本發(fā)明屬于船舶安全應(yīng)急領(lǐng)域，具體涉及一種船用類蜂窩應(yīng)急氣囊。

背景技術(shù)：

在2014年韓國“歲月號”的救援中，韓國海軍將巨型氣囊綁客輪上，防止其繼續(xù)下沉。而此處氣囊的運用也只是在船體徹底沉沒后的救援中，對事故應(yīng)急救援的幫助并不大。如果能在船體發(fā)生傾覆危險時減緩船體下沉、為救援贏得時間，將會取得較好效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種船用類蜂窩應(yīng)急氣囊，該氣囊可以在船舶發(fā)生傾覆危險時在任何環(huán)境狀態(tài)下減緩船舶傾覆速度，為船上人員自救及消防救援爭取更多寶貴的時間，減少生命財產(chǎn)損失。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種船用類蜂窩應(yīng)急氣囊，分別安裝在船體左舷的上層和下層以及船體右舷的上層和下層，船用類蜂窩應(yīng)急氣囊的主體由呈類蜂窩狀排布的氣室組成，氣室之間相互連接且連通，氣囊環(huán)向折疊形成一個類圓柱體，每一個氣室內(nèi)都設(shè)有一個煙火式氣體發(fā)生器或者每一片相同大小的區(qū)域中處于中心位置的氣室內(nèi)設(shè)有一個煙火式氣體發(fā)生器。

進(jìn)一步地，煙火式氣體發(fā)生器上的排氣孔為口徑不一的一組孔，每個排氣孔上都設(shè)有密封膜。

進(jìn)一步地，煙火式氣體發(fā)生器上的點火器所采用的傳火藥為BNO₃或KNO₃。

進(jìn)一步地，煙火式氣體發(fā)生器上的產(chǎn)氣藥劑由Sr(NO₃)₂、NH₄NO₃、CH₄N₄O₃、聚乙烯醇和MnO₂組成。

本發(fā)明的有益效果是：

1.由于客船沉沒事故主要原因是橫傾后船體進(jìn)水，船體產(chǎn)生的恢復(fù)力矩小于傾斜力矩，因此，將應(yīng)急氣囊分別安裝在船體左舷和船體右舷上，當(dāng)發(fā)生橫傾時，傾斜一舷(吃水大的一舷)的氣囊投入使用用以延緩船舶傾覆。但是船舶發(fā)生傾覆時存在兩種情況，一種是所處環(huán)境風(fēng)浪較小，此時，不考慮船體會以氣囊為支點做旋轉(zhuǎn)運動，以氣囊最快起到延緩效果為目的，將氣囊安裝在下層，另一種是所處環(huán)境風(fēng)浪較大，需考慮船體可能會以氣囊為支點做旋轉(zhuǎn)運動，將氣囊安裝在上層，氣囊產(chǎn)生的力矩較大，最起碼能使船體處于平躺狀態(tài)。

2.氣室呈類蜂窩狀排布，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氣室之間相互連通，可以有效分散產(chǎn)氣藥劑，避免因為產(chǎn)氣藥劑燃燒氣囊局部溫度過高引發(fā)燃燒及觸礁局部氣囊破損不能使用，提高耐久性和適用范圍。

3.氣囊充氣時一般分為初始展開和充氣工作兩個階段，不同的折疊方式會對初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力產(chǎn)生影響，目前氣囊常用的折疊方式是對稱折疊和卷式折疊，這兩種折疊方式充氣速度雖然很快但是初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力較大，容易造成氣囊破裂。本發(fā)明采用環(huán)向折疊的方式形成一個類圓柱體，并對稱折疊、卷式折疊和環(huán)向折疊各自做了一組靜態(tài)起爆試驗，得到了囊內(nèi)部壓力的曲線圖，發(fā)現(xiàn)采用對稱折疊、卷式折疊和環(huán)向折疊的充氣速度相同(最終完成充氣的時間相同)，但是，采用環(huán)向折疊的初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力明顯小于其它兩種折疊方式的初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力。

4.煙火式氣體發(fā)生器通過點火器將產(chǎn)氣藥劑點燃，放出大量氣體將氣室充滿同時將氣囊彈出，相較貯氣瓶式氣體發(fā)生器，煙火式氣體發(fā)生器排氣速度快(在30ms內(nèi)可將氣囊充滿)，產(chǎn)氣藥劑為固體，便于保存，制造成本低廉，便于批量化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是靜態(tài)起爆試驗中三種折疊方式的氣囊內(nèi)部壓力曲線圖。

具體實施方式

一種船用類蜂窩應(yīng)急氣囊，分別安裝在船體左舷的上層和下層以及船體右舷的上層和下層，船用類蜂窩應(yīng)急氣囊的主體由呈類蜂窩狀排布的氣室組成，氣室之間相互連接且連通，氣囊環(huán)向折疊形成一個類圓柱體，每一個氣室內(nèi)都設(shè)有一個煙火式氣體發(fā)生器或者每一片相同大小的區(qū)域中處于中心位置的氣室內(nèi)設(shè)有一個煙火式氣體發(fā)生器。

由于客船沉沒事故主要原因是橫傾后船體進(jìn)水，船體產(chǎn)生的恢復(fù)力矩小于傾斜力矩，因此，將應(yīng)急氣囊分別安裝在船體左舷和船體右舷上，當(dāng)發(fā)生橫傾時，傾斜一舷(吃水大的一舷)的氣囊投入使用用以延緩船舶傾覆。但是船舶發(fā)生傾覆時存在兩種情況，一種是所處環(huán)境風(fēng)浪較小，此時，不考慮船體會以氣囊為支點做旋轉(zhuǎn)運動，以氣囊最快起到延緩效果為目的，將氣囊安裝在下層，另一種是所處環(huán)境風(fēng)浪較大，需考慮船體可能會以氣囊為支點做旋轉(zhuǎn)運動，將氣囊安裝在上層，氣囊產(chǎn)生的力矩較大，最起碼能使船體處于平躺狀態(tài)。

氣室呈類蜂窩狀排布，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氣室之間相互連通，可以有效分散產(chǎn)氣藥劑，避免因為產(chǎn)氣藥劑燃燒氣囊局部溫度過高引發(fā)燃燒及觸礁局部氣囊破損不能使用，提高耐久性和適用范圍。

氣囊充氣時一般分為初始展開和充氣工作兩個階段，不同的折疊方式會對初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力產(chǎn)生影響，目前氣囊常用的折疊方式是對稱折疊(氣囊沿中線一分為二，兩部分對稱的依次向內(nèi)折疊、再向外折疊、再向內(nèi)折疊......直至兩部分疊到一定高度)和卷式折疊(氣囊兩端向內(nèi)卷動直至在中線附近接觸)，這兩種折疊方式充氣速度雖然很快但是初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力較大，容易造成氣囊破裂。本發(fā)明采用環(huán)向折疊的方式形成一個類圓柱體(氣囊繞同一個方向卷取)，如圖1所示，對稱折疊、卷式折疊和環(huán)向折疊各自做了一組靜態(tài)起爆試驗，得到了囊內(nèi)部壓力的曲線圖，發(fā)現(xiàn)采用對稱折疊、卷式折疊和環(huán)向折疊的充氣速度相同(最終完成充氣的時間相同)，但是，采用環(huán)向折疊的初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力明顯小于其它兩種折疊方式的初始展開時氣囊內(nèi)部的瞬間最大壓力。

煙火式氣體發(fā)生器通過點火器將產(chǎn)氣藥劑點燃，放出大量氣體將氣室充滿同時將氣囊彈出，相較貯氣瓶式氣體發(fā)生器，煙火式氣體發(fā)生器排氣速度快(在30ms內(nèi)可將氣囊充滿)，產(chǎn)氣藥劑為固體，便于保存，制造成本低廉，便于批量化生產(chǎn)。

在本實施例中，煙火式氣體發(fā)生器上的排氣孔為口徑不一的一組孔，每個排氣孔上都設(shè)有密封膜。當(dāng)煙火式氣體發(fā)生器工作時，燃燒室中的壓力是由產(chǎn)氣藥劑單位時間的產(chǎn)氣量和該時間內(nèi)氣體的排出速度共同決定的，單位時間內(nèi)的產(chǎn)氣量是由產(chǎn)氣藥劑的線性燃速和燃燒面積共同決定的，因此，排氣孔對煙火式氣體發(fā)生器的作用效果有著至關(guān)重要的影響，一方面它影響產(chǎn)氣藥劑的燃速，另一方面影響氣體的排出速度，排氣孔為口徑不一的一組孔，當(dāng)產(chǎn)氣藥劑開始燃燒后，氣體達(dá)到一定的壓力時，部分孔(大直徑孔)密封膜先沖破，若壓力持續(xù)升高，小孔膜被沖破，從而降低氣體發(fā)生器內(nèi)的壓力，保證藥劑以一定的速率穩(wěn)定燃燒。

在本實施例中，煙火式氣體發(fā)生器上的點火器所采用的傳火藥為BNO₃或KNO₃。傳火藥一般是含鉛、汞等重金屬的鹽，具有一定的毒性，但是船用類蜂窩應(yīng)急氣囊體量很大，所需傳火藥也很多，因此會對乘客造成毒害，選用BNO₃或KNO₃作為傳火藥，火焰感度好，燃速快，燃燒熱高，燃燒后除生成少量NO、NO2外，無其它有毒有害物質(zhì)，有利于產(chǎn)氣藥劑快速點火。

在本實施例中，煙火式氣體發(fā)生器上的產(chǎn)氣藥劑由Sr(NO₃)₂、NH₄NO₃、CH₄N₄O₃、聚乙烯醇和MnO₂組成。產(chǎn)氣藥劑由Sr(NO₃)₂、NH₄NO₃(氧化劑)、CH₄N₄O₃(可燃劑)、聚乙烯醇(粘合劑)和MnO₂(催化劑)組成，由藥劑燃燒應(yīng)接近0氧平衡的反應(yīng)原理，為使生成的氣體最大限度的向著期望的方向發(fā)展，因此，以0氧平衡進(jìn)行計算得出Sr(NO₃)₂∶NH₄NO₃∶CH₄N₄O₃＝25∶26∶49(由于催化劑和粘合劑的含氧量很少，計算時忽略)。該產(chǎn)氣藥劑具有較高的產(chǎn)氣效率，具有較低的燃燒壓力指數(shù)，產(chǎn)生的氣體中有毒有害氣體較少，易于點火，成本低廉。

由反應(yīng)式：

NH₄NO₃+0.4Sr(NO₃)₂+1.5CH₄N₄O₂→0.4S_rO+4.4N₂+5H₂O+1.5CO₂

產(chǎn)氣藥劑比容：

V＝22.41×n_i(g)

其中，n_i(g)-1kg產(chǎn)氣藥燃燒產(chǎn)物中第i種氣態(tài)產(chǎn)物的摩爾數(shù)；V-產(chǎn)氣藥比容。

根據(jù)阿佛加德羅定律，1mol氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所占有的體積為22.41L。容易計算得出1000g產(chǎn)氣藥劑約可產(chǎn)生34mol氣體，約合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下762L氣體。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。