从图3中可以看出,在弹性元件的堆栈中,连续的元件对儿的高度是从一端到另一端逐渐减小的,效果类似于弹簧在载荷增加时变硬。当有外力加载在缓冲
从图3中可以看出,在弹性元件的堆栈中,连续的元件对儿的高度是从一端到另一端逐渐减小的,效果类似于弹簧在载荷增加时变硬。当有外力加载在缓冲装置的一端时,拥有最大高度的元件即图3中的32和42开始变成滚筒状。换句话说,元件32和42在压缩时中部直径会增加。
正如本技术领域的人员可以理解的,连续的具有相同力学性能和横截面积的弹性元件在受到相同外加载荷时会表现出弹簧刚度与各自的长度成反比。因此,外加载荷在压缩对齐的弹性元件32、34、36和38时,最长的元件32会首先表现出明显的变形。因此,从效果来看,一个逐渐增加的力会首先作用在相对柔软的弹性元件32上。元件32产生显著变形后会变硬,然后把压缩力传递给更硬的元件34,进而依次传递给元件36和38。硅橡胶的一个特性可以用来解释这种弹簧强化效应,即硅橡胶的压缩模量是非线性的,它并不能像完全弹性弹簧那样表现。当硅橡胶被压缩时,它会像上文所述的弹簧那样随着变形而逐渐变硬。
在本方明最简单的方案中,端板和夹在相邻硅橡胶元件之间的平板形状是相似的,最好制成如图4所示形状的铝质平板。将铝质平板31和弹性元件32-38和42-48整体组装并放置在枪和支承结构之间,并且整个装置最初应放置在可控压缩载荷的环境中。
硅橡胶本身具有一定的粘性,这可以使它保持与铝板31贴合,特别是在受到压力的时候。因此,在这种最简单的方案中不需要其它复杂的、昂贵的元件来保证装置的完整性,而且所用的弹性元件是由相同的硅橡胶材料制成的。当装置受到与弹性元件32-38和42-48轴线同向的外加载荷时,各个弹性元件就像串联起来的弹簧那样来吸收能量。由于弹性元件中存在内摩擦,一部分吸收的能量会转换为热量,进而通过铝板31的热传导和空气的对流散热耗散到外部环境中。同时,每个弹性元件会吸收一些机械能,当外加载荷来回振荡时就会释放这些机械能。
据我们所知,两种具有不同阻尼系数的元件组成一对使用可以有效地过滤掉高频振动。这种特殊的现象也在本发明中得到了在有效的利用,即弹性元件32-38是一种弹性材料(下文称第一弹性材料)如苯基硅树脂,而弹性元件42-48是另一种具有不同阻尼系数的弹性材料(下文称第二弹性材料)如甲苯基硅树脂。因此,这种缓冲装置可以高效地过滤高频振动。利用不同阻尼系数的弹性元件的另一个优点是,元件32-38和元件42-48两个堆栈有独立的、不同的固有频率。共振对机械系统来说是很危险的,当外加时变载荷的扰动频率与系统固有频率相同时就会发生共振,如武器的放电循环率。由于两组堆栈具有不同的共振频率,即使时变载荷引起了一个弹性元件或一个堆栈产生共振,另一个堆栈也不会产生共振,因此避免了整个缓冲装置发生共振。这是如此紧凑坚固的缓冲装置一个特别有利的特点。
材料的体积模量被定义为空间拉伸或压缩应力与应变或元件的体积变化率的比值,其中空间应力在三维上力的大小相等,例如液体内的静压力,体积变化率为元件体积实际变动量与初始体积的比值。正如本技术领域的人员可以理解的,如果弹性元件32受到轴向载荷而变形,那么元件中部直径会变大,然而元件被硬质圆柱形环包裹,弹性元件的横向变形被限制住,因此可以认为元件具有很高的弹簧刚度k。换句话说,弹性元件32的体积模量决定了元件的有效弹簧刚度。这一特点可以在本方明的又一优选方案中得到利用,如图3和4所示,将一套圆筒33-39安装在弹性元件32-38和42-48上。如图4所示,圆柱环33的内径D比标准弹性元件32无负载时的外径稍微大一些。元件33-39最好由金属制成,比如不锈钢或铝,这是为了避免长期暴露造成腐蚀,而且需要在厚度t较小时仍然保证必要的强度。这保证了整个装置不会过重。