CN109760801A - 一种充气式水上救生装置及救生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充气式水上救生装置及救生方法，救生装置包括：浮于水面的浮体以及设置于浮体上的水下推进机构、激光雷达和控制器；推进机构用于使浮体移动；激光雷达，用于采集待救人员的位置信息，控制器的输入端和激光雷达连接，控制器的输出端分别与推进机构和气体发生器连接，控制器根据待救人员的位置信息驱动推进机构运转和/或触发气体发生器的开启。通过本发明提供的一种充气式水上救生装置及救生方法，来应对无人艇由于浪涌流等干扰无法靠近落水人员的情况，通过控制充气式水上救生装置到达待救人员附近，并控制浮体上的气囊膨胀，从而改变浮体的浮心，实现对昏迷或失去体力的落水人员的自动救捞。

Description

一种充气式水上救生装置及救生方法

技术领域

本发明涉及水上救生设备技术领域，特别是涉及一种充气式水上救生装置及救生方法。

背景技术

目前，国内外对于落海人员救捞的防救装备和方法主要都采用一些比较传统的救捞方式，比如，发射缆绳、抛掷救生圈、充气橡皮筏或者直升机救援等。但是一旦海况恶劣或者落海人员处于受伤或者昏迷的情况下，落海人员就无法抓住甚至接近所发射的缆绳、抛掷的救生圈、充气橡皮筏，如果气象条件比较差，直升机也无法靠近。这时只能依靠救捞人员去进行营救，但是这样救援速度会减慢，时间每增加一刻，死亡的危险就增加一分。

在紧急情况下，船载无人艇依赖其良好的机动性能与安全性能，能先于母船迅速赶到现场，或者在母船难以到达的区域及时靠近目标，是一种有效的实施海上救援的装备。然而要以完全自动的方式将海上落水人员从海面自由悬浮状态转移到艇上，却是一个非常困难的环节。当前有人快艇的救捞，往往通过船侧下放救助网等方式开展。整个救捞过程需要救援船上人员的相互配合，动态调整与被救捞人员的相对位置，进行打捞，并防止打捞过程中对落水人员的二次损伤。然而由于无人艇是一个欠驱动大惯性时滞系统，无法实现动力定位，当艇靠近救捞目标时，很难调整到一个合适的打捞位置。此外，也很难保证落水人员在救捞过程中不会产生由于船体重心改变导致的船体震荡加剧，进而产生落水人员二次损伤甚至整船倾覆等情况。

因此，本领域亟需一种能结构简单、轻质、可控的救生装置能够自动将半昏迷或完全昏迷的落水人员救捞上来。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的是提供一种充气式水上救生装置及救生方法，能够自动将半昏迷或完全昏迷的落水人员救捞上来，且产品结构简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种充气式水上救生装置，包括：浮于水面的浮体以及设置于所述浮体上的水下推进机构、激光雷达和控制器；所述推进机构用于使所述浮体移动；

所述浮体包括：第一固定杆、三个第二固定杆和多个侧杆，所述第二固定杆围绕所述第一固定杆平行设置，且所述第二固定杆和所述第一固定杆至少通过两个侧杆连接，所述第一固定杆与各所述第二固定杆分别构成平面结构，相邻所述平面结构间的夹角和为360°；

所述第二固定杆上设置有气囊，所述气囊和气体发生器连接，所述气体发生器用于产生气体，并将产生的气体输送到所述气囊中，使所述气囊膨胀；

相邻所述第二固定杆间设置有救生网，所述救生网和相邻所述第二固定杆上的膨胀气囊形成浮筏，将待救人员捞出水面；

所述激光雷达，用于采集待救人员的位置信息，所述控制器的输入端和所述激光雷达连接，所述控制器的输出端分别与所述推进机构和所述气体发生器连接，所述控制器根据所述待救人员的位置信息驱动所述推进机构运转和/或触发所述气体发生器的开启。

可选的，所述第二固定杆围绕所述第一固定杆平行设置，且所述第二固定杆的一端和所述第一固定杆的一端通过第一侧杆连接，所述第二固定杆的另一端和所述第一固定杆的另一端通过第二侧杆连接。

可选的，相邻所述平面结构间的夹角相等为120°。

可选的，所述推进机构包括推进器，所述推进器包括多个喷口，所述第一固定杆的两端分别设置有所述喷口，所述推进器和所述控制器的输出端电连接，所述推进器根据所述控制器的控制指令产生动力，从而控制喷口的方向和喷水量。

可选的，所述第一固定杆内部设置有密闭的控制腔，所述控制腔内放置有所述控制器、所述推进器和电池。

可选的，所述激光雷达设置于所述第一固定杆的一端。

一种水上救生方法，应用于所述的充气式水上救生装置中，所述水上救生方法包括：

获取待救人员的地址；

发送第一触发指令控制第一气体发生器开启，使所述第一气体发生器产生的气体进入第一气囊中，从而使所述第一气囊膨胀；

控制所述救生装置到达所述地址；

获取待救人员的位置信息；

控制所述浮体移动，使所述第一气囊和第二气囊间的救生网在所述待救人员的下方；

发送第二触发指令控制第二气体发生器开启，使所述第二气体发生器产生的气体进入所述第二气囊中，从而使所述第二气囊膨胀，在此过程中，气体进入所述第二气囊使所述浮体的重心改变，所述第一气囊、所述第二气囊以及所述第一气囊和所述第二气囊间的救生网形成的浮筏，将待救人员捞出水面。

可选的，所述水上救生方法还包括：根据所述待救人员的地址规划救生航线，根据所述救生航线控制所述救生装置到达所述地址。

可选的，所述水上救生方法还包括：完成救捞后，所述救生装置根据所述救生航线返回母船。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种充气式水上救生装置及救生方法，应对无人艇由于浪涌流等干扰无法靠近落水人员的情况，通过控制所述充气式水上救生装置到达待救人员附近，并控制所述浮体上的气囊膨胀，从而改变所述浮体的浮心，实现对昏迷或失去体力的落水人员的自动救捞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种充气式水上救生装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一种充气式水上救生装置的三视图；

图3为本发明实施例一种充气式水上救生装置的三维立体图；

图4为本发明实施例一种水上救生方法的流程图；

图5为本发明实施例捞救过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种充气式水上救生装置及救生方法，能够自动将半昏迷或完全昏迷的落水人员救捞上来。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在浮体稳定性研究中，浮心(浮力的作用点)是一个重要的概念，如果物体的比重比水小，物体在水中漂浮平衡时，有一部分将露出水面，这样的物体称为浮体。浮体要满足以下两个条件才能平衡：(1)受水的浮力等于浮体的重量；(2)浮心与浮体重心的连线和水平面垂直，因此浮体是否能够稳定，与浮心相对重心的位置有关。

实施例1：

图1为本发明实施例一种充气式水上救生装置的结构示意图；图2为本发明实施例一种充气式水上救生装置的三视图，其中图2(a)为救生装置的俯视图，其中图2(b)为救生装置的正视图，其中图2(c)为救生装置的左视图；图3为本发明实施例一种充气式水上救生装置的三维立体图。

参见图1-3，一种充气式水上救生装置，包括：浮于水面的浮体1以及设置于所述浮体1上的水下推进机构、激光雷达和控制器；所述推进机构用于使所述浮体1移动。

所述浮体1包括：第一固定杆、三个第二固定杆和多个侧杆，所述第二固定杆围绕所述第一固定杆平行设置，且所述第二固定杆和所述第一固定杆至少通过两个侧杆连接，所述第一固定杆与各所述第二固定杆分别构成平面结构，相邻所述平面结构间的夹角和为360°。

所述第二固定杆上设置有气囊2，所述气囊2和气体发生器连接，所述气体发生器用于产生气体，并将产生的气体输送到所述气囊2中，使所述气囊2膨胀；相邻所述第二固定杆间设置有救生网3，所述救生网3和相邻所述第二固定杆上的膨胀气囊形成浮筏，将待救人员捞出水面。

所述激光雷达，用于采集待救人员的位置信息，所述控制器的输入端和所述激光雷达连接，所述控制器的输出端分别与所述推进机构和所述气体发生器连接，所述控制器根据所述待救人员的位置信息驱动所述推进机构运转和/或触发所述气体发生器的开启。

作为本发明一种实施方式，所述第二固定杆围绕所述第一固定杆平行设置，且所述第二固定杆的一端和所述第一固定杆的一端通过第一侧杆连接，所述第二固定杆的另一端和所述第一固定杆的另一端通过第二侧杆连接。

作为本发明一种实施方式，相邻所述平面结构间的夹角相等为120°。

作为本发明一种实施方式，所述推进机构包括推进器，所述推进器包括多个喷口4，所述第一固定杆的两端分别设置有所述喷口4，所述推进器和所述控制器的输出端电连接，所述推进器根据所述控制器的控制指令产生动力，从而控制喷口4的方向和喷水量。本实施例中救生装置有六个喷口4，实现了自主航行、随主船运动和动力定位，极大地缩短救援时间。

作为本发明一种实施方式，所述第一固定杆内部设置有密闭的控制腔，所述控制腔内放置有所述控制器、所述推进器和电池。

作为本发明一种实施方式，所述激光雷达设置于所述第一固定杆的一端。

本发明实施例中为了使充气过程更快速以及减少系统的复杂度，所述气体发生器用于产生气体，实际是利用硝基胍化学反应实现，其充气时间将达到50ms以内。

本发明实施例中充气式水上救生装置的技术参数如表1所述，本发明实施例中气囊和救生网都具有柔性，不会对被救捞人员造成二次伤害。

本发明实施例提供一种充气式水上救生装置，应对无人艇由于浪涌流等干扰无法靠近落水人员的情况，通过控制所述充气式水上救生装置到达待救人员附近，并控制所述浮体上的气囊膨胀，从而改变所述浮体的浮心，实现对昏迷或失去体力的落水人员的自动救捞。

同时本发明实施例中的救生装置也具备多形态自主航行、快速动力定位、简单安全可靠等诸多优点，具有易于实现、操作方便、行动高效等特点。

表1充气式水上救生装置的技术参数

航速	2节
		续航时间	1小时
动力	150kv无刷电机(最大功率10kW)
		总重	500kg(空载)/650kg(满载)
尺寸	3000mm*1000mm*1000mm(充气状态)
		材料	碳纤维、钛合金、
控制方式	遥控或自主航行

实施例2：

本发明还提供了一种水上救生方法，应用于上述的充气式水上救生装置，图4为本发明实施例一种水上救生方法的流程图，如图4所示，所述水上救生方法包括以下步骤：

步骤S1：获取待救人员的地址。

具体的，通过无人机定位或扫描获取待救援人员的GPS坐标和姿态，经通信模块的传送，所述充气式水上救生装置接收到所述待救援人员的GPS坐标和姿态，并将充气式水上救生装置从母船上投放至水中。

步骤S2：发送第一触发指令控制第一气体发生器开启，使所述第一气体发生器产生的气体进入第一气囊中，从而使所述第一气囊膨胀。

具体的，通过步骤S2使所述浮体中的一个气囊膨胀，完成单个气囊的充气，这种单个气囊工作状态下，水的阻力小，转向和运动比较灵活且方便控制。

步骤S3：控制所述救生装置到达所述地址。

具体的，充气式水上救生装置依据规划的航线进行自主航行至待救援人员附近。

步骤S4：获取待救人员的位置信息。

步骤S5：控制所述浮体移动，使所述第一气囊和第二气囊间的救生网在所述待救人员的下方，如图5中501所处的状态。

具体的，当充气式水上救生装置航行至接近待救人员时，通过控制六个喷口的流量差，来调整浮体与待救人员的相对位置，实现动力定位，并保持与待救人员相对静止，以进行下一步的救援工作。

步骤S6：发送第二触发指令控制第二气体发生器开启，使所述第二气体发生器产生的气体进入所述第二气囊中，从而使所述第二气囊膨胀，在此过程中，气体进入所述第二气囊使所述浮体的重心改变，所述第一气囊、所述第二气囊以及所述第一气囊和所述第二气囊间的救生网形成的浮筏，将待救人员捞出水面，如图5中502所处的状态到503所处的状态的过程，整个救捞过程以及救生装置的重心(G)及浮心(B)位置的变化。

具体的，通过对所述第二气囊的快速充气，实现所述浮体的浮心(重心)变化，在浮心调整的过程中实现对待救人员的自动打捞，待救人员的身体在浮筏中完全脱离水面，防止被水浸泡。位于水面下的未打开气囊的第二固定杆，在航行中起稳定和减摇的作用。

作为本发明一种实施方式，所述水上救生方法还包括步骤S7：

根据所述待救人员的地址规划救生航线，根据所述救生航线控制所述救生装置到达所述地址。

作为本发明一种实施方式，所述水上救生方法还包括步骤S8：

完成救捞后，所述救生装置根据所述救生航线返回母船。

本发明实施例中通过主动调整浮体的浮心位置，实现了对半意识或无意识待救人员的自动打捞，不仅可以安全快速地营救水面上无意识的人员，还可以根据待救援人员的位置，调整开启对应的气囊，快速高效地完成救援，完成救捞后，返回母船并随母船航行，且在完成任务之后方便地排出所有气囊中的气体，重复使用。整个救援过程均自主进行，无需人工干预，对海洋环境的要求非常低。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种充气式水上救生装置，其特征在于，包括：浮于水面的浮体以及设置于所述浮体上的水下推进机构、激光雷达和控制器；所述推进机构用于使所述浮体移动；

所述浮体包括：第一固定杆、三个第二固定杆和多个侧杆，所述第二固定杆围绕所述第一固定杆平行设置，且所述第二固定杆和所述第一固定杆至少通过两个侧杆连接，所述第一固定杆与各所述第二固定杆分别构成平面结构，相邻所述平面结构间的夹角和为360°；

所述第二固定杆上设置有气囊，所述气囊和气体发生器连接，所述气体发生器用于产生气体，并将产生的气体输送到所述气囊中，使所述气囊膨胀；

相邻所述第二固定杆间设置有救生网，所述救生网和相邻所述第二固定杆上的膨胀气囊形成浮筏，将待救人员捞出水面；

所述激光雷达，用于采集待救人员的位置信息，所述控制器的输入端和所述激光雷达连接，所述控制器的输出端分别与所述推进机构和所述气体发生器连接，所述控制器根据所述待救人员的位置信息驱动所述推进机构运转和/或触发所述气体发生器的开启。

2.根据权利要求1所述的充气式水上救生装置，其特征在于，所述第二固定杆围绕所述第一固定杆平行设置，且所述第二固定杆的一端和所述第一固定杆的一端通过第一侧杆连接，所述第二固定杆的另一端和所述第一固定杆的另一端通过第二侧杆连接。

3.根据权利要求1或2所述的充气式水上救生装置，其特征在于，相邻所述平面结构间的夹角相等为120°。

4.根据权利要求1所述的充气式水上救生装置，其特征在于，所述推进机构包括推进器，所述推进器包括多个喷口，所述第一固定杆的两端分别设置有所述喷口，所述推进器和所述控制器的输出端电连接，所述推进器根据所述控制器的控制指令产生动力，从而控制喷口的方向和喷水量。

5.根据权利要求4所述的充气式水上救生装置，其特征在于，所述第一固定杆内部设置有密闭的控制腔，所述控制腔内放置有所述控制器、所述推进器和电池。

6.根据权利要求1所述的充气式水上救生装置，其特征在于，所述激光雷达设置于所述第一固定杆的一端。

7.一种水上救生方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的充气式水上救生装置，所述水上救生方法包括：

获取待救人员的地址；

发送第一触发指令控制第一气体发生器开启，使所述第一气体发生器产生的气体进入第一气囊中，从而使所述第一气囊膨胀；

控制所述救生装置到达所述地址；

获取待救人员的位置信息；

控制所述浮体移动，使所述第一气囊和第二气囊间的救生网在所述待救人员的下方；

发送第二触发指令控制第二气体发生器开启，使所述第二气体发生器产生的气体进入所述第二气囊中，从而使所述第二气囊膨胀，在此过程中，气体进入所述第二气囊使所述浮体的重心改变，所述第一气囊、所述第二气囊以及所述第一气囊和所述第二气囊间的救生网形成的浮筏，将待救人员捞出水面。

8.根据权利要求7所述的水上救生方法，其特征在于，所述水上救生方法还包括：根据所述待救人员的地址规划救生航线，根据所述救生航线控制所述救生装置到达所述地址。

9.根据权利要求8所述的水上救生方法，其特征在于，所述水上救生方法还包括：完成救捞后，所述救生装置根据所述救生航线返回母船。