一种球形安全装置技术领域
本发明涉及发生地震、爆炸、投毒、海啸、泥石流和特大火灾等灾害时，用来保护人
生命的安全装置，更具体地说是涉及一种球形安全装置。
背景技术
一般来说，当地震或者其他灾难来临时，我们只能本能地想办法躲藏起来或者逃
跑。但现在的楼房越来越高，逃生的希望非常渺茫，像地震这种灾难往往是几分钟就造成了
巨大的伤害，人们是很难逃避的，多数时候只能任由发展，听天由命。为了保证人们的安全，
人们也做出了不少探索。例如在建设楼房时，尽量用些抗震性能优良的材料，采用钢性结
构，改良整体结构性能等一些改良措施。但是收效甚微，没有起到决定性的作用，伤及人的
生命的事故还是时有发生，严重危害了人们的生命安全和财产安全。
目前已研制出了各种逃生通道或逃生装置，但是结构不牢固，安全性能差，没有在
根本上没有解决安全问题，还难以被广泛使用，所以还没有一个被人们公认的安全保障措
施。因此现在亟待一种在灾难发生时能帮助人们逃生或保护人们的安全装置。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种结构牢固，安全性能好的球
形安全装置。
本发明的技术方案为：一种球形安全装置，包括球形壳体，所述球形壳体上设有安
全门，所述球形壳体内部设有安全室，其特征在于：所述球形壳体包括由外至内设置的第一
层外壳、第二层外壳、第三层外壳、第四层外壳和第五层外壳，相邻两层外壳之间设有间隙，
所述第一层外壳采用精钢制成，所述第二层外壳采用防火材料制成，所述第三层外壳采用
金属材料制成，所述第四层外壳包括由外至内设置的塑料层和橡胶层，所述第五层外壳的
内壁形成所述安全室。
所述第三层外壳与所述第四层外壳之间设有滚珠，所述滚珠内嵌入塑料层的外表
面并与第三层外壳内表面相接触。
所述安全室内安装有电源、二氧化碳转化机、二氧化碳含量传感器和电子控制单
元，所述电源与电子控制单元电连接，所述电子控制单元通过接收所述二氧化碳含量传感
器的电信号来控制所述二氧化碳转化机的开启和关闭。
所述第一层外壳、第二层外壳、第三层外壳、第四层外壳和第五层外壳上均设有进
气通道，所述第一层外壳的进气通道内安装有气体传感器和液体传感器，所述第二层外壳
的进气通道内设有电动阀门，所述电子控制单元通过接收所述气体传感器或所述液体传感
器的电信号来控制所述电动阀门开启和关闭。
所述第三层外壳的进气通道内设有气体过滤器，所述气体过滤器与电子控制单元
电连接。
所述安全室内还安装有温度传感器和调温器，所述电子控制单元通过接收所述温
度传感器的电信号来控制所述调温器的开启和关闭。
所述安全室内还安装有氧气瓶和空气瓶。
所述安全门上安装有密码锁，所述密码锁包括锁体和通过转轴安装在所述锁体上
的密码动态转动盘，所述锁体安装于球形壳体内，所述密码动态转动盘设于安全室内，所述
壳体上设有与锁体上钥匙孔相对应的通孔，所述安全门内壁上设有与密码动态转动盘同轴
的圆形数字式刻度盘，所述锁体内设有密码归零键，且所述密码归零键的一端伸出密码动
态转动盘。
所述金属材料为钛合金。
本发明提出的球形安全装置，球形壳体包括由外至内设置的第一层外壳、第二层
外壳、第三层外壳、第四层外壳和第五层外壳，第一层外壳采用精钢制成，第二层外壳采用
防火材料制成，第三层外壳采用金属材料制成，第四层外壳包括由外至内设置的塑料层和
橡胶层，使得该球形壳体结构牢固，能防火、防震，安全性能好。在安全室内安装有电源、二
氧化碳转化机、二氧化碳含量传感器和电子控制单元，使得二氧化碳与氧气之间能进行循
环，能够持续的给安全室内提供充足的氧气，从而保证安全室内人员安全。在第一层外壳的
内壁上靠近进气通道的位置安装有气体传感器和液体传感器，在第二层外壳的进气通道内
设有电动阀门，这样该球形安全装置外部处于有毒环境或水中时，通过电动阀门可以及时
的关闭进气通道，从而保证安全室内人员安全。
附图说明
图1为本发明球形安全装置外部结构示意图；
图2为本发明球形壳体的结构示意图；
图3为本发明球形壳体上的进气通道示意图；
图4为本发明球形壳体的控制原理框图；
图5为本发明密码锁安装在安全门上的示意图；
图6为从安全室内看的密码锁的结构示意图。
具体实施方式
如图1，本发明提出的球形安全装置，包括球形壳体10，球形壳体10上设有安全门
20用于人员的进出，该安全门20在不影响人员进出的同时，尽可能地减小面积，主要是怕影
响整个球形安全装置的受力强度。球形壳体内部设有安全室，根据实际需求，该安全室可以
设计成容纳三、五或七个人不等的容量空间。
如图2，球形壳体10包括由外至内设置的第一层外壳11、第二层外壳12、第三层外
壳13、第四层外壳14和第五层外壳15，相邻两层外壳之间设有间隙。第一层外壳11采用精钢
制成，用于抵抗外面强大的压力和打击力，当球形安全装置受到重物碾压或类似于炮弹等
冲击力很强的重力打击时，有很强的抵抗力，不至于伤害到安全室内的人员。第二层外壳12
采用防火材料制成，用于防止爆炸、火灾等灾害产生的高温对人员产生伤害。本实施例中防
火材料为石棉，也可以采用其它类似的防火材料。第三层外壳13采用金属材料制成，用于抵
抗冲击力，在外部强大的冲击力之下，球形外壳不至于破裂进而保护人员免受伤害。本实施
例中第三层外壳采用钛合金制成。第四层外壳14包括由外至内设置的塑料层141和橡胶层
142，塑料层141用于承受橡胶层、第五层外壳和安全室内人员的重量，还有连接第三层外壳
的作用。橡胶层142用于吸收外部的冲击力，当外部强大的冲击力传递到球形壳体上时，由
橡胶层吸收掉，而不至于传递到人员身上，使人员在安全室内更加安全。第三层外壳13与第
四层外壳14之间设有滚珠16，滚珠16内嵌入塑料层141的外表面并与第三层外壳13内表面
相接触，使得第三层外壳与第四层外壳可以相对滑动。这样当球形壳体在外力的作用下产
生剧烈的翻滚时而能保证人员能平稳地置身于安全室内，不受到伤害。第五层外壳15的内
壁形成安全室30，安全室30内设置各种舒适性的设备，如海棉坐椅、软垫等，保证人员进入
到安全室内后能长时间呆在狭小的空间内而不至于太难受。
如图4，安全室内安装有电源31和电子控制单元32，电池31与电子控制单元32电连
接。
如图3，第一层外壳11、第二层外壳12、第三层外壳13、第四层外壳14和第五层外壳
15上均设有进气通道40，用于安全室与外部进行气体交换。如图4，第一层外壳的进气通道
内安装有气体传感器111和液体传感器112，气体传感器111和液体传感器112分别与电子控
制单元32电连接。气体传感器111用于感应球形壳体外部是否有有毒气体，如果安全室的外
部被人投毒，或者球形壳体外部由于某种原因产生了有毒气体，这时气体传感器就会感应
到并发送电信号给电子控制单元，电子控制单元对信息进行比对，如果发现外部有毒气体
太严重时，进气通道就会关闭。液体传感器112用于感应壳体是否处于水中，当球形壳体落
入水中时，液体传感器就会感应到并发送电信号给电子控制单元，进气通道就会关闭，使安
全室内人员处于安全的状态。
如图3和图4，第二层外壳12的进气通道内设有电动阀门121，电动阀门121与电子
控制单元32电连接，电动阀门121用于开启/关闭第二层外壳12的进气通道。电子控制单元
通过接收气体传感器或液体传感器的电信号来控制电动阀门开启和关闭。如气体传感器感
应到球形壳体外部有有毒气体或液体传感器到球形壳体落入水中时，气体传感器或液体传
感器发送电信号给电子控制单元，电子控制单元控制电动阀门关闭，从而关闭进气通道，保
证安全室内人员安全。当球形壳体脱离有毒气体和液体环境时，电子控制单元控制电动阀
门开启，打开进气通道。第三层外壳13的进气通道内设有气体过滤器131，气体过滤器131与
电子控制单元32电连接。气体过滤器131内设有活性炭等材料，电子控制单元32控制气体过
滤器131开启对空气进行过滤。气体过滤器131还可以将轻度的有毒气体过滤掉，使安全室
内的空气更加清新安全。
如图4，安全室内还安装有二氧化碳转化机33和二氧化碳含量传感器34，二氧化碳
转化机33和二氧化碳含量传感器34分别与电子控制单元32电连接。本实施例中二氧化碳转
化机33为过氧化钠式二氧化碳转化机，用于将安全室内的二氧化碳转化成氧气，以供人呼
吸。当关闭进气通道后，安全室内的氧气在人员的呼吸之下，就会越来越少，而二氧化碳就
会越来越多。此时电子控制单元32控制二氧化碳转化机33启动，二氧化碳转化机33上的抽
风机将二氧化碳吸入到该二氧化碳转化机的过氧化钠装置内，二氧化碳在常温下就会与过
氧化钠发生反应，生成碳酸钠和氧气，以保证人员有足够的氧气供应。其化学反应式为：
二氧化碳含量传感器34用于感应安全室内的二氧化碳的浓度并发送电信号给电
子控制单元32。电子控制单元通过接收二氧化碳含量传感器的电信号来控制二氧化碳转化
机的开启和关闭。如安全室内的二氧化碳浓度过高时，二氧化碳含量传感器34发送电信号
给电子控制单元32，电子控制单元控制二氧化碳转化机启动，将安全室内的二氧化碳转化
为氧气，供人员呼吸。
如图4，安全室内还安装有温度传感器35和调温器36，温度传感器35和调温器36分
别与电子控制单元32电连接，温度传感器用于感应安全室内的温度并发送电信号给电子控
制单元，电子控制单元通过接收温度传感器的电信号来控制调温器的开启和关闭。当安全
室内温度过高时，电子控制单元控制调温器开启，调温器内的单晶硅式吸热器将空气吸入，
将多余的热吸走，部分降低安全室内的温度。当安全室内温度过低时，电子控制单元控制调
温器开启，调温器内的电加热器就会将抽来的空气加热，使安全室内的空气部分加热，以改
善安全室内的温度环境。当安全室内的温度调到适宜人类生存的范围内时，电子控制单元
控制调温器关闭。因为调温器是通过电能来调节温度的，又由于安全室内的电能有限，所以
设置的调温器的功率也不会很大，只能部分调节温度。
安全室内还安装有氧气瓶和空气瓶，氧气瓶和空气瓶的开启/关闭可以通过电子
控制单元来控制，也可以手动。氧气瓶和空气瓶用于当安全室内的氧气或空气不足时，向安
全室内补充氧气或空气。氧气瓶和空气瓶固定在第五层外壳的内壁上。
如图1，该球形安全装置配有不接触式充电器70，不使用该球形安全装置时，充电
器放置在球形安全装置外部的充电感应处，向安全室内的电源充电，时刻保持安全室内有
充足的电源。电源为低压直流电源，不对人体产生危害，安全室不与外部的高压电路接触。
如图5和图6，安全门20上安装有密码锁，密码锁包括锁体51和通过转轴安装在锁
体51上的密码动态转动盘52。锁体51安装于球形壳体内，密码动态转动盘52设于安全室内，
本实施例中锁体通过焊接或螺丝连接的方式固定在球形壳体内。球形壳体上设有与锁体上
的钥匙孔相对应的通孔，以便于钥匙60插入钥匙孔内。安全门20内壁上设有与密码动态转
动盘52同轴的圆形数字式刻度盘54，锁体内设有密码归零键53，且密码归零键53的一端伸
出密码动态转动盘，以便于操作该密码归零键53。
本实施例中密码锁51为三层机械密码锁，密码锁可以先行设置密码，例如设置密
码为832，钥匙从外部插入到密码锁中顺时针转动80度，对上刻度后钥匙就会进入到第二层
密码锁机构中，这时再逆时针转动30度，对上第二层的刻度后，钥匙就进入第三层，再顺时
针转动20度，则密码锁打开，从而将安全门打开。圆形数字式刻度盘54用于设置开门密码，
该圆形数字式刻度盘54上的刻度以十度为单位。密码动态转动盘52用于动态地改变开锁密
码。当密码锁锁上时，从里面可以轻松打开，从外面打开只能用原厂配置的密码钥匙，还得
要内部的三层密码处于静止的状态下才能打开，否则只要内置三层密码在变动，外部是无
法打开的。例如先设置的密码为832，如果不转动密码动态转动盘，这个密码就会固定不动。
当密码动态转动盘被人转动时，这时密码锁的第一层的密码就会在1-360度之间变动，第二
层的密码也会在1-360度之间变动，第三层的密码也会在1-360度之间变动，这样外部的钥
匙就很难找准密码，很难打开安全门，这用于防止有人强行进入安全室。密码归零键53用于
将密码锁的密码归零。当安全室内部想要快速打开安全门时，按下密码归零键就行了，密码
归零后密码锁就可以自由打开。密码归零键的另一作用就是设置新密码，当归零键被按住
时，转动密码动态转动盘，就可以设置新的开锁密码。
该球形安全装置可以用于任何工作或生活的场所。
地震、爆炸等灾难发生时，人员迅速打开球形安全装置的安全门，进入到安全室内
并立即关闭好安全门，坐在安全室内并将安全带系好，耐心地呆在里面就可以了。地震时，
整个房屋有可能会倒塌，球形安全装置有可能随房屋一起倒向地面，也有可能被倒塌的房
屋压在下面，因为安全室有球形壳体保护，不至于被压扁，也不会伤害到内部的人员。灾难
过后，等待救援人员前来救援，或者在可能的情况下打开安全门自行出来。
泥石流或洪水发生时，球形安全装置有可能被埋在地下或者在水底，这时，安全室
无法与外界通风，只能靠其自身储备的氧气提供给安全室内人员呼吸用，当安全室内的二
氧化碳含量传感器感应到二氧化碳含量过高时，安全室内的电子控制单元就会启动过氧化
钠式二氧化碳转化机，将二氧化碳转化成氧气继续供人呼吸使用，直到内置电源用完为止。
在这过程中，安全室内的人员会通过内置通讯设备不断地与外界联系，等待救援人员前来
营救。
遇到恐布分子袭击时，子弹是打不穿球形外壳的，只有打开安全门，才有可能伤害
到内部的人员。这时恐布分子也只能找来原厂配套钥匙才有可能打开安全门，内部人员只
要不停地转动安全门上的内置密码盘，外部人员是无法打开安全门的，从而保护了安全室
内人员的安全。而当外部处于安全的情况下，内部人员轻松就能打开安全门，自由出入。
本发明提出的球形安全装置，用于人员的人身在灾难来临时免受伤害，球形壳体
采用五层设计，用于防止外部强大的压力、打击力、防火和防震，结构牢固。在安全室内安装
有电源、二氧化碳转化机和电子控制单元，使得二氧化碳与氧气之间能进行循环，能够持续
的给安全室内提供充足的氧气。该球形安全装置一般安置在房屋内，便于人员在灾难发生
时讯速地进入到安全室内。该球形安全装置设计紧凑，并不对房屋原来的性能产生多少影
响，也尽可能地利用房屋内的剩余空间放置本安全装置。
以上的具体实施例仅用以举例说明本发明的构思，本领域的普通技术人员在本发
明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。