一種新型車用壓氣式安全錘設(shè)計(jì)

畢華港

一種新型車用壓氣式安全錘設(shè)計(jì)

畢華港

（山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030062）

隨著人們生活水平的提高，中國(guó)家庭的汽車保有量也逐年增加，人們對(duì)于汽車的體驗(yàn)感覺(jué)和安全意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)。在汽車駕駛的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到汽車故障、自燃甚至由于司機(jī)的操作不當(dāng)導(dǎo)致落水等現(xiàn)象，很多時(shí)候乘客會(huì)被困于車內(nèi)，嚴(yán)重影響人身安全。目前很多車上已經(jīng)配備了相應(yīng)的安全錘，但使用要求較高，破窗效率低。文章基于氣壓原理提出一種新型車用安全錘，為駕駛員日常駕駛提供安全保障。

汽車安全；安全錘；壓氣式

前言

生活中鋼化玻璃的使用日趨平常，但在緊急情況下的破拆上仍存在一定的困難性，汽車壓氣式逃生安全錘的使用起到關(guān)鍵性的作用。傳統(tǒng)安全錘破拆能力弱，破拆效率低，對(duì)破拆者力量要求較高，不適宜力量較小的女性和兒童使用，觀看網(wǎng)絡(luò)上的一些試驗(yàn)視頻發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)安全錘破拆效率遠(yuǎn)低于預(yù)期，甚至還不如普通的榔頭，而且大多數(shù)普通人使用安全錘更是隨意亂敲，沖擊不集中也會(huì)導(dǎo)致破拆效率下降。在汽車落水時(shí)，汽車落入水中后由于水中壓強(qiáng)大，用傳統(tǒng)車載逃生安全錘，力氣小的人很難破窗逃生，導(dǎo)致窒息身亡。基于當(dāng)下安全錘使用的弊端，提出一種利用壓氣式噴壺和氣壓式氣釘槍原理，用在安全錘上，該裝置外形為二級(jí)階梯狀，由兩節(jié)圓柱管通過(guò)螺紋連接聯(lián)結(jié)，整個(gè)裝置由沖擊區(qū)，密封壓力區(qū)，加壓裝置，開(kāi)關(guān)，泄壓閥等部分組成。提出的基于壓氣式安全錘，有效降低了由于車門開(kāi)不了導(dǎo)致窒息身亡事件發(fā)生的概率，為今后用車提供安全保障。

1 背景介紹

隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)家庭的汽車保有量急劇增加[1]。每年因?yàn)槠嚱煌ㄊ鹿试斐傻娜藛T傷亡的事件頻發(fā)，人們也越來(lái)越重視汽車安全性。當(dāng)汽車出現(xiàn)交通事故時(shí)第一件事情應(yīng)該先讓乘客脫離汽車，因此針對(duì)發(fā)生交通事故時(shí)，汽車逃生輔助用品顯得尤為重要，直接關(guān)系到汽車乘客的生命安全。

當(dāng)今人們更加重視出行汽車駕駛的安全性和舒適性，為了防止出現(xiàn)特殊情況，減少出現(xiàn)交通事故時(shí)的人員傷亡，很多車輛都配備了手動(dòng)安全錘，比如我們?nèi)粘Ｉ钪谐３俗步煌ǔ鲂校诠财嚨能嚧斑叡阌幸粋€(gè)類似錘型的安全錘。私家車卻很少配備安全錘，當(dāng)出現(xiàn)交通事故或者汽車本身?yè)p壞導(dǎo)致車輛車門和窗戶鎖緊的時(shí)候，同時(shí)車窗也無(wú)法正常開(kāi)啟時(shí)，很容易造成乘客被困，產(chǎn)生不必要的人員傷亡。此外我們常見(jiàn)的手動(dòng)安全錘也存在一定的局限性，對(duì)于女性和孩子，可能因?yàn)榱α啃《鵁o(wú)法使用手動(dòng)安全錘進(jìn)行破窗逃生。在車輛出現(xiàn)事故時(shí)很多人無(wú)法保持鎮(zhèn)靜，出現(xiàn)惶恐驚嚇等現(xiàn)象，也無(wú)法對(duì)事故車輛進(jìn)行破窗逃生。很多車輛有時(shí)由于乘客操作不當(dāng)或者車輛故障會(huì)行使到水中，汽車在水中時(shí)車窗受到水的壓力，也很難開(kāi)啟。今年來(lái)我國(guó)交通事故車輛自燃、車輛落水等現(xiàn)象頻發(fā)，造成的人員傷亡也很大。比如2014年的杭州公交車縱火案、2014年貴陽(yáng)公交車自燃事故、2009年成都公交燃燒事件、2000年貴州公交墜湖案等，這些交通事故都造成了很大的人員傷亡，十分痛心。如果在這些事故發(fā)生之時(shí)乘客能以最快速度逃離車輛，就可以極大程度減少人員傷亡。

針對(duì)汽車車窗的安全錘，首先考慮汽車使用的玻璃材質(zhì)，國(guó)內(nèi)汽車玻璃一般使用的是部分鋼化玻璃、純鋼化玻璃和帶夾層的玻璃這三種，對(duì)于這幾種車窗玻璃，在汽車設(shè)計(jì)時(shí)都是以安全考慮將車窗玻璃設(shè)計(jì)為堅(jiān)硬隔水保溫等特質(zhì)，但這恰恰也增加了發(fā)生交通事故時(shí)破窗逃生的難點(diǎn)。因此汽車安全錘的設(shè)計(jì)需要兼?zhèn)鋵?shí)用、可靠、穩(wěn)定、強(qiáng)度等性質(zhì)，通過(guò)安全錘頭部的強(qiáng)大力量，擊碎車窗玻璃的骨架部位，使得車窗整體脫落，目前安全錘成多樣化趨勢(shì)，有手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、電磁、機(jī)械等多種類型，但不同類型都有自身的使用缺陷，需要更加多樣便捷的新型安全錘。

2 車用壓氣式安全錘設(shè)計(jì)的必要性

由于汽車保有量的增加，人們對(duì)于汽車安全性意識(shí)提升，為提升汽車安全性，減少不必要的人員傷亡，汽車安全錘顯得尤為重要[2]。國(guó)家也有明確規(guī)定，在車輛中必須配備破窗設(shè)施。由于車輛故障及外部原因，乘客被困車內(nèi)，釀成嚴(yán)重交通事故的悲劇屢屢發(fā)生。為了乘客人身安全，對(duì)于發(fā)生突發(fā)事故時(shí)乘客的逃生方式研究迫在眉睫。

隨著科技的發(fā)展，人工智能及中國(guó)提出的中國(guó)制造2025計(jì)劃，汽車的智能性越來(lái)越強(qiáng)。尤其僅今年國(guó)產(chǎn)汽車的強(qiáng)勢(shì)崛起，類似比亞迪、吉利、長(zhǎng)城等國(guó)產(chǎn)汽車的車輛智能性和安全性能也越來(lái)越高。對(duì)于車窗的電子監(jiān)控將不斷被普及。比如現(xiàn)在得很多車輛在發(fā)生交通事故時(shí)會(huì)有自動(dòng)報(bào)警或呼救等功能，大大提高了乘客發(fā)生交通事故時(shí)的生還率。但等救援的同時(shí)，乘客也應(yīng)該進(jìn)行自救，目前并沒(méi)有一種針對(duì)不同群體，不同年齡段的通用型車窗安全錘，未來(lái)車輛安全錘也應(yīng)向更加智能化方向發(fā)展。

目前很多公共交通設(shè)施多以手動(dòng)的安全錘為主，很多安全錘被綁固于車窗的一旁，需要乘客取下通過(guò)手動(dòng)擊打車窗進(jìn)行破窗，但生活中很多乘客可能由于生病或者力量較小無(wú)法正常使用相關(guān)設(shè)施，這就需要我們有一個(gè)可以簡(jiǎn)單操作并且力量很大的裝置。對(duì)于家用轎車由于空間有限，我們不能將安全錘如同公共汽車一般綁定于汽車車柱，我們需要一個(gè)可攜帶便于取藏的一個(gè)破窗設(shè)施。因此提出一種新型的車用安全錘，最大的程度的減少事故傷亡，提高乘客的自救成功率。

3 車用壓氣式安全錘設(shè)計(jì)介紹

3.1 主要內(nèi)容和特點(diǎn)

如圖1該裝置外形為二級(jí)階梯狀，由兩節(jié)圓柱管通過(guò)螺紋連接聯(lián)結(jié)，整個(gè)裝置由沖擊區(qū)，密封壓力區(qū)，加壓裝置，開(kāi)關(guān)，泄壓閥等部分組成。

圖1 車用壓氣式安全錘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 沖擊區(qū)

（1）沖擊錘借鑒傳統(tǒng)安全錘，通過(guò)減小接觸面積，增大沖擊壓強(qiáng)，增強(qiáng)破拆效果。

（2）非工作狀態(tài)時(shí)，沖擊區(qū)管體前通過(guò)塑料蓋保護(hù)，防止誤傷。

（3）通過(guò)管體內(nèi)壁的突起和彈簧限制沖擊錘軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多次沖擊使用，同時(shí)防止錘體飛出，造成殺傷。

（4）沖擊錘外形為階梯軸狀，加壓裝置外壁略粗于沖擊區(qū)。

3.1.2 密封壓力區(qū)

（1）沖擊錘后部與管壁之間用密封環(huán)密封，并通過(guò)油潤(rùn)滑加強(qiáng)密封效果同時(shí)減小沖擊時(shí)擊錘與管壁間的摩擦。

（2）密封壓力區(qū)與加壓裝置之間通過(guò)單向閥連接。

3.1.3 加壓裝置

（1）通過(guò)裝置后端活塞實(shí)現(xiàn)加壓，原理類似于加壓噴壺。

（2）活塞手柄改裝為錘頭，用于進(jìn)一步擴(kuò)大破拆口，清理殘留碎片或裝置故障時(shí)使用手動(dòng)破拆。

3.1.4 開(kāi)關(guān)

（1）觸發(fā)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)在沖擊錘中部并通過(guò)錘體中部突起實(shí)現(xiàn)卡位，觸發(fā)開(kāi)關(guān)與外界連通。

（2）當(dāng)沖擊錘向前沖擊到玻璃面后錘體后部越過(guò)觸發(fā)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)首次泄壓，減小沖擊強(qiáng)度防止對(duì)人體造成傷害，沖擊后打開(kāi)泄壓閥，彈簧將錘體彈回復(fù)位，再次卡位。

3.2 詳細(xì)技術(shù)方案和實(shí)施效果

3.2.1 實(shí)際操作方法

（1）初次使用首先取下裝置前端的①塑料保護(hù)蓋，然后往復(fù)推動(dòng)裝置后部的⑩活塞，加壓至推動(dòng)困難。

（2）加壓完成后將裝置前端①橡膠吸盤頂住需要破拆的鋼化玻璃，一只手扶住底端，另一只手頂?、呋钊直?，確認(rèn)手持穩(wěn)定后，扣動(dòng)⑧觸發(fā)開(kāi)關(guān)，②沖擊頭在氣壓作用下向前沖擊實(shí)現(xiàn)破拆。

（3）若要進(jìn)行二次破拆，打開(kāi)④泄壓閥，彈簧將錘體自動(dòng)推回，聽(tīng)到“咔”的扳機(jī)聲證明卡位已成功，即可關(guān)閉泄壓閥，再次推動(dòng)加壓裝置加壓可進(jìn)行二次破拆。

（4）使用手持錘體破拆時(shí)，可將活塞桿推至最低并將活塞桿與⑤管體旋合固定，揮動(dòng)錘頭用尖頭錘進(jìn)行破拆。

3.2.2 破拆效率

經(jīng)過(guò)產(chǎn)品說(shuō)明書中的計(jì)算，理論上可以一次正確的使用后的沖擊便破壞掉厚度小于8 mm的汽車鋼化玻璃，若未破拆，我們同樣可以通過(guò)二次沖擊破拆。進(jìn)行一次完整的沖擊過(guò)程平均需時(shí)在10 s以內(nèi)，其中包括泄壓（2 s），瞄準(zhǔn)（1 s），沖壓（3～6 s），扣動(dòng)扳機(jī)釋放沖擊。沖壓過(guò)程時(shí)間主要與充氣次數(shù)和推拉速度有關(guān)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，每次充滿需要3～5次，正常速度一般情況下需時(shí)在7 s以下。

3.2.3 日常存放

應(yīng)避免受潮腐蝕，避免高溫以及陽(yáng)光直射，沖擊頭朝上，不使用時(shí)不隨意打開(kāi)保護(hù)殼。禁止未成年兒童使用（因需要沖壓且該裝置沖擊頭最大伸出量小于1 cm，殺傷力可控，危險(xiǎn)性遠(yuǎn)低于氣動(dòng)槍械）。

4 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）一錘兩用：對(duì)于傳統(tǒng)的緊急破拆鋼化玻璃的方式提出了新思路，除了保留了直接手持砸的傳統(tǒng)安全錘破拆方式，換用實(shí)際破拆效果更好的尖頭錘，還運(yùn)用更有效的機(jī)械原理來(lái)提高破拆效率，降低破拆難度，一錘兩用。

（2）擊打位置固定：管壁前端粘橡膠材質(zhì)的緩沖物，增大與玻璃表面的摩擦力，便于固定，可以使再次沖擊時(shí)精確的擊打同一位置。

（3）擊打角度固定：良好的解決了傳統(tǒng)擊打時(shí)雖然有尖端但是擊打角度不好控制的缺點(diǎn)，可以切實(shí)保證了垂直擊打且減小沖擊時(shí)的接觸面積，極大地增強(qiáng)了破拆能力。

（4）手動(dòng)加壓：借鑒了氣釘槍的工作原理，利用人工產(chǎn)生的高壓氣體來(lái)推動(dòng)沖擊頭沖擊。利用打氣筒上較為成熟的打氣工作原理，使人可以手動(dòng)形成壓力室。

（5）手持錘頭功能兩用：將手持擊打錘頭作為沖壓活塞裝置的手柄。

（6）使用安全保障：產(chǎn)品前端采用了裝緩沖（復(fù)位）彈簧，加厚內(nèi)壁，加裝塑料保護(hù)殼來(lái)防止沖擊頭沖出過(guò)多造成殺傷。

5 總結(jié)

隨著人們對(duì)于駕駛安全性的重視度越來(lái)越高，當(dāng)下市場(chǎng)所見(jiàn)的車用安全錘存在一些弊端，已經(jīng)無(wú)法滿足人們對(duì)于汽車行車安全的需求?；趬簹饧笆褂帽憬荻忍岢鲆环N新型的車用安全錘，乘客可以手動(dòng)積存壓力，在氣壓作用下進(jìn)行使用。適用于男女小孩等不同年齡段的人群。本文提出具體的使用方法，為汽車的行車安全提供保障。

[1] 李勇,高秀芬.淺析林蔭停車場(chǎng)推廣難題[J].山東林業(yè)科技,2014(4): 121-122.

[2] 陳桂軍.基于支持向量機(jī)的異常檢測(cè)關(guān)鍵問(wèn)題研究及應(yīng)用[D].太原:太原理工大學(xué),2016.

Design of a New Type of Pneumatic Safety Hammer for Vehicle

BI Huagang

( Shanxi Institute of Applied Science and Technology, Shanxi Taiyuan 030062 )

With the improvement of people's living standards, the number of cars owned by Chinese families is also increasing year by year, and people's sense of experience and safety awareness of cars are becoming stronger and stronger. In the process of car driving, we often encounter car failure, spontaneous combustion and even fall into the water due to improper operation of the driver. Many times, passengers will be trapped in the car, which seriously affects personal safety. At present, many cars have been equipped with the corresponding safety hammer, but the practical requirements are high, and the efficiency of breaking windows is low. Based on the principle of air pressure, a new type of vehicle safety hammer is proposed to provide safety guarantee for the driver's daily driving.

Automobile safety; Safety hammer; Compressed air

U461.91; TH69

A

1671-7988(2021)20-120-03

U461.91；TH69

A

1671-7988(2021)20-120-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.030

畢華港（1997—），男，山西應(yīng)用科技學(xué)院，研究方向：汽車工程。