客船应急逃生门的制作方法

本发明属于客船逃生装置领域，尤其涉及一种客船应急逃生门。

背景技术：

目前，客船上根据规定配备的救生艇、救生筏等逃生装置设备均需人力操作，投入使用需要一定的时间，且乘客需从所在位置到达艇、筏所在位置才能使用。而在面对突发情况时，船上人员容易陷入慌乱，难以迅速有序的到达艇、筏所在位置，致使船上现有的逃生装置在实际情况中往往难以发挥应有的作用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种客船应急逃生门，不仅可在客船倾覆时刻自动开启，为船上人员提供逃生通道，还可以根据船体倾斜程度调整自身的展开角度以保持水平稳定，临时充当安全可靠的跳水平台，明显提高船上人员的逃生速率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种客船应急逃生门，包括逃生门门板、电磁安全锁、转轴、电动顶杆、信息采集系统、控制处理系统，逃生门门板安装在客船上层建筑侧面墙体内，逃生门门板的底部设置的转轴通过轴承安装在客船上层建筑侧面墙体内，电动顶杆连接在逃生门门板与客船上层建筑侧面墙体之间，信息采集系统包括姿态传感器与水压传感器，控制处理系统接收信息采集系统输入的信号，对船体倾覆姿态进行解算及判断，控制处理系统在判断姿态传感器与水压传感器的信号正常时控制电磁安全锁保持锁定，保证墙体密封性，当判断姿态传感器或水压传感器的信号异常时，解除电磁安全锁锁定，控制电动顶杆释放逃生门门板。并控制电动顶杆实时收放以调整逃生门门板的展开角度使之处于水平稳定状态。电动顶杆通过刚性结构的伸缩控制逃生门门板的收放，实现逃生门门板的展开释放及调整。

按上述技术方案，信息采集系统还包括a/d转换模块，姿态传感器、水压传感器分别通过a/d转换模块与控制处理系统连接，姿态传感器通过基于四元数的传感器数据算法对客船船体进行运动姿态测量，实时输出四元数、欧拉角零漂移三维姿态数据；水压传感器测量船体倾覆一侧的实际倾覆吃水数据；a/d转换模块将姿态传感器与水压传感器传入的电信号转换为控制处理系统可识别处理的电信号。姿态传感器包含三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗arm处理器输出校准过的角速度、加速度及磁数据等运动姿态数据。应用水压传感器获取船舷处多组水压力值，经过水压传感器转化为电子参数，并将信息传输至单片机。单片机根据获得的水压信号，计算出船舶左右两侧水压差，从而得到船体的横倾角度。

按上述技术方案，在逃生门门板上设置限位器，通过限位器限定逃生门门板的展开角度不小于45°。利用限位器的角度限制保证逃生通道有效开启。并且使逃生门门板起到跳水平台的作用。

按上述技术方案，电动顶杆释放逃生门门板后根据船体倾覆角度进行调整，使逃生门门板保持水平。

按上述技术方案，控制处理系统的中央处理器为51单片机。

按上述技术方案，在客船船体的艏、舯、艉3个区域的垂直中线面上分别安装姿态传感器，在客船船体的艏、舯、艉的两舷空载吃水线处分别安装水压传感器，在逃生门门板下方也设置水压传感器。当逃生门门板下方的水压传感器检测到稳定的水压信号(即船体一侧已倾覆入水至一定程度)时，对应的安全门立即开启至水平状态并保持稳定。通过水压传感器测得各部位两舷吃水，求各部位数组均值，即艏吃水、舯吃水、艉吃水，从而分析判断船舶纵、横倾斜的程度。在客船船体的艏、舯、艉3个区域的垂直中线面上分别安装姿态传感器，在客船船体的艏、舯、艉的两舷空载吃水线处分别安装水压传感器，在逃生门门板下方也设置水压传感器，可保证判断的精准性，有效防止安装位置松动、船体碰撞、挤压后骨材或板材变形导致安装部位扭曲、货物或人员碰触等情况下船舶未发生横倾而某个传感器能捕捉横倾角度误测船舶发生横倾等情况。姿态传感器分布在船体艏、舯、艉中线面，捕捉船体的漂浮状态；水压传感器通过波浪抑制设计环船身布设来捕捉船体左右干舷的吃水变化。两种传感器分别工作，采集两组数据，避免了数据整合时出现误差叠加的现象，提高了数据处理的精确度。a/d转换器可以将水压传感器和姿态传感器采集的模拟电压信号转换为单片机可识别的数字信号。

本发明产生的有益效果是：可在客船遭遇突发情况急剧倾覆时迅速开启为船上人员提供应急逃生通道，提高人员的逃生效率；还可根据船体倾覆情况及时调整自身状态以保持水平稳定，充当船上人员的跳水平台，保证人员逃生时的安全。可有效提高客船应急能力，增大客船事故中的人员生还率，减小客船倾覆事故造成的损失。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例客船应急逃生门的工作流程图；

图2是本发明实施例客船应急逃生门的技术原理图；

图3是本发明实施例客船应急逃生门的结构示意图；

图4是本发明实施例客船应急逃生门的原理分析示意图；

图5是本发明实施例客船应急逃生门的逃生门门板展开角度示意图；

图6是本发明实施例中客船的侧视图一；

图7是本发明实施例中客船的正视图；

图8是本发明实施例中客船的俯视简图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，如图3所示，提供一种客船应急逃生门，包括逃生门门板1、电磁安全锁2、转轴3、电动顶杆4、信息采集系统、控制处理系统，逃生门门板安装在客船上层建筑侧面墙体5内，逃生门门板的底部设置的转轴通过轴承安装在客船上层建筑侧面墙体内，电动顶杆连接在逃生门门板与客船上层建筑侧面墙体之间，信息采集系统包括姿态传感器与水压传感器，控制处理系统接收信息采集系统输入的信号，对船体倾覆姿态进行解算及判断，控制处理系统在判断姿态传感器与水压传感器的信号正常时控制电磁安全锁保持锁定，保证墙体密封性，当判断姿态传感器或水压传感器的信号异常时，解除电磁安全锁锁定，控制电动顶杆释放逃生门门板。并控制电动顶杆实时收放以调整逃生门门板的展开角度使之处于水平稳定状态。电动顶杆通过刚性结构的伸缩控制逃生门门板的收放，实现逃生门门板的展开释放及调整。

进一步地，如图6-8所示，信息采集系统还包括a/d转换模块8，姿态传感器6、水压传感器7分别通过a/d转换模块与控制处理系统连接，姿态传感器通过基于四元数的传感器数据算法对客船船体进行运动姿态测量，实时输出四元数、欧拉角零漂移三维姿态数据；水压传感器测量船体倾覆一侧的实际倾覆吃水数据；a/d转换模块将姿态传感器与水压传感器传入的电信号转换为控制处理系统可识别处理的电信号。

进一步地，在逃生门门板上设置限位器，通过限位器限定逃生门门板的展开角度不小于45°。利用限位器的角度限制保证逃生通道有效开启。

进一步地，电动顶杆释放逃生门门板后根据船体倾覆角度进行调整，使逃生门门板保持水平。

进一步地，控制处理系统的中央处理器为51单片机。

进一步地，在客船船体的艏、舯、艉3个区域的垂直中线面上分别安装姿态传感器6，在客船船体的艏、舯、艉的两舷空载吃水线9处分别安装水压传感器7，在逃生门门板下方也设置水压传感器。当逃生门门板下方的水压传感器检测到稳定的水压信号(即船体一侧已倾覆入水至一定程度)时，对应的安全门立即开启至水平状态并保持稳定。

本发明还可以采用双水压传感器组，具体方案如下：令两个水压传感器a、b的间距为l，所在水深均为d，假设二者的接收灵敏度相同。在单片机进行信号处理的这一段时间内，可以认为波浪水压场信号变化是一个平稳过程，它的传播方向及速度不变，即波浪水压场的时延信息是一个可以被测得的定值。当有异常水压信号存在时，只要它的时延不同，即可判断有异常信号存在，进而在后续信号处理中提取出该异常信号，确定它是否为客船实际水压信号。

在图4中，当船舶横倾角为θ时，逃生门门板展开角度为α(限位器可保证α不小于45°)，逃生门门板相对于水平面的夹角为β，三者之间的关系为：

α＝180°-θ-(90°-β)＝90°+β-θ。

在图5中，为使β稳定在0°～5°，需及时伸缩电动顶杆，改变逃生门门板展开角度α，以应对船舶倾覆的动态过程。如图5所示，顶杆长为x，x＝s+y(y为顶杆初始长度，s为顶杆行程)；电动顶杆安装高度为h；电动顶杆下活动关节距逃生门门板的轴承距离为l；根据余弦定理，x、h、l满足关系式：

x²＝h²+l²-2·l·h·cosα。

逃生门门板由多种手段联合控制：电磁安全锁在船舶正常航行状态下通电对逃生门门板进行锁定，保证墙体密封性；限位器可阻止门板在展开后的收放调整过程中展开角度收至小于45°，保证逃生通道的最低限度展开角度。

信息采集方案：在船体的艏、舯、艉3个区域的中线面上分别安装1个姿态传感器以准确的捕捉船体的运动姿态；在船体两侧逃生门下方一定位置处安装若干组水压传感器以监测船体一测的具体倾覆入水情况。

逃生门布设方案：该逃生门门板安装于客船上层建筑的楼梯间等交通节点处的外侧墙体，每层均可安装，各层之间在竖直方向上错开一定位置防止彼此在投入使用时相互干扰，安装数量根据船体结构及船上人员的数量进行配备。

控制处理方案：本发明型使用单片机作为核心处理器，以电磁安全锁和限位器作为保护装置，采用电动顶杆作为的动力装置，以实现逃生门门板的自动开启和姿态调整。

逃生门门板在船舶正常航行时由电磁安全锁锁死，当船舶面对突发情况，船体剧烈摇晃且有倾覆危险时，电磁安全锁自动断电解除锁定，逃生门门板处于待机状态；当逃生门门板下方的水压传感器检测到稳定的水压信号，即船体一侧已倾覆入水至一定程度时，对应的逃生门门板立即开启至水平状态并保持稳定，如图1、图2所示。限位器保证逃生门门板展开角度满足人员逃生的最低要求，确保逃生通道安全有效。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。