CN104477354B - 一种水下救援航行器 - Google Patents

Abstract

一种水下救援航行器，属于水下救援设备技术领域。它包括航行器本体，航行器本体上表面设置弹簧盖，航行器本体内设置水腔，水腔与航行器本体内部由隔水挡板隔开，水腔一端设置与进水口，隔水挡板上设置出水口，航行器本体内设置航行尾舵装置、动力装置、救生气囊、气体发生炉结构及摄像头结构。本发明通过采用上述结构，得到的水下救援航行器，原理简单，制作方便，材料易得，具有救援便捷高效、救援方法确实可靠、救援过程安全零风险等优点，而且反应产物可二次利用，安全性能好，成本低，适用于游泳场和海滨海水浴场等各类运动娱乐休闲场所。

Description

一种水下救援航行器

技术领域

本发明属于水下救援设备技术领域，具体涉及一种制作方便、原理简单、救援便捷高效、救援方法确实可靠、救援过程安全零风险的水下救援航行器。

背景技术

溺水死亡事故的频频发生让我们认识到我们对于水上救援设备的开发还不够到位。国内最科学的救援设备应属快速救生艇，快速救生艇需要救生员携带绳索、救生衣、救生气囊等一系列救生设备前去救援。救生员在救援过程中还要避免用力过度对溺水者造成伤害，在时事救助过程中，使救助艇向救人舷侧横倾，降低干舷高度，提拉过程中应注意保持救生艇平衡。救生员所用绳索也有很多要求，由于软的救生网在水中无法保持固定形状，因此使用的救生网被绊住和缺乏刚性会影响对遇险人员的控制，救助人员难以将水中遇险人员网入网内。由玻璃纤维增强塑性和不锈钢制成的杰森吊篮是刚性连接的网，救生员使用杰森吊篮拉起遇险人员时可以用较少的力更容易施救。总体上看，这套救援方式没有科学性效率性，很难满足未来的救援需求，毕竟很多场合很难配置这种快速救生艇。也就是说在条件相对简陋的戏水场所，一旦落水事故发生，溺水者很难得到救援。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种制作方便、原理简单、救援便捷高效、救援方法确实可靠、救援过程安全零风险的水下救援航行器。

所述的一种水下救援航行器，包括航行器本体，其特征在于所述的航行器本体上表面设置弹簧盖，航行器本体内设置水腔，所述的水腔与航行器本体内部由隔水挡板隔开，所述的水腔一端设置与进水口，隔水挡板上设置出水口，所述的航行器本体内依次设置用于控制航行器方向的航行尾舵装置、用于提供航行动力的动力装置、救生气囊、用于产生气体的气体发生炉结构及用于观察水下状况的摄像头结构，所述的气体发生炉结构的出气口与救生气囊的进气口连接，给救生气囊充气，救生气囊充气后，能从弹簧盖弹出，浮于水面，用于救援，所述的航行尾舵装置、动力装置、气体发生炉结构及摄像头结构均与无线遥控器连接并由无线遥控器控制其工作。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的航行尾舵装置包括船舵及与其连接的船舵控制器，所述的船舵包括四个船舵扇叶和船舵主轴，船舵扇叶设置在船舵主轴的一端，船舵主轴的另一端与船舵控制器活动连接，由船舵控制器控制其伸缩，改变船舵扇叶的左右摆动方向，使航行器前进方向控性。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的动力装置包括螺旋浆及与其控制的电动马达，所述的电动马达与第一蓄电池连接，所述的第一蓄电池将电能传送给电动马达，使电动马达运转，带动螺旋桨旋转，航行器行驶过程中，外界的水通过水腔的进水口进入，再通过出水口冲向螺旋桨，提供推动力。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的气体发生炉结构内设置反应室、第二蓄电池、U型通电螺线管及控制第二蓄电池与U型通电螺线管连接并通电的电磁开关，所述的反应室中间设有间隔挡板机构，间隔挡板机构将反应室分隔成原料室Ⅰ和原料室Ⅱ，原料室Ⅰ和原料室Ⅱ顶部分别设置加料口，反应室顶部设置充气接口，第二蓄电池与间隔挡板机构之间设置由磁性材料制成的电磁感应挡板，所述的充气接口与救生气囊连接，原料室Ⅰ和原料室Ⅱ内分别装有碳酸氢钠和硫酸铝。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的间隔挡板机构包括间隔挡板，所述的间隔挡板右侧设置反应通孔，间隔挡板机构上设置与其紧密贴合的反应通孔挡板，反应通孔挡板左侧设置与其连接的由磁性材料制成的电磁感应受力板，所述的电磁感应受力板上端连有一块导向块，间隔挡板上位于导向块左侧设有与导向块匹配的导向套，电磁感应受力板向左移动时，带动反应通孔挡板滑动，露出反应通孔，原料室Ⅰ和原料室Ⅱ内的原料开始反应产生气体，产生的气体通过顶端的充气接口进入救生气囊内。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的摄像头结构包括信号发射杆、防水镜头、补光灯及固定底座，所述的固定底座将摄像头结构固定在航行器本体上，补光灯能给防水镜头拓宽视野和给防水镜头补光增亮，使防水镜头在水下正常工作，防水镜头拍摄的图像由信号发射杆传送给岸边救援人员。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的救生气囊包括救生气囊主体及四段救生绳，所述的救生气囊主体由高纤维合成塑料制成，所述的四段救生绳中，其中位于航行器两侧的两根连接在航行器本体上，另外两根处于自由状态。

所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的无线遥控器包括遥控器主体，遥控器主体上设置与动力装置连接的螺旋桨马达开关、与航行尾舵装置连接的水平方向控制按钮和竖直方向控制按钮、与气体发生炉结构连接的反应炉开关、与摄像头结构连接的摄像头显示屏。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明应用灭火器迅速制取二氧化碳的原理，在航行器抵达救援目标后通过气体发生炉对气囊快速充气，要保证在之前的航行中参加化学反应的物质不会接触，挡板处设有可通电的螺线圈，通过控制蓄电池电流，以电磁感应来控制其抽离，即在盛放化学药品的容器上设计的挡板能够起到完全隔离的作用，并且可以通过控制挡板来精确地使反应物开始反应，之后让生成的气体无泄漏的充满已经弹出的气囊形成救生气囊；

2） 本发明配置的无线摄像头通过将在水下观察到的画面传到岸上的多媒体显示设备，从而起到精确观察溺水者状态的作用，配合摄像头来控制航行器的行进，航行器由蓄电池-电动马达带动螺旋浆旋转来提供动力，通过控制航行器尾部的十字型船舵来控制航行器方向，使航行器的稳定行驶至救援目标附近，无线摄像设备为救援工作提供了极大的方便，使救援过程精确高效；

3） 本发明在已充满气的救生气囊托起溺水者后，要求控制航行器稳定返航，要求航行器能牵引溺水者稳定漂浮，不要造成在拖拽过程中使溺水者滑落水中的情景发生，不仅要求我们的气囊有着不小的摩擦力也是对航行器稳定性的考验；

4）本发明的水下救援航行器，具有以下优点：a救援便捷高效，只需将航行器抛向溺水者附近水中，再通过无线遥控装置控制航行器行进到溺水者处即可；b救援方法确实可靠：通过遥控器控制装置进行反应从而产生气体，注入救生气囊中使其从内部弹出，让溺水者抓住，当溺水者无意识时，可将航行器移动到溺水者下方再弹出气囊，从而将其托出水面运回岸边；c救援过程安全零风险。救援过程无需施救者亲自下水，极大降低了救援的风险；d原理简单，制作方便，材料易得；e反应产物可二次利用。产生的二氧化碳可用于火场救援，适用于游泳场和海滨海水浴场等各类运动娱乐休闲场所。现如今此类场所所运用的救援方式绝大多数为雇佣水边救援人员，场所所有方仍旧支出着相当高额的一部分雇佣及管理费用，因此该发明有着相当广泛的前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气体发生炉结构示意图；

图3为图2为的间隔挡板机构结构示意图；

图4为本发明的摄像头结构示意图；

图5为本发明的救生气囊结构示意图；

图6为本发明的无线遥控器结构示意图。

图中：1-船舵控制器，2-第一蓄电池，3-弹簧盖，4-救生气囊，401-救生气囊主体，402-救生绳，5-水腔，501-进水口，502-出水口，503-隔水挡板，6-摄像头结构，601-信号发射杆，602-防水镜头，603-补光灯，604-固定底座，7-气体发生炉结构，701-第二蓄电池，702-间隔挡板机构，702a-反应通孔挡板，702b-反应通孔，702c-电磁感应受力板，702d-导向套，702e-导向块，702f-间隔挡板，703-充气接口，704-加料口，705-反应室，705a-原料室Ⅰ，705b-原料室Ⅱ，706-U型通电螺线管，707-电磁感应挡板，8-电动马达，9-螺旋浆，10-船舵，11-航行器本体，12-水平方向控制按钮，13-反应炉开关，14-摄像头显示屏，15-竖直方向控制按钮，16-螺旋桨马达开关， 17-遥控器主体。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述：但本发明的保护范围并不仅限于此：

如图1-6所示，本发明的一种水下救援航行器，包括航行器本体11，所述的航行器本体11上表面设置弹簧盖3，航行器本体11内设置水腔5，所述的水腔5与航行器本体11内部由隔水挡板503隔开，所述的水腔5一端设置与进水口501，当该航行器放入水中工作后，水从进水口501进入水腔5内，隔水挡板503上使水腔5内的水与航行器本体11内的其他部件分隔，隔水挡板503设置出水口502，当航行器运动时，电动马达8开启，螺旋浆9转动，水腔5内的水从出水口502进入螺旋浆9内，为其提供动力，所述的航行器本体11内依次设置用于控制航行器方向的航行尾舵装置、用于提供航行动力的动力装置、救生气囊4、用于产生气体的气体发生炉结构7及用于观察水下状况的摄像头结构6，所述的气体发生炉结构7的充气接口与救生气囊4的进气口连接，给救生气囊4充气，救生气囊4充气后，能从弹簧盖3弹出，用于救援，所述的航行尾舵装置、动力装置、气体发生炉结构7及摄像头结构6均与无线遥控器连接并由无线遥控器控制其工作。

如图6所示，本发明的无线遥控器包括遥控器主体17，遥控器主体17上设置与动力装置连接的螺旋桨马达开关16、与航行尾舵装置连接的水平方向控制按钮12和竖直方向控制按钮15、与气体发生炉结构7连接的反应炉开关13、与摄像头结构6连接的摄像头显示屏14，当航行器工作时，其控制过程如下：将航行器放入水中，先按下螺旋桨马达开关16，开启电动马达8并带动螺旋桨9旋转，推动航行器前行，观察摄像头显示屏14，同时配合水平方向控制按钮12和竖直方向控制按钮15的方向操控，使航行器准确到达溺水者的下方或附近，准备就绪时，按下反应炉开关13，气体发生炉结构7内的电磁开关接收感应，气体发生炉结构7开始工作，反应炉工作产生气体充入压缩状态的救生气囊4内，依靠救生气囊4扩张时向外的作用力，使弹簧盖3缓慢弹开，救生气囊4从弹簧盖3弹出，进行救援。

如图1所示，本发明的航行尾舵装置包括船舵10及与其连接的船舵控制器1，所述的船舵10包括四个船舵扇叶和船舵主轴，船舵扇叶设置在船舵主轴的一端，船舵主轴的另一端与船舵控制器1活动连接，船舵控制器1与水平方向控制按钮12和竖直方向控制按钮15连接，由水平方向控制按钮12和竖直方向控制按钮15通过船舵控制器1控制船舵主轴其伸缩，改变船舵扇叶的左右偏转，达到航行器前进方向控性；所述的动力装置包括螺旋浆9及与其控制的电动马达8，所述的电动马达8与第一蓄电池2连接，所述的第一蓄电池2将电能传送给电动马达8，使电动马达8运转，带动螺旋桨9旋转，航行器行驶过程中，外界的水通过水腔5的进水口进入，再通过出水口502冲向螺旋桨9，提供推动力。

如图2和图3所示，本发明所述的气体发生炉结构7内设置反应室705、第二蓄电池701、U型通电螺线管706及控制第二蓄电池701与U型通电螺线管706连接并通电的电磁开关，所述的电磁开关与反应炉开关13感应连接，所述的反应室705中间设有间隔挡板机构702，间隔挡板机构702将反应室705分隔成原料室Ⅰ705a和原料室Ⅱ705b，原料室Ⅰ705a装有碳酸氢钠，原料室Ⅱ705b装有硫酸铝，原料室Ⅰ705a和原料室Ⅱ705b顶部分别设置加料口704，碳酸氢钠和硫酸铝分别通过加料口704进入相应的原料室Ⅰ705a和原料室Ⅱ705b，反应室705顶部设置充气接口703，第二蓄电池701与间隔挡板机构702之间设置由磁性材料制成的电磁感应挡板707，所述的充气接口703与救生气囊4连接，如图3所示，所述的间隔挡板机构702包括间隔挡板702f，所述的间隔挡板702f右侧设置反应通孔702b，间隔挡板机构702上设置与其紧密贴合的反应通孔挡板702a，反应通孔挡板702a左侧设置与其连接的由磁性材料制成的电磁感应受力板702c，所述的电磁感应受力板702c上端连有一块导向块702e，间隔挡板702f上位于导向块702e左侧设有与导向块702e匹配的导向套702d，电磁感应受力板702c向左移动时，带动反应通孔挡板702a滑动，露出反应通孔702b，原料室Ⅰ705a和原料室Ⅱ705b内的原料开始反应产生气体，产生的气体通过顶端的充气接口703进入救生气囊4内，当该航行器到达待救援人员边上时，按下反应炉开关13，电磁开关接受感应后，使第二蓄电池701与U型通电螺线管706连接并通电，U型通电螺线管706产生磁性，此时，由磁性材料制成的电磁感应受力板702c和电磁感应挡板707均有磁性，产生磁性，电磁感应挡板707将电磁感应受力板702c吸过来，与电磁感应受力板702c连接的反应通孔挡板702a及导向块702e也向左运动，反应通孔702b被打开，原料室Ⅰ705a与原料室Ⅱ705b相通，两个原料室内的碳酸氢钠与硫酸铝相遇立即开始反应产生气体，产生的气体通过顶端的充气接口703进入救生气囊4内，反应室705内的碳酸氢钠和硫酸铝的反应方程式如下： Al2(SO4)3+6NaHCO3=2Al(OH)3(沉淀)+6CO2(气体)+3Na2SO4，经计算，溺水者体重按75kg，所需碳酸氢钠约为80克，硫酸铝约为60克，产生二氧化碳气体约为0.2立方厘米，产生的气体足以让溺水者从水中浮出。

如图3所示，小型遥控蓄电池、U型通电螺线管706、电磁感应挡板707和电磁感应受力板702c组成电磁感应开关，通过无线遥控器给U型通电螺线管706通电使U型通电螺线管706带磁性来吸引电磁感应受力板702c，从而抽离反应通孔挡板702a露出反应通孔702b达到令反应物在反应室705内发生的目的，该电磁开关的设计令间隔挡板起到了既能阻隔反应物又能控制反应物发生的作用。

如图4所示，所述的摄像头结构6包括信号发射杆601、防水镜头602、补光灯603及固定底座604，所述的固定底座604将摄像头结构6固定在航行器本体11上，补光灯603能给防水镜头602拓宽视野和给防水镜头602补光增亮，使防水镜头602在水下正常工作，防水镜头602拍摄的图像由信号发射杆601传送给岸边救援人员，在摄像头显示屏14上显示，由救援人员通过显示图像进行救援操作。

如图5所示，所述的救生气囊4包括救生气囊主体401及救生绳402，所述的救生气囊主体401由高纤维合成塑料制成，结实耐用可靠，所述的救生绳402连接在航行器本体11上。本发明的救生气囊主体401可以设置为其他气囊或捕捞装置，根据不同环境和不同目的可以稍加替换，位于航行器主体11两侧的救生绳402连接在航行器上，用于完成救援后航行器的成功返航，通过救生绳拖拽着救生气囊靠岸，而另外两根则可用于救援，为溺水者提供抓握部位。

本发明对该水下救援航行器安全效率进行了验证，其具体操作步骤如下：

1）检查给部件是否处于标准正常状态，若是，则进行拼接组装；

2）安装并检察完各实验器材后，在水池中（试验阶段选游泳池为佳）投入一个模拟假人任其在水面飘浮，将航行器放入水中，打开遥控器开关，观察航行器航行过程是否平稳；

3）遥控尾舵令其左右摇摆，通过观察无线摄像头在水中的画面改变航行器行进方向，使航行器行进到目标假人正下方；

4）控制遥控器使反应炉开始工作产生气体，救生气囊迅速膨胀，从水下上浮，将模拟假人从水中顶出；

5）遥控返航，在假人被带到岸边救援人员可控范围之内时，将假人和救援航行器一起捞出；

6）检查航行器各零部件是否正常。收回试验各元器件，实验结束。

本发明的该救援航行器具有如下有益效果：

1）救援便捷高效，只需将航行器抛向溺水者附近水中，再通过无线遥控装置控制航行器行进到溺水者处即可；

2）救援方法确实可靠，通过遥控器控制装置进行反应从而产生气体，注入救生气囊中使其从内部弹出，让溺水者抓住，当溺水者无意识时，可将航行器移动到溺水者下方再弹出气囊，从而将其托出水面运回岸边；

3）救援过程安全零风险，救援过程无需施救者亲自下水，极大降低了救援的风险；

4）原理简单，制作方便，材料易得；反应产物可二次利用，产生的二氧化碳可用于火场救援。

本发明的水下救援航行器，不仅适用于简单的娱乐场所，还能脱离开来到更广阔的海域进行勘探救援；航行器的外壳材料可以达到抗海底高压的水平，那么便可以实现深海作业，例如对水下环境的勘探，水下考古，海底线管的检查，大坝监测等各项工作。海洋一向被认为是最大的资源宝库，寻找海洋资源对海洋的开发有着重要意义；另外把救生气囊替代成水质测量器，那么就可以实现对一片区域海水的鉴定，来实现对鱼群的取样研究，可以解决很多沿海渔民的生活问题。

Claims (5)

1.一种水下救援航行器，包括航行器本体（11），其特征在于所述的航行器本体（11）上表面设置弹簧盖（3），航行器本体（11）内设置水腔（5），所述的水腔（5）与航行器本体（11）内部由隔水挡板（503）隔开，所述的水腔（5）一端设置有进水口（501），隔水挡板（503）上设置出水口（502），所述的航行器本体（11）内依次设置用于控制航行器方向的航行尾舵装置、用于提供航行动力的动力装置、救生气囊（4）、用于产生气体的气体发生炉结构（7）及用于观察水下状况的摄像头结构（6），所述的气体发生炉结构（7）的出气口与救生气囊（4）的进气口连接，给救生气囊（4）充气，救生气囊（4）充气后，能从弹簧盖（3）弹出，浮于水面，用于救援，所述的航行尾舵装置、动力装置、气体发生炉结构（7）及摄像头结构（6）均与无线遥控器连接并由无线遥控器控制其工作，所述的航行尾舵装置包括船舵（10）及与其连接的船舵控制器（1），所述的船舵（10）包括四个船舵扇叶和船舵主轴，船舵扇叶设置在船舵主轴的一端，船舵主轴的另一端与船舵控制器（1）活动连接，由船舵控制器（1）控制其伸缩，改变船舵扇叶的左右摆动方向，使航行器前进方向控性，所述的动力装置包括螺旋桨（9）及与其控制的电动马达（8），所述的电动马达（8）与第一蓄电池（2）连接，所述的第一蓄电池（2）将电能传送给电动马达（8），使电动马达（8）运转，带动螺旋桨（9）旋转，航行器行驶过程中，外界的水通过水腔（5）的进水口（501）进入，再通过出水口（502）冲向螺旋桨（9），提供推动力，所述的气体发生炉结构（7）内设置反应室（705）、第二蓄电池（701）、U型通电螺线管（706）及控制第二蓄电池（701）与U型通电螺线管（706）连接并通电的电磁开关，所述的反应室（705）中间设有间隔挡板机构（702），间隔挡板机构（702）将反应室（705）分隔成原料室Ⅰ（705a）和原料室Ⅱ（705b），原料室Ⅰ（705a）和原料室Ⅱ（705b）顶部分别设置加料口（704），反应室（705）顶部设置充气接口（703），第二蓄电池（701）与间隔挡板机构（702）之间设置由磁性材料制成的电磁感应挡板（707），所述的充气接口（703）与救生气囊（4）连接，原料室Ⅰ（705a）和原料室Ⅱ（705b）内分别装有碳酸氢钠和硫酸铝。

2.根据权利要求1所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的间隔挡板机构（702）包括间隔挡板（702f），所述的间隔挡板（702f）右侧设置反应通孔（702b），间隔挡板机构（702）上设置与其紧密贴合的反应通孔挡板（702a），反应通孔挡板（702a）左侧设置与其连接的由磁性材料制成的电磁感应受力板（702c），所述的电磁感应受力板（702c）上端连有一块导向块（702e），间隔挡板（702f）上位于导向块（702e）左侧设有与导向块（702e）匹配的导向套（702d），电磁感应受力板（702c）向左移动时，带动反应通孔挡板（702a）滑动，露出反应通孔（702b），原料室Ⅰ（705a）和原料室Ⅱ（705b）内的原料开始反应产生气体，产生的气体通过顶端的充气接口（703）进入救生气囊（4）内。

3.根据权利要求1所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的摄像头结构（6）包括信号发射杆（601）、防水镜头（602）、补光灯（603）及固定底座（604），所述的固定底座（604）将摄像头结构（6）固定在航行器本体（11）上，补光灯（603）能给防水镜头（602）拓宽视野和给防水镜头（602）补光增亮，使防水镜头（602）在水下正常工作，防水镜头（602）拍摄的图像由信号发射杆（601）传送给岸边救援人员。

4.根据权利要求1所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的救生气囊（4）包括救生气囊主体（401）及四段救生绳（402），所述的救生气囊主体（401）由高纤维合成塑料制成，所述的四段救生绳（402）中，其中位于航行器两侧的两根连接在航行器本体（11）上，另外两根处于自由状态。

5.根据权利要求1所述的一种水下救援航行器，其特征在于所述的无线遥控器包括遥控器主体（17），遥控器主体（17）上设置与动力装置连接的螺旋桨马达开关（16）、与航行尾舵装置连接的水平方向控制按钮（12）和竖直方向控制按钮（15）、与气体发生炉结构（7）连接的反应炉开关（13）、与摄像头结构（6）连接的摄像头显示屏（14）。