一种用于高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置的制作方法

1.本发明涉及抗高反装置领域，特别是涉及一种高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置。


背景技术：

2.高原边防战士徒步巡逻，高海拔地区官兵遂行高强度任务，均会遇到程度不同的高原反应，引起身体的各种不适，甚至会影响到战斗力的生成。海平面高度1个标准大气压约为100kpa左右，每升高1000米海拔高度，大气压约下降10kpa，当上升到3000米高度，大气压约为70kpa左右，氧分压约为海平面的70％；当上升到4000米高度，大气压约为60kpa左右，氧分压约为海平面的 60％左右。我们知道，当吸入空气的氧分压低到60～70％以下时，就会出现缺氧症状，产生高原反应。
3.对于应对高原反应，目前大部分处置情况是出现高原反应后尽快吸氧，优点是见效快，缺点是机体过度缺氧容易发生失代偿加重身体负担，且制氧灌氧不便，极端情况下氧气耗尽后高原反应甚至严重高山病则难以控制。实际上高原反应最主要的原因就是较低的大气压下较低的氧分压导致相对缺氧过多，较强体力活动耗氧过多，因此解决高原反应的最好方法就是发病前期做好预防，随高原徒步行进源源不断地产生需要的压缩空气，做到军事作业或体能训练强度越大，提供温暖的压缩空气越多。该装置最大优势是利用人体自身重量和作业动能冲量做功从而压缩空气，不受高寒、缺电、时长、路远等不利条件的影响，可多次重复使用。
4.平原地带是不会发生高原反应的，如果人体时时、处处能吸到接近平原一样密度的空气，则高原缺氧的问题迎刃而解。现有携行抗高反装置如瓶装氧气类总会耗竭，且空气压缩装置类总会受到缺电影响。因此，亟需一种高原单兵抗高反装置，能够解决现有抗高反设备受缺电、时长、易损耗等不利条件影响的问题。


技术实现要素：

5.根据以上技术问题，本发明提供一种用于高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置，其特征在于包括：靴筒、靴底、气垫、气囊、压缩气体导流管、呼吸管、稀薄空气进气管组成，所述靴筒上侧中层填充有气囊，所述靴底安装有气垫，所述气垫通过输送管和气囊连接，所述气囊通过压缩气体导流管和呼吸管连接；所述靴体鞋底分为上层、中层、下层组成，所述中层脚掌、脚跟处分别设置有气垫，所述气垫通过后套连接管和稀薄空气进气管连接。所述呼吸管顶端连接有气流压力传感器。
6.所述气垫顶部、底部分别设置有插卡，插卡分别插入上层、下层的凹槽内，并通过胶水固定。
7.所述输送管、后套连接设置在靴筒侧面。
8.所述气囊包裹在靴筒外侧。
9.所述靴筒后侧固定有气囊。
10.所述靴筒中部设置有气囊。
11.所述输送管、后套连接管上分别安装有单向调节阀。
12.所述稀薄空气进气管上端开口位于后脖颈衣领外，从脖颈处通过外衣内面沿冠状面外侧向下穿行到脚跟后套连接管，下端开口连接后套连接管，目的是保证气体来自于呼吸道水平面，相对于靴底地面的空气更为新鲜卫生，同时还可以使寒冷空气升温。
13.所述压缩气体导流管，采用无弹性医用塑料管，从靴筒气囊上缘通过外衣内测上行到脖颈处，主要用于导流并升温冷空气；
14.所述呼吸管为耳麦式呼吸管，所述耳麦式呼吸管背部下端与气体导流管连接，呼吸管颊部鼻孔端设置一个气流传感器，用于控制符合自身呼吸节律的新鲜标准大气压空气。
15.所述耳麦式呼吸管背部下端与气体导流管插拔式连接，呼吸管耳部悬挂于两耳廓外上侧，呼吸管颊部两侧垂直向下经颞颌部斜向下绕设到两鼻孔，其端口均设置一个气流传感器，用于控制符合自身呼吸节律压缩空气的输送。呼吸管颊部两侧与背部下端通过弹性绳索连接固定，避免呼吸管在军事作业或遂行任务时松动失落。
16.所述气垫具有可扩充弹性，其气垫面积与实际徒步靴底前后受力面积相当，气垫顶部、底部插卡可直接插入到靴底上下层插槽内，并用强粘性胶水固定于靴底上下层，两个气垫各自连接一根连接管，连接管通过靴底中层穿行到脚跟沿后套向上连接气囊。
17.所述后套连接管在气囊开口处设立一个单向出气阀，后套上部连接管与向下穿行的稀薄空气进气管交叉连接，两者交叉处进气管口设置一个单向进气阀。
18.所述靴筒处的气囊外层柔软，内层无弹性不变型，当靴底受压时，气垫内气体压缩到气囊；当靴底脱离受压时，气垫通过自身弹性扩张到原状，此时气垫内气压低于外界大气压，外界空气再次冲入到气垫。靴底受压、失压如此循环，保证气囊内空气压缩到正常大气压。
19.所述稀薄空气进气管和压缩气体导流管反向并行于裤腿外侧，上行交叉融合于腰部裤带以下，后穿出裤带外部沿背部上衣内测上行到后脖颈衣领处。
20.本发明的有益效果为：本发明的主要目的就是将稀薄空气压缩到接近标准大气压的程度。本发明的目的是提供一种高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置，利用高压打气筒原理，通过作战靴气垫周期性的交替受压、失压，将稀薄气体加压到靴筒气囊，输出加温的标准气压的空气供人体呼吸，以解决现有抗高反设备缺电、时长、易损耗等不利条件影响的问题。
21.本发明提供设置抗高反作战靴，靴底气垫周期性受压、失压在单向调节阀的作用下，稀薄空气变成压缩空气进入到靴筒气囊，气囊内压缩空气随导流管逐渐加温，通过耳麦式呼吸管输送到鼻孔端，在呼吸管鼻端气流压力传感器的作用下，呼吸到符合自身呼吸节律的压缩空气，从而避免高原反应的产生。同时稀薄空气进气管和压缩空气导流管一体合成，穿行于外衣内侧系带固定，使得外界冷空气逐渐升温。该装置经久耐用，使用时间更长，不会影响到活动，不受高寒或无电等条件的影响，特别适用于在高原地区从事体力活动官兵使用。
附图说明
22.图1为本发明结构示意图；
23.图2为本发明结构示意图；
24.图3为发明空气流通示意图；
25.图4为本发明单向调节阀结构示意图。
26.图5为本发明气垫安装示意图。
27.图6为本发明使用时示意图。
28.图7为本发明靴筒俯视图。
29.图8为本发明鞋底结构示意图。
30.如图：靴筒1、气垫2、气囊3、压缩气体导流管4、呼吸管5、稀薄空气进气管6、气流压力传感器7、后套连接管8、单向调节阀9、靴底10。
具体实施方式
31.实施例1
32.本发明提供一种用于高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置，其特征在于包括：靴筒、靴底、气垫、气囊、压缩气体导流管、呼吸管、稀薄空气进气管组成，所述靴筒上侧有气囊，所述靴底安装有气垫，所述气垫通过输送管和气囊连接，所述气囊通过压缩气体导流管和呼吸管连接；所述靴体鞋底分为上层、中层、下层组成，所述中层脚掌、脚跟处分别设置有气垫，所述气垫通过后套连接管和稀薄空气进气管连接。
33.所述气垫顶部、底部分别设置有插卡，插卡分别插入上层、下层的凹槽内，并通过胶水固定。
34.所述气囊安装在靴筒上侧中层。所述输送管、后套连接管上分别安装有单向调节阀。
35.所述稀薄空气进气管上端开口位于后脖颈衣领外，从脖颈处通过外衣内面沿冠状面外侧向下穿行到脚跟后套连接管，下端开口连接后套连接管，目的是保证气体来自于呼吸道水平面，相对于靴底地面的空气更为新鲜卫生，同时还可以使寒冷空气升温。
36.所述压缩气体导流管，采用无弹性医用塑料管，从靴筒气囊上缘通过外衣内测上行到脖颈处，主要用于导流并升温冷空气；
37.所述呼吸管为耳麦式呼吸管，所述耳麦式呼吸管背部下端与气体导流管连接，呼吸管颊部鼻孔端设置一个气流传感器，用于控制符合自身呼吸节律的新鲜标准大气压空气。
38.所述耳麦式呼吸管背部下端与气体导流管插拔式连接，呼吸管耳部悬挂于两耳廓外上侧，呼吸管颊部两侧垂直向下经颞颌部斜向下绕设到两鼻孔，其端口均设置一个气流传感器，用于控制符合自身呼吸节律压缩空气的输送。呼吸管颊部两侧与背部下端通过弹性绳索连接固定，避免呼吸管在军事作业或遂行任务时松动失落。
39.所述气垫具有可扩充弹性，其气垫面积与实际徒步靴底前后受力面积相当，气垫顶部、底部插卡可直接插入到靴底上下层插槽内，并用强粘性胶水固定于靴底上下层，两个气垫各自连接一根连接管，连接管通过靴底中层穿行到脚跟沿后套向上连接气囊。
40.所述后套连接管在气囊开口处设立一个单向出气阀，后套上部连接管与向下穿行
的稀薄空气进气管交叉连接，两者交叉处进气管口设置一个单向进气阀。
41.所述靴筒处的气囊外层柔软，内层无弹性不变型，当靴底受压时，气垫内气体压缩到气囊；当靴底脱离受压时，气垫通过自身弹性扩张到原状，此时气垫内气压低于外界大气压，外界空气再次冲入到气垫。靴底受压、失压如此循环，保证气囊内空气压缩到正常大气压。
42.所述稀薄空气进气管和压缩气体导流管反向并行于裤腿外侧，上行交叉融合于腰部裤带以下，后穿出裤带外部沿背部上衣内测上行到后脖颈衣领处。
43.靴底用于受压、失压的脚掌气垫和脚跟气垫，压缩气体有节律地通过脚掌连接管、脚跟连接管、后套连接管，在单向调节阀的作用下进入到气囊，其中后套连接管下部充填密度可变气体，中部连接管进气管开口处设有单向进气阀，上部连接管气囊开口处设有单向出气阀；气囊顶部通过压缩气体导流管连接耳麦式呼吸管，经耳廓外上侧、颊部两侧垂直向下经颞颌部斜向下绕设到两鼻孔，通过气流传感器输送控制符合自身呼吸节律的压缩空气。
44.实施例2
45.作战靴42码脚掌气垫规格为近似椭圆柱形，内部长径、宽径和柱高分别为 8cm、5cm、1cm，脚跟气垫2分别为6cm、5cm、1cm，其他鞋码可适当调整气垫尺寸。气垫顶部、底部插卡可直接插入到靴底上下层插槽内，并用强粘性胶水固定于靴底上下层。每个气垫在不受压的状态下均能快速恢复到原始最大状态形成相对真空，利于稀薄气体再次快速充入。连接管、进气管、导流管、呼吸管管内直径统一为1cm，脚掌气垫相连的后套连接管长度为15cm，脚跟气垫相连的后套连接管长度为10cm。以上气垫和连接管同靴底绝对隔绝，保证内部干净卫生。
46.脚掌气垫和脚跟气垫承受压强大于1个标准大气压方可实现上述目标。假定20岁男性标准体重f＝60kg，按照走路行进(6km/h)的自身重量和运动冲量分析，脚掌和脚跟至少要各自承受70％；如为跑步行进(10km/h)，则脚掌和脚跟至少要各自承受自身重量的100％，即脚掌和脚跟至少要各自承受60kg。一个标准大气压为每平方厘米承受1kg力，按此计算，走路行进脚掌气垫内最大压强为40kg/(8cm*5cm*π/4)＝1.27个标准大气压，脚跟气垫为40kg/(6cm*5cm* π/4)＝1.69个标准大气压；跑步行进脚掌气垫内最大压强为60kg/(8cm*5cm* π/4)＝1.91个标准大气压，脚跟气垫为60kg/(6cm*5cm*π/4)＝2.54个标准大气压。按照海拔每增加1000m，大气压减少10％计算，5000m海拔高度仅为0.5 个标准大气压。根据理想气体状态方程pv＝nrt得知，每次气垫内nrt实际上是一个等量，如压缩气体容积减小50％，则压强增加1倍。可见，人体在5000m海拔高度行走，气垫空气容积很容易压缩到一半，压强可达到1个标准大气压，即使能吸到0.8个大气压空气，也能很大程度上降低缺氧的风险。
47.脚掌气垫1容积最大为8cm*5cm*1cm*π/4，脚掌气垫相连的后套连接管5 内容积为0.5cm*0.5cm*π*15cm，总容积为8cm*5cm*π/4*1cm 0.5cm*0.5cm*π *15cm＝43.17cm3，同理脚跟气垫和连接管总容积为6cm*5cm*π /4*1cm 0.5cm*0.5cm*π*10cm＝31.4cm3。按照走路行进每分钟至少120步计算，可产生1个标准大气压空气(43.17 31.4)*120/2＝4474cm3.按照每分钟需要 12升1个标准大气压空气来考虑，则该作战靴空气压缩装置在5000米海拔高度可提供符合标准的三分之一空气量，能极大地预防高高原缺氧症状。
48.靴筒气囊分布于靴筒上侧四周，存储气体总容积和压强应当满足人体呼吸规律。靴筒气囊外围直径为12cm，内围直径为10cm，高度为10cm，则靴筒气囊容积为(π*6cm*6cm
‑
π*5cm*5cm)*10cm＝341.8cm3.靴筒气囊必须保证至少有 0.8
‑
1.2个标准大气压空气。假定正常行进每分钟产生4474cm3标准大气，每分钟共呼吸24次，则靴筒气囊存气量必须大于潮气量4474cm3/24次＝186.4cm3，因此上述设计的靴筒气囊容积341.8cm3符合限定要求。按照呼吸管和导流管二者直径1cm、长度150cm计算，管内存有空气0.5cm*0.5cm*π*150cm＝117.8cm3，气囊与导流管总容积为341.8cm3 117.8cm3＝459.6cm3。
49.实施例3
50.耳麦式呼吸管鼻端气流压力传感器控制符合自身呼吸节律的压缩空气的输送，当传感器感受到呼气时出气阀门关闭，反之则开放。
51.为了使耳麦式呼吸管佩戴更加稳定，呼吸管耳部悬挂于两耳廓外上侧，呼吸管颊部两侧垂直向下经颞颌部斜向下绕设到两鼻孔，呼吸管颊部两侧与背部下端通过弹性绳索连接固定，避免呼吸管在军事作业或遂行任务时松动失落。
52.本发明提供的一种高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置，当靴底受压时，由于内外压强失衡，进气管内单向进气阀关闭；当连接管内气压大于气囊时，单向出气阀打开，压缩气体进入靴筒气囊。当靴底失压时，连接管和脚掌气垫、脚跟气垫内突然接近真空，靴筒气囊单向出气阀关闭，单向进气阀打开，外界大量稀薄空气再次进入气垫，以此为下一循环压缩空气做好准备。靴筒气囊内压缩空气随导流管逐渐加温，通过耳麦式呼吸管输送到鼻孔端，在呼吸管鼻端气流压力传感器的作用下，呼吸到符合自身呼吸节律的压缩空气，从而避免高原反应的产生。
53.本发明提供的一种高原徒步单兵抗高反的作战靴空气压缩装置，在使用时应注意，首先将整套装置的各部分按上述连接关系连接好，使用者两脚起身站立后持续1分钟，用气压计检查后套连接管和靴筒气囊的气密性。其次应该检查耳麦式呼吸管气流压力传感器的脉冲灵敏性和佩戴的稳定性。最后每次穿戴完毕拆卸进气管和导流管浸泡含氯消毒剂消毒，穿戴一周后应该对脚掌气垫、脚跟气垫和靴筒气囊充气消毒，避免细菌滋生。
54.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。