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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 轉(zhuǎn)動(dòng)的生命線--基于胎壓監(jiān)測(cè)的爆胎緊急充氣系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 爆胎是非常嚴(yán)重的安全事故，特別是在高速公路爆胎。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)高速公路70%的意外交通事故是由爆胎引起的，而時(shí)速在160公里以上發(fā)生爆胎死亡率接近100%。本系統(tǒng)通過傳感器將爆胎信號(hào)傳遞給控制器，控制器發(fā)出指令使氣體發(fā)生器瞬間產(chǎn)生大量氣體，通過特別加工的氣道（中空輪輻導(dǎo)通輪輞和輪心處的氣體發(fā)生室）給車胎充氣，緩解爆胎車輛的不穩(wěn)定性。
- 詳細(xì)介紹：
- 統(tǒng)計(jì)表明：交通意外增加的主要原因是高速行駛中因輪胎故障引起的爆胎。在國內(nèi)，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，高速公路上的交通事故中，46%是由于輪胎發(fā)生故障引起的，而其中爆胎一項(xiàng)就占事故總量的70%以上。在枯燥的概念之外，我們可以看到一串頗為驚心的數(shù)字，高速行駛爆胎導(dǎo)致的死亡人數(shù)占高速公路意外事故死亡人數(shù)的49.81%，占受傷人數(shù)的63.94%，占直接財(cái)產(chǎn)損失的43.38%。高速行駛爆胎被公認(rèn)為高速行駛狀態(tài)下行車安全的頭號(hào)殺手。 該系統(tǒng)可以通過傳感器將爆胎信號(hào)傳遞給控制器，控制器發(fā)出指令使氣體發(fā)生器瞬間產(chǎn)生大量氣體，通過特別加工的氣道（中空輪輻導(dǎo)通輪輞和輪心處的氣體發(fā)生室）給車胎充氣，緩解爆胎車輛的不穩(wěn)定性。首次提出了“真空管胎”這一概念：外半側(cè)剛度大，韌性小；內(nèi)半側(cè)剛度小，韌性大。在正常的狀態(tài)下，真空管胎可以當(dāng)真空胎使用；當(dāng)爆胎后，氣體發(fā)生器引爆釋放氣體，通過氣體通道進(jìn)入到鋼圈與真空管胎內(nèi)半側(cè)之間，由于氣體壓力差和離心力內(nèi)半側(cè)就會(huì)向上頂起，使其緊附在外半側(cè)上，彌合了爆胎裂口，形成雙層真空胎。巧妙的適應(yīng)了緊急充氣過程，同時(shí)很好地解決了動(dòng)平衡和內(nèi)胎安置困難等問題。 由于采用了上述方案，本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：①解決了當(dāng)今汽車爆胎只能預(yù)防但不能有效處理的問題。②只是對(duì)現(xiàn)有輪胎進(jìn)行改造，并不會(huì)對(duì)汽車其他部件做很大的改動(dòng)，所以應(yīng)用起來有實(shí)際基礎(chǔ)，可以迅速普及。③基本是純機(jī)械構(gòu)造，系統(tǒng)安全穩(wěn)定④安裝和維修方便；⑤成本與原來輪胎相比并沒有增加多少，設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)制造的周期短。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在實(shí)際的輪胎檢查中，存在安全隱患的居然占到總車輛數(shù)的40%以上。由于現(xiàn)有的防爆輪胎設(shè)備及措施還未能達(dá)到保證行車安全的要求，研究開發(fā)新型爆胎預(yù)防及處理系統(tǒng)這一課題就顯得尤為重要。 獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)： 1.氣體發(fā)生器作為充氣來源，并安置在車輪中心，利用傳感器和控制器使其引爆產(chǎn)生氣體； 2.中空輪輻作為氣流通道，氣體從氣體發(fā)生室流向“真空管胎”，給輪胎緊急充氣緩解爆胎后汽車的劇烈震動(dòng)并防止失控； 3."真空管胎”在充氣后由完整的管狀變?yōu)殡p層胎，填補(bǔ)漏氣口。 相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)： A．在正常的狀態(tài)下，真空管胎可以當(dāng)真空胎或管胎使用；當(dāng)爆胎后，氣體發(fā)生器引爆釋放氣體，通過氣體通道進(jìn)入到鋼圈與真空管胎內(nèi)半側(cè)之間，由于氣體壓力差和離心力內(nèi)半側(cè)就會(huì)向上頂起，使其緊附在外半側(cè)上，形成雙層真空胎，彌合了爆胎裂口，從而保證輪胎不再漏氣，車輛正常行駛。 B．技術(shù)作用可靠安全，但仍需考慮漏氣以及真空管胎再次破裂等問題，宗旨是盡量提高可靠度。 C．高速行駛爆胎的危險(xiǎn)性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低速行駛爆胎的危險(xiǎn)性，所以設(shè)置為超過80km/h才開啟引爆模式。 D．汽車爆胎后重新充氣，之后運(yùn)行的時(shí)間取決于內(nèi)半側(cè)材料，但必須達(dá)到幾分鐘的要求。 E．用于充氣的氣體須對(duì)環(huán)境無害。 F．能在較大溫度、振動(dòng)和電磁干擾工作范圍內(nèi)工作；另一方面，應(yīng)避免過熱、劇烈撞擊、強(qiáng)磁場(chǎng)引起氣體發(fā)生器內(nèi)藥品燃燒。我們選擇的氣體發(fā)生器系統(tǒng)經(jīng)過了40 L壓力艙實(shí)驗(yàn)，這也是國際上通行的氣體發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)階段國內(nèi)外鮮有爆胎防治的有效措施，且汽車輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng)（TPMS）、爆胎監(jiān)測(cè)與安全控制系統(tǒng)(BMBS)、輪胎充氮?dú)?、?shí)心防爆輪胎等都明顯受制于有效性、成本或是其舒適性。 我們選擇的氣體發(fā)生器系統(tǒng)經(jīng)過了40 L壓力艙實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性，這也是國際上通行的氣體發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。 整個(gè)系統(tǒng)的估算成本為560元。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.參加2011年第二屆上海市創(chuàng)新論壇，被評(píng)為“十佳項(xiàng)目” 2.相關(guān)論文《Tire Pressure Monitoring Inflatable Restraint System》被EI收錄 3.委托教育部科技查新工作站進(jìn)行項(xiàng)目新穎性鑒定，未發(fā)現(xiàn)有與本項(xiàng)目“基于胎壓監(jiān)測(cè)的爆胎緊急充氣系統(tǒng)”查新要點(diǎn)和科學(xué)技術(shù)要求中提及的內(nèi)容相同的文獻(xiàn)報(bào)道
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸學(xué)校所有，允許技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作開發(fā)。
作品可展示的形式
- ■實(shí)物、產(chǎn)品■模型■圖紙■磁盤■現(xiàn)場(chǎng)演示■圖片■錄像■樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 在理論上很好得解決了當(dāng)今汽車爆胎只能預(yù)防但不能有效處理的問題，具有很強(qiáng)的研究價(jià)值。本課題不但可以解決實(shí)際駕駛過程中一個(gè)亟待解決的安全問題，而且只是對(duì)現(xiàn)有輪胎進(jìn)行改造，并不會(huì)對(duì)汽車其他部件做很大的改動(dòng)，所以應(yīng)用起來有實(shí)際基礎(chǔ)，可以迅速普及。 如果只是將真空管胎換成普通的真空胎，將氣體發(fā)生器換成氣體壓縮瓶（可內(nèi)充氮?dú)?，可延長輪胎壽命），保留其他部件，那么就形成了一個(gè)輪胎自充氣系統(tǒng)，就是說不用打氣的輪胎，并可以使胎壓始終維持在安全水平，延長輪胎壽命。
同類課題研究水平概述
- 一、當(dāng)前國內(nèi)外爆胎的解決方法 1.汽車輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng) 在輪胎的輪轂或氣嘴上安裝一個(gè)傳感器。傳感器中包括感應(yīng)氣壓的電橋式電子氣壓感應(yīng)裝置，它將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過無線發(fā)射裝置將信號(hào)發(fā)射出來。駕駛者從監(jiān)視器上就可以清楚地知道每個(gè)輪胎的氣壓值以及溫度值。當(dāng)輪胎的氣壓及溫度有異于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，監(jiān)視器將自動(dòng)報(bào)警。 2.輪胎充氮?dú)?給輪胎充氮?dú)馐且环N避免高溫引起爆胎的方法。首先，氮?dú)馐嵌栊詺怏w，分子自由行程比氧氣大，在橡膠內(nèi)的滲透率低。因此，輪胎氣壓下降速率大幅度降低，維持正常胎壓時(shí)間增長。同時(shí)，氮?dú)庠跍囟茸?化時(shí)體積膨脹遠(yuǎn)比含有水分的空氣低，因此降低了爆胎幾率。其次，氮?dú)獬涮钶喬タ裳泳徬鹉z老化。充氮?dú)獾妮喬ケ瘸淇諝獾妮喬ザ嗯?26%的里程。 3.爆胎監(jiān)測(cè)與安全控制系統(tǒng) 技術(shù)的核心是輪胎氣壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速行車制動(dòng)，使汽車在爆胎后能及時(shí)制動(dòng)，增大車輪與地面的附著力，并在ABS的支持下，使車輪滑移無法產(chǎn)生。制動(dòng)同時(shí)使爆胎車輪對(duì)應(yīng)一側(cè)正常車輪產(chǎn)生的制動(dòng)力 大于或接近爆胎車輪的滾動(dòng)阻力與制動(dòng)力之和，有效防止爆胎方向偏航。制動(dòng)更能使汽車行駛速度快速降低，徹底化解爆胎風(fēng)險(xiǎn)。 4.實(shí)心防爆輪胎 因?yàn)橛辛思雍竦南鹉z側(cè)壁，即使失去氣壓，側(cè)壁也能夠支撐車輛的重量，不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的變形，因此輪胎爆胎后并不會(huì)嚴(yán)重影響車輛的行駛，甚至車主有可能感覺不到。 二、當(dāng)前解決方法的缺點(diǎn)和不足 現(xiàn)行的胎壓檢測(cè)系統(tǒng)（TPMS），無論是直接式（PSB）還是間接式（WSB）都只停留在對(duì)胎壓的檢測(cè)上，而一旦發(fā)生諸如在高速突然爆胎的情況，只是單一的報(bào)警提醒顯然是不夠的。值得注意的是，TPMS是"事前主動(dòng)"型汽車安全保護(hù)系統(tǒng)，在輪胎出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆之前提供預(yù)警，避免重大交通意外發(fā)生。 基于此，我們提出了發(fā)明“基于胎壓檢測(cè)的自充氣裝置”的思想。 由郭孔輝院士研究論證的吉利BMBS技術(shù)雖能方便安全地使車速迅速降低，但仍避免不了爆胎時(shí)對(duì)汽車各部件及乘車人員的沖擊，以及制動(dòng)過程中輪胎附著力的降低。而安全氣囊的應(yīng)用就能很好的解決這一問題。其次，BMBS由于高昂的造價(jià)并未在家庭用車上普及，只是在極少數(shù)豪華車型上得以應(yīng)用。
