一种基于颗粒阻尼结构的安全帽技术领域
本发明涉及颗粒阻尼在生活用品中的应用，尤其涉及一种基于颗粒阻尼结
构的安全帽。
背景技术
传统的安全帽减震原理为：帽壳与帽衬之间有25～50mm的间隙，当物体
打击安全帽时，帽壳不因受力变形而直接影响到头顶部；帽壳为椭圆形或半球
形，表面光滑，当物体坠落在帽壳上时，物体不能停留立即滑落；而且帽壳受
打击点的承受力向周围传递，通过帽衬缓冲减少的力可达2/3以上，其余的力
经帽衬的整个面积传递给人的头盖骨，这样就把着力点变成了着力面，从而避
免了冲击力在帽壳上某点应力集中，减少了单位面积受力。
传统安全帽的帽壳是用硬质塑料制成，如果遇到尖锐的坠物时，当下降动
能达到一定值帽壳就会被刺穿，从而威胁到人的安全。
因此，如何设计一款安全性能更佳的安全帽成为未来的研发课题之一。
发明内容
有鉴于此，我们提供了一种基于颗粒阻尼结构的安全帽，具有更佳的安全
性能。
本发明的基于颗粒阻尼结构的安全帽，从外到内依次包括：外壳、缓冲层、
内壳、阻尼层、以及内衬层；其中，所述阻尼层由多个阻尼腔体组成，每个腔
体填充有颗粒阻尼，用于共振以消耗撞击所带来的能量。
优选地，所述颗粒阻尼，其表面特性包括：表面不处理、表面粗糙、以及
表面抛光处理。
优选地，所述颗粒阻尼，其几何形状包括球形。
优选地，所述颗粒阻尼，其直径范围在1-12mm之间，颗粒的密度范围在
1-20g/m3之间。
优选地，外壳与内壳均采用硬质材料。
优选地，所述缓冲层由弹簧、或气囊构成，高度为20mm-30mm。
优选地，还包括下颌带。
本发明中的通过有限封闭空间内填充的微小颗粒间摩擦与冲击作用消耗
物体坠落在帽壳上的能量，从而减少了分配到头部的作用力，保证其在人颈椎
所能承受的生物力范围内，而且由于形成封闭空间必须安全帽是两层，也预防
了尖锐坠物刺穿帽壳的危险发生。
附图说明
图1是本发明中基于颗粒阻尼结构的安全帽的剖面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，
对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以
解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，所示为本发明中基于颗粒阻尼结构的安全帽的剖面示意图。
所述的基于颗粒阻尼结构的安全帽从外向内依次包括：外壳1、缓冲层2、内
壳3、阻尼层4、以及内衬层5。
所述安全帽采用双壳结构，即外壳1与内壳3，均采用硬质材料，用于防
止外力将安全帽穿透。
外壳1与内壳3之间，设置有20mm-30mm之间的缓冲层2，所述缓冲层
由弹簧、气囊、或特殊缓冲材料等制成，从力学或材料的角度，提供弹性缓冲。
阻尼层，大约10-20mm之间，由多个阻尼腔体组成，每个腔体内至少填
充有10％-30％的颗粒阻尼，用于通过共振消耗撞击所带来的能量。
所述颗粒阻尼，其表面特性包括表面不处理、表面粗糙、以及表面抛光处
理，颗粒的几何形状包括球形，直径范围在1-12mm之间，颗粒的密度范围在
1-12mm。
表1常见颗粒阻尼的实施例
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颗粒阻尼安全帽的减震原理较传统的更为人性化，但是由于多了一层壳，
另外要填装颗粒，必然使其重量大大增加，使佩戴者负重增加，头部灵活度降
低，同时考虑到制作成本，所以填装的颗粒应选择较轻质、价格稍微便宜一些
的。
需要说明的是，每个分腔体的体积、形状不同，其最佳配置的颗粒阻尼的
填充率亦不同，目的是为了能使阻尼与机床的共振频率达到最佳匹配度。本发
明的阻尼结构，当发生振动、噪声而引起周期、非周期的振动时，封闭在阻尼
腔体内的颗粒阻尼发生类似电子受激的自由运动，互相撞击，摩擦损耗较大能
量，用于吸收和消耗了外力的振动能量，实际上增加了系统的阻尼，使振动速
度迅速衰减，或共振时振幅变小。
所述内衬层5，采用软质材料构成，更好的包裹头部，增大接触面积，主
要是它能分配坠物下降动能到整个头部，而且配合下颌带6可以固定帽子不容
易滑落。
人的颈椎承受的生物力有限，传统安全帽仅将坠物下降的动能通过帽衬完
全分配到整个头部，没有能量减少的阶段，而基于颗粒阻尼的新式安全帽通过
有限封闭空间内填充的微小颗粒间摩擦与冲击作用消耗物体坠落在帽壳上的
能量，从而减少了分配到头部的作用力，保证其在人颈椎所能承受的生物力范
围内，而且由于形成封闭空间必须安全帽是两层，也预防了尖锐坠物刺穿帽壳
的危险发生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通
技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些
改进和润饰也应视为本发明的保护范围。