一个人体坠落防护吸能系统，包括一个或多个易碎的吸能单元形成的可压溃的吸能防护结构，所述吸能防护结构受坠落人体冲击时会在厚度方向发生压溃应变，每个所述吸能单元有如下特性：

（1）在被压溃过程中，直至接近压实开始点时，吸能单元保持相对不变的压溃强度；

（2）进入朔性压溃阶段之后，当压缩停止时，吸能单元不会有反弹；

所述吸能防护结构包括如下特性：（1）吸能防护结构的压溃应变过程是个局部现象，吸能防护结构被压溃的面积和受人冲撞的接触面大小相当；（2）每个所述吸能单元由整体性完好的轻质脆性材料组成；

所述吸能单元的材料弹性变形小于5%，所述吸能单元的材料压溃强度σ小于0.6兆帕；

各所述吸能单元的材料压溃强度σ和材料密度ρ，由下列因素决定：人体坠落点高度H、坠落人体质量m和坠落人体平均水平截面积A，和拦停人体的最大过载目标值K；

各所述吸能单元的σ、相同，所述吸能单元的材料压溃强度σ和材料密度ρ满足：[(2ρgH+σ)A]/(mg) K。

2.如权利要求1所述的系统，其特征是，各所述吸能单元在竖直方向的总厚度h由下列因素决定：所述吸能单元的材料压溃强度σ、所述吸能单元的接近常值的压溃强度的最大材料应变、人体坠落点高度H、坠落人体质量m和坠落人体平均水平截面积A，h与H和/或m正相关，与σ、和/或A成反比。

3.如权利要求2所述的系统，其特征是，各所述吸能单元的σ、相同，所述总厚度h≥mgH /(∈σA)，g为重力加速度。

4.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述轻质脆性材料有如下力学特性：

（1）进入朔性压溃阶段前，材料几乎没有弹性变形阶段；在整个朔性压溃阶段，直至接近材料压实开始点时，材料保持相对不变的压溃强度；

（2）进入朔性压溃阶段之后，当压缩载荷卸载时，材料不会有反弹；

（3）材料的压溃应变过程是个局部现象。

5.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述吸能单元的材料密度ρ，不超过0.6吨/米³。