CN103802775B - 一种汽车落水逃生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车落水逃生装置，包括气囊和通过第一通气管路连通所述气囊的高压二氧化碳储气钢瓶，所述第一通气管路上设置有第一通断阀门，所述汽车落水逃生装置还包括过滤器，所述过滤器中设有过氧化钠；所述过滤器通过第二通气管路和/或第一通气管路与所述高压二氧化碳储气钢瓶连通；过滤器的进气端设有阀门，其出气端与汽车车厢连通；所述高压二氧化碳储气钢瓶为干冰灭火器。本发明利用气囊为意外落水事故或由城市内涝引起的落水车辆提供浮力，使驾乘人员有时间逃离，且对于无法及时离开车中或车辆因机械故障导致气囊无法正常打开的驾乘人员提供短时生命保障，同时解决汽车起火问题以和汽车落水前的意外撞击问题。

Description

一种汽车落水逃生装置

技术领域

本发明涉及一种逃生装置，具体涉及一种汽车落水逃生装置。

背景技术

现有技术中，由于驾驶员的疏忽或其他的原因，车辆在行驶过程中常出现意外落水事故，由于落水车辆的车内外水位差较大，产生较大压强，阻碍车门打开，导致车内人员无法在短时间内打开车门进行逃生。因此，汽车一旦落水车内人员就容易被困在车内，而砸开挡风玻璃所需压强则更大，是一般人所不具备的，因此常造成车内人员伤亡。例如：2012年7月21日，北京遭遇61年来最强暴雨，据初步统计，本次北京暴雨遇难者中，在车内溺水身亡的有4人。2008年2月16日，苏州市市区莫邪路上一辆轿车凌空飞出路面，撞断两棵树后栽进护城河，导致车内四人溺水死亡。再如2013年11月22日，西安凌晨时分小车撞断护栏冲进延河，车内两人溺水身亡。

针对上述问题，申请号为201310513783.9的中国发明专利公开了一种汽车防水淹浸快速救生装置，包括车体、气囊、气囊固定装置、水位传感器、控制单元、警戒水位线、高压储气罐、压力阀；所述车体底部四周分别安装有气囊，该气囊通过气囊固定装置固定在车体底部；所述气囊内置气体发生器，该气体发生器与控制单元连接；所述控制单元与水位传感器连接。上述发明在汽车遭遇强降雨天气或者汽车落水，可通过控制单元使安全囊进行短时间膨胀充气，安全气囊膨胀托载汽车底盘，使汽车漂浮于水面，便于危险时刻车上人员可以穿上救生衣进行逃生自救，为汽车内人员提供安全保护。该发明申请包括2个技术方案，一是利用叠氮化钠点火爆炸给气囊充气，二是利用高压二氧化碳储气罐给气囊充气。对于第一个技术方案，由于反应物不稳定，产生的高热气体会灼热皮肤，安全性较差，因此目前还处在实践阶段，还没有真正用在汽车上。第二个技术方案虽然避免了上述问题，但对于在汽车意外落水时还存在的其他的安全问题，例如对于无法及时离开车中或车辆因机械故障导致气囊无法正常打开造成的驾驶舱内缺氧的问题，汽车起火问题，以及汽车落水前的意外撞击问题，上述发明的技术方案还存在着无法同时解决上述安全问题的局限性。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种利用气囊为意外落水事故或由城市内涝引起的落水车辆提供浮力，使驾乘人员有时间逃离，且对于无法及时离开车中或车辆因机械故障导致气囊无法正常打开的驾乘人员提供短时生命保障，同时解决汽车起火问题以和汽车落水前的意外撞击问题的汽车落水逃生装置。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车落水逃生装置，包括安装于汽车的外部车体上的气囊和通过第一通气管路连通所述气囊的高压二氧化碳储气钢瓶，所述第一通气管路上设置有第一通断阀门，所述汽车落水逃生装置还包括过滤器，所述过滤器中设有过氧化钠；所述过滤器通过第二通气管路和/或第一通气管路与所述高压二氧化碳储气钢瓶连通；过滤器的进气端设有阀门，其出气端与汽车车厢连通；所述高压二氧化碳储气钢瓶为干冰灭火器。

本发明采用干冰灭火器作为高压气源，实现了其多用途使用；正常状态下，干冰灭火器的储气罐与通气管路连通，在需要使用其灭火功能时，只要将其拆卸下来，即可作为普通的干冰灭火器使用。

优选的，所述过滤器通过第二通气管路与所述高压二氧化碳储气钢瓶连通，第二通气管路上设置有第二通断阀门(即为阀门)。

进一步的技术方案，干冰灭火器通过口径转换器与第一通气管路、第二通气管路连通，且口径转换器与第一通气管路、第二通气管路构成可拆卸式连接结构。所述口径转换器可拆卸的连接有灭火喷头，形成便携式灭火器。

进一步的技术方案，所述气囊包括2个主气囊和2个副气囊，所述2个主气囊分别设置于汽车的前引擎下方的软保险杠内部空间中和汽车后备箱下方的软保险杠内部空间中；所述2个副气囊对称设置于汽车的左右两侧车门的下方。

所述气囊采用全成型织物气囊。全成型织物气囊为现有技术。

进一步的技术方案，所述主气囊的体积不小于1立方米，所述副气囊的体积不小于0.5立方米，所述主气囊和副气囊的高度均不小于50厘米。

进一步的技术方案，所述干冰灭火器包括并联设置的主高压储气钢瓶与副高压储气钢瓶；主高压储气钢瓶与副高压储气钢瓶并联连通所述第一通气管路。

即采用2个大小不同的干冰灭火器。主高压储气钢瓶作为主气源，副高压储气钢瓶用来增加充气速度。干冰灭火器可设置于汽车的后备箱中。

进一步的技术方案，所述主高压储气钢瓶含有不小于5Kg的压缩液态二氧化碳，所述副高压储气钢瓶含有不小于2Kg的压缩液态二氧化碳。

进一步的技术方案，所述第一通断阀门和/或阀门为手动阀。该手动阀可以设置于汽车的驾驶舱内。

进一步的技术方案，所述第一通断阀门为电磁阀，且其输入端连接于第一控制系统，所述第一控制系统包括第一控制元件和第一控制电路，所述第一控制元件包括并联设置于所述第一控制电路上的压力传感器和第一手动开关，所述压力传感器设置于距离轮胎底部30～35厘米处的汽车的轮胎上，所述第一手动开关设置于汽车的驾驶舱内，所述第一控制电路与汽车的整车电路相隔离并且密封设置，所述压力传感器和第一手动开关的输出端连接所述第一控制电路，所述第一控制电路的输出端连接所述第一通断阀门。

进一步的技术方案，所述阀门为电磁阀，且输入端连接于第二控制系统，所述第二控制系统包括第二控制元件和第二控制电路，所述第二控制元件包括并联设置于所述第二控制电路上的二氧化碳浓度传感器和第二手动开关，所述二氧化碳浓度传感器和第二手动开关设置于汽车的驾驶舱内，所述第二控制电路与汽车的整车电路相隔离并且密封设置，所述二氧化碳浓度传感器和第二手动开关的输出端连接所述第二控制电路，所述第二控制电路的输出端连接所述第二通断阀门。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明在汽车落水的紧急状态下，人工手控或通过设置于汽车的外部车体的压力传感器产生的控制信号进行自动控制，直接为气囊充气，利用充气后的气囊产生的浮力使汽车浮出水面之上，从而起到紧急救援的目的。

2、当车辆内部二氧化碳浓度较高而氧气浓度较低时，本发明可以人工手控或通过设置于汽车的驾驶舱内的二氧化碳浓度传感器产生的控制信号进行自动控制，二氧化碳由装有过氧化钠的过滤器中通过，反应生成氧气，持续通氧直至车厢氧气浓度到达百分之二十五，此时氧气浓度高于空气中含氧量，使人感到更加清醒；解决了无法及时离开车中或车辆时因机械故障导致气囊无法正常打开造成的驾驶舱内缺氧的问题；同时，在因车内外温度差大而使驾乘人员不愿打开车窗通风时，也可增加驾驶舱内氧气浓度，提高车辆驾乘舒适度。

3、当车辆突遇火险时，车内人员可立即拆卸下高压二氧化碳储气钢瓶，即可成为一只便携式干冰灭火器，压强强劲，灭火迅速，有效应对火灾状况，使该装置拥有多用途功能。

4、车辆在落水前一般会发生碰撞问题，或者车辆在陆地行使时发生侧翻撞击问题，本发明在汽车的两侧车门下方的副气囊也可以进行充气，从而实现缓冲和防护的功能。

附图说明

图1是汽车未安装气囊的示意图；

图2是汽车安装气囊后的侧视示意图；

图3是汽车安装气囊后的仰视示意图；

图4是本发明公开的汽车落水逃生装置的连接关系图；

图5是本发明实施例二中汽车落水逃生装置的第一控制电路图；

图6是本发明实施例三中汽车落水逃生装置的第二控制电路图。

其中，1、汽车；21、1#气囊；22、2#气囊；23、3#气囊；24、4#气囊；3、第一通气管路；41、主高压储气瓶；42、副高压储气瓶；5、过滤器；6、第二通气管路；7、第一通断阀门；8、第二通断阀门；J1、压力传感器；J2、第一手动开关；J3、第一保护开关；J4、二氧化碳浓度传感器；J5、第二手动开关；J6、第二保护开关。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步描述。

实施例一：参见图1-图4，如其中的图例所示，一种汽车落水逃生装置，汽车1为家用轿车，上述汽车落水逃生装置包括1#气囊21、2#气囊22、3#气囊23、4#气囊24、第一通气管路3、主高压储气瓶41、副高压储气瓶42、过滤器5以及第二通气管路6，主高压储气瓶41和副高压储气瓶42中乘装有压缩液态二氧化碳，过滤器5中乘装有过氧化钠，其中，1#气囊21设置于汽车1的前引擎下方的软保险杠内部空间中,2#气囊22设置于汽车1的后备箱下方的软保险杠内部空间中，3#气囊23和4#气囊24对称设置于汽车1的左右两侧车门的下方，1#气囊21、2#气囊22、3#气囊23以及4#气囊24并联连通至第一通气管路3的出气口，主高压储气瓶41和副高压储气瓶42并联连通至第一通气管路3的进气口，第二通气管路6的进气口连通第一通气管路3，第二通气管路6的出气口连通至过滤器5，第一通气管路3上设置有第一通断阀门7，第二通气管路6上设置有第二通断阀门8，第一通断阀门7和第二通断阀门8均为设置于汽车的驾驶舱内的手动阀。

以下介绍本发明的研究过程。

一、气囊的选用：

1、一般家用三厢轿车的规格如下：

长: 4800mm

宽: 1800mm

16英寸轮胎轮辋：0.43m

整车质量：不大于1500kg

满载质量：不大于2000kg

前后轮间隔：约1800mm。

2、计算所需气囊体积：

设 F浮力车=20000N

ρ水=1000千克/米³

ρ二氧化碳 = 1.98千克/米³

g=10米/秒²

V*g*（ρ水—ρ二氧化碳）=20000N

V气囊=约2.0立方米

所以，气囊总体积大于2.0立方米。

3、气囊的选择：

为了保证汽车落水逃生装置的可靠性，设置1#气囊21、2#气囊22、3#气囊23以及4#气囊24，设定主气囊1#气囊21和2#气囊22负责提供浮力 F，副气囊3#气囊23和4#气囊24 用于超载车辆及驾乘人员入水平台及备用气囊，当主气囊1#气囊21和2#气囊22破损或车辆超载时负责提供浮力，为保持平衡，所以1#气囊21和2#气囊22两气囊规格相同，3#气囊23和4#气囊24两气囊规格相同，因为汽车1的车宽为1800mm，汽车1的前引擎长度约为1000mm，汽车1的前后两轮间距气囊约为1800mm，汽车1的车轮高约为500mm ，因此设定四只气囊高度均为50cm。

所以，V1#气囊=V2#气囊=1.0立方米，其规格为长1000mm/宽1800mm/高500mm；

所以，V3#气囊=V4#气囊=0.5立方米，其规格为长1800mm/宽900mm/高500mm；

其四只气囊排开水的体积为=1.0+1.0+0.5+0.5=3.0立方米；

F可提供浮力=30000N。

所以F可提供浮力远远大于F所需浮力，车辆可平稳上浮，且即使因压强而压缩了体积或当一只主气囊损害时依然可以保证安全。

4、气囊的实际安装：

为保持汽车1的车身上浮时依旧保持平衡，并且使其具有陆地上的缓冲防护功能，在汽车1的前引擎下即发动机下为保护行人而设置的软保险杠内部空间中加装气囊为1#气囊21，在汽车1的后背箱下软保险杠内加装2#气囊22，在汽车1的左右侧车门下方对称加装3#气囊23和4#气囊24，上述气囊采用全成型织物气囊。

二、高压储气钢瓶的选用：

1、压缩液态二氧化碳计算：

设一车重2000公斤，入水时加速度为9.8米/秒²，气囊底位于水面下0.5m

设主气囊1#气囊11和2#气囊12的总体积为2立方米

副气囊3#气囊13和4#气囊14的总体积=1立方米

g=9.8米/秒²

则F(所需浮力)=m*g=2000*10=20000N

F(主气囊提供)= ρgV=19600N

F(副气囊提供)= ρgV=9800N

m = 2000㎏

a =9.8米/秒²

F = ma = 19600N

F向下的力 = F + G = 19600 + 20000 = 39600N

S气囊底面积= 2*（1800mm*1000mm）+2(900*1110)=5.6平方米(气囊规格见下文推算)

P气囊所需 =（ F/S）+101000pa(一个大气压)+ ρ水gh = 0.113071Mpa

压缩液态二氧化碳P=25.5Mpa

m = 2.0千克

P（标准状态下）*V(产生Co2)=P(气囊所需)*V（主气囊体积）

0.101Mpa*(M/44)*22.4L= 0.113071Mpa*2000L

M=4.35908Kg

因此，本技术方案中采用5Kg的压缩液态二氧化碳。

P（标准状态下）*V(5.0kg可产生Co2)=P(气囊)*V（主气囊体积）

0.101Mpa*(5000/44)*22.4L=P*2000L

P(气囊)=2545*0.101/2000

=0.1285225Mpa

P气囊＞P气囊所需

所以，液态加压二氧化碳钢瓶中气体所具有的压强可以在车辆入水时充填气囊。

3、压缩液态二氧化碳的实际选择：

本发明的技术方案中使用一只5kg二氧化碳灭火器作为主气源，一只2kg二氧化碳灭火器增加充气速度。

使液态二氧化碳从加压钢瓶中直接进入压缩气囊，通过加压钢瓶内原有压强与车辆整体入水后所需压力抗衡将高压气体冲入气囊。

三、气囊充气时间的推算

经试验得知一瓶二氧化碳含量为5kg的干冰灭火器，大约需要10秒钟左右，在外界压力远小于瓶内压强的情况下，受影响较小，即使瓶外也有较大压强，二氧化碳灭火器也可将瓶内气体放出，直至瓶内外压强相同即0.101Mpa+ρ水gh+P汽车重力加速度=0.113071Mpa，而瓶内压强大于等于25.5Mpa，因此影响不大，故可以顺利实施充气，整体充气完成时间约为15-20秒，这远远小于3-5分钟车辆平均沉没时间。

紧急状态下人工控制第一通断阀门7，使主高压储气瓶41和副高压储气瓶42直接为1#气囊21、2#气囊22、3#气囊23以及4#气囊24充气。

当汽车1的车辆内部二氧化碳浓度较高，氧气浓度较低时人体感觉不舒适，此时，驾乘人员人工控制第二通断阀门8，使使主高压储气瓶41和副高压储气瓶42将二氧化碳气体输送至装有过氧化钠的过滤器5，反应生成氧气，使驾驶舱内氧气充足。

经试验得知5kg瓶装液态二氧化碳在气阀完全打开的情况下，可在10秒左右将瓶中全部5.0kg液态二氧化碳全部喷出，喷出气体稳定，气囊充气平稳、迅速。液态二氧化碳在通过管道时全部生成气体约2545升二氧化碳气体充填气囊，可充满两只总体积为两立方米的气囊，经计算瓶内仍有较大压强并可以保持一定时间气囊压力，防止因气囊迅速萎缩，而影响人员逃生，加大本系统安全性。

瓶装二氧化碳钢瓶已广泛应用近百年，其安全性毋庸置疑，其出色的灭火效率也有目共睹，且二氧化碳无毒无害无污染，装载在汽车上即没有安全隐患，且可在紧急状态下作为灭火器使用，即使车辆遭遇意外事故也不会造成安全隐患，故十分安全，可以加载在车辆上。

二氧化碳灭火器充气装置反应简单，工作过程安全可靠，平稳迅速，即使当全车四只安全气囊一半损毁时，其剩余两只气囊也完全可以使不超载的车辆安全上浮。且二氧化碳瓶使用现行标准件，通用性较高，成本较低。因此可行性较强。

当汽车突遇紧急情况，车内人员可立即拆卸下上述高压储气钢瓶，使二氧化碳钢瓶成为一只便携式灭火器，压强强劲，灭火迅速，有效应对火灾状况，使该装置拥有多用途功能。

而叠氮化钠反应发生气体的气囊虽然可在0.03秒内打开，但其打开瞬间高于320公里的打开速度，使气囊承受了巨大压强，加之汽车重力作用在气囊上，且工作环境浸没在水中，巨大的压强是目前所使用任何一种气囊材质的最大抗拉程度都无法企及的，因此盲目使用普通材质极易在打开瞬间造成爆炸，其打开瞬间冲击力无疑与一颗高爆炸弹爆炸威力相当，使车内可能已受伤的驾乘人员受到二次伤害，甚至对车体造成破坏，因此不具可行性和实用性。

实施例二：参见图5，如其中的图例所示，其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述第一通断阀门7为电磁阀，且其输入端连接于第一控制系统，上述第一控制系统包括第一控制元件和第一控制电路，该第一控制元件包括并联设置于第一控制电路上的压力传感器J1、第一手动开关J2以及第一保护开关J3，压力传感器J1设置于距离轮胎底部30～35厘米处的汽车1的轮胎上，第一手动开关J2设置于汽车1的驾驶舱内，上述第一控制电路与汽车的整车电路相隔离并且密封设置，压力传感器J1和第一手动开关J2的输出端连接上述第一控制电路，上述第一控制电路的输出端连接第一通断阀门7。

紧急状态下，人工手控开启在中控台中设置的第一开关J2，将电源闭合，第一通断阀门7打开，直接为1#气囊、2#气囊、3#气囊以及4#气囊充气。

在车体蒙皮后，距离汽车1的轮胎上离地约30至35厘米处，装四只压力传感器，任意两只压力传感器示数大于30Pa时，直接闭合电路，第一通断阀门7打开，直接为1#气囊、2#气囊、3#气囊以及4#气囊充气。

实施例三：参见图6，如其中的图例所示，其余与所述实施例一至三任一相同，不同之处在于，第二通断阀门8为电磁阀，且输入端连接于第二控制系统，上述第二控制系统包括第二控制元件和第二控制电路，该第二控制元件包括并联设置于第二控制电路上的二氧化碳浓度传感器J4、第二手动开关J5、以及第二保护开关J6，二氧化碳浓度传感器J4和第二手动开关J5设置于汽车的驾驶舱内，上述第二控制电路与汽车的整车电路相隔离并且密封设置，二氧化碳浓度传感器J4和第二手动开关J5的输出端连接上述第二控制电路，上述第二控制电路的输出端连接第二通断阀门8。

当汽车1的驾驶舱内的二氧化碳浓度较高，氧气浓度较低时，放置在轿厢内部的二氧化碳浓度器J4，当氧气浓度低于百分之十九时，即打开第二通断阀门8，将高压储气瓶内的二氧化碳由装有过氧化钠的过滤器5中通过，反应生成氧气，持续通氧直至车厢氧气浓度到达百分之二十五，此时氧气浓度高于空气中含氧量，使人感到更加清醒，有效缓解因车内外温度差大而使驾乘人员不愿打开车窗通风，或当车外出现严重空气污染时，提高车辆驾乘舒适度，在紧急逃生时，无法打开车门的情况下，可以延长车内氧气的供应时间。

Claims (6)

1.一种汽车落水逃生装置，包括安装于汽车的外部车体上的气囊和通过第一通气管路连通所述气囊的高压二氧化碳储气钢瓶，所述第一通气管路上设置有第一通断阀门，其特征在于，所述汽车落水逃生装置还包括过滤器，所述过滤器中设有过氧化钠； 所述过滤器通过第二通气管路和第一通气管路与所述高压二氧化碳储气钢瓶连通；或所述过滤器通过第二通气管路与所述高压二氧化碳储气钢瓶连通； 过滤器的进气端设有阀门，其出气端与汽车车厢连通；所述高压二氧化碳储气钢瓶为干冰灭火器；所述气囊包括2个主气囊和2个副气囊，所述2个主气囊分别设置于汽车的前引擎下方的软保险杠内部空间中和汽车后备箱下方的软保险杠内部空间中；所述2个副气囊对称设置于汽车的左右两侧车门的下方；

所述干冰灭火器通过口径转换器与第一通气管路、第二通气管路连通，且口径转换器与第一通气管路、第二通气管路构成可拆卸式连接结构。

2.根据权利要求1所述的汽车落水逃生装置，其特征在于，所述主气囊的体积不小于1立方米，所述副气囊的体积不小于0.5立方米，所述主气囊和副气囊的高度均不小于50厘米。

3.根据权利要求1所述的汽车落水逃生装置，其特征在于，所述干冰灭火器包括并联设置的主高压储气钢瓶与副高压储气钢瓶；主高压储气钢瓶与副高压储气钢瓶并联连通所述第一通气管路。

4.根据权利要求3所述的汽车落水逃生装置，其特征在于，所述主高压储气钢瓶含有不小于5Kg的压缩液态二氧化碳，所述副高压储气钢瓶含有不小于2Kg的压缩液态二氧化碳。

5.根据权利要求1所述的汽车落水逃生装置，其特征在于，所述第一通断阀门和/或所述过滤器的进气端的阀门为手动阀。

6.根据权利要求1所述的汽车落水逃生装置，其特征在于，所述第一通断阀门为电磁阀，且其输入端连接于第一控制系统，所述第一控制系统包括第一控制元件和第一控制电路，所述第一控制元件包括并联设置于所述第一控制电路上的压力传感器和第一手动开关，所述压力传感器设置于距离轮胎底部30～35厘米处的汽车的轮胎上，所述第一手动开关设置于汽车的驾驶舱内，所述第一控制电路与汽车的整车电路相隔离并且密封设置，所述压力传感器和第一手动开关的输出端连接所述第一控制电路，所述第一控制电路的输出端连接所述第一通断阀门。