TWI572524B - 抗側翻氣囊系統 - Google Patents

Description

抗側翻氣囊系統

一種可用於船舶的抗側翻氣囊系統，尤指一種可透過感測船舶左右兩弦壓力差值及傾斜角度，當船舶面臨危險時自動釋放氣囊的抗側翻氣囊系統。

綜觀過往的海上航行歷史，船舶沉沒的事件層出不窮，每當發生海難時，大型的船舶以及小型的船舶沉沒的方式也不盡相同，歷史上有如鐵達尼號事件這般有名的大型船舶案例，其沉沒方式係由船尾開始下沉，係屬於垂直翻覆沉沒的方式，而中小型的船舶在沉沒時則是左右傾斜然後翻覆的形式沉入海中。

船舶沉沒的原因往往是因為船艙因撞擊暗礁等因素造成浸水，使得船舶本身排開的液重驟降，連帶使支撐船舶的浮力劇烈下滑，進而導致船舶沉沒。

因此，有人在中小型船舶的兩側預先設置氣囊，可供船舶產生危險左右傾斜時，趁浮力尚未大幅下滑前立即藉由氣囊提供反饋的浮力，避免船舶下沉或翻覆，造成人員生命安全的疑慮。

但傳統的氣囊系統通常只具有一種傾斜感測裝置，當其失靈時便不能啟動氣囊充氣，而透過手動或供氣管路的方式供給氣囊充氣也不 夠快速使氣囊充飽並回饋浮力給船舶，造成當氣囊充飽氣體之後，沈船的狀況已回天乏術。

因此本發明提供了一種抗側翻氣囊系統，解決了上述問題。

本發明提供了一種抗側翻氣囊系統，以解決先前技術中所提及傳統氣囊系統的問題與缺失。

本發明抗側翻氣囊系統包含一中央控制模組、一傾斜感測元件、一壓力感測模組以及一氣囊模組，其中該中央控制模組包含一主控板、一航行紀錄器以及一壓力回饋感測器，該航行紀錄器與該壓力回饋感測器分別與該主控板連接。

該傾斜感測元件與該主控板連接，該壓力感測模組與該主控板連接，而該氣囊模組與該中央控制模組連接，該氣囊模組包括一自動觸發元件、一手動觸發元件、多個氣瓶及多個氣囊，其中該自動觸發元件與該主控板連接，該手動觸發元件與該自動觸發元件連接，該多個氣瓶分別與該自動觸發元件及該壓力回饋感測器連接，而該多個氣囊分別與該多個氣瓶連接。

1‧‧‧中央控制模組

11‧‧‧主控板

12‧‧‧壓力回饋感測器

13‧‧‧航行紀錄器

2‧‧‧傾斜感測元件

3‧‧‧壓力感測模組

31‧‧‧第一壓力計

32‧‧‧第二壓力計

4‧‧‧氣囊模組

41‧‧‧自動觸發元件

411‧‧‧電磁閥

412‧‧‧殼體

413‧‧‧固定元件

414‧‧‧彈簧元件

415‧‧‧撞針

416‧‧‧輸氣管件

42‧‧‧手動觸發元件

43‧‧‧氣瓶

431‧‧‧封口片

44‧‧‧氣囊

G‧‧‧氣體

C‧‧‧溝槽

P₀‧‧‧初始壓力值

P₁‧‧‧第一壓力值

P₂‧‧‧第二壓力值

N1‧‧‧海平面法線

N2‧‧‧船體甲板法線

θ‧‧‧傾斜角度

圖1係本發明抗側翻氣囊系統之結構示意圖。

圖2(a)~2(f)係本發明抗側翻氣囊系統之連續作動示意圖。

圖3(a)~3(c)係本發明抗側翻氣囊系統自動觸發元件之運作示意圖。

圖4(a)及4(b)係本發明抗側翻氣囊系統氣囊之安裝示意圖。

為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：首先請參照圖1，圖1係本發明抗側翻氣囊系統之結構示意圖。如圖1所示，本發明抗側翻氣囊系統包含中央控制模組1、傾斜感測元件2、壓力感測模組3以及氣囊模組4，其中中央控制模組1包含主控板11、航行紀錄器13以及壓力回饋感測器12，該航行紀錄器13與該壓力回饋感測器12分別與該主控板11連接。

該傾斜感測元件2與該主控板11連接，該壓力感測模組3與該主控板11連接，而該氣囊模組4與該中央控制模組1連接，該氣囊模組包括自動觸發元件41、手動觸發元件42、多個氣瓶43及多個氣囊44，其中該自動觸發元件41與該主控板11連接，該手動觸發元件42與該自動觸發元件41連接，該多個氣瓶43分別與該自動觸發元件41及該壓力回饋感測器12連接，而該多個氣囊44分別與該多個氣瓶43連接，其中，氣瓶43更包含封口片431(參照圖3(a))。

上述航行紀錄器13可記錄船舶在航行時所遇到的各種風浪，其包含有GPS定位系統(Global Positioning System)，可將各處船舶所遭遇的風浪、海象等狀況記錄下來，特別是外在環境所造成的船舶傾斜狀況以及啟動氣囊44的資料儲存在資料庫中，避免船舶再次經過該些危險區域，減少翻覆等風險。

而壓力回饋感測器12與多個氣瓶43連接，其目的係用於感測每一個氣瓶43的壓力狀況，並回報給主控板11，當氣瓶43的氣壓突然驟降或 是出氣時氣壓並無降低等異常狀態發生時，可回傳主控板11，再透過主控板11通知船舶上的技術人員，以因應異常情況。

接著請同時參照圖2(a)~2(e)，圖2(a)~2(e)係本發明抗側翻氣囊系統之連續作動示意圖。如圖2(a)所示，圖2(a)為安裝了本發明抗側翻氣囊系統的一種水陸兩用船在水面上航行之示意圖，但本發明之實施並不以水陸兩用船為限，可配合任何船型之船舶進行設計。

接著請參照圖2(b)，圖2(b)最主要係壓力感測模組3的運作方式示意圖，本實施例中壓力感測模組3包含了第一壓力計31及第二壓力計32，分別設置於船體左右兩弦水面下約莫一公尺處，接著如圖中所展示的一般情況，第一壓力計31及第二壓力計32感受到的初始壓力值P₀幾乎相同，縱使船體會隨著波浪有一定程度的搖晃，其初始壓力值P₀之差值仍維持在接近0的程度，壓力感測模組3會忽略該程度之差值。

接著請參照圖2(c)，圖2(c)中描述了當船體傾斜時，第一壓力計31及第二壓力計32會分別感受到具有明顯程度差異的第一壓力值P₁及第二壓力值P₂，並形成一壓力差值dP，當該壓力差值dP超過一定的數值時，代表船體傾斜超過一定的角度。

當壓力差值dP瞬間飆高或超過一定的數值維持莫約2秒左右的時間，壓力感測模組3便會產生一危險訊息，並傳送給主控板11。

若以本實施例圖2(c)中的狀況為例，壓力差值dP使用如下之計算式：| 第一壓力值P ₁ -第二壓力值P ₂ |>壓力差值dP

上述計算式來計算壓力感測模組3是否發出危險訊息給主控板11，並啟動本 發明之抗側翻氣囊系統，。

假設技術人員將產生危險之壓力差值dP設為2，壓力感測模組3會將該數值設定於壓力感測模組3之中。此外技術人員可另行設定一上限值，若該上限值輸入為3，則壓力感測模組3會自動導出3並設定之。

一但壓力差值dP超過2且維持2秒鐘以上的時間，壓力感測模組3會發出危險訊息給主控板11，倘若壓力差值dP瞬間超過3，則壓力感測模組3將會毫不猶豫地直接發出危險訊息給主控板11，以啟動本發明之抗側翻氣囊系統。

當圖2(c)中的狀況發生時，第一壓力計31和第二壓力計31會立即算出dP，假使經計算後之dP=2.2且維持2秒鐘，則壓力感測模組3會發出危險訊息給主控板11。若dP=3.1，則壓力感測模組3將不考慮傾斜時間長短時間，直接發出危險訊息給主控板11。

接著請參照圖2(d)，除上述壓力感測模組3之外，本發明抗側翻氣囊系統尚有傾斜感測元件2可偵測船體的傾斜角度θ，該傾斜感測元件2可為傾斜感測晶片、陀螺儀或其組合，係可透過兩端的熱電溫差直接感測船體的傾斜角度θ，而傾斜角度θ的依據為兩條法線的夾角，該兩條法線係如圖中所示之海平面法線N1(虛線)以及船體甲板法線N2(實線)，當該夾角瞬間飆破極限或是維持一定的角度莫約2秒的時間，便會把船體過度傾斜的危險訊息傳送給主控板11，而該傾斜角度θ之極限可設置為30°，而一定的角度可設置為18°。

主控板11僅需收到來自傾斜感測元件2或壓力感測模組3任一方的危險訊息便會啟動自動觸發元件41，並非要同時接收到傾斜感測元 件2及壓力感測模組3的危險訊息才會啟動，因此當傾斜感測元件2或壓力感測模組3其中有一方故障時，本發明仍可保有一定程度的正常運作。

接著看到圖2(e)及2(f)，當主控板11啟動自動觸發元件41時，自動觸發元件41會控制氣瓶43釋出氣體至氣囊44之中，而氣瓶43為高壓液態空氣鋼瓶，其中所容置的液態空氣以氮氣和二氧化碳為佳。

此外，氣囊44上設有氣壓調節閥，當氣瓶43所放出的氣體過多導致氣囊44壓力過大時，氣壓調節閥可適當地將超壓的氣體排出，防止氣囊44因過充而爆裂。

手動觸發元件42則是在自動觸發元件41失靈或是船上人員遇到顯而易見的災害時，可供人員在第一時間反應的設施，手動觸發元件42透過啟動預備電源直通並替代自動觸發元件41的方式控制氣瓶43出氣，而氣瓶43在出氣的同時亦受到來自壓力回饋感測器12的監控，隨時告知主控板11氣瓶43是否正確出氣，確保氣囊44膨脹。

當氣囊44膨脹完成之後，便可如圖2(f)所示，提供船體即時的回饋浮力，避免船體翻覆。

接著請同時參照圖3(a)~3(c)，圖3(a)~3(c)係本發明抗側翻氣囊系統自動觸發元件之運作示意圖。如圖3(a)所示，本實施例中所用之自動觸發元件41包含電磁閥411、殼體412、、固定元件413、彈簧元件414、撞針415、輸氣管件416。

其中殼體412與該手動觸發元件42連接，電磁閥411設於殼體412中，每個固定元件413與該電磁閥411連接，用以穩固電磁閥411，而撞針415與該電磁閥411連接，彈簧元件414則設置於該撞針415上，最後，輸氣管 件416連接殼體412與每一個氣囊44。

當主控板11收到危險訊息時，會從主電源或備用電源輸出直流電到自動觸發元件41，透過瞬間電壓高達96伏特產生的電磁鐵排斥力，電磁閥411將撞針415擊發，如圖3(b)一般擊破氣瓶43的封口片431。

上述輸送到自動觸發元件41之直流電的電壓可因應封口片431的厚度、堅韌度以及使用者需求調整為48伏特以上，更精確來說可為48伏特、96伏特或120伏特。

擊破氣瓶43的封口後，撞針係因彈簧原件414復位而回收，接著原本存在於氣瓶43之中的氣體G便會沿著圖3(c)中粗箭頭所示的方向流經輸氣管件416並進入氣囊44之中，使氣囊44如圖2(d)一般脹大，提供船體額外的浮力，防止其側翻，導致人員的生命安全出現危險。

最後，請同時參照圖4(a)及圖4(b)，圖4(a)及4(b)係本發明抗側翻氣囊系統氣囊之安裝示意圖。如圖4(a)所示，船體之右側安裝有兩個溝槽C，其中安裝有未充氣之氣囊44，而圖4(b)則為氣囊44充氣之後之樣態。

此外，氣囊44盡量減少大氣囊的使用，係氣囊44本身的體積過大時，無法快速的將氣囊44中的氣體充至飽滿狀態，便有容易錯失提供船體額外浮力的黃金時間，因此氣囊44的設置儘量以小而多為佳，本實施例中所採用之氣囊44的設置為四個(左右各兩個)。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。

1‧‧‧中央控制模組

11‧‧‧主控板

12‧‧‧壓力回饋感測器

13‧‧‧航行紀錄器

2‧‧‧傾斜感測元件

3‧‧‧壓力感測模組

4‧‧‧氣囊模組

41‧‧‧自動觸發元件

42‧‧‧手動觸發元件

43‧‧‧氣瓶

44‧‧‧氣囊

Claims (5)

1. 一種抗側翻氣囊系統，包含：一中央控制模組，包含：一主控板；一航行紀錄器，與該主控板連接；一壓力回饋感測器，與該主控板連接；一傾斜感測元件，與該主控板連接，該傾斜感測元件為傾斜感測晶片、陀螺儀或其組合；一壓力感測模組，與該主控板連接；一氣囊模組，與該中央控制模組連接，該氣囊模組包括：一自動觸發元件，與該主控板連接；一手動觸發元件，與該自動觸發元件連接，該自動觸發元件更包含一撞針；多個氣瓶，分別與該自動觸發元件及該壓力回饋感測器連接；以及多個氣囊，分別與該多個氣瓶連接；該壓力感測模組包括一第一壓力計及一第二壓力計。
2. 如請求項1所述之抗側翻氣囊系統，其中該自動觸發元件包含：一殼體，與該手動觸發元件連接；一電磁閥，設於該殼體中；多個固定元件，與該電磁閥連接；該撞針與該電磁閥連接；一彈簧元件，設置於該撞針上；以及 一輸氣管件，連接該殼體與每一該多個氣囊。
3. 如請求項1所述之抗側翻氣囊系統，其中該多個氣囊的設置為左右舷各設置至少一個。
4. 如請求項1所述之抗側翻氣囊系統，其中每一該多個氣囊上設有氣壓調節閥。
5. 如請求項1所述之抗側翻氣囊系統，其中每一該多個氣瓶更包含一封口片。