水上个体救护具的设计与应用.docx

1、水上个体救护具的设计与应用1我国水上急救系统的发展水上救援设备是确保水中落水者在水中活动时能够安全的水上保护产品。是分为个体救生装备和集体救生装备两类,并广泛用于渔业、水上运输业、水上作业、水上运动等各种水上活动以及海关缉私、军队等特殊行业和部门。拥有漫长海岸线的国家,如英美等国,一直致力于水上救生装备的研发,并在技术方面处于领先地位。借鉴国外先进技术并研发适合于国情的水上救生装备,无疑可提高我国水上活动的安全性以及军队在水域作战的战斗力。笔者针对个体水上救生装备的概念、历史、分类及结构进行分析与研究。2“救生衣”的概念随着个体水上救生装备的发展,其结构及形式呈现多样化,很多个体救生器材已不是

2、像衣服一样穿在人体上,而是提供浮力的部件集成在网眼背心或其他衣服上面,或者装在袋子里挂于腰部,使用时套在脖子上等。因此，以前常用的“救生衣”这一概念的内涵和外延已发生分离，已经不能准确体现现有多样化的个体救生装备的结构特点。美国海岸警卫队(theUnitedStateCoastGuard)、国际标准化组织(InternatiOnalStandardOrganization)称其为个人漂浮装置(PerSOnaIFlotationDevices),美军军用规范则称其为救生具(LifePreSerVers),都不含“衣”的概念;英国标准(BritiShStandard)称之为救生夹克(Lifejac

3、kets)和浮力装备(BUoyanCyaids),但实际仍是背心。笔者认为“救生衣”的概念已不够确切。为了比较全面地概括各种结构的个体水上救生装备,并扩展开发个体救生装备的思路,笔者提出“水上个体救生具”的概念。水上个体救生具是指随身携带、供个体使用的一种在紧急状况下可以提供浮力以使落水者漂浮在水面上的水上救生工具,简称救生具。3气胀式拯救具在国外的发展历程水上个体救生具的历史可追溯至公元前。在伦敦大英博物馆的“猎人画廊”中,有一尊公元前800年时期的大型浮雕,刻画了亚述王朝的士兵利用吹气的皮囊渡河的场面。吹足气的动物膀胱、麦杆、芦苇、灯芯草救生具一直是中世纪人类所使用的单人救生器材。公元前2

4、5年,战地记者曾报道了一种软木救生器材;公元1757年,一个名叫GelaCy的法国人制成了一件软木救生衣;约6年之后,英国人Wilkinson也设计制作了一件软木救生具,这种救生具后来在英国海军中得到了应用；与此同时,英国人Cobb发明了充气救生具，由牛皮制成,胸前两个气囊,背后一个气囊,各囊间有管子相通；1823年,CharlesMacintosh在苏格兰首先制造出防水胶布，并用它与ThomasHancock合作制作了一件充气救生具；1838年美国人查尔斯古德伊尔发明了橡胶硫化的新方法,使胶布性能有了极大的提高,从而为气胀式救生具的发展提供了重要的物质条件,但由于当时没有机械装置,气胀式救生

5、具只能用嘴吹气,既费时费力，又不能适应紧急救生的需要,因此,二战以前没有得到广泛应用。直到二次世界大战,软木救生具一直占主导地位,其形状与背心相似,胸前与胸后浮力基本相同，以使落水者在水中呈直立姿势。在二战中，各交战国海上死亡人数惊人,严酷的事实引起了战后许多国家对海上救生研究的重视。1952年,英国海军首先研制成功了适合海军用的5580型充气式救生具;与此同时,美国开始研究木棉、泡沫塑料、玻璃纤维等固有浮力救生衣并比较其优缺点,于20世纪50年代初期也研制成功了充气式救生具,从此,充气式救生具得到了广泛发展及应用。软木救生具由于浮力材料过硬逐渐被淘汰,木棉和泡沫塑料成为了固有浮力救生具的主导

6、浮力材料。泡沫塑料作为浮力材料历经了PVC,PE,EVA及橡塑共混等几代产品,性能日趋完善,广泛用于各种救生具。在材料发展的同时,发达国家已经从救生具的检测评价方法、结构设计、属具研发、用途细化等方面展开了全面的研究,并取得了比较显著的进展。4性能急救具的要求作为个体水上救生装备,无论何种形式的救生具,一般应具有如下性能：1）安全漂浮性能救生具有足够的浮力和合理的浮力分布,使落水人员的口鼻高出水面而不影响呼吸,保持安全漂浮姿势;军用救生衣还应使落水指战员处于能顺利进行战术技术动作的飘浮姿态。2）营救性能救生具应该提供：可营救属具,例如,示位灯、哨笛等声光示位装置,且颜色鲜艳国际通用色为186橙

7、黄色;可供捞救的属具,例如,捞救吊带；可对付来自水中危险的物品，如趋鲨剂等，以及部分延缓生存的属具,如淡水等。3）适体性能救生具必须具有一定的适体性,使携带方便,长期使用时人体无不舒适感,并且不妨碍使用者的其他活动。4）保暖性能对于寒冷水域,救生具必须具有一定的保暖性能,避免使用者因在水中热量的迅速丧失而导致体温下降过快引起的死亡。以上4种性能中，安全漂浮性能是救生具必须具备的基本性能,而不同用途的救生具,对其他3种性能的侧重点有所不同,特殊用途的救生具还有另外特殊的要求。例如,军用救生具的包覆材料往往要求具有防火阻燃性能,为能够携带武器,浮力的要求高,对其营救性能要求更高;而运动用救生具除了

8、安全漂浮性能外,往往更注重其适体性。5救助织物的制备水上个体救生具根据其用途、结构和浮力材料的不同,有不同的分类方法。限于篇幅,笔者仅给出几张图例：图1为英国海军用9形救生具,套头式结构，由泡沫塑料和气囊共同提供浮力,泡沫提供6kg基本浮力,通过口充气阀可以补充浮力；图2为作业用救生具,背心式，以泡沫塑料作为浮力材料,腰部有固定调节带加以调节；图3为充气式救生具,挽式,配备手动自动合一的充气装置，同时配有口充气阀以便于漏气时补足浮力和放气。6常用急救具的结构救生具根据用途、结构和浮力材料的不同有种种分类方法,但实际上各个方面的不同又是相互关联和制约的。救生具的结构决定了浮力分布和适体性能，并影

9、响了属具的配备、浮力材料的选用和提供浮力的方式;不同浮力材料也要求有不同的结构。6.1后产品上可固定人体下的拯救具充气式救生具通过对热合气囊充气来提供浮力,气囊应要求有良好的气密性。充气式救生具通常有短式、套头式、腋下式和背心式等几种结构形式：6.1.1挽式挽式救生具气囊呈倒U字形套在使用者的颈部,有单囊和双囊之分。双囊桅式救生具的囊和襄之间相互独立,各自配备一套充气装置和口充气阀。扼式救生具通常背部无浮力材料,浮力集中于胸前,颈后有部分浮力用以支撑头部,可以保证使用者在水中呈后倾安全漂浮状态;为避免救生具从身体滑脱,挽式救生具腰部有可调节紧固带,后颈部也有绳带固定于后腰或者前面囊上有绳带固定

10、于前腰,有的救生具有一根或两根裆带,例如,美军用MK-46PA伞兵用救生具往往配备有两根裆带,航空用儿童救生具则配有一根裆带。扼式救生具的造型有二种:一种是无领条状,甚至对折后呈窄条状,但充气后对折部分打开，有足够的浮力，多用于工作用救生具和军用救生具;另一种是无领圆弧状,充气后气囊前面下摆部有圆弧形放大,使脖颈部位更适合人体而不易滑脱，口鼻不易进水，多用于航空、航海等领域。6.1.2套头式套头式救生具和挽式救生具一样,有单囊和双囊之分。前身气囊长及胸腰部,充气后,胸前气囊呈长方形提供绝大部分浮力,颈后气囊浮力用以支撑头部。由于套头式圆形领部充气后围度小于人体头围，因此,救生具不易从人体滑脱。

11、为了固定前胸气囊,一般配有腰带加以调节,腰带从气囊上的裕神穿过。套头式救生具一般适用于海域状况复杂恶劣的环境，多为远洋货轮船员用。套头式救生具在未充气时有两种放置方式:一种是直接套在脖子上,遇水后通过自动或手动充气使气囊鼓胀提供浮力；另一种是折叠后放在特制的袋子里,挂于腰部,使用时取出套在脖子上。6.1.3腋下式腋下式救生具一般为双囊结构,左右腋下各一囊,通过腰带固定在人体上,浮力均布在两腋下,使人体在水中呈直立漂浮状态。例如,我国空军飞行员用救生具，未充气时,可折叠置于两腋下,体积小且便于携带。6.1.4背心式背心式救生具将箱式气囊固定在背心上，由背心状织物代替绳带,将气囊固定于使用者身上,

12、有较好的穿着舒适性。其救生效果与胡式相同。6.2棉、泡沫塑料急救具目前,常用的固有浮力式救生具有两种，即木棉救生具和泡沫塑料救生具。因木棉和泡沫塑料都是软质材料易于裁制成预制件,常作为适体性要求高的背心式救生具,也称救生夹克。6.2.1木棉拯救具木棉是絮状纤维材料,通过纤维自身特有的高的中空率和纤维间空隙而提供浮力。木棉救生具是通过木棉纤维填充在包覆面料里制成。常见的款式为背心式样,例如,我国早期的64型救生背心。一般有两个囊,分布在左右胸,后面无浮力材料。腰部配有固定调节带,部分配备裆带或者通过肩带加以调节。6.2.2调节带带泡沫塑料因其易加工性能、低廉的价格、优良的闭孔结构和拒水性能、可控

13、的发泡倍率而成为目前应用最为广泛的固有浮力材料。最常见的泡沫塑料救生具为背心式样,具体结构有以下几种：小尖领,无袖,背部无浮力材料,腰部有固定调节带,多为作业用救生背心；大而低的袖笼弧线,圆领,两侧可以调节,细的肩带,背部为浮力材料,部分下摆可以收拢,具有良好的适体性,运动用救生具多为此类； 尖领,无袖,前面和两侧皆有浮力材料,且浮力分布被分为大小不同的块状,厚度也不相同，以增加适体性和减少浮力损失,一般配备34根固定调节带,部分配有裆带； 背部有浮力材料但部分镂空的背心式救生具,利于通风散热,多为作业时用。除背心式外,泡沫塑料救生具有以下几种式样：扼式。颈后有浮力材料,前面为两直条状,腰部有

14、固定调节带；套头式。泡沫较厚,前面两块,领部一块,底部有固定调节带,有的在胸腰部也有，多用于客船乘客用；夹克式。有领有袖,底边和袖口有松紧带可以收拢，同时具有保暖功能。6.3 省原理的急救固有浮力和充气结合式救生具一般用于军方,木棉或泡沫塑料产生的固有浮力提供6kg以上基本浮力,可以保证一个不负载任何载荷的体重75kg的成人浮于水面,而充气气囊用以补足浮力使人体以最节省体力的姿势等待营救。这种救生具共有两种类型：1）木棉囊和气囊共同提供浮力的救生具例如,我军81-2型海军用救生衣即为这种类型。基本结构为背心式,无袖,充气单囊从前胸过肩，背后无浮力材料;遇水充气后前后浮力为3：L可以自动翻转人体

15、至安全漂浮状态,且头部有依托,一般有腰部调节带,还有裆带加以固定,有口充气、手动和自动充气3种方式，可以根据实际要求选用。2）泡沫塑料和气囊共同提供浮力的救生具有两种结构:一是套头式,用于军队,例如,英国海军9形救生具（见图1）;二是背心式,泡沫塑料填充在胸前和两侧,气囊缝合在肩线上,充当领部,遇水后气囊鼓胀提供浮力支撑头部。6.4 颈后有领的急救具人体的头部比重最大,且口鼻呼吸器官均在头部,理论上讲只要保证头部浮于水面就可以起到救生的基本作用,所以,领部结构对于绝大多数救生具而言是至关重要的。救生具的领部起到两个作用：一是防止救生具从头部滑脱,并支持头部浮于水面,如套头式救生具；二是颈后有领

16、的救生具的领部可以支撑头部以避免头部后倾而口鼻进水,使人体以最节省体力的方式等待营救,适合于丧失意识的落水者以及没有自我调整能力的婴儿和儿童。领部的浮力提供方式有两种,一是气囊、二是固有浮力材料。充气式和复合式救生具以气囊充当领部,通常呈直条状位于颈后。固有浮力材料救生具的领部通常填充泡沫,呈大小及弧度不同的圆弧状。领部的具体造型有以下几种：鸡心领用于背心式和夹克式救生具；小圆领用于套头式救生具；大圆领用于运动用救生具；不提供浮力的小翻领用于保暖救生具；提供浮力的大翻领用于儿童用救生具以及在复杂海域状况使用的救生具。6.5生具的带锁和下装救生具上的绳带用以固定救生具在人体上,避免因浮力作用而导

17、致滑脱，同时通过调节使其适合不同体形的人体。救生具上的绳带共有5种:可调节腰带、肩带、两侧边带、裆带、捞救吊带。几乎所有救生具都配有腰带，宽窄各异,通过插锁或金属环连接。可调节肩带和可调节两侧边带多用于运动用救生具，以减少肩部及两侧的束缚利于各种动作。裆带有两种形式:一种是只有一根从前身中部过裆连接到后身中部,宽窄各异,多用于儿童救生具；另一种是两根,从前身两侧过裆连接到后身,用于浮力较大、在气象状况恶劣的海域使用的救生具,或需要携带武器装备的军用集成救生具。捞救吊带往往缝在救生具腰部里层，只露出用于起吊的绳环在外面。除了以上几种,还有由腰带和连接前后腰的过肩带组成的集成固定带具(harnes

18、s),可和救生具配套使用，固定救生具于人体并提供捞救吊环。6.6反光膜和反光袋救生具需要配备营救属具和生存属具,一般是放在口袋里或者附着在救生具不同部位,不改变其整体结构,不影响浮力分布。反光膜常置于左右两肩部或大翻领上,可浮于水面。示位灯置于后肩或前胸部,漂浮后也浮于水面。其他属具如示位灯电池、哨笛、淡水袋、驱鲨剂、GPS定位系统等都置于口袋中。部分救生具还配备防溅射帽,和领部或肩部连接,使用时包覆头部连接在前胸。7复配后的浮体性技术从救生具的种类和结构分析可以看出，救生具的类型日益繁多,结构款式已开始注重细节设计。救生具类型的多样化为功能的集成和用途的细化提供了可能,而结构的多样化为浮力分

19、布的多样化提供了可能。以往的救生具只强调浮力值,注重飘浮功能,而相对忽视了浮力分布,类型和功能单调。救生功能除了以浮力为必要条件外,还要有适当的浮力分布，以保证落水者能自动翻转到口鼻高出水面,保证不同的水中姿势要求的实现;要有适体性的结构设计，以满足使用者其他活动的要求;要配备性能优良的营救属具,增加救生具的可营救性能。笔者认为,救生具的发展应该以材料、结构和属具的发展为重点和落脚点,做到以人为本，往舒适、高效、多功能的营救性能方发展。首先是材料,包括浮力材料以及包覆面料。气囊和高发泡倍率泡沫塑料将作为主要的浮力材料,它们将朝着减少存放体积、穿用舒适、减轻重量而浮力增大的方向发展。包覆面料应朝着减轻重量、增加功能的方向发展,如增加阻燃功能、提高表面的光滑度及手感等。其次是结构设计,通过结构设计完美浮力分布,提高适体性。即从浮力分布出发,对水中的姿势进行控制,从工效学的角度对适体性、舒适性以及在水中动作的完成进行设计控制。最后是各种属具，以保障落水者的生命安全及增加可营救性为目的，改进和研发新型属具，改善现有属具的性能,朝集成化、小型化和功能增强的方向发展,如提高示位灯的光强和使用寿命、减少其重量等。