CN103615933B - 一种带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，属于头盔技术领域。它解决了现有的警用头盔防弹效果差、散热效果差的问题。本带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔包括头盔壳体，头盔壳体由芳纶无纬布与树脂正交叠放经热固膜压制而成，在头盔壳体内设有微气候智能感应调节装置和被动空气流通循环装置，微气候智能感应调节装置包括智能处理器和与智能处理器连接的温度传感器及降温系统，所述温度传感器安装在头盔壳体内壁上，被动空气流通循环装置包括若干贯通头盔壳体的进风孔和出风孔。本发明具有防弹效果好、能自动调节温湿度的优点。

Description

一种带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔

技术领域

本发明属于头盔技术领域，涉及一种安全头盔，特别是一种带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔。

背景技术

警用头盔是警察部队使用最广泛的单警防护装备，它对于提高警察的战斗力、减少伤亡、增强警察威严的外表具有非常重要的作用。

目前恐怖分子及犯罪集团采用枪械作案的案例时常发生，为了保护警察的生命安全，警用头盔的防弹性是头盔设计必须考虑的重要内容。最初防弹头盔的材料大多以优质合金钢为主，但由于钢盔的重量大，导热系数高，导电性强，反弹而引起二次杀伤等固有缺陷使得它的应用受到限制，而由于刚才本身的抗枪击能力和厚度成正比，所以提高抗枪击能力的唯一手段，是加大防弹头盔的厚度，而厚度的提高势必使得防弹头盔的重量加大，是无法实用的。

同时，考虑到警用头盔独特的使用环境及科技的发展，其舒适性和智能性，也将成为头盔设计必须考虑的重要内容，特别是在天气炎热、事态严重、情况紧急的时候，需要警察保持冷静和高度的精神集中注意力，而原先的警用头盔一味追求保护性，采用的方式为头盔整体为全封闭式结构，这样造成了警察在佩戴头盔时头部由于处于封闭空间，极易出汗，同时汗水也无法及时排出。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种防弹性好、安全舒适、在佩戴时能自动调节温湿度的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，包括头盔壳体，其特征在于，头盔壳体由芳纶无纬布与树脂正交叠放经热固膜压制而成，在头盔壳体内设有微气候智能感应调节装置和被动空气流通循环装置，微气候智能感应调节装置包括智能处理器和与智能处理器连接的温度传感器及降温系统，所述温度传感器安装在头盔壳体内壁上，被动空气流通循环装置包括若干贯通头盔壳体的进风孔和出风孔。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，所述的头盔壳体由头顶部、后盖部及连接在头顶部两侧且对称设置的面颊部合围组成，所述的进风孔对称开设在头顶部两侧，在两面颊部上均开设有上述的出风孔。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，所述的进风孔和出风孔均倾斜设置开设在头盔壳体上，并在进风孔和出风孔内壁上均镶嵌有钢片。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，在头盔壳体内壁上覆盖有一层采用高吸水性树脂制成的吸汗垫。

在天气炎热的情况下，当警察在佩戴本头盔头部出汗时，通过吸汗垫可以吸收汗水，同时采用高吸水性树脂制成的吸汗垫具有以下优点：1、高吸水性：能吸收自身重量的数百倍或上千倍的无离子水；2、高吸水速率：每克高吸水树脂能在30秒内就吸足数百克的无离子水。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，所述的芳纶无纬布为凯夫拉纤维织物。

凯夫拉纤维强度高达22cN/detx，热稳定性好，反复拉伸性能好，对普通有机溶剂、盐类溶液等有很好的耐化学药品性。凯夫拉纤维与同等粗细的钢丝相比，它的强度是钢丝的6倍，模量是钢丝的2倍，而比重则比钢丝小5.5倍，在温度200℃时强力不减；在-196℃下仍保持与常温时相同的韧性。凯夫拉纤维可以作为防弹纤维的原因在于，当枪弹击中头盔时，凯夫拉纤维被拉伸而将冲击能分散给织物中的其他纤维，继而被平行于弹途径的纤维吸收，整个头盔是一个整体，相当大的面积都能抵消枪弹的穿透作用，能有效地使枪弹中止前进。本发明采用凯夫拉纤维与树脂制备得的防弹头盔不仅质量轻，头盔的防弹性能、防水性能、防钝伤性能、防刺性能、舒适性能也十分良好。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，所述的树脂为热固性聚合物树脂或热塑性聚合物树脂。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，所述芳纶无纬布的含量为80-85%，所述树脂的含量为15-20%。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，芳纶无纬布的面密度为140-170g/cm²。芳纶无纬布面密度对头盔的抗弹性能有很大的影响。无纬布面密度越小，抗弹性能越优异，当无纬布面密度减小时，在等厚条件下无纬布和树脂界面增多，由于分层所引起的能量消耗增大，同时由于纤维与树脂的接触面积增加，由纤维“拔脱”所吸收弹体的能量部分也增加，提高无纬布的抗弹性能。

在上述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔中，所述的降温系统包括风扇，在头盔壳体内壁上开设有一凹槽，所述的凹槽底部布设有一钢片，所述的风扇位于该凹槽内并固定在钢片上，风扇与智能处理器相联接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的复合材料防弹头盔不仅防弹性能好，质量轻，头盔的防水性能、防钝伤性能、防刺性能、舒适性能也十分良好。

2、微气候智能感应装置能根据环境状况智能对头盔进行自动降温，提升了人体舒适度，减轻了执勤时警员各感官的负担和长时间执勤带来的生理疲劳感与心理压力，有利于一线警员保持身心健康，提升执勤效率与工作品质。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中进风孔的结构示意图。

图3是本发明中出风孔的结构示意图。

图4是本发明中降温系统的结构示意图。

图中，1、头盔壳体；11、头顶部；111、进风孔；12、后盖部；121、凹槽；13、面颊部；131、出风孔；2、风扇；3、防护网；4、钢片；5、吸汗垫；6、智能处理器；7、温度传感器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，本带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔包括头盔壳体1，头盔壳体1由芳纶无纬布与树脂正交叠放经热固膜压制而成，其中头盔壳体1由头顶部11、后盖部12及连接在头顶部11两侧且对称设置的面颊部13合围组成。

将头盔壳体1按一层芳纶无纬布，一层树脂交替叠合，此种1层芳纶无纬布+1层树脂的复合结构可提高防弹头盔的综合性能。其原因在于，芳纶纤维具有优良的物理机械性能，其比强度、比模量比金属材料高，其抗声震疲劳性、减震性也大大超过金属材料，且它具有很好的动能吸收性，无二次杀伤效应。用芳纶纤维加工而成的头盔重量大大减轻，防护效果好。而树脂在复合材料防弹头盔中的作用是传递载荷和均衡载荷，以使纤维发挥协同作用。若树脂质量分数过高，会导致复合材料的刚度偏高，纤维的拉伸断裂的比例越小，不利于弹体动能的吸收。若树脂质量分数偏低，复合材料成型不够，会限制纤维协同作用的发挥，从而导致复合材料防弹头盔不能起到很好的防弹作用。适量树脂的存在，有利于应力波沿厚度方向的传递和投射，使头盔的防弹防刺性能达到最佳效果。

进一步的，芳纶无纬布为凯夫拉纤维织物，凯夫拉纤维强度高达22cN/detx，热稳定性好，反复拉伸性能好，对普通有机溶剂、盐类溶液等有很好的耐化学药品性。凯夫拉纤维与同等粗细的钢丝相比，它的强度是钢丝的6倍，模量是钢丝的2倍，而比重则比钢丝小5.5倍，在温度200℃时强力不减；在-196℃下仍保持与常温时相同的韧性。凯夫拉纤维可以作为防弹纤维的原因在于，当枪弹击中头盔时，凯夫拉纤维被拉伸而将冲击能分散给织物中的其他纤维，继而被平行于弹途径的纤维吸收，整个头盔是一个整体，相当大的面积都能抵消枪弹的穿透作用，能有效地使枪弹中止前进。

进一步的，树脂为热固性聚合物树脂或热塑性聚合物树脂。

进一步的，芳纶无纬布的含量为80-85%，所述树脂的含量为15-20%。

进一步的，芳纶无纬布的面密度为140-170g/cm²。芳纶无纬布面密度对头盔的抗弹性能有很大的影响。无纬布面密度越小，抗弹性能越优异，当无纬布面密度减小时，在等厚条件下无纬布和树脂界面增多，由于分层所引起的能量消耗增大，同时由于纤维与树脂的接触面积增加，由纤维“拔脱”所吸收弹体的能量部分也增加，提高无纬布的抗弹性能。

进一步的，在头盔壳体1内壁上覆盖有一层采用高吸水性树脂制成的吸汗垫5，具体的说，头盔壳体1的头顶部11、后盖部12及面颊部13内壁上均覆盖有吸汗垫5。高吸水性树脂能吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染，而且吸水能力特强，具有高吸水性和高吸水速率的优点，从而不必频繁更换吸水垫，使用寿命长，而且通过吸汗垫5可以及时吸收佩戴者流出的汗水，保持头盔壳体1内部与佩戴者头部的清爽度。

在头盔壳体1内设有微气候智能感应调节装置，微气候智能感应调节装置包括智能处理器6和与智能处理器6连接的温度传感器7及降温系统，温度传感器7安装在头盔壳体1内壁上。具体的说，智能处理器6安装在头盔壳体1的头顶部11处，温度传感器7安装在头盔壳体1的后盖部12处。当警察佩戴本头盔时，头盔与佩戴者头部之间形成有空间，佩戴者头部所散发出来的热量基本上集中在该空间内，通过温度传感器7即可探测该空间的温度，并将该测试数据传输至智能处理器6，在智能处理器6接收到警戒温度线数据时，开启降温系统，通过降温系统降低该空间的温度,从而提升头盔佩戴的舒适度，降低中暑、体力透支等情况的发生，改善执勤警员的身体状态。

进一步的，降温系统包括风扇2，在头盔壳体1内壁上开设有一凹槽121，在凹槽121底部布设有一钢片4，风扇2位于该凹槽121内并固定在钢片4上，风扇2与智能处理器6相联接。将风扇2安装在头盔壳体1内壁上的凹槽121内，使得风扇2不会向外突出，不影响佩戴时的舒适性。

同时由于在头盔壳体1内壁上开挖有凹槽121，使得凹槽121处的头盔壳体1厚度小于其他部位的厚度，从而使该处的防弹效果受到影响，通过在凹槽121底部安装一钢片4，既可用于固定安装风扇2，还可以加强头盔壳体1凹槽121处的防弹性能，防止子弹击穿该处。同理，为了增加头盔壳体1用于安装智能处理器6的部位的防弹性能，在智能处理器6底部添加一钢片4。

进一步的，风扇2具体安装在头盔壳体1上的后盖部12处，由于佩戴者在佩戴头盔时，佩戴者后脑部与后盖部12基本处于密封状态，而佩戴者出汗时汗水主要集中于额头部和脸颊部，这样当风扇2在运转时所吹出来的风是由头盔壳体1内部向外流动的，即风的流向是从佩戴者的后脑部流向额头部，从而能有效降温及排汗。

进一步的，在凹槽121开口处安装有防护网3，通过防护网3可以避免风扇2在运转时头发卷入至风扇2中，防止对头部造成伤害，同时防护网3还起到将风扇2限制在凹槽121内的作用，避免在剧烈运动中风扇2从凹槽121处脱离出来。

在头盔壳体1上还开设有被动空气流通循环装置，被动空气流通循环装置包括贯通头盔壳体1且倾斜设置的四个进风孔111和两个出风孔131，其中进风孔111对称开设在头顶部11两侧，两出风孔131分部开设在两面颊部13上。外界的风通过进风孔111进入到头盔壳体1的内腔中，再从出风孔131出来，从而达到通过自然通风来调节头盔内部温湿度的目的。

处于同一侧的进风孔111沿头顶部11轴向方向排列成一直线，且进风孔111为条形孔，进风孔111的长度为5cm，宽度为0.8cm，进风孔111的进风通道是沿着头顶部11的曲面并朝面颊部13向内倾斜延伸所形成的，具体的说，进风孔111的进口处的垂直平面落入在进风通道的管壁上。

同理，出风孔131也为条形孔，出风孔131的长度为8cm，宽度为0.8cm，出风孔131的出风通道是沿着面颊部13的曲面并朝头顶部11向内倾斜延伸所形成的，其结构原理及功效等同于进风孔111，在此不再累述。这样保证在佩戴时，子弹不会从进风孔111或出风孔131的进口处射入至头盔内，从而保护佩戴者的安全。

同时，在进风孔111进风通道与出风孔131的出风通道的上内壁和下内壁均镶嵌有钢片4，此处钢片4的作用等同于头盔壳体1后盖部12上凹槽121内的钢片4，主要也是为了加强防弹性能。

由被动空气流通循环装置与微气候智能感应调节装置一起配合使用，风扇2所吹出来的风，一部分由头盔壳体1面颊部13与佩戴者脸部之间的空隙吹出，另一部分从出风孔131处吹出，同时风扇2所吹出来的风还能加快经进风孔111流入至出风孔131出自然风的流速，从而达到加快降温速度，提高降温效果的目的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，包括头盔壳体，其特征在于，头盔壳体由芳纶无纬布与树脂正交叠放经热固膜压制而成，在头盔壳体内设有微气候智能感应调节装置和被动空气流通循环装置，微气候智能感应调节装置包括智能处理器和与智能处理器连接的温度传感器及降温系统，所述温度传感器安装在头盔壳体内壁上，被动空气流通循环装置包括若干贯通头盔壳体的进风孔和出风孔；所述的头盔壳体由头顶部、后盖部及连接在头顶部两侧且对称设置的面颊部合围组成，所述的进风孔对称开设在头顶部两侧，在两面颊部上均开设有上述的出风孔；所述的进风孔和出风孔均倾斜设置开设在头盔壳体上，所述的进风孔和出风孔内壁上均镶嵌有钢片；进风孔和出风孔均为条形孔，进风孔的进风通道沿着头顶部的曲面并朝面颊部向内倾斜延伸所形成，出风孔的出风通道沿着面颊部的曲面并朝头顶部向内倾斜延伸所形成；降温系统包括风扇，在头盔壳体后盖部内壁上开设有一凹槽，所述的凹槽底部布设有钢片，所述的风扇位于该凹槽内并固定在钢片上，风扇与智能处理器相联接。

2.根据权利要求1所述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，其特征在于，在头盔壳体内壁上覆盖有一层采用高吸水性树脂制成的吸汗垫。

3.根据权利要求1所述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，其特征在于，所述的芳纶无纬布为凯夫拉纤维织物。

4.根据权利要求1所述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，其特征在于，所述的树脂为热固性聚合物树脂或热塑性聚合物树脂。

5.根据权利要求3或4所述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，其特征在于，所述芳纶无纬布的含量为80-85％，所述树脂的含量为15-20％。

6.根据权利要求5所述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，其特征在于，芳纶无纬布的面密度为140-170g/cm²。

7.根据权利要求1所述的带微气候智能感应调节的警用智能安全头盔，在凹槽开口处安装有防护网。