本發(fā)明屬于客船逃生裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種客船應(yīng)急逃生門(mén)。

背景技術(shù)：

目前，客船上根據(jù)規(guī)定配備的救生艇、救生筏等逃生裝置設(shè)備均需人力操作，投入使用需要一定的時(shí)間，且乘客需從所在位置到達(dá)艇、筏所在位置才能使用。而在面對(duì)突發(fā)情況時(shí)，船上人員容易陷入慌亂，難以迅速有序的到達(dá)艇、筏所在位置，致使船上現(xiàn)有的逃生裝置在實(shí)際情況中往往難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種客船應(yīng)急逃生門(mén)，不僅可在客船傾覆時(shí)刻自動(dòng)開(kāi)啟，為船上人員提供逃生通道，還可以根據(jù)船體傾斜程度調(diào)整自身的展開(kāi)角度以保持水平穩(wěn)定，臨時(shí)充當(dāng)安全可靠的跳水平臺(tái)，明顯提高船上人員的逃生速率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種客船應(yīng)急逃生門(mén)，包括逃生門(mén)門(mén)板、電磁安全鎖、轉(zhuǎn)軸、電動(dòng)頂桿、信息采集系統(tǒng)、控制處理系統(tǒng)，逃生門(mén)門(mén)板安裝在客船上層建筑側(cè)面墻體內(nèi)，逃生門(mén)門(mén)板的底部設(shè)置的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承安裝在客船上層建筑側(cè)面墻體內(nèi)，電動(dòng)頂桿連接在逃生門(mén)門(mén)板與客船上層建筑側(cè)面墻體之間，信息采集系統(tǒng)包括姿態(tài)傳感器與水壓傳感器，控制處理系統(tǒng)接收信息采集系統(tǒng)輸入的信號(hào)，對(duì)船體傾覆姿態(tài)進(jìn)行解算及判斷，控制處理系統(tǒng)在判斷姿態(tài)傳感器與水壓傳感器的信號(hào)正常時(shí)控制電磁安全鎖保持鎖定，保證墻體密封性，當(dāng)判斷姿態(tài)傳感器或水壓傳感器的信號(hào)異常時(shí)，解除電磁安全鎖鎖定，控制電動(dòng)頂桿釋放逃生門(mén)門(mén)板。并控制電動(dòng)頂桿實(shí)時(shí)收放以調(diào)整逃生門(mén)門(mén)板的展開(kāi)角度使之處于水平穩(wěn)定狀態(tài)。電動(dòng)頂桿通過(guò)剛性結(jié)構(gòu)的伸縮控制逃生門(mén)門(mén)板的收放，實(shí)現(xiàn)逃生門(mén)門(mén)板的展開(kāi)釋放及調(diào)整。

按上述技術(shù)方案，信息采集系統(tǒng)還包括a/d轉(zhuǎn)換模塊，姿態(tài)傳感器、水壓傳感器分別通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換模塊與控制處理系統(tǒng)連接，姿態(tài)傳感器通過(guò)基于四元數(shù)的傳感器數(shù)據(jù)算法對(duì)客船船體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量，實(shí)時(shí)輸出四元數(shù)、歐拉角零漂移三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；水壓傳感器測(cè)量船體傾覆一側(cè)的實(shí)際傾覆吃水?dāng)?shù)據(jù)；a/d轉(zhuǎn)換模塊將姿態(tài)傳感器與水壓傳感器傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制處理系統(tǒng)可識(shí)別處理的電信號(hào)。姿態(tài)傳感器包含三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸電子羅盤(pán)等運(yùn)動(dòng)傳感器，通過(guò)內(nèi)嵌的低功耗arm處理器輸出校準(zhǔn)過(guò)的角速度、加速度及磁數(shù)據(jù)等運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)。應(yīng)用水壓傳感器獲取船舷處多組水壓力值，經(jīng)過(guò)水壓傳感器轉(zhuǎn)化為電子參數(shù)，并將信息傳輸至單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)獲得的水壓信號(hào)，計(jì)算出船舶左右兩側(cè)水壓差，從而得到船體的橫傾角度。

按上述技術(shù)方案，在逃生門(mén)門(mén)板上設(shè)置限位器，通過(guò)限位器限定逃生門(mén)門(mén)板的展開(kāi)角度不小于45°。利用限位器的角度限制保證逃生通道有效開(kāi)啟。并且使逃生門(mén)門(mén)板起到跳水平臺(tái)的作用。

按上述技術(shù)方案，電動(dòng)頂桿釋放逃生門(mén)門(mén)板后根據(jù)船體傾覆角度進(jìn)行調(diào)整，使逃生門(mén)門(mén)板保持水平。

按上述技術(shù)方案，控制處理系統(tǒng)的中央處理器為51單片機(jī)。

按上述技術(shù)方案，在客船船體的艏、舯、艉3個(gè)區(qū)域的垂直中線面上分別安裝姿態(tài)傳感器，在客船船體的艏、舯、艉的兩舷空載吃水線處分別安裝水壓傳感器，在逃生門(mén)門(mén)板下方也設(shè)置水壓傳感器。當(dāng)逃生門(mén)門(mén)板下方的水壓傳感器檢測(cè)到穩(wěn)定的水壓信號(hào)(即船體一側(cè)已傾覆入水至一定程度)時(shí)，對(duì)應(yīng)的安全門(mén)立即開(kāi)啟至水平狀態(tài)并保持穩(wěn)定。通過(guò)水壓傳感器測(cè)得各部位兩舷吃水，求各部位數(shù)組均值，即艏吃水、舯吃水、艉吃水，從而分析判斷船舶縱、橫傾斜的程度。在客船船體的艏、舯、艉3個(gè)區(qū)域的垂直中線面上分別安裝姿態(tài)傳感器，在客船船體的艏、舯、艉的兩舷空載吃水線處分別安裝水壓傳感器，在逃生門(mén)門(mén)板下方也設(shè)置水壓傳感器，可保證判斷的精準(zhǔn)性，有效防止安裝位置松動(dòng)、船體碰撞、擠壓后骨材或板材變形導(dǎo)致安裝部位扭曲、貨物或人員碰觸等情況下船舶未發(fā)生橫傾而某個(gè)傳感器能捕捉橫傾角度誤測(cè)船舶發(fā)生橫傾等情況。姿態(tài)傳感器分布在船體艏、舯、艉中線面，捕捉船體的漂浮狀態(tài)；水壓傳感器通過(guò)波浪抑制設(shè)計(jì)環(huán)船身布設(shè)來(lái)捕捉船體左右干舷的吃水變化。兩種傳感器分別工作，采集兩組數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)整合時(shí)出現(xiàn)誤差疊加的現(xiàn)象，提高了數(shù)據(jù)處理的精確度。a/d轉(zhuǎn)換器可以將水壓傳感器和姿態(tài)傳感器采集的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：可在客船遭遇突發(fā)情況急劇傾覆時(shí)迅速開(kāi)啟為船上人員提供應(yīng)急逃生通道，提高人員的逃生效率；還可根據(jù)船體傾覆情況及時(shí)調(diào)整自身狀態(tài)以保持水平穩(wěn)定，充當(dāng)船上人員的跳水平臺(tái)，保證人員逃生時(shí)的安全。可有效提高客船應(yīng)急能力，增大客船事故中的人員生還率，減小客船傾覆事故造成的損失。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例客船應(yīng)急逃生門(mén)的工作流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例客船應(yīng)急逃生門(mén)的技術(shù)原理圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例客船應(yīng)急逃生門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例客船應(yīng)急逃生門(mén)的原理分析示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例客船應(yīng)急逃生門(mén)的逃生門(mén)門(mén)板展開(kāi)角度示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中客船的側(cè)視圖一；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中客船的正視圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中客船的俯視簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例中，如圖3所示，提供一種客船應(yīng)急逃生門(mén)，包括逃生門(mén)門(mén)板1、電磁安全鎖2、轉(zhuǎn)軸3、電動(dòng)頂桿4、信息采集系統(tǒng)、控制處理系統(tǒng)，逃生門(mén)門(mén)板安裝在客船上層建筑側(cè)面墻體5內(nèi)，逃生門(mén)門(mén)板的底部設(shè)置的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承安裝在客船上層建筑側(cè)面墻體內(nèi)，電動(dòng)頂桿連接在逃生門(mén)門(mén)板與客船上層建筑側(cè)面墻體之間，信息采集系統(tǒng)包括姿態(tài)傳感器與水壓傳感器，控制處理系統(tǒng)接收信息采集系統(tǒng)輸入的信號(hào)，對(duì)船體傾覆姿態(tài)進(jìn)行解算及判斷，控制處理系統(tǒng)在判斷姿態(tài)傳感器與水壓傳感器的信號(hào)正常時(shí)控制電磁安全鎖保持鎖定，保證墻體密封性，當(dāng)判斷姿態(tài)傳感器或水壓傳感器的信號(hào)異常時(shí)，解除電磁安全鎖鎖定，控制電動(dòng)頂桿釋放逃生門(mén)門(mén)板。并控制電動(dòng)頂桿實(shí)時(shí)收放以調(diào)整逃生門(mén)門(mén)板的展開(kāi)角度使之處于水平穩(wěn)定狀態(tài)。電動(dòng)頂桿通過(guò)剛性結(jié)構(gòu)的伸縮控制逃生門(mén)門(mén)板的收放，實(shí)現(xiàn)逃生門(mén)門(mén)板的展開(kāi)釋放及調(diào)整。

進(jìn)一步地，如圖6-8所示，信息采集系統(tǒng)還包括a/d轉(zhuǎn)換模塊8，姿態(tài)傳感器6、水壓傳感器7分別通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換模塊與控制處理系統(tǒng)連接，姿態(tài)傳感器通過(guò)基于四元數(shù)的傳感器數(shù)據(jù)算法對(duì)客船船體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量，實(shí)時(shí)輸出四元數(shù)、歐拉角零漂移三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；水壓傳感器測(cè)量船體傾覆一側(cè)的實(shí)際傾覆吃水?dāng)?shù)據(jù)；a/d轉(zhuǎn)換模塊將姿態(tài)傳感器與水壓傳感器傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制處理系統(tǒng)可識(shí)別處理的電信號(hào)。

進(jìn)一步地，在逃生門(mén)門(mén)板上設(shè)置限位器，通過(guò)限位器限定逃生門(mén)門(mén)板的展開(kāi)角度不小于45°。利用限位器的角度限制保證逃生通道有效開(kāi)啟。

進(jìn)一步地，電動(dòng)頂桿釋放逃生門(mén)門(mén)板后根據(jù)船體傾覆角度進(jìn)行調(diào)整，使逃生門(mén)門(mén)板保持水平。

進(jìn)一步地，控制處理系統(tǒng)的中央處理器為51單片機(jī)。

進(jìn)一步地，在客船船體的艏、舯、艉3個(gè)區(qū)域的垂直中線面上分別安裝姿態(tài)傳感器6，在客船船體的艏、舯、艉的兩舷空載吃水線9處分別安裝水壓傳感器7，在逃生門(mén)門(mén)板下方也設(shè)置水壓傳感器。當(dāng)逃生門(mén)門(mén)板下方的水壓傳感器檢測(cè)到穩(wěn)定的水壓信號(hào)(即船體一側(cè)已傾覆入水至一定程度)時(shí)，對(duì)應(yīng)的安全門(mén)立即開(kāi)啟至水平狀態(tài)并保持穩(wěn)定。

本發(fā)明還可以采用雙水壓傳感器組，具體方案如下：令兩個(gè)水壓傳感器a、b的間距為l，所在水深均為d，假設(shè)二者的接收靈敏度相同。在單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理的這一段時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為波浪水壓場(chǎng)信號(hào)變化是一個(gè)平穩(wěn)過(guò)程，它的傳播方向及速度不變，即波浪水壓場(chǎng)的時(shí)延信息是一個(gè)可以被測(cè)得的定值。當(dāng)有異常水壓信號(hào)存在時(shí)，只要它的時(shí)延不同，即可判斷有異常信號(hào)存在，進(jìn)而在后續(xù)信號(hào)處理中提取出該異常信號(hào)，確定它是否為客船實(shí)際水壓信號(hào)。

在圖4中，當(dāng)船舶橫傾角為θ時(shí)，逃生門(mén)門(mén)板展開(kāi)角度為α(限位器可保證α不小于45°)，逃生門(mén)門(mén)板相對(duì)于水平面的夾角為β，三者之間的關(guān)系為：

α＝180°-θ-(90°-β)＝90°+β-θ。

在圖5中，為使β穩(wěn)定在0°～5°，需及時(shí)伸縮電動(dòng)頂桿，改變逃生門(mén)門(mén)板展開(kāi)角度α，以應(yīng)對(duì)船舶傾覆的動(dòng)態(tài)過(guò)程。如圖5所示，頂桿長(zhǎng)為x，x＝s+y(y為頂桿初始長(zhǎng)度，s為頂桿行程)；電動(dòng)頂桿安裝高度為h；電動(dòng)頂桿下活動(dòng)關(guān)節(jié)距逃生門(mén)門(mén)板的軸承距離為l；根據(jù)余弦定理，x、h、l滿(mǎn)足關(guān)系式：

x²＝h²+l²-2·l·h·cosα。

逃生門(mén)門(mén)板由多種手段聯(lián)合控制：電磁安全鎖在船舶正常航行狀態(tài)下通電對(duì)逃生門(mén)門(mén)板進(jìn)行鎖定，保證墻體密封性；限位器可阻止門(mén)板在展開(kāi)后的收放調(diào)整過(guò)程中展開(kāi)角度收至小于45°，保證逃生通道的最低限度展開(kāi)角度。

信息采集方案：在船體的艏、舯、艉3個(gè)區(qū)域的中線面上分別安裝1個(gè)姿態(tài)傳感器以準(zhǔn)確的捕捉船體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；在船體兩側(cè)逃生門(mén)下方一定位置處安裝若干組水壓傳感器以監(jiān)測(cè)船體一測(cè)的具體傾覆入水情況。

逃生門(mén)布設(shè)方案：該逃生門(mén)門(mén)板安裝于客船上層建筑的樓梯間等交通節(jié)點(diǎn)處的外側(cè)墻體，每層均可安裝，各層之間在豎直方向上錯(cuò)開(kāi)一定位置防止彼此在投入使用時(shí)相互干擾，安裝數(shù)量根據(jù)船體結(jié)構(gòu)及船上人員的數(shù)量進(jìn)行配備。

控制處理方案：本發(fā)明型使用單片機(jī)作為核心處理器，以電磁安全鎖和限位器作為保護(hù)裝置，采用電動(dòng)頂桿作為的動(dòng)力裝置，以實(shí)現(xiàn)逃生門(mén)門(mén)板的自動(dòng)開(kāi)啟和姿態(tài)調(diào)整。

逃生門(mén)門(mén)板在船舶正常航行時(shí)由電磁安全鎖鎖死，當(dāng)船舶面對(duì)突發(fā)情況，船體劇烈搖晃且有傾覆危險(xiǎn)時(shí)，電磁安全鎖自動(dòng)斷電解除鎖定，逃生門(mén)門(mén)板處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)逃生門(mén)門(mén)板下方的水壓傳感器檢測(cè)到穩(wěn)定的水壓信號(hào)，即船體一側(cè)已傾覆入水至一定程度時(shí)，對(duì)應(yīng)的逃生門(mén)門(mén)板立即開(kāi)啟至水平狀態(tài)并保持穩(wěn)定，如圖1、圖2所示。限位器保證逃生門(mén)門(mén)板展開(kāi)角度滿(mǎn)足人員逃生的最低要求，確保逃生通道安全有效。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)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。