一种自感应气囊式防雷靴
阅读说明：本技术 一种自感应气囊式防雷靴 (Self-induction air bag type lightning protection boot ) 是由 郭玉琴 任逸 马红磊 马博涵 祝郁 肖艳华 王健全 刘炳坤 孙浩 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种军用自感应气囊式防雷靴,在靠近鞋底上方的帮面下段覆盖有面气囊层；鞋底的最上层是鞋垫层,鞋垫层下方紧密贴合上缓冲层,在靠近脚后跟部处的上缓冲层与下缓冲层之间固定嵌有储气室,下缓冲层下方紧密贴合了底气囊层,底气囊层的下表面包裹一层胶底层；储气室的前端连接点火装置,下端通过底压力控制阀连接底气囊层,后端通过串联的面压力控制阀和导管连接面气囊层；金属传感器与气体传感器同时检测到信号时,点火装置点燃储气室中的压缩气体,气体进入面气囊层和底气囊层中使气囊膨胀；本发明不仅能有效防御地雷爆炸对脚部造成的损伤,并且能够减少冲击波与破片对腿部的伤害,降低误触的几率,提高安全性与可靠性。(The invention discloses a military self-induction air bag type lightning protection boot, wherein a surface air bag layer covers the lower section of the upper surface close to the upper part of a sole; the upper most layer of the sole is a shoe cushion layer, an upper buffer layer is closely attached to the lower part of the shoe cushion layer, an air storage chamber is fixedly embedded between the upper buffer layer and the lower buffer layer close to the heel part of the foot, a bottom air bag layer is closely attached to the lower part of the lower buffer layer, and the lower surface of the bottom air bag layer is wrapped by a rubber bottom layer; the front end of the air storage chamber is connected with an ignition device, the lower end of the air storage chamber is connected with a bottom air bag layer through a bottom pressure control valve, and the rear end of the air storage chamber is connected with the bottom air bag layer through a surface pressure control valve and a guide pipe which are connected in series; when the metal sensor and the gas sensor detect signals simultaneously, the ignition device ignites the compressed gas in the gas storage chamber, and the gas enters the surface air bag layer and the bottom air bag layer to expand the air bags; the invention can not only effectively prevent the damage of the landmine explosion to the feet, but also reduce the damage of the shock wave and the fragments to the legs, reduce the probability of mistaken touch and improve the safety and the reliability.)
技术领域
本发明属于制鞋领域，尤其涉及一种在地面作战时穿戴的军用防雷靴，减轻地雷爆炸对人体的伤害。
背景技术
现代战争虽然以信息和高科技武器的对抗为主，但战争的胜负仍然离不开地面作战，因此在战争中地雷仍然发挥着重要的作用。地雷是一种埋入地表下或布设于地面的爆炸性火器，可以方便地布置在很大的范围内，以阻止敌人前进。地雷的杀伤作用主要通过爆炸产生的冲击波以及破片来实现，爆炸中心可产生约1.5万Mpa的压力，损伤多为外伤性截肢且截肢率高达70%~80%，一旦不幸触碰到地雷，轻则造成永久性伤残，重则失去生命。据数据统计，全球地下的地雷数量达到1.1亿枚，每年因地雷导致伤亡的人数达到26000人，因此，对于能够防爆减伤的作战靴的研究就显得尤为重要。
现有的防地雷靴有采用发泡金属铝制成的地雷靴以及方形软塑料的气垫式防雷靴，体积为40×22×15cm，重量接近5kg，通过增大作用面积减轻对地雷的压强，从而防止地雷的触发，但是均具有体积大、笨重且行动不便的缺点，难以应用到实际场合中，无法满足实际作战需求。
中国专利公开号为CN207544434U的文献公开了一种防雷靴，其鞋面采用防水牛皮革，鞋头处的鞋面上方处覆盖有高强度钢包头，鞋筒采用高强度尼龙，鞋底包括位于上层的减震层、位于下层的防破片层以及高强度闭孔发泡橡胶层，具有一定得防爆功能。但是该防雷靴由于采用高强度钢材料，质量笨重，因地雷爆炸时会在一定范围内产生冲击波，仅能实现对于穿戴者脚部的防护，爆炸产生的冲击波与破片仍能对腿部造成损伤，难以实现对穿戴者的全面防护。
发明内容
针对现有防雷靴中存在的问题，本发明提供一种自感应气囊式防雷靴，相较于传统的防雷靴而言，本发明设计了内置安全气囊结构以及双保险的触发机制，一方面解决传统防雷靴质量大、行动不便的问题，另一方面安全气囊的设计增大防护的面积，且双保险的触发机制加强了本发明的可靠性与安全性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明包括鞋帮和鞋底，鞋帮的最外层是帮面，在靠近鞋底上方的帮面下段覆盖有面气囊层；鞋底的最上层是鞋垫层，鞋垫层下方紧密贴合上缓冲层，上缓冲层下方紧密贴合下缓冲层，在靠近脚后跟部处的上缓冲层与下缓冲层之间固定嵌有储气室，储气室内部存储有压缩气体，下缓冲层下方紧密贴合了底气囊层，底气囊层的下表面包裹一层胶底层；储气室的前端连接点火装置，下端通过底压力控制阀连接底气囊层，后端通过串联的面压力控制阀和导管连接面气囊层；金属传感器、气体传感器以及控制器分别嵌于胶底层的下方，金属传感器与气体传感器分别通过信号线连接控制器的输入端，控制器的输出端连接点火装置；当金属传感器与气体传感器同时检测到信号时，控制器控制点火装置点燃储气室中的压缩气体，面压力控制阀与底压力控制阀打开，气体进入面气囊层和底气囊层中使气囊膨胀，底气囊层膨胀时弹开胶底层。
进一步地，面气囊层和底气囊层均采用阻燃尼龙织物材料，面气囊层厚度为5-6mm，底气囊层的平均厚度为5mm。
进一步地，鞋垫层采用的材料为高密度海绵，厚度约为5-6mm；上缓冲层采用的材料为芳纶布，厚度约为4-5mm，防穿刺不小于1200N/mm²；下缓冲层由发泡橡胶材料制成，平均厚度约为7-8mm，减震参数大于等于15焦耳；底气囊层的材料为阻燃尼龙织物；胶底层的材料为橡胶底，厚度约1-2mm。
本发明采用上述技术方案后，具有的有益效果是：
1）相较于传统防雷靴采用钢板来防御冲击波与破片带来的损伤，本发明采用气囊与多重缓冲结构来实现对穿戴者肢体的防护，避免了体积大、笨重且不便于行动的缺点，提升了行军过程中的效率与机动性。
2）内置安全气囊膨胀后形成较大范围的防护区域，不仅能有效防御地雷爆炸对脚部造成的损伤，并且一定程度上能够减少冲击波与破片对腿部的伤害，减少断肢情况的发生；与此同时，安全气囊搭配减震材料的方法相较于传统防雷靴单纯使用减震材料的方法而言，具有更好的防护效果。
3）采用金属传感器与气体传感器双保险的触发方式，降低了误触的几率，进一步提高了本发明的安全性与可靠性。
附图说明
以下结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明一种自感应气囊式防雷靴的结构示意图；
图2是图1的控制电路连接框图；
图3是图1所示本发明在气囊膨胀后包裹示意图。
图中：1.帮面；2.内里；3.面气囊层；4.面缓冲层；5.导管；6.面压力控制阀；7.储气室；8.底压力控制阀；9.气体传感器；10.点火装置；11.控制器；12.底气囊层；13.金属传感器；14.底缓冲层；15.胶底层；16.鞋垫层；17.排扣。
具体实施方式
参见图1所示，本发明一种自感应气囊式防雷靴包括鞋帮、鞋底以及气囊触发单元三个部分。
鞋帮部分包括帮面1、内里2、面气囊层3以及排扣17，鞋帮最外层是帮面1，帮面1材料为防水牛皮革，厚度约为3mm。帮面1内层为内里2，内里2由涤纶复合材料构成，厚度约为3mm。内里2的外表面与帮面1内表面紧密贴合，内里2直接与肢体接触。帮面1的下表面与鞋底上表面固定接合。帮面1上表面高度延伸到小腿，帮面1上段包住小腿。在靠近鞋底上方的帮面1下段覆盖了面气囊层3，面气囊层3包裹一周面1下段一圈，面气囊层3采用的材料为阻燃尼龙织物，厚度约为5-6mm。当面气囊层3充气膨胀时将瞬间弹开，对穿戴者脚周实现包裹。在帮面1的前侧设有排扣17，用于排布鞋带或松紧鞋带。
鞋底部分包括鞋垫层16、上缓冲层4、下缓冲层14、储气室7、底气囊层12以及胶底层15。最上层是鞋垫层16，鞋垫层16上表面直接与肢体接触，采用的材料为高密度海绵，厚度约为5-6mm。鞋垫层16下方为上缓冲层4，两者上下紧密贴合，上缓冲层4采用的材料为高强度芳纶布，厚度约为4-5mm，防穿刺不得小于1200N/mm²。上缓冲层4下方为下缓冲层14，在靠近脚后跟部处的上缓冲层4与下缓冲层14之间固定嵌有储气室7，储气室7与上缓冲层4与下缓冲层14紧密贴合，其余部分的上缓冲层4下方为下缓冲层14也紧密贴合。储气室7材料为碳钢，钢板厚度约为1mm，中空结构，内部存储有压缩气体，内部长宽高的尺寸约为50×30×8mm，前后方向为长度方向，左右方向为宽度方向，上下为高度方向。储气室7中的压缩气体可为按一定比例混合加压的氢气与氧气，点燃后产生水且无固体颗粒，点燃前无害。下缓冲层14由发泡橡胶材料制成，平均厚度约为7-8mm，减震参数大于等于15焦耳。可以将下缓冲层14的鞋跟部设计的较厚，储气室7固定嵌在下缓冲层14的鞋跟部。在下缓冲层14的下方紧密贴合了底气囊层12，底气囊层12的平均厚度约为5mm，材料为阻燃尼龙织物。在底气囊层12的下表面包裹一层胶底层15，胶底层15四周可向上延伸至鞋帮下端面处，使胶底层15为鞋底部分的最外层，材料为橡胶底，厚度约1-2mm。胶底层15的中部呈向上凹的凹陷状且底面分布防滑凹槽，用于增加与地面的摩擦力。当底气囊层12充气膨胀时，瞬间能弹开胶底层15并覆盖穿戴者足底部。
气囊触发单元采用双传感器触发结构，包括金属传感器13、气体传感器9、控制器11、点火装置10、面压力控制阀6、底压力控制阀8以及导管5。金属传感器13、气体传感器9以及控制器11分别嵌于胶底层15的下方，金属传感器13嵌在胶底层15的中前部下方，气体传感器9嵌在胶底层15的中后部下方，控制器11安装于胶底层15中部凹陷处下方，金属传感器13用于检测地雷外部包裹的金属，气体传感器9用于检测地雷内部的火药等化学药品散发的气体。储气室7连接了点火装置10，点火装置10为电火花发生器，位于储气室7前端。同时储气室7下端还通过底压力控制阀8直接连接下方的底气囊层12，储气室7后端通过面压力控制阀6以及导管5连接上方的面气囊层3，面压力控制阀6串联导管5。
再结合图2，金属传感器13与气体传感器9分别通过信号线连接至控制器1的1输入端，将检测到的信号输入到控制器1中，控制器1中其中预设有“当金属传感器13与气体传感器9同时动作时发出指令”的程序。控制器11输出端通过控制线连接点火装置10，当点火装置10收到控制器11发出的指令时产生电火花并引燃储气室7中的压缩气体。当储气室7中的压力达到预设值时，面压力控制阀6与底压力控制阀8中的气路便打开，面压力控制阀6一端连接储气室7，另一端通过导管5连接至面气囊层3，此时储气室7中的气体将瞬间冲入面气囊层3与底气囊层12，使面气囊层3和底气囊层12迅速膨胀，包裹了穿戴者脚部并形成较大的防护区域，从而实现对穿戴者脚部与腿部的防护，如图3所示的状态。
当穿戴者处于行走状态且其前方地下埋藏有地雷时，此时嵌于胶底层15下方的金属传感器13与气体传感器9分别检测到地雷外周的金属及地雷内部化学药品散发的气体，并将信号通过输入控制器11中，只有当金属传感器13与气体传感器9这两个传感器同时检测到信号时，控制器11才会输出信号至点火装置10，控制点火装置10发生电火花，点燃储气室7中的压缩气体并迅速产生大量气体。当储气室7中压缩气体被引燃后将迅速膨胀并使储气室中压力瞬间上升，当储气室7中的气体压力达到压力控制阀的预设值时，面压力控制阀6与底压力控制阀8的气路将打开，气体分别迅速通过面压力控制阀6、导管5进入面气囊层3中，同时通过底压力控制阀8进入底气囊层12中，并迅速使气囊膨胀。当底气囊层12膨胀时将弹开其下方的胶底层15并迅速包裹穿戴者脚底部，同样，面气囊层3迅速包裹穿戴者脚周。当地雷爆炸产生的冲击波与破片经过两个气囊与鞋底结构中多重减震材料的缓冲后，最大程度实现对于穿戴者脚部与腿部的防护。
最后说明的是：以上实施例仅用来说明本发明的技术实施方案而非限制。对本发明的技术方案进行修改或等同替换、不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
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