CN105383650B - 一种低压电热保暖式救生衣 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋救生装备技术领域，涉及一种低压电热保暖式救生衣，在后襟衣里单片上的胸部和后腰部分别胶合镶嵌第一电热膜和第二电热膜，第二电热膜左侧胶合带导线的温控器，在左前襟衣里上的左前胸位置胶合镶嵌一块第三电热膜，在右前襟衣里上的右前胸位置胶合镶嵌一块第四电热膜，在保暖帽帽里上靠帽子气胀层一面的后脑正中位置胶合镶嵌一块第五电热膜，腰部和保暖帽的颈部处、左保暖袖和右保暖袖的袖口位置分别设有内置式固紧带，保暖帽的保暖帽帽面上还设有上纽扣，后襟衣面上设有下纽扣；利用低压电池供电，供低温环境下加热保暖，提高落水人员生存机率；其整体结构简单，使用安全可靠，供热电压低，保暖效果好。
Description
技术领域：
本发明属于海洋救生装备技术领域，涉及一种低压电热保暖式救生衣，特别是一种能在低温海域为海难落水人员提供加热保暖的救生衣。
背景技术：
随着海上交通的蓬勃发展，以及海洋科研和海洋资源开发活动不断延伸，船舶海难和海上作业人员意外落水事故时有发生，而救生衣是出海人员必备的物品之一，意外发生时穿着救生衣能有效防止溺水死亡；但是据权威资料显示，普通的人在水温5--15℃海水中和相近气温条件下，10--20min后就会因低温出现生理性障碍失去知觉而导致死亡，在0--5℃海水中只能生存5--7min；现有的救生衣结构比较单一，功能简单，很多海难者在海中长时间漂浮等待救援的过程中，会因体温下降并得不到热源补充而失去生命，这样的惨痛教训全世界几乎每年都在发生；而现有的救生衣不易实现克服上述缺陷的效果。
在现有热技术领域，石墨烯是已知导电效果最好的二维晶体材料，其比表面积可达2630㎡/g，厚度只有0.33nm,电子运动速度可达到光速的1/300,是铜的1.7×106倍，还具有柔性好和热传导率高等特点。用石墨烯制备出的柔性电热膜，其厚度只有0.3--0.8mm，具有支持低电压、热效率高、可卷曲和表面绝缘好等特点，一件面积10cm×10cm、电压为6V、功率为15W的电热膜，由于其超好的导电性和突出的热效率，常温下通电1min表面温度即可达到90--100℃；采用新技术的电源为6V的一次性海水电池，具有体积小、重量轻、容量大、使用便捷可靠、贮能时间长等特点，电池激活前3--5年内无需技术保养。因此，寻求设计一种电热保暖救生衣，采用石墨烯柔性电热膜做电加热元件，并选用一次性海水电池做供电电源，综合组成电加热式救生衣，供出海者使用，为低温海域遇难者提高存活机率，这样的技术方案尚未见有报道。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种低压电热保暖式救生衣，以解决现有救生衣在使用时不能保暖的问题，利用石墨烯制备的电热膜作为电加热元件，采用一次性低压海水电池作为供电电源，加热救生衣为低温海域使用者取暖，增加生存几率。
为了实现上述发明目的，本发明涉及的低压电加热保暖式救生衣的主体结构包括后襟衣里、后襟衣面、左前襟衣里、左前襟衣面、右前襟衣里、右前襟衣面、左保暖袖袖里、左保暖袖袖面、右保暖袖袖里、右保暖袖袖面、保暖帽帽里、保暖帽帽面、第一电热膜、第二电热膜、第一通气孔道、第二通气孔道、第三通气孔道、第四通气孔道、第五通气孔道、第六通气孔道、导线孔、后襟、第三电热膜、左前襟、第四电热膜、右前襟、第五电热膜、保暖帽、左保暖袖、右保暖袖、温控器、电池袋、一次性海水电池、固紧带、充气嘴、闪光灯、拉链、可调式插扣、插扣式裆带、上纽扣和下纽扣；采用TPU尼龙复合布按气胀型T恤式的救生衣结构及其制作工艺分别裁剪出救生衣单片后襟衣里、后襟衣面、左前襟衣里、左前襟衣面、右前襟衣里、右前襟衣面、左保暖袖袖里、左保暖袖袖面、右保暖袖袖里、右保暖袖袖面、保暖帽帽里和保暖帽帽面；在后襟衣里单片上靠后襟气胀层一面的衣领口正中向下15-30cm后胸部和后腰部分别胶合镶嵌带导线的第一电热膜和第二电热膜，在第二电热膜左侧5-10cm处胶合镶嵌带导线的温控器，在后襟衣里和后襟衣面上预留出第一通气孔道、第二通气孔道、第三通气孔道、第四通气孔道、第五通气孔道和第六通气孔道，下襟边合缝处留出导线孔后沿周边胶合成一体，形成带后襟气胀层的后襟；在左前襟衣里上靠左前襟气胀层一面的左前胸位置胶合镶嵌一块第三电热膜，将第三电热膜的两根导线分别从预留的第一通气孔道和第二通气孔道处引出；在左前襟衣里和左前襟衣面上预留出第一通气孔道和第二通气孔道后沿周边胶合成一体，形成带左前襟气胀层的左前襟；在右前襟衣里上靠右前襟气胀层一面的右前胸位置胶合镶嵌一块第四电热膜，将第四电热膜的两根导线分别从预留的第三通气孔道和第四通气孔道处引出；在右前襟衣里和右前襟衣面上预留出的第三通气孔道和第四通气孔道后沿周边胶合成一体，形成带右前襟气胀层的右前襟；在保暖帽帽里上靠帽子气胀层一面的后脑正中位置胶合镶嵌一块第五电热膜，将第五电热膜的两根导线分别从预留的第五通气孔道和第六通气孔道处引出，将保暖帽帽里和保暖帽帽面预留出的第五通气孔道和第六通气孔道后沿周边胶合成一体，形成带帽子气胀层的保暖帽；分别将左保暖袖袖里和左保暖袖袖面、右保暖袖袖里和右保暖袖袖面周边胶合成一体，形成左保暖袖和右保暖袖；分别将片状结构的电热膜的导线通过各通气孔道集中引入后襟的气胀层内，并联连接电热膜之后与温控器串联，供电主线从后襟预留的导线孔引出与装在后襟下部电池袋内的一次性海水电池连接并进行硫化密封处理；预留出各通气孔道后胶合连接后襟、左前襟、右前襟、保暖帽、左保暖袖和右保暖袖，形成低压电热保暖式救生衣的主体结构。
本实施例涉及的低压电热保暖式救生衣的腰部和保暖帽的颈部处、左保暖袖和右保暖袖的袖口位置分别设有内置式固紧带，收紧固紧带能使各电热膜紧贴人体，同时减少海水流动带走热量；救生衣的左前襟的左胸部设有充气嘴，充气嘴的材质为无毒聚碳酸酯，长度为20-30cm，能够加装自动充气瓶为救生衣自动充气；救生衣的右肩部上设有带电池和开关的闪光灯，左前襟和右前襟的对襟部采用拉链和可调式插扣连接，救生衣的下襟处设有插扣式裆带，防止救生衣上移；材质为TPU尼龙复合布的电池袋通过胶合固定在后襟的下部。
本发明与现有技术相比，保留了救生衣在常温条件下使用的功能要求，利用低压电池供电，为落水人员提供低温环境下加热保暖，能够有效的提高落水人员生存机率；其整体结构简单，使用安全可靠，供热电压低，保暖效果好，操作实用方便，使用寿命长，应用环境友好。
附图说明：
图1为本发明的主体结构平面展开原理示意图。
图2为本发明的平面展开结构的剖面结构原理示意图。
图3为本发明的电加热电路工作结构原理示意图。
图4为本发明的主体结构的背部结构原理示意图。
图5为本发明的主体结构的正面结构原理示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的低压电热保暖式救生衣的主体结构包括:后襟衣里1、后襟衣面2、左前襟衣里3、左前襟衣面4、右前襟衣里5、右前襟衣面6、左保暖袖袖里7、左保暖袖袖面8、右保暖袖袖里9、右保暖袖袖面10、保暖帽帽里11、保暖帽帽面12、第一电热膜13、第二电热膜14、第一通气孔道15、第二通气孔道16、第三通气孔道17、第四通气孔道18、第五通气孔道19、第六通气孔道20、导线孔21、后襟22、第三电热膜23、左前襟24、第四电热膜25、右前襟26、第五电热膜27、保暖帽28、左保暖袖29、右保暖袖30、温控器31、电池袋32、一次性海水电池33、固紧带34、充气嘴35、闪光灯36、拉链37、可调式插扣38、插扣式裆带39、上纽扣40和下纽扣41；采用TPU尼龙复合布按气胀型T恤式救生衣版型和制作工艺分别裁剪出救生衣单片后襟衣里1、后襟衣面2、左前襟衣里3、左前襟衣面4、右前襟衣里5、右前襟衣面6、左保暖袖袖里7、左保暖袖袖面8、右保暖袖袖里9、右保暖袖袖面10、保暖帽帽里11和保暖帽帽面12；在后襟衣里1单片上靠后襟气胀层一面的衣领口正中向下15-30cm后胸部和后腰部分别胶合镶嵌带导线的第一电热膜13和第二电热膜14，在第二电热膜14左侧5-10cm处胶合镶嵌带导线的温控器31，在后襟衣里1和后襟衣面2上预留出第一通气孔道15、第二通气孔道16、第三通气孔道17、第四通气孔道18、第五通气孔道19和第六通气孔道20，下襟边合缝处留出导线孔21后沿周边胶合成一体，形成带后襟气胀层的后襟22；在左前襟衣里3上靠左前襟气胀层一面的左前胸位置胶合镶嵌一块第三电热膜23，将第三电热膜23的两根导线分别从预留的第一通气孔道15和第二通气孔道16处引出；在左前襟衣里3和左前襟衣面4上预留出第一通气孔道15和第二通气孔道16后沿周边胶合成一体，形成带左前襟气胀层的左前襟24；在右前襟衣里5上靠右前襟气胀层一面的右前胸位置胶合镶嵌一块第四电热膜25，将第四电热膜25的两根导线分别从预留的第三通气孔道17和第四通气孔道18处引出；在右前襟衣里5和右前襟衣面6上预留出的第三通气孔道17和第四通气孔道18后沿周边胶合成一体，形成带右前襟气胀层的右前襟26；在保暖帽帽里11上靠帽子气胀层一面的后脑正中位置胶合镶嵌一块第五电热膜27，将第五电热膜27的两根导线分别从预留的第五通气孔道19和第六通气孔道20处引出，将保暖帽帽里11和保暖帽帽面12预留出的第五通气孔道19和第六通气孔道20后沿周边胶合成一体，形成带帽子气胀层的保暖帽28；分别将左保暖袖袖里7和左保暖袖袖面8、右保暖袖袖里9和右保暖袖袖面10周边胶合成一体，形成左保暖袖29和右保暖袖30；分别将5片电热膜的导线通过各通气孔道集中引入后襟22的气胀层内，并联连接5片电热膜之后与温控器31串联，供电主线从后襟22预留的导线孔21引出与装在后襟22下部电池袋32内的一次性海水电池33连接并做硫化水密处理；预留出各通气孔道后胶合连接后襟22、左前襟24、右前襟26、保暖帽28、左保暖袖29和右保暖袖30，形成电热保暖救生衣主体结构。
本实施例涉及的低压电热保暖式救生衣的腰部和保暖帽28的颈部处、左保暖袖29和右保暖袖30的袖口位置分别设有内置式固紧带34，收紧固紧带34能使各电热膜紧贴人体、同时减少海水流动带走热量；救生衣的左前襟24的左胸部设有充气嘴35，充气嘴35的材质为无毒聚碳酸酯，长度为20-30cm，能够加装自动充气瓶为救生衣自动充气；救生衣的右肩部上设有带电池和开关的闪光灯36，左前襟24和右前襟26的对襟部采用拉链37和可调式插扣38连接，救生衣的下襟处设有插扣式裆带39，防止救生衣上移；电池袋32的材质为TPU尼龙复合布，通过胶合固定在后襟22的下部。
本实施例涉及的第一、二、三、四和五电热膜13、14、23、25和27的结构尺寸相同，其制备方法步骤为：(1)采用气相沉积法将石墨烯沉积在面积为8-20cm2的铝膜上，分别将两根导线的导体放置在石墨烯上，且位于铝膜的对角位置，继续沉积石墨烯至厚度为0.3-0.8mm，将导线导体包裹在石墨烯内，得到石墨烯膜；(2)在石墨烯膜上喷洒式涂覆一层聚乙烯或丙烯酸树脂绝缘膜并固化得到带铝膜的石墨烯膜；(3)将带铝膜的石墨烯膜浸泡在酸液中，酸洗去除铝膜，得到石墨烯电热膜，电热膜为正方形薄片结构，单片电热膜的厚度为0.3-0.8mm，面积为8-20cm2，直流工作电压为4-6V、电功率为15W，本实施例选用的一次性海水电池33的体积为8cm×6cm×2.5cm，重量为60g，电压6V-4V，容量50Ah，工作温度为-10--50℃，激活前贮能时间大于3年；制成的救生衣的基本浮力为2～4kg，充满气后浮力大于13.5kg。
本实施例在使用前，先检查救生衣有无漏气，将左臂伸进左保暖袖29内，右臂伸进右保暖袖30内，双手将左前襟24和右前襟26上的拉链37对齐并拉紧，然后分别将可调式插扣38和插扣式裆带39对齐插接，再分别拉紧左保暖袖29、右保暖袖30、保暖帽28和救生衣腰部的固紧带34，打开一次性海水电池33的密封盖，当海水进入一次性海水电池33后，将电池激活，1-2min后开始为救生衣供电，若是在夜间，打开闪光灯36的开关，闪光点闪亮，表示等待救援。实施例2：
本实施例涉及的低压电热保暖式救生衣的主体结构同实施例1，其电路工作原理同实施例1，选用5片电热膜并联后与海水电池和温控器串联构成闭合回路，单片电热膜功率为15W，总功率为5×15W＝75W，工作电压为6V-4V，工作电流75W/6V＝12.5A,电池容量为12.5A×4h＝50Ah，导线截面积为3.0mm2；打开一次性海水电池密封盖后续海水进入电池，电池则被激活，1-2min后即开始供电为救生衣加热，在水温15℃条件下，通过温控器自动保持救生衣加热面与人体接触温度30--35℃，救生衣气层温度可达到25--30℃，在此条件下持续提供保暖4--6h。
实施例3：
本实施例涉及的低压电热保暖式救生衣基本结构和电学原理与实施例1相同，在保暖帽28的保暖帽帽面12上还设有三个上纽扣40，后襟衣面2上设有与上纽扣40相匹配的三个下纽扣41；不使用保暖帽28时，保暖帽28从救生衣领口处反叠至背部，将上纽扣40和下纽扣41扣合固定；使用保暖帽28或用作浮力气枕时，其低压电热保暖式救生衣的重心位于后襟22下部，能保证落水人员仰浮在水面上，浮力气枕用以抬高落水人员头部以减少呛水和体力消耗；左保暖袖29和右保暖袖30采用加肥袖筒非气胀双层结构。
Claims (3)
1.一种低压电热保暖式救生衣，其特征在于主体结构包括后襟衣里、后襟衣面、左前襟衣里、左前襟衣面、右前襟衣里、右前襟衣面、左保暖袖袖里、左保暖袖袖面、右保暖袖袖里、右保暖袖袖面、保暖帽帽里、保暖帽帽面、第一电热膜、第二电热膜、第一通气孔道、第二通气孔道、第三通气孔道、第四通气孔道、第五通气孔道、第六通气孔道、导线孔、后襟、第三电热膜、左前襟、第四电热膜、右前襟、第五电热膜、保暖帽、左保暖袖、右保暖袖、温控器、电池袋、一次性海水电池、固紧带、充气嘴、闪光灯、拉链、可调式插扣、插扣式裆带、上纽扣和下纽扣；采用TPU尼龙复合布按气胀型T恤式的救生衣结构及其制作工艺分别裁剪出救生衣单片后襟衣里、后襟衣面、左前襟衣里、左前襟衣面、右前襟衣里、右前襟衣面、左保暖袖袖里、左保暖袖袖面、右保暖袖袖里、右保暖袖袖面、保暖帽帽里和保暖帽帽面；在后襟衣里单片上靠后襟气胀层一面的衣领口正中向下15-30cm后胸部和后腰部分别胶合镶嵌带导线的第一电热膜和第二电热膜，在第二电热膜左侧5-10cm处胶合镶嵌带导线的温控器，在后襟衣里和后襟衣面上预留出第一通气孔道、第二通气孔道、第三通气孔道、第四通气孔道、第五通气孔道和第六通气孔道，下襟边合缝处留出导线孔后沿周边胶合成一体，形成带后襟气胀层的后襟；在左前襟衣里上靠左前襟气胀层一面的左前胸位置胶合镶嵌一块第三电热膜，将第三电热膜的两根导线分别从预留的第一通气孔道和第二通气孔道处引出；在左前襟衣里和左前襟衣面上预留出第一通气孔道和第二通气孔道后沿周边胶合成一体，形成带左前襟气胀层的左前襟；在右前襟衣里上靠右前襟气胀层一面的右前胸位置胶合镶嵌一块第四电热膜，将第四电热膜的两根导线分别从预留的第三通气孔道和第四通气孔道处引出；在右前襟衣里和右前襟衣面上预留出的第三通气孔道和第四通气孔道后沿周边胶合成一体，形成带右前襟气胀层的右前襟；在保暖帽帽里上靠帽子气胀层一面的后脑正中位置胶合镶嵌一块第五电热膜，将第五电热膜的两根导线分别从预留的第五通气孔道和第六通气孔道处引出，将保暖帽帽里和保暖帽帽面预留出的第五通气孔道和第六通气孔道后沿周边胶合成一体，形成带帽子气胀层的保暖帽；分别将左保暖袖袖里和左保暖袖袖面、右保暖袖袖里和右保暖袖袖面周边胶合成一体，形成左保暖袖和右保暖袖；分别将片状结构的电热膜的导线通过各通气孔道集中引入后襟的气胀层内，并联连接电热膜之后与温控器串联，供电主线从后襟预留的导线孔引出与装在后襟下部电池袋内的一次性海水电池连接并进行硫化密封处理；预留出各通气孔道后胶合连接后襟、左前襟、右前襟、保暖帽、左保暖袖和右保暖袖，形成低压电热保暖式救生衣的主体结构；所述的第一、二、三、四和五电热膜的结构尺寸相同，其制备方法步骤为：(1)采用气相沉积法将石墨烯沉积在面积为8-20cm2的铝膜上，分别将两根导线的导体放置在石墨烯上，且位于铝膜的对角位置，继续沉积石墨烯至厚度为0.3-0.8mm，将导线导体包裹在石墨烯内，得到石墨烯膜；(2)在石墨烯膜上喷洒式涂覆一层聚乙烯或丙烯酸树脂绝缘膜并固化得到带铝膜的石墨烯膜；(3)将带铝膜的石墨烯膜浸泡在酸液中，酸洗去除铝膜，得到石墨烯电热膜，电热膜为正方形薄片结构，单片电热膜的厚度为0.3-0.8mm，面积为8-20cm2，直流工作电压为4-6V、电功率为15W。
2.根据权利要求1所述的一种低压电热保暖式救生衣，其特征在于救生衣的腰部和保暖帽的颈部处、左保暖袖和右保暖袖的袖口位置分别设有内置式固紧带，左前襟的左胸部设有充气嘴，右肩部上设有带电池和开关的闪光灯。
3.根据权利要求2所述的一种低压电热保暖式救生衣，其特征在于保暖帽的保暖帽帽面上还设有三个上纽扣，后襟衣面上设有与上纽扣相匹配的三个下纽扣，不使用保暖帽时，保暖帽从救生衣领口处反叠至背部，将上纽扣和下纽扣扣合固定。
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