CN109018247B - 水上充气逃生球 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上充气逃生球，包括外层球体和内层球体，内层球体包括氦气囊和气体转换囊，气体转换囊用以在内层球体中产生氧气吸收二氧化碳，气体转换囊内设置有气体浓度测量仪和气体控制器，用以实时监测氧气和二氧化碳的浓度，并对氧气和二氧化碳的浓度数据进行处理及预警，逃生球包括控制器、气压控制阀、水压控制阀、气压传感器、水压传感器、第一排气口、排水口和压强显示器，压强显示器分别与气压传感器和水压传感器相连并实时显示出氦气囊内的气压和外层球体内水压的大小；控制器根据气压传感器和水压传感器所检测到的氦气囊内气压信号和外层球体内水压信号分别控制气压控制阀和水压控制阀，进而控制第一排气口和排水口的开合。

Description

水上充气逃生球

技术领域

本发明属于逃生技术领域，具体涉及一种水上充气逃生球。

背景技术

目前海上的救生技术还停留在救生衣，救生艇阶段，而这些救生技术受外界干扰的几率较大。比如救生艇在遇到较大的风浪的时候会有被打翻的风险，而救生衣虽然可以让人们漂浮在水面上，但如果不能进行及时的打捞，人们会体力耗尽或搜寻困难。同时人体浸泡在水中还要面临水生动物的威胁。这些有明显漏洞的救援技术造成了海上事故的生还率很低。而生还率较高的海上逃生设备还没有被设计出来并大量投入使用。由此可见，发明一种水上充气逃生球，是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水上充气逃生球，用于海上紧急情况时救援使用。

为实现上述目的，本发明提供一种水上充气逃生球，包括外层球体和内层球体，内层球体位于外层球体的内部；内层球体包括氦气囊和气体转换囊，气体转换囊用以在内层球体中产生氧气吸收二氧化碳，氦气囊设有第一排气口，气体转换囊设有第二排气口；气体转换囊内设置有气体浓度测量仪和气体控制器，气体浓度测量仪用以实时监测氧气和二氧化碳的浓度，气体控制器用于对氧气和二氧化碳的浓度数据进行处理及预警，并控制第二排气口的开合；逃生球还包括控制装置，用于控制外层球体的气体充入放出以及水的进入和排出，控制装置包括控制器和与控制器分别相连的气压控制阀、水压控制阀、气压传感器、水压传感器和压强显示器，气压传感器位于氦气囊的内部，水压传感器、水压控制阀包括排水口位于外层球体的内部，控制器、气压控制阀和压强显示器位于内层球体的内部，气压控制阀与第一排气口相连接，水压控制阀与排水口相连接；压强显示器分别与气压传感器和水压传感器相连并实时显示出氦气囊内的气压和外层球体内水压的大小；控制器根据气压传感器和水压传感器所检测到的氦气囊内气压信号和外层球体内水压信号分别控制气压控制阀和水压控制阀，进而控制第一排气口和排水口的开合。

优选的，氦气囊还设有充气口，气体转换囊内部设有过氧化钠，用以与二氧化碳反应生成氧气，为逃生球内的人提供充足的氧气。利用氦气囊的充气口，液氦罐可通过输液管将液氦输入氦气囊，由于液氦的沸点为零下268°，因此液氦进入氦气囊可以迅速转换为氦气，从而实现对氦气囊快速充气，为逃生球提供浮力。并且气体转换囊内部的过氧化钠可以吸收逃生球内的人呼出的二氧化碳。

优选的，内层球体和外层球体之间设有逃生通道。供逃生者进出。

优选的，内层球体的内部还设有九轴传感器，用于控制逃生球在升降过程中保持平稳状态；九轴传感器包括加速传感器、陀螺仪和电子罗盘。加速传感器判断逃生球的加速方向和速度大小，陀螺仪检测逃生球的旋转状态。通过加速传感器和陀螺仪确定逃生球的运动状态，电子罗盘利用测量地球的磁场，通过绝对指向功能修正逃生球的旋转状态，保证下降过程中逃生者在内层球体内部始终保持头部向上的状态。

优选的，外层球体的外部设置有动力系统，用以提供水上充气逃生球移动的动力，并且用以挤压外层球体。保证逃生球在水面/水下可以实现平稳航行，即使遇到较大海浪都可以迅速地调整并且继续行进，不会由于球体翻滚而失去前进方向，另外可以控制所述动力系统挤压外层球体排出外层球体内的水，有利于后续冲入氦气，使逃生球上浮到水面上。

优选的，内层球体的内部还设有无人机控制系统、电池和无线控制系统，无人机控制系统用于遥控无人机，电池用于提供电源，无线控制系统用以与外界进行无线通讯。逃生者通过遥控无人机飞行可控制逃生球升降。电池可以为动力系统、无人机控制系统和无线控制系统等提供电源动力，无线控制系统通过无线电磁波与无人机或外界进行通信，进而实现逃生球的定向运动。

优选的，外层球体的外壁设有多个粘性挂钩。用于连接无人机和实现多个逃生球相互连接。

优选的，内层球体还设有安全带、挂钩和绳索。安全带可以固定逃生者，绳索的一端通过挂钩连接到逃生球上，另一端投放到地面，由施救人员连接地面固定物，可以帮助人员安全逃生。通过挂钩还可以连接保护带，用于稳定球体和方便逃生者进入逃生球。

优选的，还包括定位和报警装置。可向公安机关发送求救信号和位置信息，实现更有效更快捷的救援。

优选的，内层球体和外层球体的材质均为ABS材料。ABS材料具有较高的抗击打能力，并且考虑到柔韧度、硬度以及耐热性、耐盐碱等问题，选择ABS材料来作为逃生球的基本材料可以满足逃生球在海面上面临较大风浪或者潜入水底的要求，并且可以保证外壳材料在此条件下不受损害，保证被救人员安全着陆。

本发明的水上充气逃生球设计科学合理，通过设置控制装置，能够很好的对逃生球的升降进行控制，操作简单。使用时，控制器可以根据气压传感器和水压传感器检测到的氦气囊的气压值和外层球体的水压值，自动调节气压控制阀和水压控制阀，从而调节第一排气口和排水口。通过对氦气囊的气体和外层球体内的水进行排放，从而调节逃生球的升降。气体转换囊可以为逃生者在密闭的内层球体提供氧气，并且吸收二氧化碳。压强显示器可以显示出氦气囊的气压值和外层球体的水压值，有助于逃生人员作出判断，给与控制器升降的指令。也可手动调节气压控制阀和水压控制阀，从而控制逃生球在水中的升降。当逃生球需要上升时，通过控制器或者手动调节气压控制阀和水压控制阀，打开排水口，通过动力系统压缩外层球体，排除外层球体内的水，从而减轻逃生球本身的重量，再打开第一排气口，释放氦气，实现逃生球的上升；当逃生球需要下降潜入水下时，通过控制器或者手动调节气压控制阀，关闭第一排气口，停止释放氦气，并且打开水压控制阀和排水口，使水可以注入外层球体，实现逃生球下降。

附图说明

图1是本发明的水上充气逃生球的结构示意图；

图2是本发明的水上充气逃生球内层球体内的座椅以及九轴传感器装置的示意图；

图3是本发明的可控制升降的充气逃生球固定在救援船或救援飞机的示意图；

图4是本发明的水上充气逃生球采用绳索方式的示意图；

图5是本发明的水上充气逃生球采用无人机方式的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明的水上充气逃生球，包括外层球体1和内层球体2，内层球体2位于外层球体1的内部；内层球体2包括氦气囊3和气体转换囊4，气体转换囊4用以在内层球体2中产生氧气吸收二氧化碳，氦气囊3设有第一排气口5，气体转换囊4设有第二排气口6；气体转换囊4内设置有气体浓度测量仪7和气体控制器8，气体浓度测量仪7用以实时监测氧气和二氧化碳的浓度，气体控制器8用于对氧气和二氧化碳的浓度数据进行处理及预警，并控制第二排气口6的开合；逃生球还包括控制装置，用于控制外层球体1的气体充入放出以及水的进入和排出，控制装置包括控制器9和与控制器9分别相连的气压控制阀10、水压控制阀11、气压传感器12、水压传感器13和压强显示器14，气压传感器11位于氦气囊3的内部，水压传感器13、水压控制阀11包括排水口15位于外层球体1的内部，控制器9、气压控制阀10和压强显示器14位于内层球体2的内部，气压控制阀10与第一排气口5相连接，水压控制阀11与排水口15相连接；压强显示器14分别与气压传感器12和水压传感器13相连并实时显示出氦气囊3内的气压和外层球体1内水压的大小；控制器9根据气压传感器12和水压传感器13所检测到的氦气囊3内气压信号和外层球体1内水压信号分别控制气压控制阀10和水压控制阀11，进而控制第一排气口6和排水口15的开合。

本发明的水上充气逃生球的氦气囊3还设有充气口16，利用氦气囊3的充气口16，液氦罐可通过输液管将液氦输入氦气囊3。由于液氦的沸点为零下268°，因此液氦进入氦气囊3可以迅速转换为氦气，从而实现对氦气囊3快速充气，为逃生球提供浮力。气体转换囊4内部设有过氧化钠，用以与二氧化碳反应生成氧气，为逃生球内的人提供充足的氧气，在可选的实施例中，可以对过氧化钠制作成板状并进行打孔以增大接触面积，在其他可选的实施例中，也可以选择粉状过氧化钠等来产生氧气。另外在逃生球内安装气体浓度测量仪7和气体监控器8，可以实时监控逃生球内的氧气浓度以及二氧化碳浓度，在到达临界值的情况下进行预警，避免被救人员发生窒息。内层球体2和外层球体1之间设有逃生通道17，供逃生者进出。内层球体2和外层球体1的材质均为ABS材料。因为ABS材料具有较高的抗击打能力，并且考虑到柔韧度、硬度以及耐热性、耐盐碱等问题，选择ABS材料来作为逃生球的基本材料可以满足逃生球在海面上面临较大风浪或者潜入水底的要求，并且可以保证外壳材料在此条件下不受损害，保证被救人员安全着陆。在其他可选的实施例中，也可以选择其他满足上述条件的材料作为内层球体和外层球体的材料。

在本发明的一种实施例中，本发明的水上充气逃生球的氦气囊3可以很好地为逃生球提供浮力，而在外层球体1内注入水，可以增加逃生球的重力，使逃生球下降到水底，有助于逃生球平稳运行。并且实验证明，在通过释放部分氦气以调整逃生球升降的时候，可以有效控制逃生球的升降。常温下，氦气的密度小，水的密度大，从氦气囊3中充入一定量的氦气到外层球体1内，并将外层球体1内的水从排水口15排出去，可以为逃生球提供浮力上浮达到水面上，反之停止释放氦气到外层球体1内，并同时打开排水口16，使水流入外层球体1内亦可以使逃生球潜入水里进行前进，躲避大风大浪。在实际设计中，可以根据逃生球运用的实际情况调整氦气囊3的体积以及外部球体1内部的水的体积来调整逃生球在水中的升降。

在本发明的进一步实施例中，如图2所示，本发明的水上充气逃生球的内层球体2的内部还设有九轴传感器18，用于控制逃生球在升降过程中保持平稳状态；九轴传感器18包括加速传感器19、陀螺仪20和电子罗盘21。加速传感器19判断逃生球的加速方向和速度大小，陀螺仪20检测逃生球的旋转状态，通过加速传感器19和陀螺仪20确定逃生球的运动状态，电子罗盘21利用测量地球的磁场，通过绝对指向功能修正逃生球的旋转状态，保证救援过程中逃生者的座椅22在内层球体2内部始终保持向上的状态。

在本发明的进一步实施例中，本发明的水上充气逃生球还包括定位和报警装置23。可向公安机关发送求救信号和位置信息，实现更有效更快捷地救援。并且外层球体1的外部设置有动力系统24，用以提供水上充气逃生球移动的动力，并且用以挤压外层球体1。在可选的实施例中，如图1所示，动力系统24采用V型动力装置呈360度分布在外层球体的外表面，所以在水面发生波动的时候。虽然逃生者在逃生球内会有一些颠簸，但是逃生球依然可以保持向着设定的方向行进。V型动力装置可以始终保证与水平面接触不会出现像救生艇一样被海浪打翻的情况，可以保证逃生球在水面/水下实现平稳航行，即使遇到较大海浪都可以迅速地调整并且继续行进，不会由于球体翻滚而失去前进方向。另外可以控制所述动力系统24挤压外层球体1排出外层球体1内的水，有利于后续冲入氦气，使逃生球上浮到水面上。

在本发明的进一步实施例中，内层球体2还设有安全带25、挂钩26和绳索27，安全带25可以在座椅22上固定逃生者，避免在大风大浪中，逃生球出现严重摇晃，使逃生者摔出座椅22，受到严重的伤害。绳索27的一端通过挂钩26连接到逃生球上，另一端投放到地面，由施救人员连接地面固定物，可以帮助人员安全逃生。通过挂钩26还可以连接保护带，用于稳定球体和方便逃生者进入逃生球。如图3所示，在使用时，将保护带一端的挂环连接逃生球内层球体2内壁的挂钩26，另一端固定在救援船或是救援飞机上面，固定逃生球，方便逃生者安全地进入逃生球或是逃生球内的逃生者可以进入救援船或是救援飞机上。同时，如图4所示，将内层球体2的绳索27的一端挂环连接在内层球体2的挂钩26上，另一端投放至地面，由地面上的救援人员协助拉拽。逃生者借助保护带通过球体间的进出通道进入内层球体2，系好全身安全带25后，取下内壁挂钩26上保护带的挂环，实现逃生球和保护带的脱离，由救援船、救援飞机或地面救援人员拉拽绳索27使逃生球慢慢到达陆地，实现救援。在逃生球着陆过程中，若绳索27遇到障碍物，发生卡住的意外，导致逃生球不能顺利着陆，采用内层球体2中的备用绳索，将备用绳索的一端投放至地面人员手中，并卸掉挂钩26上第一条绳索27的挂环，实现第一条绳索27与逃生球的脱离。

如图5所示，在本发明的再进一步实施例中，内层球体2的内部还设有无人机控制系统、电池和无线控制系统28，无人机控制系统用于遥控无人机，电池用于提供电源，无线控制系统用以与外界进行无线通讯。逃生者通过遥控无人机飞行可控制逃生球升降。电池可以为动力系统、无人机控制系统和无线控制系统等提供电源动力，无线控制系统通过无线电磁波与无人机或外界进行通信，进而实现逃生球的定向运动。外层球体1的外壁设有多个粘性挂钩29，用于连接无人机。使用时，将无人机的底座与外层球体1外壁的挂钩29相连接，实现无人机与逃生球相连接。逃生者通过控制内层球体2的无人机控制系统，遥控无人机的升降使逃生球下降在安全地带，从而实现快速逃生的目的。逃生通道17与外界相连设置有逃生门，逃生门可以支持从外面关闭和从里面关闭两种方式，并且逃生球在高空中可以关闭气体转换囊4内氧气的释放，通过逃生门上的洞口与空气相接触。

本发明的水上充气逃生球设计科学合理，通过设置控制装置9，能够很好的对逃生球的升降进行控制，操作简单。使用时，控制器10可以根据气压传感器13和水压传感器14检测到的氦气囊3的气压值和外层球体1的水压值，自动调节气压控制阀11和水压控制阀12，从而调节第一排气口6和排水口16。通过对氦气囊3的气体和外层球体1内的水进行排放，从而调节逃生球的升降。气体转换囊4可以为逃生者在密闭的内层球体2提供氧气，并且吸收二氧化碳。压强显示器15可以显示出氦气囊3的气压值和外层球体1的水压值，有助于逃生人员作出判断，给与控制器10升降的指令。也可手动调节气压控制阀11和水压控制阀12，从而控制逃生球在水中的升降。当逃生球需要上升时，通过控制器10或者手动调节气压控制阀11和水压控制阀12，打开排水口，通过动力系统25压缩外层球体1，排除外层球体1内的水，从而减轻逃生球本身的重量，再打开第一排气口，释放氦气，实现逃生球的上升；当逃生球需要下降潜入水下时，通过控制器10或者手动调节气压控制阀11，关闭第一排气口，停止释放氦气，并且打开水压控制阀12和排水口16，使水可以注入外层球体1，实现逃生球在水中的下降。

由此可见，本发明的水上充气逃生球设计新颖，使用方便，操作简单，利用氦气囊3中氦气的浮力和外层球体水的重力，可实现逃生球在水中潜伏，通过设置控制装置9，能够很好的对逃生球的升降进行控制，具有良好的推广使用价值。

显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (10)

1.一种水上充气逃生球，其特征在于，包括外层球体和内层球体，所述内层球体位于所述外层球体的内部；所述内层球体包括氦气囊和气体转换囊，所述气体转换囊用以在所述内层球体中产生氧气吸收二氧化碳，所述氦气囊设有第一排气口，所述气体转换囊设有第二排气口；所述气体转换囊内设置有气体浓度测量仪和气体控制器，所述气体浓度测量仪用以实时监测氧气和二氧化碳的浓度，所述气体控制器用于对氧气和二氧化碳的浓度数据进行处理及预警，并控制第二排气口的开合；所述逃生球还包括控制装置，用于控制所述外层球体的气体充入放出以及水的进入和排出，所述控制装置包括控制器和与所述控制器分别相连的气压控制阀、水压控制阀、气压传感器、水压传感器和压强显示器，所述气压传感器位于所述氦气囊的内部，所述水压传感器、所述水压控制阀包括排水口位于所述外层球体的内部，所述控制器、所述气压控制阀和所述压强显示器位于所述内层球体的内部，所述气压控制阀与所述第一排气口相连接，所述水压控制阀与所述排水口相连接；所述压强显示器分别与所述气压传感器和所述水压传感器相连并实时显示出所述氦气囊内的气压和所述外层球体内水压的大小；所述控制器根据所述气压传感器和所述水压传感器所检测到的所述氦气囊内气压信号和所述外层球体内水压信号分别控制所述气压控制阀和所述水压控制阀，进而控制所述第一排气口和所述排水口的开合。

2.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述氦气囊还设有充气口，所述气体转换囊内部设有过氧化钠，用以与二氧化碳反应生成氧气，为逃生球内的人提供充足的氧气。

3.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述内层球体和所述外层球体之间设有逃生通道。

4.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述内层球体的内部还设有九轴传感器，用于控制逃生球在升降过程中保持平稳状态；所述九轴传感器包括加速传感器、陀螺仪和电子罗盘。

5.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述外层球体的外部设置有动力系统，用以提供所述水上充气逃生球移动的动力，并且用以挤压所述外层球体。

6.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述内层球体的内部还设有无人机控制系统、电池和无线控制系统，所述无人机控制系统用于遥控无人机，所述电池用于提供电源，所述无线控制系统用以与外界进行无线通讯。

7.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述外层球体的外壁设有多个粘性挂钩。

8.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述内层球体还设有安全带、挂钩和绳索。

9.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，还包括定位和报警装置。

10.根据权利要求1所述的水上充气逃生球，其特征在于，所述内层球体和所述外层球体的材质均为ABS材料。