CN109878663A

CN109878663A - 一种全浮式电热保暖救生服

Info

Publication number: CN109878663A
Application number: CN201910178223.XA
Authority: CN
Inventors: 王福山; 郭洪云; 张灵敏
Original assignee: Qingdao Huagao Graphene Technology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Huagao Graphene Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-06-14

Abstract

本发明属于海洋救生装备技术领域，涉及一种全浮式电热保暖救生服，以浸水式救生服为载体，采用石墨烯‑镁海水电池供电，石墨烯柔性电热膜作电热元件，电池浸泡水中1‑2min，水溶胶膜自动脱落激活电池供电，电加热膜使人体与救生服之间的温度为20‑30℃，落水人员在0‑2℃的低温水域内漂浮浸泡6‑8h，不会出现体温下降，6‑8h之后，具有DBF‑II型浸水救生服的保温功能，继续在海水中浸泡6h后，落水人员的体温下降小于2℃，能够实现通体加热和保温，有效的补充热量流失；其结构简单，操作简便，能够迎合一般大众群体，在‑30℃‑60℃环境中存放时不影响正常功能，适用各类航区的各型船舶、海上作业平台配备使用。

Description

一种全浮式电热保暖救生服

技术领域：

本发明属于海洋救生装备技术领域，具体涉及一种全浮式电热保暖救生服，采用石墨烯-镁海水电池供电，石墨烯柔性电热膜作电热元件，能够实现救生服的通体电加热式保暖。

背景技术：

随着海上交通运输业的发展，以及海洋科研和海洋资源的开发，船舶、海上作业平台在低温海域航行和作业已成为常态，船舶失事和人员落水的海难事故是难以避免的，在低温水域人员落水冻亡事故时有发生。资料显示，人在水温5-15℃海水中停留10-15min，就会出现生理性障碍失去知觉导致死亡，人在0-5℃的海水中只能生存5-7min。1999年11月24日，中国大舜号滚装船，由烟台港出发赴大连，由于海上风浪太大，又加上舵机失灵导致沉船海难事故发生，造成285人死亡；20世纪初，巨型豪华邮轮泰坦尼克号因撞上了冰山，沉入了海底，造成1500多人死亡，两起重大海难事故，绝大多数遇难人员不是淹亡而是低温冻亡。世界有近2/3的海上航线经过低温海域，远洋船舶有60％时段是在低温海域航行，避免或减少海难人员冻亡事故是人们久远以来的期盼，特别是随着北极航道的开通，以及极地科研活动的常态化，对具有抵御低温伤害性能的海上救生装备提出了迫切要求，人们期盼具备全身保暖功能的救生服。现有船用救生服不具备保暖功能，一些所谓的保暖救生服只是将普通救生服作了加厚处理，或在内胆采用一些保暖材料，浸水后其保暖作用甚微，起不到实质性的保暖作用。中国专利201510945840.X公开的一种低压电热保暖式救生服，在后襟衣里单片上的胸部和后腰部分别胶合镶嵌第一电热膜和第二电热膜，第二电热膜左侧胶合带导线的温控器，在左前襟衣里上的左前胸位置胶合镶嵌一块第三电热膜，在右前襟衣里上的右前胸位置胶合镶嵌一块第四电热膜，在保暖帽帽里上靠帽子气胀层一面的后脑正中位置胶合镶嵌一块第五电热膜，腰部和保暖帽的颈部处、左保暖袖和右保暖袖的袖口位置分别设有内置式固紧带，保暖帽的保暖帽帽面上还设有上纽扣，后襟衣面上设有下纽扣；其为马甲式结构，热量流失很大，在较平静的水面对落水人员的上半身具有一定的保暖作用，无法实现全身保暖。

在现有电热技术领域，石墨烯及其制备出的电热产品具有卓越的功能。石墨烯是现有已知导电最好的二维材料，其比表面积可达到2630m²/g，其厚度只有0.335nm，电子迁移率为15000m²/﹙V.s﹚，可达到光速的1/300，是铜的1.7×10⁶倍，还具有机械强度大、柔性好和热传导率高等特点。用石墨烯制备出的柔性电热膜，其厚度只有0.3-0.8mm，一件面积120mm×120mm，功率可达5W，3.7V电压供电1min温度可达90℃以上，具有支持低电压、热效率高、可卷曲和表面绝缘好等特点，是制造电热保暖救生服最好的电热元件。中国专利201710191975.0公开的一种石墨烯-镁海水电池装置由1-n组石墨烯-镁海水电池单元构成，石墨烯-镁海水电池单元的主体结构包括壳体、上部透水孔、底部透水孔、凸起锥、镁合金阳极极板、负极接线柱、石墨烯复合阴极极板、正极接线柱、导离子板栅、内封盖、接线柱通孔、外封盖、导线孔、耐压区、负极输出导线和正极输出导线；U形槽状结构的壳体的上部开设有上部透水孔，壳体的底部开设底部透水孔，壳体的上部和底部均设置有三角形结构的凸起锥，壳体的内部中心位置处设置有矩形板状结构的镁合金阳极极板，镁合金阳极极板的顶端设置有圆柱形结构的负极接线柱，壳体的内部位于镁合金阳极极板的左侧和右侧处分别设置有矩形板状结构的石墨烯复合阴极极板，石墨烯复合阴极极板的顶端设置有圆柱形结构的正极接线柱，镁合金阳极极板与石墨烯复合阴极极板之间设置有矩形板状结构的导离子板栅，壳体的顶端设置有矩形板状结构的内封盖，内封盖与负极接线柱和正极接线柱相交处开设有圆柱形结构的接线柱通孔，内封盖的顶部设置有倒U形槽状结构的外封盖，外封盖的顶部中心处开设有圆形结构的导线孔，内封盖与外封盖之间的空间形成耐压区，与负极接线柱连接的负极输出导线和与正极接线柱连接的正极输出导线从耐压区通过导线孔穿出，两个正极接线柱通过正极输出导线并联连接；内封盖与外封盖之间、接线柱通孔和导线孔均采用抗水溶胶进行耐压密封处理；其利用石墨烯突出的电学功能特性，采用石墨烯复合材料做电池阴极，以镁合金材料做阳极，以海水做电解质，制造石墨烯—镁海水电池，极大的提高了海水电池的综合性能，较一般电池，在输出功率和供电时间一定的条件下，电池体积大幅度缩小，重量大幅度减轻，供电时长大幅度增加。一块22cm×2.6cm×6.6cm的重量为300g，电压为3.7V，电流＞6A，连续供电＞10h的石墨烯-镁海水电池，储能时间可达5年，且无须保养，海水进入电池电极腔后即可激活供电，根据需要可以制成供电时间更长的石墨烯—镁海水电池。更为突出的是电池透海水孔采用了水溶胶膜封闭技术，水溶胶膜平时用以封闭电池透海水孔，以防电极氧化，水溶胶膜在被海水浸泡1min内能自动脱落，30s(淡水4—6min)时电池激活供电，这就使得石墨烯—镁海水电池更适合作为船舶、飞机、海上作业平台等海上救生装备的配套电源，方便长时间储备无需保养，应急使用时能有效供电，能保证常备不用、用则有效。可见，储能时间长、重量轻、使用便捷、安全环保的石墨烯—镁海水电池，是自动求救救生服的最好电源。

中国专利201710164107.3公开的一种石墨烯电加热膜的主体结构包括成膜基底、金属电极、石墨烯电加热膜和保护膜，矩形板状结构的成膜基底的上表面两侧长边上均设置有矩形条状结构的金属电极，两条金属电极互相平行，成膜基底与金属电极之间通过导热胶粘接式连接，金属电极的上表面设置有网状结构的石墨烯电加热膜，金属电极与石墨烯电加热膜粘接式连接，石墨烯电加热膜的上表面设置有矩形板状结构的保护膜，石墨烯电加热膜与保护膜粘接式连接；成膜基底和保护膜均为柔性耐折耐高温材料，包括PET膜、PI膜、PVC膜、PP膜、PE保护膜、PC膜、PS膜或ABS膜，金属电极的材质为铜、银、金和铂中的一种或几种，金属电极的表面经过粗糙处理，以便金属电极与石墨烯电加热膜良好接触，石墨烯电加热膜的成分为石墨烯浆料和粘结剂，石墨烯电加热膜通过丝网印刷方式印刷成带有镂空图案的网状结构；能够作为电加热元件应用于救生服的加热和保温。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，基于石墨烯-镁海水电池和石墨烯柔性电热膜制备一种全浮式电热保暖救生服。

为了实现上述目的，本发明涉及的全浮式电热保暖救生服的主体结构衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、左胸部电热膜、右胸部电热膜、示位灯、腰部电热膜、缚带、电池袋、电池、兜袋、左膝部电热膜、右膝部电热膜、反光膜、一号导线、一号水密孔、温控器、二号导线和二号水密孔；连体衣式结构的衣服本体的颈部与帽子连接，帽子的前面设置有面布，帽子的背面与浮枕连接，衣服本体的袖口部与手套连接，衣服本体的脚踝处与靴子连接，衣服本体的领口处设置有水密拉链，衣服本体的左胸部内侧设置有左胸部电热膜，衣服本体的右胸部内侧设置有右胸部电热膜，衣服本体的右胸部外侧设置有示位灯，衣服本体的腰部内侧设置有腰部电热膜，衣服本体的腰部外侧围设有缚带，衣服本体的后襟腰部外侧设置有电池袋，电池袋中装设有电池，衣服本体的下腹部外侧设置有兜袋，衣服本体的左膝部内侧设置有左膝部电热膜，衣服本体的右膝部内侧设置有右膝部电热膜，衣服本体的正面设置有若干个反光膜，一号导线从电池引出，穿过一号水密孔后与设置在衣服本体腰部内侧的温控器连接，温控器分别与左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜和右膝部电热膜并联连接，二号导线从示位灯引出，穿过二号水密孔后与电池连接。

本发明涉及的衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、缚带、电池袋和兜袋的里料和面料分别为尼龙防水布和经中国船级社认可的环保型氯丁橡胶复合材料，具有高强度、绝热、阻燃、耐油、防霉变和高低温稳定性好的功能；面布用于防呛水或紫外线灼伤；左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜和右膝部电热膜的长度为140mm、宽度为120mm、厚度为0.8mm，电热转化效率大于98％；示位灯的光度≥0.75cd，能够发出连续的闪烁灯光；缚带的抗拉强度≥882N；电池的体积为36×58×232mm³，重量为0.35Kg，输出电压为3.7±0.2V，输出电流为7-7.5A，在海水溶解氧≥5ppm和氯化钠≥3.5％的条件下，有效供电时长＞8h，在淡水中供电时长＞6h，存放储能时间≥5年，电池的透水孔采用水溶胶膜封闭，以防在存放期内出现电极氧化的现象，电池浸泡海水中1-2min，水溶胶膜自动脱落，海水充满电池电极腔30s即可激活供电；兜袋中配有声级≥100dB的哨笛；反光膜的总反光面积≥1500cm²。

本发明涉及的全浮式电热保暖救生服的制备工艺过程为：首先，按照设定的尺寸要求，分别裁剪出衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、缚带、电池袋和兜袋的里料和面料，在衣服本体的里料和面料的相应位置开设一号水密孔和二号水密孔，在衣服本体的里料相应位置分别镶嵌左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜、右膝部电热膜和温控器，在衣服本体和浮枕的里料和面料之间胶合氯丁橡胶海棉预制的浮力≥150N的型材，左侧浮材浮力大于右侧，以保证人员落水后5s内自动翻转使脸部向上并露出水面≥120mm，然后，采用水密工艺缝合衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、缚带、电池袋和兜袋，将电池置于电池袋中，在衣服本体的面料相应位置分别胶合帽子、浮枕、手套、靴子、水密拉链、示位灯、缚带、电池袋和兜袋，在帽子的中下部胶合面布，同时，将电池分别与左胸部电热膜、右胸部电热膜、示位灯、腰部电热膜、左膝部电热膜、右膝部电热膜和温控器连接，最后，在衣服本体的设定位置胶合反光膜。

本发明涉及的全浮式电热保暖救生服的浮力≥150N，在水中浸泡1h时，渗入救生服内的水量小于200g，连续浸泡24h时的浮力损失小于5％；穿着救生服的人员落水后5s内会自动翻转，使得面部向上并露出水面120mm，1-2min后，电池的水溶胶膜脱落，海水进入电极腔30s，电池被激活向示位灯和温控器供电，示位灯连续闪烁发出灯光求救信号，温控器加热左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜和右膝部电热膜，将救生服与人体之间的温度控制在20-30℃，等待救援，反光膜提醒救援人员落水人员的所在位置。

本发明与现有技术相比，以浸水式救生服为载体，采用石墨烯-镁海水电池供电，石墨烯柔性电热膜作电热元件，电池浸泡水中1-2min，水溶胶膜自动脱落激活电池供电，电加热膜使人体与救生服之间的温度为20-30℃，落水人员在0-2℃的低温水域内漂浮浸泡6-8h，不会出现体温下降，6-8h之后，具有DBF-II型浸水救生服的保温功能，继续在海水中浸泡6h后，落水人员的体温下降小于2℃，符合SOLAS公约和IMO规范要求，能够实现通体加热和保温，有效的补充热量流失；其结构简单，操作简便，能够迎合一般大众群体，在-30℃-60℃环境中存放时不影响正常功能，适用各类航区的各型船舶、海上作业平台配备使用，避免冻亡，提高遇险人员的生存机率，具有长期存放备而不用，用则有效的优势。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的电池与左胸部电热膜、右胸部电热膜、示位灯、腰部电热膜、左膝部电热膜、右膝部电热膜和温控器的连接关系示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的全浮式电热保暖救生服的主体结构包括衣服本体1、帽子2、面布3、浮枕4、手套5、靴子6、水密拉链7、左胸部电热膜8、右胸部电热膜9、示位灯10、腰部电热膜11、缚带12、电池袋13、电池14、兜袋15、左膝部电热膜16、右膝部电热膜17、反光膜18、一号导线19、一号水密孔20、温控器21、二号导线22和二号水密孔23；连体衣式结构的衣服本体1的颈部与帽子2连接，帽子2的前面设置有面布3，帽子2的背面与浮枕4连接，衣服本体1的袖口部与手套5连接，衣服本体1的脚踝处与靴子6连接，衣服本体1的领口处设置有水密拉链7，衣服本体1的左胸部内侧设置有左胸部电热膜8，衣服本体1的右胸部内侧设置有右胸部电热膜9，衣服本体1的右胸部外侧设置有示位灯10，衣服本体1的腰部内侧设置有腰部电热膜11，衣服本体1的腰部外侧围设有缚带12，衣服本体1的后襟腰部外侧设置有电池袋13，电池袋13中装设有电池14，衣服本体1的下腹部外侧设置有兜袋15，衣服本体1的左膝部内侧设置有左膝部电热膜16，衣服本体1的右膝部内侧设置有右膝部电热膜17，衣服本体1的正面设置有若干个反光膜18，一号导线19从电池14引出，穿过一号水密孔20后与设置在衣服本体1腰部内侧的温控器21连接，温控器21分别与左胸部电热膜8、右胸部电热膜9、腰部电热膜11、左膝部电热膜16和右膝部电热膜17并联连接，二号导线22从示位灯10引出，穿过二号水密孔23后与电池14连接。

本实施例涉及的衣服本体1、帽子2、面布3、浮枕4、手套5、靴子6、水密拉链7、缚带12、电池袋13和兜袋15的里料和面料分别为尼龙防水布和经中国船级社认可的环保型氯丁橡胶(NEOPRENE)复合材料，具有高强度、绝热、阻燃、耐油、防霉变和高低温稳定性好的功能；面布3用于防呛水或紫外线灼伤；左胸部电热膜8、右胸部电热膜9、腰部电热膜11、左膝部电热膜16和右膝部电热膜17为中国专利201710164107.3公开的一种石墨烯电加热膜，长度为140mm、宽度为120mm、厚度为0.8mm，电热转化效率大于98％，具有支持低电压、升温块、可卷曲和表面绝缘好等特点，表面发热均匀，没有聚热点，安全环保；示位灯10的光度≥0.75cd，能够发出连续的闪烁灯光；缚带12的抗拉强度≥882N；电池14为中国专利201710191975.0公开的一种石墨烯-镁海水电池装置，电池14的体积为36×58×232mm³，重量为0.35Kg，输出电压为3.7±0.2V，输出电流为7-7.5A，在海水溶解氧≥5ppm和氯化钠≥3.5％的条件下，有效供电时长＞8h，在淡水中供电时长＞6h，存放储能时间≥5年，电池14的透水孔采用水溶胶膜封闭，以防在存放期内出现电极氧化的现象，电池14浸泡海水中1-2min，水溶胶膜自动脱落，海水充满电池电极腔30s即可激活供电，电池14具有体积小、重量轻、效率高、安全环保和5年内无须维护保养的特点；兜袋15中配有声级≥100dB的哨笛，有助于落水人员发出声音求救信号；反光膜18的总反光面积≥1500cm²。

本实施例涉及的全浮式电热保暖救生服的制备工艺过程为：首先，按照设定的尺寸要求，分别裁剪出衣服本体1、帽子2、面布3、浮枕4、手套5、靴子6、水密拉链7、缚带12、电池袋13和兜袋15的里料和面料，在衣服本体1的里料和面料的相应位置开设一号水密孔20和二号水密孔23，在衣服本体1的里料相应位置分别镶嵌左胸部电热膜8、右胸部电热膜9、腰部电热膜11、左膝部电热膜16、右膝部电热膜17和温控器21，在衣服本体1和浮枕4的里料和面料之间胶合氯丁橡胶(CR)海棉预制的浮力≥150N的型材，左侧浮材浮力大于右侧，以保证人员落水后5s内自动翻转使脸部向上并露出水面≥120mm，然后，采用水密工艺缝合衣服本体1、帽子2、面布3、浮枕4、手套5、靴子6、水密拉链7、缚带12、电池袋13和兜袋15，将电池14置于电池袋13中，在衣服本体1的面料相应位置分别胶合帽子2、浮枕4、手套5、靴子6、水密拉链7、示位灯10、缚带12、电池袋13和兜袋15，在帽子2的中下部胶合面布3，同时，将电池14分别与左胸部电热膜8、右胸部电热膜9、示位灯10、腰部电热膜11、左膝部电热膜16、右膝部电热膜17和温控器21连接，最后，在衣服本体1的设定位置胶合反光膜18。

本实施例涉及的全浮式电热保暖救生服的浮力≥150N，在水中浸泡1h时，渗入救生服内的水量小于200g，连续浸泡24h时的浮力损失小于5％；穿着救生服的人员落水后5s内会自动翻转，使得面部向上并露出水面120mm，1-2min后，电池14的水溶胶膜脱落，海水进入电极腔30s，电池14被激活向示位灯10和温控器21供电，示位灯10连续闪烁发出灯光求救信号，温控器21加热左胸部电热膜8、右胸部电热膜9、腰部电热膜11、左膝部电热膜16和右膝部电热膜17，将救生服与人体之间的温度控制在20-30℃，等待救援，反光膜18提醒救援人员落水人员的所在位置。

Claims

1.一种全浮式电热保暖救生服，其特征在于主体结构包括衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、左胸部电热膜、右胸部电热膜、示位灯、腰部电热膜、缚带、电池袋、电池、兜袋、左膝部电热膜、右膝部电热膜、反光膜、一号导线、一号水密孔、温控器、二号导线和二号水密孔；连体衣式结构的衣服本体的颈部与帽子连接，帽子的前面设置有面布，帽子的背面与浮枕连接，衣服本体的袖口部与手套连接，衣服本体的脚踝处与靴子连接，衣服本体的领口处设置有水密拉链，衣服本体的左胸部内侧设置有左胸部电热膜，衣服本体的右胸部内侧设置有右胸部电热膜，衣服本体的右胸部外侧设置有示位灯，衣服本体的腰部内侧设置有腰部电热膜，衣服本体的腰部外侧围设有缚带，衣服本体的后襟腰部外侧设置有电池袋，电池袋中装设有电池，衣服本体的下腹部外侧设置有兜袋，衣服本体的左膝部内侧设置有左膝部电热膜，衣服本体的右膝部内侧设置有右膝部电热膜，衣服本体的正面设置有若干个反光膜，一号导线从电池引出，穿过一号水密孔后与设置在衣服本体腰部内侧的温控器连接，温控器分别与左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜和右膝部电热膜并联连接，二号导线从示位灯引出，穿过二号水密孔后与电池连接。

2.根据权利要求1所述的全浮式电热保暖救生服，其特征在于所述衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、缚带、电池袋和兜袋的里料和面料分别为尼龙防水布和经中国船级社认可的环保型氯丁橡胶复合材料，具有高强度、绝热、阻燃、耐油、防霉变和高低温稳定性好的功能；面布用于防呛水或紫外线灼伤；左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜和右膝部电热膜的长度为140mm、宽度为120mm、厚度为0.8mm，电热转化效率大于98％；示位灯的光度≥0.75cd，能够发出连续的闪烁灯光；缚带的抗拉强度≥882N；电池的体积为36×58×232mm³，重量为0.35Kg，输出电压为3.7±0.2V，输出电流为7-7.5A，在海水溶解氧≥5ppm和氯化钠≥3.5％的条件下，有效供电时长＞8h，在淡水中供电时长＞6h，存放储能时间≥5年，电池的透水孔采用水溶胶膜封闭，以防在存放期内出现电极氧化的现象，电池浸泡海水中1-2min，水溶胶膜自动脱落，海水充满电池电极腔30s即可激活供电；兜袋中配有声级≥100dB的哨笛；反光膜的总反光面积≥1500cm²。

3.根据权利要求1所述的全浮式电热保暖救生服，其特征在于制备工艺过程为：首先，按照设定的尺寸要求，分别裁剪出衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、缚带、电池袋和兜袋的里料和面料，在衣服本体的里料和面料的相应位置开设一号水密孔和二号水密孔，在衣服本体的里料相应位置分别镶嵌左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜、右膝部电热膜和温控器，在衣服本体和浮枕的里料和面料之间胶合氯丁橡胶海棉预制的浮力≥150N的型材，左侧浮材浮力大于右侧，以保证人员落水后5s内自动翻转使脸部向上并露出水面≥120mm，然后，采用水密工艺缝合衣服本体、帽子、面布、浮枕、手套、靴子、水密拉链、缚带、电池袋和兜袋，将电池置于电池袋中，在衣服本体的面料相应位置分别胶合帽子、浮枕、手套、靴子、水密拉链、示位灯、缚带、电池袋和兜袋，在帽子的中下部胶合面布，同时，将电池分别与左胸部电热膜、右胸部电热膜、示位灯、腰部电热膜、左膝部电热膜、右膝部电热膜和温控器连接，最后，在衣服本体的设定位置胶合反光膜。

4.根据权利要求1所述的全浮式电热保暖救生服，其特征在于浮力≥150N，在水中浸泡1h时，渗入救生服内的水量小于200g，连续浸泡24h时的浮力损失小于5％；穿着救生服的人员落水后5s内会自动翻转，使得面部向上并露出水面120mm，1-2min后，电池的水溶胶膜脱落，海水进入电极腔30s，电池被激活向示位灯和温控器供电，示位灯连续闪烁发出灯光求救信号，温控器加热左胸部电热膜、右胸部电热膜、腰部电热膜、左膝部电热膜和右膝部电热膜，将救生服与人体之间的温度控制在20-30℃，等待救援，反光膜提醒救援人员落水人员的所在位置。