基本信息
- 项目名称：
- 自动破窗器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该自动破窗器利用了类凸轮机构和弹簧的储能原理，依靠弹簧提供打击力，用电磁铁控制启动，可应用在普通公共交通工具、私家车、商场、写字楼和住宅等地，紧急情况下，使破窗的工作由人手挥动击打变为最优点固定自动击打，能够定点、自动、快速的击破玻璃，使人员迅速逃离危险现场。不仅解决了传统安全锤易丢失问题，而且启动形式多样、方便灵活，并且造价低廉，具有极高的应用价值与发展前景。
- 详细介绍：
- 随着城市的不断发展，人口的膨胀，以及公交优先发展战略的推行，越来越多的人选择公共交通出行。而公共交通工具上人员众多，空间狭窄拥挤，出口较小，存在着较多的安全隐患。普通的用于公交车上的辅助逃生工具安全锤容易被盗，安全锤在使用时存在空间限制问题，且紧急情况下，乘客很难在短时间内拿到安全锤并找到合适击打点正确使用。鉴于此，我们设计发明了新型的自动破窗器。 该破窗器主要由启动机构、推动机构、发射机构三部分组成。启动机构主要由电磁铁、吸杆、冲击杆、启动环和拉手组成，通过启动机构启动整个装置。推动机构主要由推动弹簧、推动杆、推动管、启动销、止动块和止动螺钉组成，推动管、推动杆分别与锤头箱螺纹连接，整个机构起到将锤头箱送到指定位置并在指定位置启动锤头的作用。发射机构主要集中在锤头箱里面，主要由发射弹簧、锤头、启动销组成，其主要任务是将锤头弹出击碎玻璃。 自动破窗器主要利用类凸轮机构和弹簧的储能原理，用电磁铁控制启动。启动机构的冲击杆与吸杆螺纹相连，按下电源开关，电磁铁吸引吸杆时带动冲击杆对启动环产生冲击力，从而释放推动弹簧启动整个装置。弹簧推动推动杆和推动管，从而送出锤头箱，当锤头箱被送出一定距离后，止动块会抵挡住推动杆，使锤头箱停在特定位置，同时在特定位置止动螺钉阻挡启动销进一步运动，释放锤头箱中的发射弹簧，从而启动锤头完成击打。自动破窗器的操作可分为自动击打和手动击打两种类型，紧急情况下可采用自动击打，方便快捷的击碎玻璃；当电路方面出现故障时，可以启动拉手，进行手动操作。 该自动破窗器原理简单，设计合理，与传统安全锤相比，具有诸多优点。首先，该装置把力学、电学原理结合起来，将击打的能量利用弹簧事先储存起来，并找准击打点，通过电磁力将能量释放，易于专人操作，不受操作人员能力的限制。其次，启动形式多样，既可电动启动也可手动启动，方便灵活。第三，该装置的击打点事先固定在玻璃薄弱区，能快捷击碎玻璃，打击成功率高。第四，装置与车身紧紧固定，不易丢失。第五，整套装置成本可控制在40元左右，造价低廉，并且一台装置可反复使用。第六，根据不同的玻璃强度等级确定合适的弹簧型号，产品具有多样性。 由于该破窗器具备了上述所说的优势，其完全可以成为现在安全锤的替代产品，具有广泛的应用推广价值，不仅可用在公共交通工具中，在私家车、商场、写字楼、住宅等处均有利用价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 该作品的设计背景是源于传统安全锤的不可靠性与易丢失性，其目的在于设计出可以实现自动有效击打破碎玻璃的新型自动安全锤，使得在紧急情况下，使破窗的工作由人手挥动击打变为最优点固定自动击打，能够定点、自动、快速的击破玻璃，使人员迅速逃离危险现场。 设计思路是基于自动击打的功能来倒推设计的，先是击打装置如何击打，之后是推动装置的推动，最后是如何启动推动装置完成整个装置的定点自动快速击碎玻璃的任务。整个装置是依靠弹簧提供打击力，用电磁铁控制启动，使破窗的工作由人手挥动击打变为最优点固定自动击打。 创新点在于本装置可以通过电源控制启动，当危险事件发生时，操作人员只需按下开关，该自动破窗器即可自动完成破窗击打；当电路方面出现故障或是断电时，也可启动拉手，进行手动操作完成击打。启动形式多样、方便灵活，打击成功率高，操作过程不受人为能力及空间范围的限制。 技术关键就在于整个装置的巧妙组合。启动机构的冲击杆与吸杆螺纹相连，按下电源开关，电磁铁吸引吸杆时带动冲击杆对启动环产生冲击力，从而释放推动弹簧启动整个装置。弹簧推动推动杆和推动管，从而送出锤头箱，当锤头箱被送出一定距离后，止动块会抵挡住推动杆，使锤头箱停在特定位置，同时在特定位置止动螺钉阻挡启动销进一步运动，释放锤头箱中的发射弹簧，从而启动锤头完成击打。
科学性、先进性
- 目前公共交通工具上使用的辅助性逃生工具主要是安全锤，应该说，它是很有效的逃生工具，但现实生活中，它也存在有一些不足。首先是容易被盗，当前公交系统配备的安全锤基本上是一样的，这种传统型安全锤小巧轻便，易于摘取，极容易被一些人顺手牵羊。经常出现安全锤刚刚安装没几天就全部“消失”的情况。其次，当紧急情况出现时，乘客由于情绪紧张，心情急躁，很难在短时间内拿到安全锤并找到合适击打点正确使用。同时，如遇翻车等事故，乘客的活动受到空间的限制，特别是一些老弱病残人群，更不容易施力挥动锤子，使得安全锤也很难有效使用。 而我们的产品自动破窗器可以通过电源控制电磁铁，以触发弹簧开启实现击打，当危险事件发生时，操作人员只需按下开关，该自动破窗器即可自动完成破窗击打；当电路方面出现故障或是断电时，也可启动拉手，进行手动操作完成击打。启动形式多样、方便灵活，打击成功率高，操作过程不受人为能力及空间范围的限制。而且电路可以并联，能实现多窗口同时击打，可以大大的提高逃生效率。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月获北京化工大学第七届“寰球杯”科技创新与创业计划大赛金奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 产品、图纸、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 当危险事件发生时，操作人员只需按下开关，该自动破窗器即可自动完成破窗击打；当电路方面出现故障时，也可进行手动击打。它将击打的能量利用弹簧事先储存起来，并找准击打点，通过电磁力将能量释放，打击成功率高。易于专人操作，不受人为能力及空间范围的限制。整套装置成本可控制在40元左右，造价低廉，并且一台装置可反复使用，又解决了现今安全锤的一些不足之处，在完善加工方法，改进加工材料，批量化生产之后，可使成本进一步降低，重量更轻，体积更小，外形更加美观、实用。该产品不仅可用在公共交通工具中，在私家车、商场、写字楼、工厂、住宅等处均有应用价值，具有很好的推广前景。
同类课题研究水平概述
- 随着城市的不断发展，人口的膨胀，以及公交优先发展战略的推行，为了在发生危险时能让乘客迅速破窗逃生，在公交的适当地方都配置了安全锤。当前配备的安全锤基本上是一样的，这种传统型安全锤小巧轻便，易于摘取，很容易被一些人顺手牵羊。经常出现刚装好几天就全部“消失”的状况。2009年6月成都的公交车燃烧事件就有力证明了传统安全锤防盗方面的缺陷。 为解决传统安全锤易丢失的问题，宁波龙格尔仪表有限公司设计了DSC智能防盗逃生锤，本逃生锤具有声光报警功能，其在支架上正常固定放置时报警功能关闭，当逃生锤脱离支架时，逃生锤被触发发出声光同步报警，只有将逃生锤重新放回支架，报警才会停止。这样，及时的提醒和制止了人为的误动，起到了防丢失的作用，但其本质仍是人手用力挥动安全锤敲打玻璃，当紧急情况出现时，由于乘客情绪紧张，心情急躁，很难在短时间内拿到安全锤并找到合适击打点正确使用。同时，如遇翻车等事故，乘客活动受到空间的限制，特别是一些老弱病残人群，更不容易施力挥动锤子，则安全锤也很难有效使用。 目前在国内有两种非人手挥动的安全锤，一种是当前安装在成都650路公交车上的一种新型环保锤，它采用“嵌入式”设计，改变了安全锤的安装位置和击打方式。车窗右上角有一个红色按钮，按钮里面是安全锤。遇到危险的时候，顺时针旋转环保锤90度，然后掌击环保锤，通过里面设置的高强度硬质合金，就能破碎玻璃逃生。另一种是杭州公交集团退休职工吴宝发研制的一种新型弹力逃生锤。它比可乐罐略小，“罐”里有压缩弹簧与撞锤，“罐”外有拉环和封盖。在紧急情况下，人只要揭开封盖，拉动拉环，压缩弹簧就会驱动撞锤，击碎玻璃。它可以安装在车窗边缘，通过击打钢化玻璃的应力点打碎整幅玻璃。这种固定在上面的安全锤不易取走，可以避免传统安全锤因为丢失造成无法应急的问题。同时它的操作不需要多大力量，理论上老年人和小孩均可操作，但是上述操作步骤的特殊性，并不是每一个乘坐公交车的人都能够了解并迅速有效操作的，尤其是在边远小城市地区。 因此传统安全锤在方便操作、实现自动处理方面还有待改进。基于以上问题，我们对已有安全锤进行了改进，设计出自动破窗器。在依旧实现破窗功能的基础上，改变其功能实现方式，依靠弹簧提供打击力，用电磁铁控制启动，使破窗的工作由人手挥动变为最优点固定自动击打。只要操作人员按下开关即可实现破窗，节省人力，方便使用，并且击打成功率高。
