CN103241208B - 汽车防水透气救生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车防水透气救生装置，包括呼吸系统和控制系统两部分，其中呼吸系统中通气管的一端与透气膜箱体连通，另一端与置于汽车内的呼吸面具连通，透气膜箱体及通气管设在存储箱内，存储箱位于汽车后备箱内，且存储箱的开口设在汽车后备箱盖上并有封门予以封口，所述透气膜箱体为通过采用防水透气膜附在框架外表面而形成的一个密闭腔体；控制系统包括主控单元、水压传感器、步进电机驱动器及步进电机，其中水压传感器位于汽车前端，步进电机机械安装于存储箱上且与存储箱的箱盖保持同轴，主控单元分别与水压传感器、步进电机驱动器及步进电机电气连接。本发明可保证落水乘员在水内能呼吸到水面上空气，使呼吸通畅，提高生还几率。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种汽车防水透气救生装置，属于汽车工程技术及救生技术领域。
背景技术
人类文明的发展，离不开交通工具的发展，尤其是汽车行业的发展。当今社会，各种新技术在汽车领域广泛应用，使汽车性能越来越完善。但是，汽车在方便我们出行的同时，也会引起许多交通事故，给许多家庭带来重大悲剧，给社会带来严重损失。在各种交通事故中，很大一部分是由汽车落水不能及时逃生引起的。有统计数字显示，近几年，平均每年发生 1.1 万起汽车落水事故，发生这类事故时最大的危险是当事者由于惊吓而丧失或根本没有所需的逃生能力，一旦车辆完全落入水中，则会造成极高的死亡率。
通过调查分析，可以得到导致汽车落水人员死亡的原因主要有以下几种：
1. 车门打不开，最终被水淹窒息而死；
2. 车祸发生时，车辆变形，被困人员由于被本身被车辆的内部零件卡住而无法开展自救；
3. 车祸发生过程中，被困人员容易出现因受撞击而导致昏晕的情况；
4. 被困人员即使能够侥幸逃出汽车，但由于不会游泳，仍可导致溺死。
纵观上述几种工况，可见汽车落水给车内人员的生命安全带来极大的威胁。
现有的汽车防水透气救生装置主要关注于第一种工况，这种工况下，乘员首要需求是找到逃生出口，现有的研究设计也大多基于这一点，进而诞生了各式各样的汽车破窗器。然而，经实验证明救生锤、座椅头枕、车钥匙等破窗工具的实际破窗效果均不理想，由于车内空间小，只能使用腰部和上肢肌肉力量，而救生锤等救生工具柄太短，因此难以将车窗击破。并且即使破窗成功，由于乘员惊慌失措、地形复杂或不会游泳等原因，在实际的落水事故中也很少有人能够成功逃出并游到岸上。
对于上述第二种、第三种和第四种工况，即使乘员逃出也无济于事或根本无法逃出，这种情况，目前还没有能够有效解决的相关技术，这也是目前汽车落水后乘员存活率极低的原因。
随着电子技术和新型材料的不断发展，单片机已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。防水透气膜是一种新型的高分子防水材料，可有效防止水的进入，却可以保证气体进出无阻，这提示我们可以通过防水透气膜保证乘员的呼吸通畅，而同时不会溺水。上述两个技术特征给汽车落水救生新方法给予了重要参考和启示。
发明创造内容
本发明创造的目的是提供一种汽车防水透气救生装置，保证落水乘员在水内能呼吸到水面上空气，为救生人员赢取足够的时间。
本发明创造的技术方案：汽车防水透气救生装置，包括呼吸系统和控制系统两部分，其中呼吸系统包括透气膜箱体、通气管及呼吸面具，其中通气管的一端与透气膜箱体连通，通气管的另一端与置于汽车内的呼吸面具连通，透气膜箱体及通气管放置在存储箱内，存储箱位于汽车后备箱内，且存储箱的开口设在汽车后备箱盖上并有封门予以封口，所述透气膜箱体为通过采用防水透气膜附在框架外表面而形成的一个密闭腔体；控制系统包括主控单元、水压传感器、步进电机驱动器及步进电机，其中水压传感器位于汽车前端，步进电机机械安装于存储箱上且与存储箱的箱盖保持同轴，主控单元分别与水压传感器、步进电机驱动器及步进电机电气连接。
所述透气膜箱体的框架为一镂空长方体，其由PP轻质聚丙烯塑料材质的压膜边框和定位边框组合而成，位于侧面的压膜边框上分别具有上下两条压膜凹槽，防水透气膜的上下两边通过压条压入压膜凹槽内，防水透气膜的左右两边通过尼龙绳固定密封于侧面凹槽内；位于端面的防水透气膜，每块防水透气膜的四边同时通过尼龙绳固定密封于端面凹槽内。
所述透气膜箱体的两个端侧分别设有一个端面紧固卡环，端面紧固卡环将防水透气膜紧固密封在框架上。
所述透气膜箱体的一个侧面上设有一孔板，孔板中间开一圆孔，通气管凭借连接件穿过圆孔后通过固定螺母与孔板固定连接。
所述连接件采用一通气螺纹杆上设有卡环，通气管与连接件之间通过紧固件、坡面爪以及套筒螺母固定连接在一起。
通气管通入车内的一端通过支气管与集散管连接，集散管分支出的多个的支气管分别与置于汽车内部的各呼吸面具连通。
本发明创造的有益效果：
1. 本发明摒弃了原有只是通过各种方式逃出车内的想法，通过设计汽车防水透气救生装置，保证落水乘员与水面空气相连，呼吸通畅，等待救援，很大程度的提高了落水人员的生还几率，以一种全新的方案保障落水人员的人身财产安全；
2. 拟引入防水透气膜设计新型水下呼吸装置，能够使水下人员直接与外界空气相连，保证呼吸畅通，该装置与氧气罐等装置比较，有质量轻、便于携带、无空气量限制等优点；
3. 本发明以单片机作为主控单元，通过采集水压传感器的信号来确定是否弹出防水透气膜箱体，整个系统具有简单、实用、高效与稳定的特点，同时，此结构也方便于该系统进一步改进，有利于整合到整车ECU。
本发明创造具有良好的移植性，可以方便各种汽车配置，除此之外，该发明制作方法简便，外形美观，投资小，效果明显，便于使用。
附图说明
图1是本发明创造透气膜箱体与通气螺纹杆的装配图。
图2是本发明创造端面紧固卡环部分的零件图。
图3是本发明创造透气膜箱体部分的零件图。
图4是图3的侧视图。
图5是本发明创造通气螺纹杆与通气管的装配图。
图6是本发明创造紧固件及坡面爪部分的零件图。
图7是本发明创造套筒螺母的零件图。
图8是本发明创造呼吸集散管部分的示意框图。
图9是本发明创造控制系统的示意框图。
图10是本发明创造所用单片机的复位电路图。
图11是本发明创造所用单片机的5V稳压电路图。
图12是本发明创造所用单片机的12V稳压电路图。
图13是本发明创造所用单片机的步进电机驱动电路图。
图中：1-压膜边框； 2-定位边框 ； 3-压膜凹槽； 4-密封胶圈； 5-孔板； 6-侧面凹槽； 7-端面凹槽； 8-通气螺纹杆； 9-通气管； 10-紧固件； 11-卡环； 12-坡面爪； 13-端面紧固卡环； 14-螺纹孔； 15-端面紧固卡环卡耳； 16-套筒螺母； 17-固定螺母； 18-透气膜箱体； 19-集散管； 20-支气管； 21a-e-与各面具连接的支气管。
具体实施方式
汽车防水透气救生装置，包括呼吸系统和控制系统两部分，其中呼吸系统包括透气膜箱体18、通气管9及呼吸面具，其中通气管9的一端与透气膜箱体18连通，通气管9的另一端与置于汽车内的呼吸面具连通，透气膜箱体18及通气管9放置在存储箱内，存储箱位于汽车后备箱内，且存储箱的开口设在汽车后备箱盖上并有封门予以封口，所述透气膜箱体18为通过采用防水透气膜附在框架外表面而形成的一个密闭腔体；控制系统包括主控单元、水压传感器、步进电机驱动器及步进电机，其中水压传感器位于汽车前端，步进电机机械安装于存储箱上且与存储箱的箱盖保持同轴，主控单元分别与水压传感器、步进电机驱动器及步进电机电气连接。
如图1所示，所述透气膜箱体18的框架为一镂空长方体，其由PP轻质聚丙烯塑料材质的压膜边框1和定位边框2组合而成，位于侧面的压膜边框1上分别具有上下两条压膜凹槽3，防水透气膜的上下两边通过压条压入压膜凹槽3内，防水透气膜的左右两边通过尼龙绳固定密封于侧面凹槽6内，实现了对镂空长方体四个侧面的密封；位于端面的防水透气膜，每块防水透气膜的四边同时通过尼龙绳固定密封于端面凹槽7内，即用端面透气膜分别封住两个端面，并用尼龙绳将多出侧面边缘的透气膜翻叠至侧面系扎在端面凹槽7内。
如图2所示，所述透气膜箱体18的两个端侧分别设有一个端面紧固卡环13，端面紧固卡环13将防水透气膜紧固密封在框架上，对端面及侧面透气膜进行进一步的紧固密封。
如图3和图4所示，所述透气膜箱体18的一个侧面上设有一孔板5，孔板5中间开一圆孔，连接件与通气管9插接后穿过圆孔，然后采用固定螺母使通气管9与孔板固定连接。所述连接件采用一通气螺纹杆8上设有卡环11，通气管9与连接件之间通过紧固件10、坡面爪12以及套筒螺母16固定连接在一起。
如图5至图7所示，安装时，将孔板5位置上的透气膜在孔径内切成十字口，再将与孔板配套的通气螺纹杆8的螺纹端从镂空长方体外穿进镂空长方体内，并将孔板开口部分的透气膜挤压进入圆孔，同时用与螺纹杆8配套的固定螺母17紧固，把孔板5固定在卡环11与固定螺母17之间，达到侧面透气膜与孔板5之间的密封。同时将水下通气管9套至与孔板5配套的通气螺纹杆8的根部，再将紧固件10套至水下通气管9的根部，最后将套筒螺母16套至紧固件10上并拧紧，完成通气管9与通气螺纹杆8的固定连接。
如图8所示，通气管9通入车内的一端通过支气管20与集散管19连接，集散管19分支出的多个支气管21a-e分别与置于汽车内部的各呼吸面具连通。所有接口均采用紧固件和套筒螺母配合的方式进行紧固连接。
本发明创造中，通气螺纹杆8、紧固件10、套筒螺母16及呼吸集散管19等部件均由四氟乙烯加工制作，通气管9采用高回弹性、耐压的聚氨酯PU气动压力管。
如图9所示，本发明的控制系统首先由水压传感器采集水压信号，转化为电压信号进而传给主控单元.在主控单元中，需将水压传感器的电压信号经过滤波保护电路，除去噪声，进而经过AD转换。这一过程结束后，预先下载到单片机中的程序会分析传送过来的电压信号，从而判断汽车是否落水，如果判断出汽车落水，则单片机会发出ＰＷＭ控制信号，ＰＷＭ控制信号经过如图13所示的位于单片机外围的步进电机驱动电路后，进而传输给步进电机驱动器，步进电机驱动器会发出信号带动步进电机运动，从而打开箱盖，释放透气膜箱体18。
主控单元采用飞思卡尔的型号为MC9S12DP512的１６位单片机，并且在该单片机的外围需要搭建复位电路便于对控制部分进行复位，复位电路应用MAX809L芯片，具体连接电路图如图10所示。
控制系统中还需要搭建5V与12V稳压电路，从而实现对水压传感器与步进电机驱动器的供电。其中，5V稳压电路以LM2575芯片为核心，12V稳压电路以SR5S12芯片为核心，5V与12 V稳压电路设计具体可以参阅图11与图12。
工作原理：汽车落水后，经水压传感器的信号传递，主控单元控制步进电机转动将存储箱盖打开，使透气膜箱体18脱离车身并浮至水面，此时被困人员经过呼吸面具、通气管9将水面上的空气通过透气膜箱体18吸入人体，保证了被困人员的呼吸畅通，为救援人员赢取了宝贵的时间。
Claims (5)
1.汽车防水透气救生装置，其特征在于：包括呼吸系统和控制系统两部分，其中呼吸系统包括透气膜箱体（18）、通气管（9）及呼吸面具，其中通气管（9）的一端与透气膜箱体（18）连通，通气管（9）的另一端与置于汽车内的呼吸面具连通，透气膜箱体（18）及通气管（9）放置在存储箱内，存储箱位于汽车后备箱内，且存储箱的开口设在汽车后备箱盖上并有封门予以封口，所述透气膜箱体（18）为通过采用防水透气膜附在框架外表面而形成的一个密闭腔体；控制系统包括主控单元、水压传感器、步进电机驱动器及步进电机，其中水压传感器位于汽车前端，步进电机机械安装于存储箱上且与存储箱的箱盖保持同轴，主控单元分别与水压传感器、步进电机驱动器及步进电机电气连接；所述透气膜箱体（18）的框架为一镂空长方体，其由轻质聚丙烯塑料材质的压膜边框（1）和定位边框（2）组合而成，位于侧面的压膜边框（1）上分别具有上下两条压膜凹槽（3），防水透气膜的上下两边通过压条压入压膜凹槽（3）内，防水透气膜的左右两边通过尼龙绳固定密封于侧面凹槽（6）内；位于端面的防水透气膜，每块防水透气膜的四边同时通过尼龙绳固定密封于端面凹槽（7）内。
2.如权利要求1所述的汽车防水透气救生装置， 其特征在于：所述透气膜箱体（18）的两个端侧分别设有一个端面紧固卡环（13），端面紧固卡环（13）将防水透气膜紧固密封在框架上。
3.如权利要求1或2 所述的汽车防水透气救生装置， 其特征在于：所述透气膜箱体（18）的一个侧面上设有一孔板（5），孔板（5）中间开一圆孔，通气管（9）凭借连接件穿过圆孔后通过固定螺母（17）与孔板（5）固定连接。
4.如权利要求3所述的汽车防水透气救生装置， 其特征在于：所述连接件采用一通气螺纹杆（8）上设有卡环（11），通气管（9）与连接件之间通过紧固件（10）、坡面爪（12）以及套筒螺母（16）固定连接在一起。
5.如权利要求1所述的汽车防水透气救生装置， 其特征在于：通气管（9）通入车内的一端通过支气管（20）与集散管（19）连接，集散管（19）分支出的多个支气管（21）分别与置于汽车内部的各呼吸面具连通。
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