基于人椅分离信号的防窒息切割装置及方法与流程

1.本发明涉及航空救生技术领域，具体涉及一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置及方法。


背景技术：

2.弹射离机是战斗飞机遇险时常用的救生方式，飞行员在应急弹射离机时，容易因意外情况而出现昏迷，以致降落后不能主动取下氧气面罩，海上遇险落水时容易造成缺氧溺水情况，危及飞行员生命安全。波纹管切割装置是根据水上救生的需要，用以解决当飞行员弹射离机后，由于伞氧耗尽后的飞行员的供氧问题。
3.目前，国内现役已定型的氧气面罩还没有入水防窒息功能。在国外，部分氧气面罩采用入海水自动切割装置，在飞行员跳伞入海后，依靠海水盐浓度击发切割装置，切开氧气面罩波纹管，打开飞行员离机后的氧气通道，实现防窒息功能。采用盐浓度作为击发信号，当切割装置进入海水时间过短或海水浸泡不够，可能无法触发切割装置，从而造成切割装置失效，导致飞行员窒息险情发生。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置及方法，以解决现有技术中弹射离机降落后氧气面罩在防窒息方面存在安全隐患的问题。
5.本发明实施例提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置，包括：
6.金属电极，安装在座椅上，金属电极通过外置线路的接触电极与防窒息切割装置的电路板接通；
7.环刀，其一端通过转轴固定在初始位置；
8.电起爆器，其作动杆为环刀提供推力；
9.其中，电起爆器、环刀和电路板安装在壳体内；壳体固定在氧气面罩的波纹管上。
10.可选地，壳体包括第一弧形壳体和第二弧形壳体；第一弧形壳体与第二弧形壳体通过两个插销固定在波纹管上；其中，第二弧形壳体外侧还设有空腔，用于收纳环刀、电起爆器和电路板。
11.可选地，电起爆器包括密封圈和泄气小孔；其中，当电起爆器的作动杆运动到位时，密封圈失效，火药燃气通过泄气小孔缓慢排出。
12.可选地，还包括：限位装置；其中，当环刀受到电起爆器的作动杆推动，环刀绕轴转动到预设角度后，与限位装置接触，并停止转动。
13.可选地，还包括：扭簧，为切向臂结构；扭簧的载荷与卷簧方向相同；扭簧的长臂通过转轴卡在壳体的凹槽处；扭簧的短臂用于约束环刀，使环刀位于初始位置。
14.可选地，还包括：氧气浓度传感器，贴片设置在氧气面罩中，通过外置线路与电路板连接。
15.可选地，电路板与弹射救生系统电连接或无线通信连接。
16.可选地，电路板还包括自检电路。
17.本发明实施例的有益效果：
18.本发明实施例提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置，通过接收弹射离机后的人椅分离信号，触发波纹管切割装置，在入水前打开供氧通道，有效地解决在应急弹射入海后氧气面罩氧气通道堵塞导致飞行员窒息的问题，提高应急弹射的安全性。
19.本发明实施例还提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割方法，应用前述的基于人椅分离信号的防窒息切割装置：
20.根据弹射救生系统的启动信号启动切割系统；
21.获取金属电极和接触电极的连接状态，以判断是否人椅分离；
22.在人椅分离之后，激发电起爆器，推动环刀切割氧气面罩的波纹管。
23.可选地，还包括：
24.若人椅分离出现故障，则根据下降高度和/或氧气面罩中的氧气浓度，激发电起爆器，切割波纹管。
25.本发明实施例的有益效果：
26.本发明实施例提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割方法，通过接收弹射离机后的人椅分离信号，触发波纹管切割装置，在入水前打开供氧通道，有效地解决在应急弹射入海后氧气面罩氧气通道堵塞导致飞行员窒息的问题，提高应急弹射的安全性。
附图说明
27.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
28.图1示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的爆炸图；
29.图2示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的机械部分结构图；
30.图3示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的安装图；
31.图4示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的壳体连接示意图之一；
32.图5示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的壳体连接示意图之二；
33.图6示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的扭簧安装位置示意图；
34.图7示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的环刀工作状态示意图；
35.图8示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的电起爆器激发前的结构图；
36.图9示出了本发明实施例1中一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置的电起爆器激发后的结构图；
37.图10示出了本发明实施例2中一种基于人椅分离信号的防窒息切割方法的流程图。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例1
40.如图1～9所示，本发明实施例提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割装置，包括金属电极1、电路板2、环刀3、电起爆器4和壳体5，其中：安装在座椅上的金属电极1，金属电极1通过外置线路的接触电极与防窒息切割装置的电路板2接通；环刀3的一端通过转轴6固定在初始位置；电起爆器4的作动杆为环刀3提供推力；电起爆器4、环刀3和电路板2安装在壳体5内；壳体5固定在氧气面罩的波纹管上。
41.在本实施例中，波纹管切割装置启动后，工作电极使电路接通，通过监测程控器电信号判断飞行员是否人椅分离，如判定已分离，电路即触发电起爆器，输出燃气驱动推杆推动环刀，切割氧气面罩波纹管，使波纹管内腔与外部大气导通。
42.波纹管切割装置由机械部分、电起爆器4、电路板2、工作电极1和电池7等五部分组成。其中机械部分是实现切割功能的直接执行机构，包括推杆、环刀等结构；电起爆器为切割装置提供动力，通过爆炸输出燃气驱动推杆推动环刀，切割氧气面罩波纹管；电路板是切割装置的控制中枢，具有信号判别、起爆控制等主要功能；工作电极接收人椅分离信号，并将该信号传输到判别电路，经判别后激发电起爆器；电池为切割装置供电。人椅分离信号则通过金属电极与接触电极的连接状态产生的电压信号获得。
43.如图2所示，壳体包括第一弧形壳体501和第二弧形壳体502；第一弧形壳体501与第二弧形壳体502通过两个插销固定在波纹管上。其中，第二弧形壳体外侧还设有空腔503，用于收纳环刀、电起爆器和电路板。一个插销即为转轴6。
44.波纹管切割装置的控制部分主要由工作电路板2、自检电路板8组成。电子线路的作用是通过程控器电信号判断是否人椅分离，并根据判断结果激发火工品，是波纹管切割装置实现功能的关键部件。
45.如图1和图3所示，波纹管切割装置与氧气面罩波纹管配套使用。波纹管内凹槽504处配装钢丝卡圈，安装钢丝卡圈的波纹管卡在波纹管切割装置的卡槽上，即可实现波纹管切割装置与波纹管的固定；波纹管切割装置在氧气面罩上相对呼气活门的距离约70mm，波纹管切割装置与波纹管的交联关系如图4、图5所示。
46.如图6所示，扭簧9的主要作用是在初始位置固定环刀3，防止在过载作用下环刀转动破坏波纹管，扭簧采用切向臂结构，载荷与卷簧方向相同，长臂卡在壳体凹槽处，短臂约束环刀。
47.如图7所示，波纹管安装在软管切割装置内部时，环刀不会接触到波纹管10；作动杆401在电起爆器燃气的推动下，如图6所示，端头球面推动环刀外弧面，环刀绕轴转动；作动杆运动约7mm时，环刀绕轴转动45
°
，与扣盖上的斜面接触停止转动，此时环刀切割波纹管的周向范围约60％。在波纹管拉伸状态下，环刀未转动时，波纹管离环刀的距离更大，转动后切割范围更宽。
48.平时安装状态下，环刀3通过扭簧9固定在初始位置，防止在过载作用下环刀3转动
破坏波纹管10。
49.应急救生情况下，在接受到电信号时，如图8和图9所示，电起爆器4工作产生高温高压燃气，通过壳体内部的通道402到达作动杆401后部，推动作动杆作动，作动杆端头球面推动环刀外弧面，环刀绕轴转动，切割波纹管，而后燃气通过排泄通道排除，壳体内部压力降低，环刀在扭簧作用下回复原位，让出供氧通道。
50.在具体实施例中，在作动杆401运动到位时，密封圈密封作用失效，火药燃气通过作动杆和壳体之间的间隙，然后通过壳体上的泄气小孔403缓慢排出，一方面避免高压火药燃气长时间填充在壳体内部，形成安全隐患，另一方面避免火药燃气集中聚集在壳体内部大量进入波纹管内腔。
51.环刀在初始位置时，扭簧的工作扭矩为18.6n
·
mm短臂端作用在环刀上的压力为1.8n，假设环刀的质量全部集中在距转轴最远端，可承受27g的过载。在环刀最大转角位置时，扭簧的工作扭矩为105n
·
mm，短臂端作用在环刀上的压力为10n，相对作动杆作用在环刀上的推力可以忽略不计。扭簧处于最大转角位置时，作动杆上的密封圈失效，电起爆器产生的火药燃气通过作动杆与壳体之间的间隙和壳体上的泄气小孔403缓慢排出，高压气体对作动杆的作用力逐渐减小，作用力减小到一定程度时，扭簧推动环刀回位，让出占有的气体流通通道。
52.在可选的实施方式中，在氧气面罩里加装氧气浓度传感器，假如弹射救生系统的人椅分离未能成功触发，则再根据氧气面罩中的氧气浓度和下降高度，激发电起爆器，推动环刀切割。
53.本发明实施例中所提出的波纹管切割装置，其工作触发信号来源于人椅分离信号，其工作时机为人椅分离时，在飞行员落水之前，可有效保证飞行员落水后浮出水面时氧气面罩波纹管已切割，供氧通道已打开，较好的解决了飞行员昏迷落水后的供氧问题。本发明不仅适用于海水中落水人员的安全救生，也适用于淡水中落水人员安全救生，军事效益显著。
54.实施例2
55.如图10所示，本发明实施例提供了一种基于人椅分离信号的防窒息切割方法，包括以下步骤：
56.(1)弹射救生装置启动后，飞行员应急弹射出舱，救生系统在下降到一定高度时自动人椅分离，人椅分离时弹射座椅发出分离信号；
57.(2)人椅分离信号通过电子式供氧抗荷调节器、头盔转接后经波纹管传递给波纹管切割装置；
58.(3)波纹管切割装置电爆管工作，完成氧气面罩波纹管切割，在拉应力作用下缺口破面张开，形成氧气通路。
59.其中所述人椅分离信号为电信号，是波纹管切割装置的工作信号源，该信号由弹射座椅出发，通过电子式供氧抗荷调节器在头盔信号线进行一处转接，之后经波纹管传递给波纹管切割装置。
60.所述波纹管切割装置接收到人椅分离信号后，通过电子部分接通电路，电路触发电起爆器，输出燃气驱动推杆推动环刀，切割刀作用在波纹管上产生缺口，缺口产生后，在拉应力的作用下使缺口破面张开，形成氧气通路。同时为了避免在波纹管切割装置工作时
产生高温高压的火药燃气进入呼吸道对飞行员产生伤害，采用火药燃气密闭方案，加大承压部位的强度安全系数，保证火药燃气不释放到大气中，同时承压壳体不致破裂对飞行员造成伤害。
61.本发明实施例中所提出的波纹管切割装置及方法，切割装置工作触发信号来源于人椅分离信号，其工作时机为人椅分离时，在飞行员落水之前，可有效保证飞行员落水后浮出水面时氧气面罩波纹管已切割，供氧通道已打开，较好的解决了飞行员昏迷落水后的供氧问题。本发明不仅适用于海水中落水人员的安全救生，也适用于淡水中落水人员安全救生，军事效益显著。
62.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。