CN108158101B - 一种导航及预警安全头盔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种导航及预警安全头盔，属于道路行驶安全护具技术领域，安全头盔包括：具有防护镜的头盔本体；头盔本体由防护层组成，头盔本体后侧连接有摄像头，前侧的耳衬上安装有投影灯并且在防护镜上安装有投影屏；头盔本体内置与摄像头、投影灯连接的中央处理器；防护层由外至内依次由凯夫拉层、金刚石微粉层、铱合金层和水凝胶层组成，防护镜四周设有加热丝，头盔本体侧面设有蓝牙耳机和用于控制加热丝加热的开关，头盔本体前端靠嘴部处设有通风器，本发明的安全头盔具有导航、预警和防雾化功能，防护性能和安全性高，能隔尘并净化头盔内部的空气。

Description

一种导航及预警安全头盔
技术领域
本发明属于道路行驶安全护具技术领域，具体涉及一种导航及预报警安全头盔。
背景技术
摩托车驾驶者必须戴上头盔以保护其头部。现有的摩托车头盔一般包括戴在头上的头盔本体和透明的面罩，面罩通过两侧的铰接机构可转动地安装在头盔本体上，在不需要使用面罩时可向上推至远离脸部，当需要使用面罩时可向下推至遮挡脸部。通过面罩来防止风、雨、尘等物质对驾驶者的脸部和眼睛造成损害，随着经济的发展，道路上的车辆越来越多，对于骑行的人们无疑是一个巨大的安全隐患，每年由于道路安全问题危害的人们不计其数，而传统的头盔作用单一，强度和韧性也不太乐观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有导航、预警和防雾化功能，防护性能和安全性高，能隔尘并净化头盔内部的空气的一种导航及预报警安全头盔。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种导航及预警安全头盔，包括：
具有防护镜的头盔本体；
头盔本体由防护层组成，头盔本体后侧连接有摄像头，前侧的耳衬上安装有投影灯并且在防护镜上安装有投影屏；
头盔本体内置与摄像头、投影灯连接的中央处理器；
防护层由外至内依次由凯夫拉层、金刚石微粉层、铱合金层和水凝胶层组成，防护镜四周设有加热丝，头盔本体侧面设有蓝牙耳机和用于控制加热丝加热的开关，头盔本体前端靠嘴部处设有通风器，通过在头盔本体后侧设置摄像头采集行驶者后方路况，并将路况信息发送至中央处理器内，中央处理器内安装有HUD模块，由中央处理器将行驶者后方路况信息通过投影灯投影至投影屏上，方便行驶者实时观察后方路况，在防护镜四周设置加热丝并通过开关控制其通电来有效避免防护镜上形成雾化影响行驶视线，并且设置的蓝牙耳机可与行驶者的手机配对连接，实现在行驶过程中通话或播放音乐，方便在行驶过程中通过蓝牙耳机接听电话，避免行驶者裤袋内掏手机低头看手机存在的安全隐患，由防护层组成的头盔本体可有效保护使用者头部安全，避免使用者在行驶过程中受到坠物、飞落物品等的伤害，并且在发生交通事故中最大程度的保护使用者的头部，通过凯夫拉层、金刚石微粉层、铱合金层三层之间的配合具有很高的强度，表层的凯拉夫层韧性凸出若头盔受到高速物体冲击，凯拉夫层大量吸收冲击力并且金刚石微粉之间受到冲击形成挤压，挤压过程中金刚石微粉之间间隙减小增强其韧性达吸收高速物体的冲击能量，最后通过铱合金层强大的抗热冲击性能形成最后防线保护使用者头部安全，并且铱合金层对凯夫拉层、金刚石微粉层形成支撑，避免冲击力传递到头盔内部，通过铱合金层和水凝胶层的组合有效避免冲击力传递至头盔内部，水凝胶层柔韧性好，使用者穿戴舒适度高，当使用者头部出汗时还可对汗液吸收保持头部干爽并使头部周围温度恒定，通过铱合金层和水凝胶层的组合形成了很好的保温效果，进一步提高使用者的舒适度。
优选的，中央处理器上设有SIM卡槽和蓄电池，中央处理器还分别与车辆的车速、油量信息采集器通过无线连接，通过中央处理器上的SIM卡槽上安插SIM卡实现定位与导航及WiFi连接的功能方便使用者在骑行时了解前后方路况，及天气情况等信息，并且中央处理器还可监控车辆的车速、油量信息并通过投影屏来提醒使用者进一步提高行驶安全性。
优选的，水凝胶层和铱合金层之间采用卡接方式配合连接，金刚石微粉层底面均布弧形缓冲条，缓冲条弧度为50°~74°，缓冲条底部交叉设有支撑条，水凝胶层和铱合金层采用卡接的方式配合连接便于头盔最内层的水凝胶层在使用一段时间后进行更换，避免头盔内部滋生细菌也避免水凝胶层使用时间过长其使用效果下降降低头盔安全性的情况出现，通过设置的缓冲条可使金刚石微粉层在受到物体冲击时使金刚石微粉在弧形缓冲条内聚集金刚石微粉之间受到冲击形成挤压，挤压过程中金刚石微粉之间间隙减小增强其韧性达吸收高速物体的冲击能量，在受到冲击挤压过程中金刚石微粉形成定向排列纳米级结构组织，金刚石微粉的颗粒度得到扩大，形成大于36/54微米的金刚石颗粒进一步缓解对冲击力，若冲击物击穿缓冲条，金刚石微粉同时被带入缓冲条下部腔体内以提高铱合金层表面强度和韧性进一步阻挡和缓解冲击力，同时交叉设置的支撑条对冲击物形成并逐步增加冲击物的表面积，增大冲击物与铱合金层表面接触面积实现降低冲击力的效果。
优选的，凯夫拉层、金刚石微粉层、铱合金层和水凝胶层之间依次的厚度比为1:0.4~0.6:0.3~0.5:0.5~0.7，设置的各层之间的厚度比实现对冲击物造成的冲击力逐步吸收并缓解的效果使冲击力基本在金刚石微粉层处消失起到有效的保护效果，并且将各层的厚度比优化得上述厚度比在保证安全性的前提下减少各材料的用量降低头盔的制造成本。
优选的，通风器嵌于防护层内，通风器表面均设菱形通风口，通风口后侧设有密封腔，密封腔后侧设有出口端位于头盔本体内的通气孔，通气孔内设滤板，密封腔下方设有与其配合连接的“L”形密封推块，设置通风器来避免头盔内部空气环境变差甚至缺氧的情况出现，利用密封推块来开启通风口使外部空气流进头盔内部形成空气流通，并且在空气经过通气孔时设置滤板对空气过滤防止灰尘及杂物进入头盔内部。
优选的，菱形通风口中部横向设有波浪形阻隔板，阻隔板表面均设通孔, 通孔占阻隔板表面积的20%~35%，利用密封推块开启通风器进行空气流通时，采用菱形的通风口和波浪形阻隔板降低空气进入头盔内部的气流速度，并且空气在经过阻隔板时形成冲击形成分流，分散的气流中的水分子受冲击时表面带有负电荷消失并且水分子转化成具有促进人体新陈代谢的负氧离子，使进入头盔内的空气负氧离子浓度增加，利于头盔内的使用者对负氧离子吸收，促进其新陈代谢，保持使用者在行驶过程中头脑清醒，根据公式：V=r×UL/v/ρ×K，其中V为通过通风口平均流速，r为通过通风口空气中水分子的动力粘度，U为通孔孔径，L为阻隔板长度，v为通孔在阻隔板表面占比，ρ为空气密度，K为通风口截面积，优选了通孔占阻隔板表面积的20%~35%，在上述表面积的占比情况下，使空气进入通风口时的空气流速形成规律变化，进而促使空气经过阻隔板形成散流并减缓进入头盔内部空气流速。
优选的，“L”形密封推块下部长条体和通风口底部之间连接有弹性绳且长条体端部位于通风器外侧，密封推块上部两侧面设有凹孔与密封腔上部两侧面的凸块相对应，在通风器需要进行通风时将密封推块下部的长条下推使其上部的凹孔与密封腔的凸块脱离实现空气流通，并且设置的弹性绳用于避免下推力过猛密封推块落出通风器。
优选的，投影屏占防护镜表面积5%~15%，避免投影屏占防护镜面积过大影响使用者的视线并保证投影屏的投影信息可清楚被使用者看清。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：头盔使用者可实时观察后方路况，及天气情况等信息，并且还可监控车辆的车速、油量信息并通过投影屏来提醒使用者进一步提高行驶安全性；有效避免防护镜上形成雾化影响行驶视线，设置的蓝牙耳机可与行驶者的手机配对连接，实现在行驶过程中通话或播放音乐，方便在行驶过程中通过蓝牙耳机接听电话，避免行驶者裤袋内掏手机低头看手机存在的安全隐患，设计的头盔可有效保护使用者头部安全，避免使用者在行驶过程中受到坠物、飞落物品等的伤害，并且在发生交通事故中最大程度的保护使用者的头部；可自由控制外部空气流进头盔内部形成空气流通，避免头盔内部空气环境变差甚至缺氧的情况出现。
附图说明
图1为本发明一种导航及预报警安全头盔的正视图；
图2为本发明一种导航及预报警安全头盔侧视图；
图3为图2中a部局部放大图；
图4为本发明一种导航及预报警安全头盔的俯视图；
图5为本发明一种导航及预报警安全头盔的仰视图；
图6为本发明的通风器剖视图；
图7为实施例5中头模受到的最大冲击加速图；
图8为实施例5中人体头部耐受曲线。
附图标记说明：1.头盔本体；2.防护镜；201.加热丝；202.开关；3.投影灯；4.投影屏；5.通风器；501.通风口；501a.阻隔板；501b.通孔；502.密封腔；503.弹性绳；504.密封推块；505.滤板；506.通气孔；6.防护层；601.水凝胶层；602. 铱合金层；603. 金刚石微粉层；603a.缓冲条；603b.支撑条；604.凯夫拉层； 7.蓝牙耳机；8.摄像头；9. SIM卡槽；10.中央处理模块；11.蓄电池。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
如图1-5所示，一种导航及预警安全头盔，包括：
具有防护镜1的头盔本体1；
头盔本体1由防护层6组成，头盔本体1后侧连接有摄像头8，前侧的耳衬上安装有投影灯3并且在防护镜2上安装有投影屏4；
头盔本体1内置与摄像头8、投影灯3连接的中央处理器10；
防护层6由外至内依次由凯夫拉层604、金刚石微粉层603、铱合金层602和水凝胶层601组成，防护镜1四周设有加热丝201，头盔本体1侧面设有蓝牙耳机7和用于控制加热丝201加热的开关202，头盔本体1前端靠嘴部处设有通风器5，通过在头盔本体1后侧设置摄像头8采集行驶者后方路况，并将路况信息发送至中央处理器10内，中央处理器10内安装有HUD模块，由中央处理器10将行驶者后方路况信息通过投影灯3投影至投影屏4上，方便行驶者实时观察后方路况，在防护镜2四周设置加热丝201并通过开关202控制其通电来有效避免防护镜2上形成雾化影响行驶视线，并且设置的蓝牙耳机7可与行驶者的手机配对连接，实现在行驶过程中通话或播放音乐，方便在行驶过程中通过蓝牙耳机7接听电话，避免行驶者裤袋内掏手机低头看手机存在的安全隐患，由防护层6组成的头盔本体1可有效保护使用者头部安全，避免使用者在行驶过程中受到坠物、飞落物品等的伤害，并且在发生交通事故中最大程度的保护使用者的头部，通过凯夫拉层604、金刚石微粉层603、铱合金层602三层之间的配合具有很高的强度，表层的凯拉夫层604韧性凸出若头盔受到高速物体冲击，凯拉夫层604大量吸收冲击力并且金刚石微粉之间受到冲击形成挤压，挤压过程中金刚石微粉之间间隙减小增强其韧性达吸收高速物体的冲击能量，最后通过铱合金层602强大的抗热冲击性能形成最后防线保护使用者头部安全，并且铱合金层602对凯夫拉层604、金刚石微粉层603形成支撑，避免冲击力传递到头盔内部，通过铱合金层602和水凝胶层601的组合有效避免冲击力传递至头盔内部，水凝胶层601柔韧性好，使用者穿戴舒适度高，当使用者头部出汗时还可对汗液吸收保持头部干爽并使头部周围温度恒定，通过铱合金层602和水凝胶层601的组合形成了很好的保温效果，进一步提高使用者的舒适度。
中央处理器10上设有SIM卡槽9和蓄电池11，中央处理器10还分别与车辆的车速、油量信息采集器通过无线连接，通过中央处理器10上的SIM卡槽9上安插SIM卡实现定位与导航及WiFi连接的功能方便使用者在骑行时了解前后方路况，及天气情况等信息，并且中央处理器10还可监控车辆的车速、油量信息并通过投影屏4来提醒使用者进一步提高行驶安全性。
凯夫拉层604、金刚石微粉层603、铱合金层602和水凝胶层601之间依次的厚度比优选为1:0.47:0.42:0.6，设置的各层之间的厚度比实现对冲击物造成的冲击力逐步吸收并缓解的效果使冲击力基本在金刚石微粉层603处消失起到有效的保护效果，并且将各层的厚度比优化得上述厚度比在保证安全性的前提下减少各材料的用量降低头盔的制造成本。
投影屏4优选占防护镜2表面积7.5%，避免投影屏4占防护镜2面积过大影响使用者的视线并保证投影屏4的投影信息可清楚被使用者看清。
实施例2：
如图5所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化为：水凝胶层601和铱合金层602之间采用卡接方式配合连接，金刚石微粉层603底面均布弧形缓冲条603a，缓冲条603a弧度优选为68°，缓冲条603a底部交叉设有支撑条603b，水凝胶层601和铱合金层602采用卡接的方式配合连接便于头盔最内层的水凝胶层601在使用一段时间后进行更换，避免头盔内部滋生细菌也避免水凝胶层601使用时间过长其使用效果下降降低头盔安全性的情况出现，通过设置的缓冲条603a可使金刚石微粉层603在受到物体冲击时使金刚石微粉在弧形缓冲条603a内聚集金刚石微粉之间受到冲击形成挤压，挤压过程中金刚石微粉之间间隙减小增强其韧性达吸收高速物体的冲击能量，在受到冲击挤压过程中金刚石微粉形成定向排列纳米级结构组织，金刚石微粉的颗粒度得到扩大，形成大于36/54微米的金刚石颗粒进一步缓解对冲击力，若冲击物击穿缓冲条603a，金刚石微粉同时被带入缓冲条603a下部腔体内以提高铱合金层602表面强度和韧性进一步阻挡和缓解冲击力，同时交叉设置的支撑条603b对冲击物形成并逐步增加冲击物的表面积，增大冲击物与铱合金层602表面接触面积实现降低冲击力的效果。
实施例3：
如图6所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化为：
通风器5嵌于防护层6内，通风器5表面均设菱形通风口501，通风口501后侧设有密封腔502，密封腔502后侧设有出口端位于头盔本体1内的通气孔506，通气孔506内设滤板505，密封腔502下方设有与其配合连接的“L”形密封推块504，设置通风器5来避免头盔内部空气环境变差甚至缺氧的情况出现，利用密封推块504来开启通风口501使外部空气流进头盔内部形成空气流通，并且在空气经过通气孔506时设置滤板505对空气过滤防止灰尘及杂物进入头盔内部。
菱形通风口501中部横向设有波浪形阻隔板501a，阻隔板501a表面均设通孔501b,通孔501b占阻隔板501a表面积的20%~35%，利用密封推块504开启通风器5进行空气流通时，采用菱形的通风口501和波浪形阻隔板501a降低空气进入头盔内部的气流速度，并且空气在经过阻隔板501a时形成冲击形成分流，分散的气流中的水分子受冲击时表面带有负电荷消失并且水分子转化成具有促进人体新陈代谢的负氧离子，使进入头盔内的空气负氧离子浓度增加，利于头盔内的使用者对负氧离子吸收，促进其新陈代谢，保持使用者在行驶过程中头脑清醒，根据公式：V=r×UL/v/ρ×K，其中V为通过通风口501平均流速，r为通过通风口501空气中水分子的动力粘度，U为通孔501b孔径，L为阻隔板501a长度，v为通孔501b在阻隔板501a表面占比，ρ为空气密度，K为通风口501截面积，优选了通孔501b占阻隔板501a表面积的20%~35%，最优选值为27%，在上述表面积的占比情况下，使空气进入通风口501时的空气流速形成规律变化，进而促使空气经过阻隔板501a形成散流并减缓进入头盔内部空气流速。
“L”形密封推块504下部长条体和通风口501底部之间连接有弹性绳503且长条体端部位于通风器5外侧，密封推块504上部两侧面设有凹孔与密封腔502上部两侧面的凸块相对应，在通风器5需要进行通风时将密封推块504下部的长条下推使其上部的凹孔与密封腔502的凸块脱离实现空气流通，并且设置的弹性绳503用于避免下推力过猛密封推块504落出通风器5。
上述阻隔板501a为氟碳材料，氟碳材料的制备方法为：按重量份计取氟碳树脂62份、有机硅树脂10份和抗氧化剂2份，将上述材料放入高混机中混合7min后出料，将出料得到的混合物放入双螺杆挤出机加工，加工温度为225℃，螺杆转数为200转/每分，将高温状态下的混合物挤出造粒，制得氟碳材料，其中，有机硅树脂为有机硅环氧树脂，树脂中含有0.7%重量份的亚甲基二萘磺酸钠，抗氧化剂为D-苦杏仁酸和L-苦杏仁酸的混合物，两者的重量比为57:0.3，通过在氟碳材料中加入特殊配比的抗氧化剂使氟碳材料在链终止效率和热稳定性达到良好的平衡使氟材料具有很好的耐盐雾和疏水效果同时提高氟材料的延伸性，抗氧化剂与其他组分协同作用下进一步提升制备的氟材料的抗污损和粘附性，提高阻隔板501a对空气中灰尘的粘附效果，制备的氟碳材料具有优良的化学稳定性、低折射率、优良的电热绝缘性、低介点常数和疏水性能。
实施例4：
本发明实际使用时：
头盔本体1后侧设置摄像头8采集行驶者后方路况，并将路况信息发送至中央处理器10内，中央处理器10内安装有HUD模块（Head UP Display模块），HUD模块采用现有技术是指抬头显示器（Head UP Display）及相关处理电路，由中央处理器10将行驶者后方路况信息通过投影灯3投影至投影屏4上，方便行驶者实时观察后方路况，使用者在穿戴头盔后行驶中可通过中央处理器10上安插的SIM卡实现定位与导航及WiFi连接的功能方便使用者在骑行时进一步了解前后方路况，及天气情况等信息，中央处理器10还可监控车辆的车速、油量信息并通过投影屏4来提醒使用者进一步提高行驶安全性，当然在使用者骑行前可将蓝牙耳机7可与手机配对连接，实现在行驶过程中通话或播放音乐，方便在行驶过程中通过蓝牙耳机7接听电话，避免行驶者裤袋内掏手机低头看手机存在的安全隐患，在行驶过程中头盔使用者可自由控制外部空气流进头盔内部形成空气流通，避免头盔内部空气环境变差甚至缺氧的情况出现。
由防护层6组成的头盔本体1可有效保护使用者头部安全，避免使用者在行驶过程中受到坠物、飞落物品等的伤害，并且在发生交通事故中最大程度的保护使用者的头部，并且水凝胶层601柔韧性好，使用者穿戴舒适度高，当使用者头部出汗时还可对汗液吸收保持头部干爽并使头部周围温度恒定，同时头盔本体1具有很好的保温效果，舒适度很高。
实施例5：
对本发明的一种导航及预警安全头盔进行测试，根据我国的GA44-2004《消防头盔》标准中的对头盔加速防护性能指标进行测试，测试方法也参照标准中的方法。
根据 GA44-2004 《消防头盔》 标准，对本发明的安全头盔进行冲击加速度试验，将消防头盔佩戴在坠落装置（总重量为5.4kg）的头模上，加速度传感器安装在头模内部，头盔与坠落装置一起从2m 高度有导向的垂直下落， 冲击钢质砧座，绘制图形记录头模受到的最大冲击加速，如图7所示，并且与人体头部耐受曲线进行对比（如图8所示），可表面本发明的安全头盔对冲击加速吸收性能和缓冲性能优异，可有效保护人体头部安全。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细描述。
应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明叙述的内容之后，本领域技术人员可对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种导航及预警安全头盔，包括：
具有防护镜(1)的头盔本体(1)；
头盔本体(1)由防护层(6)组成，头盔本体(1)后侧连接有摄像头(8)，前侧的耳衬上安装有投影灯(3)并且在防护镜(2)上安装有投影屏(4)；
头盔本体(1)内置与摄像头(8)、投影灯(3)连接的中央处理器(10)；
其特征在于：所述防护层(6)由外至内依次由凯夫拉层(604)、金刚石微粉层(603)、铱合金层(602)和水凝胶层(601)组成，所述防护镜(1)四周设有加热丝(201)，头盔本体(1)侧面设有蓝牙耳机(7)和用于控制加热丝(201)加热的开关(202)，头盔本体(1)前端靠嘴部处设有通风器(5)；
所述水凝胶层(601)和铱合金层(602)之间采用卡接方式配合连接，所述金刚石微粉层(603)底面均布弧形缓冲条(603a)，缓冲条(603a)弧度为50°～74°，缓冲条(603a)底部交叉设有支撑条(603b)。
2.根据权利要求1所述的一种导航及预警安全头盔其特征在于：所述中央处理器(10)上设有SIM卡槽(9)和蓄电池(11)，中央处理器(10)还分别与车辆的车速、油量信息采集器通过无线连接。
3.根据权利要求1所述的一种导航及预警安全头盔其特征在于：所述凯夫拉层(604)、金刚石微粉层(603)、铱合金层(602)和水凝胶层(601)之间依次的厚度比为1:0.4～0.6:0.3～0.5:0.5～0.7。
4.根据权利要求1所述的一种导航及预警安全头盔其特征在于：所述通风器(5)嵌于防护层(6)内，通风器(5)表面均设菱形通风口(501)，通风口(501)后侧设有密封腔(502)，密封腔(502)后侧设有出口端位于头盔本体(1)内的通气孔(506)，通气孔(506)内设滤板(505)，密封腔(502)下方设有与其配合连接的“L”形密封推块(504)。
5.根据权利要求4所述的一种导航及预警安全头盔其特征在于：所述菱形通风口(501)中部横向设有波浪形阻隔板(501a)，阻隔板(501a)表面均设通孔(501b)，通孔(501b)占阻隔板(501a)表面积的20％～35％。
6.根据权利要求4所述的一种导航及预警安全头盔其特征在于：所述“L”形密封推块(504)下部长条体和通风口(501)底部之间连接有弹性绳(503)且长条体端部位于通风器(5)外侧，密封推块(504)上部两侧面设有凹孔与密封腔(502)上部两侧面的凸块相对应。
7.根据权利要求1所述的一种导航及预警安全头盔其特征在于：所述投影屏(4)占防护镜(2)表面积5％～15％。
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