CN113017169A - 一种基于hgm/er的防火浮性海洋作业服套装 - Google Patents
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Abstract
一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，属于公共安全的技术领域，适用于海事从业人员在火灾、落水等复杂环境。该作业套装包括：衣服部分、裤鞋部分、头盔部分，其主体结构的核心材料主要是由空心玻璃微珠和环氧树脂组成的复合泡沫材料，由外、中、内三层组成：具有阻燃、隔热、耐高温性能功能的铝箔复合阻燃外层；具有低密度、低吸水率、优良浮力、抗冲击、高抗压强度、低热惯量的复合泡沫材料中层；具有吸水率较低，且能进一步缓冲人体所受外部冲击，提升穿戴者的舒适度功能的舒适内层。本发明具有耐高温、隔热、提供浮力、抗冲击、抗压和水环境下减少穿戴者热量散失的优点。
Description
技术领域
本发明属于公共安全的技术领域，涉及一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装。该发明适用于海事从业人员在火灾、落水等复杂环境，集成了浮性救生衣与防火服二者功能，同时还具备抵抗外部环境带来的冲击，减少穿戴者体内热量散失的功能。
背景技术
随着人类对海洋勘探开发进程逐渐深入，已经出现了数量众多、种类繁多的海事活动场所及设备。由于海事船舶、平台等内部可燃物多、用电设备多、人员集中等不利因素，火灾及溺水成为了海事活动从业人员生命安全的主要威胁。
以海上平台为例，当火灾发生时，平台常常远离陆地，救援难以短时间到达，灾情短时间内难以控制。平台布局紧凑，导致温度急剧上升，高温环境为逃生救灾的主要威胁。高温导致融化的结构物不断塌落，平台上的易燃物随时可能发生爆炸产生巨大冲击，更是增加逃生难度。在此紧急情况下，平台人员不幸落水或被迫进行海上逃生，需要配备具有一定浮力的装备才可能脱险。同时，落水后如何维持遇难人员正常体温也是保障生命安全的关键问题。
工作人员穿着传统消防装备救火，火势不可遏止时，常常需要被迫入水。由于传统的消防装备笨重，且材质具有较高的吸水率，吸水后的重力远大于浮力，不能满足人员海上漂浮时的浮力需求，无法进行海上逃生。
在火灾环境下，人员如果佩戴救生衣往海里逃生，往往会受到火势的影响。大多救生装备是由易燃物聚乙烯泡沫组成，使穿戴者更容易受到火灾威胁，无法在高温下使用。
高温环境下，海上平台内部构造多为可燃物，部分走廊、天花板融化塌落，坠落物容易击中逃生人员。甚至可能有堆放在平台上的易燃物发生爆炸对逃生人员产生巨大冲击。即使是往海上逃生，逃生人员落水时与水面接触产生较大冲击，没有专业训练或是没有防护直接入水，身体将无法承受该冲击。所以无论是在火灾现场，还是逃生海上，穿着的装备都需要具备抵抗外部冲击的能力。
人员入水后，仍需要在水中保持一定时间才能得到救援，冰冷的海水让遇难人员体内的热量逐渐散失。低温是在等待救援期间最大的威胁，尤其是事故发生于夜间或者冬季。穿着普通的衣物，吸水后更容易被夺走热量，加速热量散失。
综上所述，在海事安全生产活动中，亟需一种从火情场景出发，能够抵御外部环境与落水冲击作用，并且能够在海面为遇难人员提供有效浮力，并最大限度抑制遇难人员体温流失，从而“全过程”保障从业人员生命安全的工作套装。
发明内容
本发明针对传统作业服不能同时具备防火、提供浮力、抗冲击和保温能力的问题，提供一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，该海洋作业服套装不仅能充当耐800-1000℃高温的海上消防装备，还能充当提供较大浮力的海上救生装备，而且还具有抗冲击和一定抗压强度，运用于复杂多变的海上环境。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案。
一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，包括衣服部分、裤鞋部分、头盔部分。该作业服套装主体结构的核心材料主要是由空心玻璃微珠(Hollow GlassMicrospheres)和环氧树脂(EpoxyResin)组成的复合泡沫材料，将此材料简称为HGM/ER复合泡沫材料。
所述的衣服部分包括衣服主体部分、衣服附加部分。所述的衣服主体部分包括铝箔复合阻燃外层1、HGM/ER复合泡沫中层2、舒适内层3、弹性中层4。所述的衣服附加部分包括醒目带5、耐热束腰带6、耐热置物袋7和隔热橡胶手套8。所述的铝箔复合阻燃外层1采用市面常见的铝箔复合阻燃材料，覆盖在整套作业服表面，厚度为0.5～5mm，由于材料对热辐射的反射率高，使其具有良好的阻燃、隔热、耐高温性能。所述HGM/ER复合泡沫中层2位于铝箔复合阻燃外层1与舒适内层3之间，作为衣服主体部分的中层，厚度为3～40mm。所述的舒适内层3采用乳胶或防水布料，厚度为0.5～5mm，密度低于海水，吸水率较低，且能进一步缓冲人体所受外部冲击，提升穿戴者的舒适度。所述的弹性中层4采用弹性橡胶，用于让关节能够灵活活动，设于肘部关节、肩关节处。所述的醒目带5贴附于铝箔复合阻燃外层1表面，用于在黑夜中反射光线，方便救援人员寻找其位置。所述的耐热束腰带6由阻燃牛皮制成，其上配备耐热的置物袋7，用于额外配置小型设备或放置物品。所述的隔热橡胶手套8采用常见的耐高温橡胶，使穿戴者在火灾环境下能够去触碰高温物体，清理障碍物，从而顺利逃生。
所述的裤鞋部分包括裤子主体部分、裤子附加部分。所述的裤子主体部分包括铝箔复合阻燃外层1、HGM/ER复合泡沫中层2、舒适内层3、弹性中层4，四者材质、设置与衣服主体部分相同，其中裤子主体部分弹性中层4设于膝关节、大腿根部，用于保证关节的灵活性。所述的裤子附加部分包括阻燃牛皮鞋9、背带10。所述的阻燃牛皮鞋9具有一定耐高温阻燃的性能，加上作业裤腿加长的设计能够更好地保护脚部。鞋子的底部是耐热鞋底，能够阻挡脚下灼热的平台板向人体传热。当入水时，由于鞋子的低帮设计，可以方便地将其脱下舍弃，使穿戴者在水环境下逃生更加便利。所述的背带10一共两条，主要用于连接裤子，方便穿戴。
所述的头盔部分包括头盔主体部分、头盔附加部分。所述的头盔主体部分包括由外向内的铝箔复合阻燃外层1、HGM/ER复合泡沫中层2、舒适内层3三层，和呼吸面罩部分13。所述的头盔附加部分包括耐热防烟的大护目镜11、小护目镜12、连接输气管14、头盔系带15、护颈16。所述的呼吸面罩部分13由耐高温的橡胶材质构成，与头盔嵌合为整体且可拆卸；通过连接输气管14连接氧气瓶，保证穿戴者在火灾环境下能够正常呼吸。所述的头盔系带15在穿戴者的下巴处进行连接，防止头盔在工作过程脱落；脱下头盔时，可解开固定头带。所述的护颈16由铝箔复合阻燃外层1和较薄的HGM/ER复合泡沫中层2以及舒适内层3构成，护颈采用加长的设计来保护颈部免受伤害。
进一步的，所述的HGM/ER复合泡沫中层2采用低密度、低吸水率、抗压抗冲击、低热惯量，且对人体皮肤具有保护作用的HGM/ER复合泡沫材料。所述的HGM/ER复合泡沫材料中，HGM为市面上可直接购买到的低密度小粒径型号的空心玻璃微珠，ER为环氧树脂(由市面上可直接购买到的环氧AB胶按2:1质量配比混合制成)，HGM与ER的体积配比为1:1～4:1。将HGM、ER按体积配比混合并机械搅拌，静置后放置65℃环境下固化24小时，最终得到HGM/ER复合泡沫材料。
进一步的，所述的弹性中层4采用弹性橡胶及其独特的结构设计。
本发明中，所述的HGM/ER复合泡沫中层2中的HGM与ER的体积配比下：
(1)得到的HGM/ER复合泡沫材料密度为0.154～0.514g/cm3，在水环境下该作业服套装能够为穿戴者提供较大的浮力；
(2)该范围配比下的复合泡沫材料经过表层防水处理后吸水率仅为1％～5％，保证了作业服套装在海洋环境下的浮力损失小；较大的浮力也为该作业服套装未来配备副设备提供了可能的空间。
(3)因为空心玻璃微珠为无机刚性颗粒，强度高于环氧树脂基体，可以承受部分冲击载荷，以保护环氧基体不受损伤，所以在该配比下的抗冲击强度可达到27.02kJ·m-2。即使在海事作业时突发情况猛烈撞击尖锐物品，或是在火灾现场重物塌落，该材料也能抵挡或大幅减缓其冲击力。
(4)该范围配比下的复合泡沫材料的热惯量较低，为42.9～92.9J2/㎡Ks0.5。因为材料热惯量越低，其对热量传递的阻碍能力越大，所以该复合泡沫材料较低的热惯量能够阻挡外部热源传递到人体，这为本装备提供着优良的隔热效果和对人体皮肤的保护功能。当穿戴人员入水时，外部海水温度低于人体温度，同样穿着的装备较低的热惯量，也会大幅阻止人体体内热量向外散失，从而实现保温功能。
本发明的有益效果：
(1)该作业套装具有耐高温的功能。外部的铝箔复合阻燃材料能够提供良好的耐热性能，使得装备外部耐热温度高达800-1000℃。
(2)该作业套装拥有优良的隔热效果。内部的HGM/ER复合泡沫材料拥有较低的热惯量，阻碍热量传递，保护人体皮肤。
(3)该作业套装拥有优良的保温功能。内部的HGM/ER复合泡沫材料拥有较低的热惯量，阻碍热量传递。外界温度低于人体时，大幅减少穿戴者体内热量散失。
(4)该作业套装具有较大浮力。内部HGM/ER复合泡沫材料是低密度低吸水率的优秀浮力材料，外部铝箔复合阻燃材料轻质且防水。
(5)该作业套装具有较强的抗冲击能力和抗压能力。内部HGM/ER复合泡沫材料抗压抗冲击能力优秀。
(6)该作业套装主体由固体浮力材料制成，在复杂海洋环境下，即使内部复合泡沫材料破损，也不损失装备的浮力。
附图说明
图1是海洋作业服正面示意图；
图2是海洋作业服剖面图；
图3是海洋作业裤正面示意图；
图4是海洋作业裤剖面图；
图5是海洋作业头盔正面示意图；
图6是海洋作业头盔剖面图；
图中：1铝箔复合阻燃外层；2HGM/ER复合泡沫中层；3舒适内层；4弹性中层；5醒目带；6耐热束腰带；7置物袋；8隔热橡胶手套；9阻燃牛皮鞋；10背带；11大护目镜；12小护目镜；13呼吸面罩部分；14连接输气管；15头盔系带；16护颈。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
该作业套装主体部分的铝箔复合阻燃外层1采用铝箔复合阻燃材料，覆盖在整套作业服表面，厚度为1.5mm。由于材料对热辐射的反射率高，使其具有良好的阻燃、隔热、耐高温性能。
该作业套装主体部分中层的HGM/ER复合泡沫材料2，其中ER环氧树脂由环氧AB胶按2:1质量配比混合制成，将HGM与配制好的ER按质量配比3:2混合机械搅拌，静置后放置65℃环境下固化24小时，最终得到HGM/ER复合泡沫材料。在上述质量配比下，它的平均热惯量为67.9J2/㎡Ks0.5，较低的热惯量是为该作业服套装在火灾高温环境下提供隔热功能，在落水后的水环境下提供保温功能。
该配比下的HGM/ER复合泡沫材料的密度仅为1.44g/cm3，特殊处理后吸水率仅为5％，使得在水环境下该作业服浮力损失小，能够提供较大的浮力。该配比下的HGM/ER复合泡沫材料的抗冲击强度达到27.02kJ·m-2，是作业服套装抗冲击能力的保障。
该作业套装主体部分的弹性中层4采用弹性橡胶，它让关节能够灵活活动。
作业服的舒适内层3采用乳胶或防水布料，厚度约为1.5mm，密度低于海水，吸水率较低，且能进一步缓冲人体所受外部冲击，提升穿戴者的舒适度。
作业服的耐热束腰带6由阻燃牛皮制成，上面配备特殊材质的置物袋7，可以用于额外配置小型设备或放置物品。
作业服的醒目带5用于在黑夜中反射光线，方便救援人员寻找其位置。
作业服的隔热橡胶手套8，采用耐高温橡胶，使穿戴者在火灾环境下能够去触碰高温物体，清理障碍物，从而顺利逃生。
作业裤鞋的阻燃牛皮鞋9，它具有一定耐高温阻燃的性能，加上作业裤腿加长的设计能够更好地保护脚部。鞋子的底部是耐热鞋底，能够阻挡脚下灼热的平台板向人体传热。当入水时，由于鞋子的低帮设计，可以方便地将其脱下舍弃，使穿戴者在水环境下逃生更加便利。
作业裤鞋的背带10一共两条，主要用于连接裤子，方便穿戴。
作业头盔的双重护目镜包括耐热防烟的大护目镜11、小护目镜12。
作业头盔的呼吸面罩部分13由耐高温的橡胶材质构成，与头盔嵌合为整体且可拆卸。通过连接输气管14可以连接氧气瓶，保证穿戴者在火灾环境下能够正常呼吸。
所述头盔的固定头带15在穿戴者的下巴处进行连接，防止头盔在工作过程脱落。脱下头盔时，可解开固定头带。
所述头盔的护颈16是铝箔复合阻燃外层1和较薄的HGM/ER复合泡沫中层2、以及舒适内层3构成，护颈采用加长的设计来保护颈部免受伤害。
以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但本发明并不局限于以上的具体实施方式，这些描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，在核心思想不变和不超出权利要求所保护范围的情况下，形式可以是多样的。
Claims (5)
1.一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，包括衣服部分、裤鞋部分、头盔部分，其特征在于，所述的衣服部分、裤鞋部分、头盔部分均包括主体部分和附加部分，主体部分的核心材料是由空心玻璃微珠和环氧树脂组成的HGM/ER复合泡沫材料；
所述的衣服主体部分、裤子主体部分包括铝箔复合阻燃外层(1)、HGM/ER复合泡沫中层(2)、舒适内层(3)、弹性中层(4)；所述的头盔主体部分包括由外向内的铝箔复合阻燃外层(1)、HGM/ER复合泡沫中层(2)、舒适内层(3)三层，和呼吸面罩部分(13)；
所述的铝箔复合阻燃外层(1)采用铝箔复合阻燃材料，覆盖在整套作业服表面，厚度为0.5～5mm；
所述HGM/ER复合泡沫中层(2)位于铝箔复合阻燃外层(1)与舒适内层(3)之间，作为中层材料，厚度为3～40mm；所述的HGM/ER复合泡沫中层(2)包括空心玻璃微珠HGM和环氧树脂ER，HGM与ER的体积配比为1:1～4:1
所述的舒适内层(3)采用乳胶或防水布料，厚度为0.5～5mm，密度低于海水；
所述的弹性中层(4)采用弹性橡胶，设于关节处，使关节能够灵活活动。
2.根据权利要求1所述的一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，其特征在于，所述的衣服部分还包括衣服附加部分，包括醒目带(5)、耐热束腰带(6)、耐热置物袋(7)和隔热橡胶手套(8)；所述的醒目带(5)贴附于铝箔复合阻燃外层(1)表面，用于在黑夜中反射光线；所述的耐热束腰带(6)由阻燃牛皮制成，其上配备耐热的置物袋(7)。
3.根据权利要求1所述的一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，其特征在于，所述的裤子附加部分包括阻燃牛皮鞋(9)和用于连接裤子、方便穿戴的背带(10)。
4.根据权利要求1所述的一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，其特征在于，所述的头盔附加部分包括耐热防烟的大护目镜(11)、小护目镜(12)、连接输气管(14)、头盔系带(15)、护颈(16)；所述的呼吸面罩部分(13)由耐高温的橡胶材质构成，与头盔嵌合为整体结构且可拆卸；通过输气管(14)连接氧气瓶，保证穿戴者在火灾环境下能够正常呼吸；所述的头盔系带(15)在穿戴者的下巴处进行连接，防止头盔在工作过程脱落；脱下头盔时，可解开固定头带；所述的护颈(16)由铝箔复合阻燃外层(1)、HGM/ER复合泡沫中层(2)、舒适内层(3)构成，护颈采用加长的设计保护颈部免受伤害。
5.根据权利要求1所述的一种基于HGM/ER的防火浮性海洋作业服套装，其特征在于，将HGM、ER按体积配比混合并机械搅拌，静置后放置65℃环境下固化24小时，得到HGM/ER复合泡沫材料。
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