CN109795646A - 一种新型水面救生装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种新型水面救生装置，包括救生筏体、安装壳体、气体发生器、进气管路、直流电池和控制部件；所述救生筏体为气胀式救生筏；所述安装壳体用于安装所述气体发生器、所述进气管路、所述直流电池和所述控制部件；所述气体发生器可进行起爆，用于对所述救生筏体进行充气；所述进气管路连通所述气体发生器和所述救生筏体；所述直流电池连接所述气体发生器，用于起爆所述气体发生器；具有充气可靠，舒适度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水上救生设备领域，具体涉及气胀救生筏。
背景技术
国内常见气胀救生筏主要通过CO2+N2压缩气体充气，根据不同核定乘员数量配置不同规格钢瓶，利用充气拉绳打开钢瓶上的速放阀，使混合气体自动冲入筏内。在实际使用中面向大规格救生筏(如2400L)，要求在极短时间内充至额定压力，需要气量大、充气速度快。但是，伴随气体急速膨胀吸热，易造成充气部位冷凝结冰堵塞管路的现象，致使救生筏无法达到额定压力，失去正常载人功能。另外，与此随着气路通径的变化，则造成充气速率不均，存在不同程度地冲击。加之，钢瓶因带压存放，易出现泄漏，因此需要定期进行维护保养、气压检查和补气换装等工作。
因此，如何对现有的气胀救生筏进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种充气可靠，舒适度高的新型水面救生装置。
本发明的另一个目的在于提供一种能精确控制充气速率，维持充气过程平稳通畅，规避冲击的新型水面救生装置的工作方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种新型水面救生装置，包括救生筏体、安装壳体、气体发生器、进气管路、直流电池和控制部件；
所述救生筏体为气胀式救生筏；
所述安装壳体用于安装所述气体发生器、所述进气管路、所述直流电池和所述控制部件；
所述气体发生器为多个，且每个所述气体发生器为独立模块单元；所述气体发生器可进行起爆，用于对所述救生筏体进行充气；
所述进气管路连通所述气体发生器和所述救生筏体；
所述直流电池连接所述气体发生器，用于起爆所述气体发生器；
所述控制部件用于控制所述直流电池起爆所述气体发生器，以及控制所述气体发生器对所述救生筏体进行充气。
作为优选，所述安装壳体包括壳套、压盖、侧板、底板和顶板；
所述壳套上开设有发生器腔、电池腔和控制器腔，所述发生器腔为多个，分别用于放置多个所述气体发生器，所述电池腔用于放置所述直流电池，所述控制器腔用于放置所述控制部件，所述发生器腔和所述电池腔之间开设有导线孔，所述导线孔用于穿过导线并电性连接所述直流电池和所述气体发生器；
所述压盖固定设置于所述发生器腔端部，用于对所述气体发生器进行轴向限位；
所述侧板固定设置于所述壳套两端，所述底板固定设置于所述壳套底部，所述顶板固定设置于所述壳套顶部；所述壳套、所述侧板、所述底板和所述顶板构成整体，并使得所述安装壳体形成自密封结构。
作为改进，所述侧板和所述壳套之间，所述底板和所述壳套之间，以及所述顶板和所述壳套之间均设置有硅胶板。硅胶板的设置，可以增加两者之间的密封性能。
具体的，所述救生筏体包括气囊和进气嘴，所述进气嘴包裹在所述气囊内部。
作为优选，所述进气管路包括法兰、管路和连接头；所述法兰为多个，用于连接多个所述气体发生器，所述连接头用于连接所述进气嘴，所述管路连通设置于所述法兰和所述连接头之间。
作为优选，所述气体发生器为四个，且两个成对布置构成两组，两组所述气体发生器相对设置，且气流方向相反。
作为优选，所述控制部件包括激活按钮和充气按钮，所述激活按钮用于控制所述直流电池转变为输出状态，所述充气按钮用于控制所述直流电池供电输出，并同时起爆同组的两个所述气体发生器，再由内置的延时继电器控制另外两个所述气体发生器起爆。
具体的，所述管路包括三通、二通、四通、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路，所述三通连通同组的所述法兰和所述第一管路，所述第二管路连通所述三通和所述二通，所述第三管路连通所述二通和所述四通，所述四通连通同组的所述法兰和所述第四管路，所述第五管路连通所述四通和所述连接头；所述连接头包括球形接头和活套螺母，所述球形接头用于连通所述进气嘴，所述活套螺母用于固定于所述进气嘴上。
一种新型水面救生装置的工作方法，包括以下步骤：
S1：操作控制部件，使得直流电池起爆气体发生器；
S2：气体发生器内部发生化学反应，并产生气体对救生筏体进行充气。
作为优选，上述S1中包括以下步骤：
S11：直流电池勤务阶段处于休眠状态，通过按下激活按钮发出转电指令，将直流电池转变为DC 28V输出状态；
S12：通过按下充气按钮，用于起爆气体发生器；且气体发生器的发火条件为DC5A，持续时间不低于200ms；气体发生器的充气时间为30S；气囊在65℃气温条件下充至155kPa。
与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于：
1)以气体发生器为独立模块单元，根据不同规格气囊用气量对气体发生器进行模块化组合，利用气体发生器组替代钢瓶提供中低温燃气，有效规避管路凝结堵塞、充气不足的问题，极大提高了充气的可靠性。
2)利用直流电池激活状态和双重按钮生效机制对气体发生器进行安全管控，避免气体发生器组意外点火充气。利用延时模块控制两组气体发生器的点火时间间隔，保证充气时间恒定，维持恒定充气速率，以规避高频冲击和对人体造成不适感。
3)操作快捷简便，工作(投掷)前依次按下激活和充气按钮，气囊充气后自动展开，总时间约60s。
4)利用气体发生器的封闭结构，壳套、侧板和硅胶板等构成的自密封结构，提高了应用工况的环境适应性和贮存性，且免除了日常维护保养、气压检查和补气换装等工作。
5)结构紧凑合理、安装简便、互换性强，能够适用于不同型号的救生设备、控制充气装置中。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的结构示意图；
图2是根据本发明的一个优选实施例的横向截面视图；
图3是根据本发明的一个优选实施例的纵向截面视图；
图4是根据本发明的一个优选实施例图1中A处的放大视图；
图5是根据本发明的一个优选实施例图2中B处的放大视图；
图6是根据本发明的一个优选实施例图3中C处的放大视图；
图7是根据本发明的一个优选实施例中壳套的立体结构示意图；
图8是根据本发明的一个优选实施例图6中沿D-D方向的剖视图；
图9是根据本发明的一个优选实施例中气体发生器的结构示意图；
图10是根据本发明的一个优选实施例中复合装药的结构示意图；
图11是根据本发明的一个优选实施例中药筒的立体结构示意图；
图12是根据本发明的一个优选实施例中点火装置的结构示意图；
图13是根据本发明的一个优选实施例中单向阀的结构示意图；
图14是根据本发明的一个优选实施例中多孔板的立体结构示意图；
图15是根据本发明的一个优选实施例中药盒座的立体结构示意图；
图16是根据本发明的一个优选实施例中进气管路的立体结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
如图1至16所示，本发明的一个优选实施例包括救生筏体1、安装壳体2、气体发生器3、进气管路4、直流电池5和控制部件6。具体的：
救生筏体1为气胀式救生筏。救生筏体1包括气囊11和进气嘴12，进气嘴12包裹在气囊11内部。
安装壳体2用于安装气体发生器3、进气管路4、直流电池5和控制部件6。进一步具体的，安装壳体2包括壳套21、压盖22、侧板23、底板24和顶板25；壳套21上开设有发生器腔211、电池腔212和控制器腔213，发生器腔311为四个，分别用于放置四个气体发生器3，电池腔212用于放置直流电池5，控制器腔213用于放置控制部件6，发生器腔211和电池腔212之间开设有导线孔214，导线孔214用于穿过导线并电性连接直流电池5和气体发生器3；压盖22固定设置于发生器腔211端部，用于对气体发生器3进行轴向限位；侧板23固定设置于壳套21两端，底板24固定设置于壳套21底部，顶板25固定设置于壳套21顶部；壳套21、侧板23、底板24和顶板25构成整体，并使得安装壳体2形成自密封结构。其中，侧板23和壳套21之间，底板24和壳套21之间，以及顶板25和壳套21之间均设置有硅胶板26。另外，壳套21上开设有12个φ8的通孔215，用于与救生筏体1固定连接。
气体发生器3为四个，且每个气体发生器3为独立模块单元；气体发生器3可进行起爆，用于对救生筏体1进行充气。本实施例中，两个气体发生器3成对布置构成两组，两组气体发生器3相对设置，且气流方向相反。另外，根据气囊容积大小，可选择配置气体发生器3的数量为1套～4套，空置的气体发生器3对应的发生器腔可用惰性配重块替代。
进气管路4连通气体发生器3和救生筏体1。进气管路4包括法兰41、管路42和连接头43；法兰41为四个，用于连接四个气体发生器3，连接头43用于连接进气嘴12，管路42连通设置于法兰41和连接头43之间。进一步具体的，管路42包括三通421、二通422、四通423、第一管路424、第二管路425、第三管路426、第四管路427和第五管路428，三通421连通同组的法兰41和第一管路424，第二管路425连通三通421和二通422，第三管路425连通二通422和四通423，四通423连通另外同组的法兰41和第四管路427，第五管路428连通四通423和连接头43；连接头43包括球形接头431和活套螺母432，球形接头431用于连通进气嘴11，活套螺母432用于固定于进气嘴11上。其中进气管路4均采用1Cr18Ni9Ti材料制造而成，除球形接头和431活套螺母432以外，其余均通过氩弧焊焊接成整体。
直流电池5连接气体发生器3，用于起爆气体发生器3。
控制部件6用于控制直流电池5起爆气体发生器3，以及控制气体发生器3对救生筏体1进行充气。控制部件6包括激活按钮61和充气按钮62，激活按钮61用于控制直流电池5转变为输出状态，充气按钮62用于控制直流电池5供电输出，并同时起爆同组的两个气体发生器3，再由内置的延时继电器控制另外两个气体发生器3起爆。其中，优选点火充气时刻分别为0s、30s。
为了增加密封性，法兰41和气体发生器3之间设置有O形密封圈，优选规格为2-122NBR70；球形接头431与进气嘴11采用球锥和O形密封圈径向双重密封结构，在连接处密封槽内设O形密封圈，优选规格为2-016F-Sil70。
本实施例中，壳套21材质优选ABS塑料，优选注塑成型；硅胶板26材质优选硅橡胶板，材料牌号优选HD5541。
其中气体发生器3包括前封头部件31、后封头部件32、复合装药33、点火装置34、单向阀35、隔热体36、黑火药37和层压滤网38。具体的：
前封头部件31包括筒体311、前封头312、垫块313和平底法兰314，垫块313内置双台阶固定层压滤网38，与平底法兰314过盈配合固定在前封头312内侧，前封头312与筒体311过盈压合焊接成整体。后封头部件32包括后封头321、多孔板322、冷却剂323、转接座324和药盒座325，药盒座325与转接座324固定后与后封头321焊接成整体，多孔板322与后封头321封闭腔体充填的冷却剂323。前封头部件1与后封头部件2，内设隔热体6，压合焊接成整体，点火装置4焊接固定于转接座324处，单向阀5通过压螺39固定于平底法兰314螺纹孔内，形成自密封结构。
本实施例中，筒体311、前封头312、垫块313、平底法兰314、后封头321、多孔板322、转接座324和药盒座325由结构钢SPFH590制成。前封头312、后封头311与筒体311过盈量优选为0.05mm，通过20t压力机自重压合成整体。
气体发生器采用复合装药33结构，包括一级产气药331、二级产气药332、三级产气药333、阻燃套334和药筒335，其中一级产气药331、二级产气药332和三级产气药333通过环氧胶粘接合体，固定于阻燃套334内，整体设于药筒335内腔。
具体地，一级产气药331主体成分为硝酸胍(GN)/碱式硝酸铜(BCN)，压药密度为1.55±0.05g/cm3，装药量为335±5g，产气率为71％。
具体地，二级产气药332主体成分为5-氨基四唑(5-AT)/氧化铜(CuO)，压药密度为1.7±0.05g/cm3，装药量为740±5g，产气率为53％。
具体地，三级产气药333主体成分为5-氨基四唑(5-AT)/三氧化二铁(Fe2O3)，压药密度为1.9±0.05g/cm3，装药量为825±5g，产气率为64％。
在上述实施例中，一级产气药331、二级产气药332和三级产气药333外圆面刷涂0.1mm～0.3mm环氧胶，固化后将三者粘接成整体，与阻燃套334的环向间隙优选环氧胶灌封，环氧胶优选型号为J-2090。
在上述实施例中，复合装药33与隔热体36构成排气腔3b，环向距离优选为5mm。如图11所示，药筒335通过6-15°扇形支耳与前封头312和后封头321径向固定。
在上述实施例中，复合装药33总装药量优选为1900±15g，平均产气率为60.9％，通过分配三级产气药的装药量，改变各级产气药的压药厚度，控制产气速率，产气时间为(30～50)s可调。
点火装置34包括点火座341、压紧螺栓342、电点火管343、灌封胶体344和线缆345，线缆345包括导线和防波套，导线外侧包裹防波套。电点火管343与导线焊接，利用环氧胶将电点火管343固定于点火座341引线孔φ3×9内形成灌封胶体344，压紧螺栓342固定防波套根部，设于点火座341螺纹孔内。电点火管343优选2路32号电点火管。
单向阀35包括多孔挡板351、膜片352和胶套353，膜片352铆接固定于多孔挡板351外侧，整体设于胶套353内部。
具体地，膜片352材质优选工业纯铝1035，厚度优选为0.3mm。胶套353材质优选氯丁胶，厚度优选为1.5mm，在胶套353背面预制宽为0.3mm、深为0.5mm的十字槽。
在上述实施例中，冷却剂323优选硫酸亚铁(FeSO3)，装填量优选为231±31g。通过控制多孔板322与后封头321距离调整冷却剂323的充填率。
在上述实施例中，如图14所示，多孔板322在中心孔外圈分两处布设240-φ1孔。
在上述实施例中，后封头部件32与复合装药33构成点火腔3a，多孔板322内侧使用铁锚101胶粘贴硝基软片进行密封。
在上述实施例中，复合装药33底部与层压滤网38上端面构成梳气腔3c，层压滤网38上端面与药筒335底部轴向距离优选为5mm。
在上述实施例中，药盒座325内侧底部使用铁锚101胶粘贴硝基软片，与点火装置34构成腔体内装填黑火药37，黑火药37优选型号为HY-2，装药量为1.2g。
硝基软片的优选厚度为0.15mm。
具体地，黑火药37装入前经60℃、恒温6h烘干，空隙处填充脱脂棉。
在上述实施例中，如图15所示，药盒座325底部传火孔优选7个φ4通孔，药盒座325输出面与一级产气药331上端面之间的距离优选为3mm。
在上述实施例中，隔热体36、阻燃套334优选经过胶木化的酚醛层压布棒加工。
在上述实施例中，本发明的点火序列组成：接收点火指令之后，起爆点火装置所含2路32号电点火管，点火能量在点火腔3a内聚集输出，引燃复合装药33产生燃气，至此构成三级点火序列。
在上述实施例中，本发明的双重冷却组成：复合装药33产生燃气后，经过多孔板322进入后封头部件32内部诱发冷却剂323进行化学分解，进而吸热降温，经过排气腔3b流至梳气腔3c，通过层压滤网38进行物理吸热降温，至此构成两级冷却。
在上述实施例中，本发明的4-90°折弯排气气路组成：复合装药33沿轴向产生燃气，经多孔板322内圈240-φ1孔转90°，由多孔板322外圈240-φ1孔转90°进入排气腔3b，转90°进入梳气腔3c，转90°由层压滤网38拦截过滤降温后沿轴向输出。
一种新型水面救生装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：直流电池勤务阶段处于休眠状态，通过按下激活按钮发出转电指令，将直流电池转变为DC 28V输出状态。
步骤二：通过按下充气按钮，用于起爆气体发生器；且气体发生器的发火条件为DC5A，持续时间不低于200ms；气体发生器的充气时间为30S；气囊在65℃气温条件下充至155kPa。
步骤三：气体发生器内部发生化学反应，并产生气体对救生筏体进行充气。
以上为本发明的实施方式，根据本发明提出的新型水面救生装置，以气体发生器为独立模块单元，根据不同规格气囊用气量对气体发生器进行模块化组合，利用气体发生器组替代钢瓶提供中低温燃气，有效规避管路凝结堵塞、充气不足的问题，极大提高了充气的可靠性；采用直流电池激活状态和双重按钮生效机制对气体发生器进行安全管控，避免气体发生器组意外点火充气。利用延时模块控制两组气体发生器的点火时间间隔，保证充气时间恒定，维持恒定充气速率，以规避高频冲击和对人体造成不适感。通过硅胶板、O形密封圈等形成自密封结构，提高了应用工况的环境适应性和贮存性，且免除了日常维护保养、气压检查和补气换装等工作，且结构紧凑合理、安装简便、互换性强，能够适用于不同型号的救生设备、控制充气装置中。根据本发明提出的低燃温大气量可控缓慢产气的气体发生器，通过前封头部件、后封头部件将复合装药轴向压合固定，利用药筒6-15°扇形支耳辅以径向支撑固定，通过点火装置所含双路电点火管、黑火药和复合装药构成冗余点火序列，提高了点火产气的可靠性；通过三级组合装药，以匹配不同制式配方的输出特性，提高了装药量、产气率和控制产气速率的灵活性；通过冷却剂、层压滤网进行化学、物理双重降温，并通过规划气流成4-90°折弯排气气路，降低了出口燃气温度；通过压合焊接、灌封胶体和单向阀贴合面构成自密封结构，提高了应用工况的适应性，且气体发生器结构紧凑合理、安装简便和应用灵活，特别适用于低燃温、大容量和长时间平稳缓慢充气的应用场合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种新型水面救生装置，其特征在于：包括救生筏体、安装壳体、气体发生器、进气管路、直流电池和控制部件；
所述救生筏体为气胀式救生筏；
所述安装壳体用于安装所述气体发生器、所述进气管路、所述直流电池和所述控制部件；
所述气体发生器为多个，且每个所述气体发生器为独立模块单元；所述气体发生器可进行起爆，用于对所述救生筏体进行充气；
所述进气管路连通所述气体发生器和所述救生筏体；
所述直流电池连接所述气体发生器，用于起爆所述气体发生器；
所述控制部件用于控制所述直流电池起爆所述气体发生器，以及控制所述气体发生器对所述救生筏体进行充气。
2.根据权利要求1所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述安装壳体包括壳套、压盖、侧板、底板和顶板；
所述壳套上开设有发生器腔、电池腔和控制器腔，所述发生器腔为多个，分别用于放置多个所述气体发生器，所述电池腔用于放置所述直流电池，所述控制器腔用于放置所述控制部件，所述发生器腔和所述电池腔之间开设有导线孔，所述导线孔用于穿过导线并电性连接所述直流电池和所述气体发生器；
所述压盖固定设置于所述发生器腔端部，用于对所述气体发生器进行轴向限位；
所述侧板固定设置于所述壳套两端，所述底板固定设置于所述壳套底部，所述顶板固定设置于所述壳套顶部；所述壳套、所述侧板、所述底板和所述顶板构成整体，并使得所述安装壳体形成自密封结构。
3.根据权利要求2所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述侧板和所述壳套之间，所述底板和所述壳套之间，以及所述顶板和所述壳套之间均设置有硅胶板。
4.根据权利要求1所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述救生筏体包括气囊和进气嘴，所述进气嘴包裹在所述气囊内部。
5.根据权利要求4所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述进气管路包括法兰、管路和连接头；所述法兰为多个，用于连接多个所述气体发生器，所述连接头用于连接所述进气嘴，所述管路连通设置于所述法兰和所述连接头之间。
6.根据权利要求5所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述气体发生器为四个，且两个成对布置构成两组，两组所述气体发生器相对设置，且气流方向相反。
7.根据权利要求6所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述控制部件包括激活按钮和充气按钮，所述激活按钮用于控制所述直流电池转变为输出状态，所述充气按钮用于控制所述直流电池供电输出，并同时起爆同组的两个所述气体发生器，再由内置的延时继电器控制另外两个所述气体发生器起爆。
8.根据权利要求6所述的一种新型水面救生装置，其特征在于：所述管路包括三通、二通、四通、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路，所述三通连通同组的所述法兰和所述第一管路，所述第二管路连通所述三通和所述二通，所述第三管路连通所述二通和所述四通，所述四通连通同组的所述法兰和所述第四管路，所述第五管路连通所述四通和所述连接头；所述连接头包括球形接头和活套螺母，所述球形接头用于连通所述进气嘴，所述活套螺母用于固定于所述进气嘴上。
9.一种新型水面救生装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：操作控制部件，使得直流电池起爆气体发生器；
S2：气体发生器内部发生化学反应，并产生气体对救生筏体进行充气。
10.根据权利要求9所述的一种新型水面救生装置的工作方法，其特征在于：上述S1中包括以下步骤：
S11：直流电池勤务阶段处于休眠状态，通过按下激活按钮发出转电指令，将直流电池转变为DC 28V输出状态；
S12：通过按下充气按钮，用于起爆气体发生器；且气体发生器的发火条件为DC 5A，持续时间不低于200ms；气体发生器的充气时间为30S；气囊在65℃气温条件下充至155kPa。
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