一种调控冲击载荷冲量的防护装置

技术领域

本发明涉及力学领域，特别是涉及一种调控冲击载荷冲量的防护装置。

背景技术

生活、工业以及诸多环境中都会存在很多由冲击而产生的问题，会对人的生命财产安全以及物品结构完整性造成重大威胁，例如：空气中爆炸产生的冲击波、汽车碰撞等，这类的冲击载荷往往具有较大的冲量，这些冲量作用到人或物体上，会对其造成威胁，产生伤害，因此对冲击载荷的防护尤为重要。

目前，从力学的角度分析，设计防护结构以衰减冲击载荷冲量的大小，进而保护被防护目标，这是很难实现的设计。主要原因在于，对于防护结构来说，冲量是一个外力决定的物理量，防护结构系统自身内部的作用力的改变并不能有效的衰减冲量的大小。在设计防护结构以衰减冲击载荷冲量的过程中，一般需要将防护结构作为整体进行分析，因此，作用到防护结构上的冲击载荷冲量最终还是要作用到被防护目标上。但是，被防护目标都有各自的损伤压力阈值，当作用到被防护目标上的压力低于该阈值时，被防护目标可以得到有效的防护。虽然设计防护结构以衰减冲击载荷冲量的大小较难实现，但是可以对作用到被防护目标上的冲击载荷冲量进行调控，以使得作用到被防护目标上的压力显著降低，从而降低冲击载荷冲量对被防护目标的损伤。因此，如何设计防护结构，对冲击载荷冲量实现有效的调控，是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种调控冲击载荷冲量的防护装置，解决了上述的问题。

本发明实施例提供一种调控冲击载荷冲量的防护装置，所述装置包括：挡板系统、支撑系统、调控系统；

所述挡板系统包括：前挡板和后挡板，所述前挡板的一面迎向所述冲击载荷的作用方向，另一面朝向所述后挡板，用于接收冲击载荷冲量，所述后挡板的一面朝向所述前挡板，另一面与被防护物体接触，用于接收被调控后的冲击载荷冲量，并且为所述防护装置提供支撑；

所述支撑系统与所述挡板系统连接，用于支撑所述挡板系统；

所述调控系统与所述挡板系统连接，用于调控所述冲击载荷的冲量；

其中，所述调控系统包括：多个冲量传递单元，所述每一个冲量传递单元包括一个滑道杆和一个传载块，且所述每一个滑道杆上嵌套有一个传载块且该传载块为竖直状态，所述每一个传载块可以在嵌套的所述滑道杆上自由滑动，所述每一个传载块的材质均与所述前挡板的材质相同，所述每一个传载块的厚度均相同，所有所述传载块的质量之和等于所述前挡板的质量；

所述每一个传载块的初始状态为与所述前挡板紧密贴合的状态，所述爆炸波的冲击载荷作用到所述前挡板后，所述前挡板将冲量全部传递给所有传载块，所述每个传载块在其各自嵌套的滑道杆上以不同的运动状态分别将冲量传递到所述后挡板，以实现对所述冲击载荷的冲量的调控；

所述每一个滑道杆的一端固定于所述后挡板朝向所述前挡板的一面，所述每一个滑道杆的另一端伸向所述前挡板方向，并与所述前挡板朝向所述后挡板一侧的距离均为第一预设距离，且该第一预设距离小于所述传载块厚度的一半；

所述每一个滑道杆具有不同的倾斜度，在所述冲击载荷的传递方向上具有相同的跨度，该跨度略小于所述前挡板与所述后挡板之间的水平间距。

可选地，所述支撑系统包括：支撑轨道和缓冲弹簧；

所述支撑轨道的一端固定于所述后挡板，另一端穿过所述前挡板；

所述缓冲弹簧嵌套于所述支撑轨道上，一端固定于所述后挡板，另一端伸向所述前挡板方向且处于自由状态，且与所述前挡板朝向所述后挡板一侧的距离均为第二预设距离，所述第二预设距离小于所述第一预设距离；

所述缓冲弹簧在自由状态下，其另一端与所述前挡板之间存在所述第二预设距离，以避免所述前挡板发生在不能完全将所述冲击载荷的冲量传递给所述每一个传载块时，所述前挡板发生运动对所述后挡板产生冲击的情况。

可选地，所述前挡板在所述支撑轨道上摩擦自由滑动，当所述冲击载荷作用到所述前挡板，所述前挡板获得所述冲击载荷的冲量，且所述前挡板和所有传载块质量相等并材质相同，所述前挡板在所述冲量传递方向上无外力作用，使得所述前挡板的将所述冲量完全传递给所有传载块。

可选地，所述每一冲量传递单元均可调整，所述冲量传递单元的数量根据所述冲击载荷冲量的大小和需要调节的冲量程度进行选择；

所述每一冲量传递单元可调整的方式包括：所述传载块自身的质量、厚度和所述滑道杆的倾斜度，其中，所述滑道杆的倾斜度不能为负值，即保证所述每一个传载块在其匹配的滑道杆上做匀速运动或者做减速运动。

可选地，所述每一个传载块朝向所述后挡板的一面，以及所述后挡板朝向所述前挡板的一面均粘接吸能材料，以使得所述每一个传载块与所述后挡板发生冲击后的反向速度接近零；

其中，在理想情况下，粘接吸能材料的存在使得所述每一个传载块与所述后挡板发生冲击后的反向速度为零。

可选地，所述防护装置调控所述冲击载荷冲量的原理为：

所述冲击载荷的冲量作用到所述前挡板时，与所述前挡板紧密贴合的所述每一个传载块获得的冲量之和等于所述冲击载荷的冲量，若所述每一个传载块质量均相同，则所有传载块均分所述冲击载荷的冲量；

所述每一个传载块根据自身获得的冲量产生相同的水平初速度，并在与其匹配的滑道杆上做匀减速运动，且由于所述每一个滑道杆的倾斜度不同，所述每一个传载块做匀减速运动时的加速度不同，相应的速度不同，则到达所述后挡板所需的运动时间也不同；

所述每一个传载块在运动时，对与其匹配的滑道杆产生水平作用力，该水平作用力作用于所述后挡板，以使得所述后挡板获得冲量；

所述每一个滑道杆的倾斜度不同，则倾斜度小的滑道杆上的传载块率先运动至所述后挡板，并与所述后挡板发生冲击，将该传载块的冲量传递给所述后挡板；

按照倾斜度从小至大，所述每一个传载块依次运动至所述后挡板，并与所述后挡板发生冲击，依次将所述每一个传载块的冲量传递给所述后挡板，直至所述冲击载荷的冲量全部传递给所述后挡板；由于所述每一个传载块的冲量占据所述冲击载荷的冲量的一部分，且是依次传递给所述后挡板，以此实现对所述冲击载荷冲量的调控，使得所述后挡板每一次接收的冲量小于所述被防护物体可承受的冲量的阈值。

可选地，所述每一个冲量传递单元通过两种冲量传递方式将所述冲击载荷的冲量传递到后挡板：

所述第一冲量传递方式为：在所述传载块运动过程中，其匹配的滑道杆对其的水平作用力使其在水平方向做匀减速运动，相应的，所述传载块会对其匹配的滑道杆产生反向作用力，该反向作用力会通过其匹配的滑道杆传递到所述后挡板，即，所述冲量传递单元将部分冲量传递到所述后挡板；

所述第二冲量传递方式为：当所述传载块到达所述后挡板时，二者发生冲击，在冲击过程中，所述传载块将剩余的冲量传递给所述后挡板；

所述每一个冲量传递单元均通过所述第一冲量传递方式和所述第二冲量传递方式，将所述冲击载荷的冲量传递到所述后挡板，以实现对所述冲击载荷冲量的调控。

可选地，所述防护装置通过以下方式调控所述冲击载荷的冲量：

调整所有传载块中任一传载块的质量比；

所述每一个传载块的质量比决定了各自分担总冲击载荷冲量的比例，也即每个冲量传递单元所需要调控的冲击载荷冲量，每个传载块以不同的运动状态将各自的冲量传递到所述后挡板；

或者，调整所述前挡板与所述后挡板之间的水平距离；

所述前挡板与所述后挡板之间的水平距离越大，且所述每一个滑道杆在所述冲击载荷的传递方向上的跨度越大，所述每一个传载块在其匹配的滑道杆上的运动时间就越长，所述后挡板每一次通过所述第一冲量传递方式接收的冲量越大，通过所述第二冲量传递方式接收的冲量越小；

或者，调整所述每一个滑道杆的倾斜度；

所述每一个滑道杆的倾斜度越大，所述后挡板每一次通过所述第一冲量传递方式接收的冲量越大，通过所述第二冲量传递方式接收的冲量越小。

可选地，所述每一个传载块的质量比决定了各自分担总冲击载荷冲量的比例，所述每一个传载块分担冲量的比例按如下方式得到：

第i个传载块获得的冲量P

其中，n为传载块的个数，m

所述每一个传载块的水平初速度V

可选地，所述传载块运动到达所述后挡板所需的时间t为：

所述传载块通过所述第一冲量传递方式传递到所述后挡板的冲量P

所述传载块通过所述第二冲量传递方式传递到所述后挡板的冲量P

其中：m为所述传载块的质量，g为重力加速度，θ为滑道杆的倾斜角度，x为前、后挡板之间的距离，d为所述传载块的厚度。

本发明提供的调控冲击载荷冲量的防护装置，由前挡板接受冲击载荷的作用，将冲击载荷的冲量全部传递给多个传载块，其中每一个传载块承载一部分的冲量，由于每一个传载块嵌套于不同倾斜度的滑道杆上，使得每一个传载块在不同的时间点先后到达后挡板，每一个传载块在运动至达到后挡板的过程中，依次将自身的冲量通过滑道杆传递给后挡板，由于传载块到达后挡板时的速度不同，因此传载块在与后挡板发生冲击过程中传递到后挡板的冲量也不同，防护装置以这种方式实现对作用到被防护目标上的冲击载荷冲量进行调控。

本发明的调控冲击载荷冲量的防护装置，首先将冲击载荷冲量通过前挡板全部分配到多个传载块，在传载块将冲量传递到后挡板的过程中，通过调节滑道杆的倾斜度分别对每一个传载块携带的冲量进行调控，而每一个传载块的冲量占据冲击载荷的冲量的一部分，从而使冲击载荷冲量分大小分阶段的依次传递到后挡板，最终使得后挡板接收冲击载荷冲量的时间大大延长，并且接收冲击载荷冲量的幅值大大降低，从而使得作用到被防护目标上的冲击载荷压力小于被防护物体可承受的压力的阈值，实现了对传递到后挡板的冲量和压力进行调控的目的，有效的防护了冲击载荷的冲量，保障了被防护目标的安全，具有极高的实用性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例一种调控冲击载荷冲量的防护装置的示意图；

图2是本发明实施例中前挡板迎向冲击载荷的一面的示意图；

图3是本发明实施例中冲量传递单元将冲击载荷冲量传递到后挡板的两种传递方式；

图4是本发明实施例中防护装置受冲击载荷作用的过程的示意图；

图5是本发明实施例中一个特定的防护结构调控冲击波载荷冲量的结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

参照图1，示出了本发明实施例一种调控冲击载荷冲量的防护装置的示意图，该装置包括：挡板系统、支撑系统、调控系统，其中，挡板系统包括：前挡板和后挡板，前挡板的一面迎向冲击载荷的作用方向，另一面朝向后挡板，用于接收冲击载荷冲量，后挡板的一面朝向前挡板，另一面与被防护物体接触，用于接收被调控后的冲击载荷冲量，并且为防护装置提供支撑；支撑系统与挡板系统连接，用于支撑挡板系统；调控系统与挡板系统连接，用于调控冲击载荷的冲量。

调控系统包括：多个冲量传递单元，其中每一个冲量传递单元包括一个滑道杆和一个传载块，图1中为5个滑道杆和五个传载块，实际使用时可按照需求进行数量的调整，每一个滑道杆上嵌套有一个传载块且该传载块为竖直状态，每一个传载块可以在其嵌套的滑道杆上自由滑动，每一个传载块的材质均与前挡板的材质相同，且每一个传载块的厚度均相同，所有传载块的质量之和等于前挡板的质量，这样才可以保证冲击载荷的冲量完全的传递给所有传载块；每一个传载块的初始状态为与前挡板紧密贴合的状态，爆炸波的冲击载荷作用到前挡板后，前挡板将冲量全部传递给所有传载块，则每个传载块在其各自嵌套的滑道杆上以不同的运动状态分别将冲量传递到后挡板，以实现对冲击载荷的冲量的调控。

每一个滑道杆的一端固定于后挡板朝向前挡板的一面，每一个滑道杆的另一端伸向前挡板方向并处于自由状态，每一个滑道杆处于自由状态的一端与前挡板朝向后挡板一侧的距离均为第一预设距离，且该第一预设距离小于传载块厚度的一半；每一个滑道杆具有不同的倾斜度，在冲击载荷的传递方向上具有相同的跨度，该跨度略小于前挡板与后挡板之间的水平间距，即，每一个滑道杆自由状态端的顶端与前挡板之间留有一定的间距。

支撑系统包括：支撑轨道和缓冲弹簧；支撑轨道的一端固定于后挡板，另一端穿过前挡板，可以理解的是，前挡板对应于支撑轨道穿过处开设有孔洞。缓冲弹簧嵌套于支撑轨道上，一端固定于后挡板，另一端伸向前挡板方向且处于自由状态，且与前挡板朝向后挡板一侧的距离均为第二预设距离，该第二预设距离小于第一预设距离，即，缓冲弹簧在自由状态下，其另一端与前挡板之间存在预设间距，这预设间距可以避免前挡板发生以下的情况：

前挡板可能会出现不能完全将冲击载荷的冲量传递给每一个传载块的情况，若出现该情况时，前挡板对后挡板直接产生较大冲击，那么会对被防护人员造成威胁，若是没有弹簧的存在，前挡板会向后挡板的方向移动，若是滑道杆与前挡板之间没有间距，则前挡板直接作用于滑道杆，可能造成滑道杆损坏，整个防护装置不能使用。而有了缓冲弹簧的存在，以及缓冲弹簧、滑道杆均与前挡板存在间距，可以避免上述情况的发生。

参照图2，示出了本发明实施例中前挡板迎向冲击载荷的一面的示意图，支撑轨道穿过前挡板后，可以使用螺栓固定，弹簧、滑道杆均与前挡板不直接接触，传载块在初始状态时紧密贴合前挡板朝向后挡板的一面，图2所示中共有9个滑道杆和9个传载块。

本发明实施例中，每一个传载块的初始状态为与前挡板紧密贴合的状态，前挡板在支撑轨道上摩擦自由滑动，当冲击载荷作用到前挡板，前挡板获得冲击载荷的冲量，且前挡板和所有传载块质量相等并材质相同，前挡板在冲量传递方向上无外力作用，使得前挡板的将冲量完全传递给所有传载块。另外，可以在每一个传载块朝向后挡板的一面，以及后挡板朝向前挡板的一面均粘接吸能材料，以使得每一个传载块与后挡板发生冲击后的反向速度接近零；其中，在理想情况下，粘接吸能材料的存在使得每一个传载块与后挡板发生冲击后的反向速度为零。

本发明实施例中，每一冲量传递单元均可调整，冲量传递单元的数量可以根据冲击载荷冲量的大小和需要调节的冲量程度进行选择；在实际布置冲量传递单元具体位置时，一种最优的方式是遵循对称分布的原则来布置冲量传递单元。每一冲量传递单元可调整的方式包括：传载块自身的质量、厚度和滑道杆的倾斜度，其中，滑道杆的倾斜度不能为负值，即保证每一个传载块在其匹配的滑道杆上做匀速运动或者做减速运动。

以下分析本发明实施例中调控冲击载荷冲量的防护装置的工作原理：

初始状态下，传载块与前挡板紧贴，二者材质相同，且防护装置中所有传载块质量之和与前挡板质量相同。当冲击载荷作用到前挡板，前挡板获得冲击载荷冲量，由于前挡板和全部传载块质量相等且材质相同，且在冲量传递方向上支撑轨道对前挡板无摩擦力作用，因此可以使得前挡板的冲量完全传递给全部传载块。假设冲击载荷的冲量为P

其中，n为传载块的个数，m

传载块获得的水平初速度V

下面对其中一个冲量传递单元传递冲击载荷冲量的原理进行分析，其余冲量传递单元与此原理相同。假设冲量传递单元传载块的质量为m，其所在的滑道杆倾斜角为θ。获得冲击载荷的冲量后，该传载块在获得传载方向的初始速度时，也会获得垂直于传载方向的初始速度，在倾斜角为θ的滑道杆上做匀减速运动，且水平方向的初始速度为V

a＝g sinθcosθ (3)

其中，g为重力加速度。

假设前、后挡板间距为x，传载块厚度为d，则该传载块在水平方向的运动距离为(x-d)，由运动学分析可知，该传载块运动到达后挡板所需的时间t为：

则到达后挡板时，相应的水平方向运动速度V

在该传载块运动过程中，滑道杆对其的水平作用力使其在水平方向做匀减速运动。相应的，传载块会对滑道杆产生反向作用力，该作用力会通过滑道杆传递到后挡板。通过这种形式，冲量传递单元将部分冲量传递到后挡板，可以称之为第一冲量传递方式。当传载块到达后挡板时，二者发生冲击，在冲击过程中，传载块将剩余的冲量传递给后挡板，可以称之为第二冲量传递方式。冲量传递单元通过这两种传递方式将接收到的全部冲量传递到后挡板，以上述方式实现对冲击载荷冲量的调控。如图3所示，对于同样的倾斜角θ，第一冲量传递方式中，传载块沿滑道杆运动时，其水平作用力方向如图3中传载块上方水平箭头所示，使传载块在水平方向做匀减速运动。传载块对滑道杆产生反向作用力方向如图3中沿滑道杆的箭头所示。第二冲量传递方式中，传载块到达后挡板时，二者发生冲击，在冲击过程中，传载块将剩余的冲量传递给后挡板，剩余的冲量产生的力方向如图3中后挡板内的箭头所示。

根据前述的分析，冲量传递单元通过第一冲量传递方式传递到后挡板的冲量P

由于吸能材料层的作用，该传载块与后挡板发生冲击后，传载块反向速度为零，则冲量传递单元通过第二冲量传递方式传递到后挡板的冲量P

可以知晓，上述两部分冲量之和为该冲量传递单元中传载块在其初始位置获得的冲量。冲量传递单元中通过上述两种冲量传递方式对作用到前挡板上的冲击载荷冲量进行调控，以使得作用到后挡板的冲击载荷冲量小于被防护目标的损伤阈值，达到保护被防护目标的目的。由以上分析可知，三个关键物理量的调整可以显著影响冲量传递单元的冲量传递方式和防护装置调节冲击载荷冲量的性能：每一个传载块的质量比，前、后挡板之间的水平距离，以及滑道杆的倾斜度。

由以上分析可知，每一个传载块的质量比决定了各自分担总冲击载荷冲量的比例，也即每个冲量传递单元所需要调控的冲击载荷冲量，每个传载块以不同的运动状态将各自的冲量传递到所述后挡板。对于具有特定冲击载荷冲量的冲量传递单元来说，影响其第一、第二冲量传递方式所传递的冲量大小以及随时间变化趋势的主要因素就为前、后挡板之间的水平距离和滑道杆的倾斜度等物理量。

若保持防护装置的结构整体尺寸不变的前提下，主要可以通过滑道杆的倾斜度这一物理量进行调控。当滑道杆倾斜度不同时，传载块在运动过程中水平方向匀减速运动时的加速度不同，因此通过滑道杆对后挡板的作用力不同，因此传递冲量到后挡板的快慢不同。传载块由前挡板运动到后挡板的时间不同，这可以增加第一冲量传递方式可调控的范围。此外，当滑道杆倾斜度不同时传载块与后挡板冲击时速度也不同，因此通过第二冲量传递方式传递到后挡板的冲量也会发生变化，以此可以实现对传递到后挡板的冲量进行调控。当然，可以理解的是，改变前、后挡板之间的水平距离也可以起到同样的效果，一般情况下，前挡板与后挡板之间的水平距离越大，且每一个滑道杆在冲击载荷的传递方向上的跨度越大，传载块在其匹配的滑道杆上的运动时间就越长，后挡板每一次通过第一传递方式接收的冲量越大，通过第二传递方式接收的冲量越小。发明人经过大量的仿真、计算、实测，设计出各个物理量最优值结构的防护装置。

从防护装置整体角度分析，冲击载荷作用到前挡板，使得传载块获得初始冲量，传载块具有相同的水平初始速度，传载块在倾斜度不同的滑道杆上做匀减速运动时，具有不同的加速度，在运动过程中对滑道杆产生不同的均匀作用力，该作用力进而作用到后挡板，使其获得冲量。经过不同的时间，传载块运动到与后挡板接触时，后挡板获得传载块剩余运动速度所传递的冲量。当滑道杆的倾斜角度增大时，传载块运动过程中通过滑道杆对后挡板的作用力较大，作用时间较长，通过这一过程传递的冲量较多，当传载块运动到与后挡板接触时，剩余运动较小，所以通过这一过程传递的冲量较少。当对防护装置中滑道杆的倾斜度进行改变时，可以对后挡板获得的载荷冲量进行调控，进而可以调控作用到被防护目标的冲量。此外，多个冲量传递单元的选择和相互配合发挥作用，也可以使得作用到被防护目标上的冲量实现更大范围的调控，进而有效保护被防护目标。

参照图4，示出了本发明实施例中防护装置受冲击载荷作用的过程的示意图，为了图示的简洁，图4中同一形状、同一位置表示同样的结构，防护装置发挥调控冲击载荷冲量作用的整个过程可以分为五部分：

过程一：冲击载荷的冲量作用到前挡板，使其获得冲量，由于初始状态下，所有传载块与前挡板紧密贴合，且二者材质相同、质量相等，因此前挡板获得的冲量全部传递给每一个传载块，若每一个传载块质量均相同，则所有传载块均分冲击载荷的冲量(例如有五个传载块，则每一个传载块分的五分之一的冲击载荷冲量)，每一个传载块获得相同的水平初速度；

过程二：获得相同水平初速度的传载块开始在其所在的滑道杆上运动，由于每一个滑道杆倾斜度不同，则每一个传载块的运动速度不同，传载块运动时对其所在的滑道杆产生不同的水平作用力，该作用力会作用到后挡板上，使后挡板获得冲量；

过程三：每一个滑道杆的倾斜度不同，则倾斜度较小的滑道杆对应的传载块率先运动到后挡板朝向前挡板的一面，并与之发生冲击，将传载块的冲量传递给后挡板，随后该传载块沿相应滑道杆反向运动；

过程四：随着时间的持续，倾斜度稍大的滑道杆对应的传载块运动到达后挡板，并与之发生冲击，将其冲量传递给后挡板。倾斜度更大的滑道杆对应的传载块，在随后的时间不断与后挡板发生冲击，将冲量传递给后挡板；

过程五：随着倾斜度最大的滑道杆对应的传载块将冲量传递给后挡板，整个过程结束。每一个传载块实现依次将各自的冲量传递给后挡板，此时，作用到前挡板的冲击载荷的冲量全部传递给后挡板。

在上述过程三中，为了保证传载块与后挡板发生冲击时，传递到后挡板的冲量尽可能等于其自身初始冲量，可以在传载块朝向后挡板的一面，以及后挡板朝向前挡板的一面均粘接吸能材料，以使得传载块接触后挡板后，传载块反向速度为零，传载块反向运动是由于受到重力和其所在的滑道杆的倾斜度影响自行运动，而不是因为与挡波板接触后自身还剩余的冲量产生的反作用力而发生运动。而当传载块在滑道杆上反向运动时，可以通过滑道杆对后挡板产生反向作用力，可以进一步减小后挡板获得的冲量。

本发明实施例中，防护装置不同传载块需保证材质与前挡板一致，厚度相同，但可以通过改变每一个传载块的质量对冲击载荷的冲量传递过程实现进一步调控，但所有传载块的质量之和还是必须等于前挡板的质量。

假若防护装置接收到的冲量较小，而有个别滑道杆的倾斜度较大时，传载块可能运动不到后挡板直至与后挡板接触，此时该传载块的冲量在运动过程中全部通过滑道杆传递给后挡板。

参照图5，示出了一个特定的防护结构调控冲击波载荷冲量的结果示意图。该防护结构包括三个冲量调控单元，其中三个冲量调控单元中的三个传载块的质量均相等，均为前挡板质量的三分之一，三个传载块各自嵌套的滑道杆的倾斜度分别为0°、15°和45°。图中横坐标和纵坐标表示时间和冲量的相对量，不表示绝对数值，主要用于说明防护装置调控冲击载荷冲量的原理和调控效果。输入冲量由黑色实线所示，传递到后挡板的总冲量由黑色粗短虚线所示。

每个传载块分别传递全部冲击载荷冲量的三分之一。其中，在倾斜度为0°的滑道杆上的传载块做匀速运动，其没有冲量通过第一传递方式进行传递，在与后挡板发生冲击时，该传载块将自身冲量全部通过第二传递方式传递到后挡板。相应的，其所需的传递时间最少。如图5中由短横线组成的虚线所示，其没有第一传递方式进行传递的冲量。

在倾斜度为15°的滑道杆上的传载块做匀减速运动，在运动过程中部分冲量通过第一传递方式传递到后挡板，在与后挡板发生冲击时，该传载块将自身剩余冲量通过第二传递方式传递到后对挡板。如图5中由点组成的虚线所示，其由一部分第一传递方式和一部分第二传递方式组合进行传递冲量，两种方式传递冲量差距不是太大。

类似的，在倾斜度为45°的滑道杆上的传载块以同样的方式将冲击载荷冲量传递到后挡板，只是通过第一传递方式传递的冲量更多，其所需的传递时间最长。如图5中由短横线加点组成的虚线所示，其由一部分第一传递方式和一部分第二传递方式组合进行传递冲量，且第一种传递种方式传递的冲量明显大于第二种传递方式传递的冲量。

将三个冲量调控单元传递的冲量相加可以得到传递到后挡板总冲击载荷冲量。可以看到，经过防护装置的调控，冲击载荷冲量分阶段地阶梯传递到后挡板，作用时间也大大延长。经过防护装置的调控之后，传递到后挡板总的冲量上升段斜率大大降低，考虑到冲量为压力在作用时间上的积分，因此作用到后对挡板的压力也大大降低。相应的，作用到被防护目标上的压力也将大幅降低，以使得此压力低于被防护目标的损伤阈值，达到有效保护被防护目标的目的。

综上所述，本发明提供的调控冲击载荷冲量的防护装置，由前挡板接受冲击载荷的作用，将冲击载荷的冲量全部传递给多个传载块，其中每一个传载块承载一部分的冲量，由于每一个传载块嵌套于不同倾斜度的滑道杆上，使得每一个传载块在不同的时间点先后到达后挡板，每一个传载块在运动至达到后挡板的过程中，依次将自身的冲量通过滑道杆传递给后挡板，由于传载块到达后挡板时的速度不同，因此传载块在与后挡板发生冲击过程中传递到后挡板的冲量也不同，防护装置以这种方式实现对作用到被防护目标上的冲击载荷冲量进行调控。

本发明的调控冲击载荷冲量的防护装置，首先将冲击载荷冲量通过前挡板全部分配到多个传载块，在传载块将冲量传递到后挡板的过程中，通过调节滑道杆的倾斜度分别对每一个传载块携带的冲量进行调控，而每一个传载块的冲量占据冲击载荷的冲量的一部分，从而使冲击载荷冲量分大小分阶段的依次传递到后挡板，最终使得后挡板接收冲击载荷冲量的时间大大延长，并且接收冲击载荷冲量的幅值大大降低，从而使得作用到被防护目标上的冲击载荷压力小于被防护物体可承受的压力的阈值，实现了对传递到后挡板的冲量和压力进行调控的目的，有效的防护了冲击载荷的冲量，保障了被防护目标的安全，具有极高的实用性。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法所固有的要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。