CN110053737A - 一种通用型无人救助系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型无人救助系统，包括无人救助艇、以及与无人救助艇无线连接的远程遥控站；无人救助艇上设置配套使用的通讯系统A及通讯系统B，通讯系统A及通讯系统B均与远程遥控站连接，无人救助艇上设置艇载控制站，艇载控制站包括轮机执行机构，轮机执行机构其软轴卡接在连接支架上，连接支架与线性推杆相连，线性推杆与伺服控制器的一个接口相连，伺服控制器的另一个接口与供电电源相连。本发明通过加装无人救助系统，实现无人救助功能，并且价格低、兼容现有有人救助艇还具备通用模块化设计。既保证了抛投器的准确，也不需要被救人员有很好的耐力，无需昂贵的直升机配合，在高海况下也能实施救助，救助人员的安全性也得到保障。

Description

一种通用型无人救助系统

技术领域

本发明涉及一种通用型无人救助系统。

背景技术

随着船舶及海洋工程的大力发展，人们在海洋中的运输、生产、科考活动越来频繁，伴随着海上安全事故的发生也越来越多。在危险品泄漏区域、相对水浅的水域和大风浪环境下，运用无线遥控无人艇救援的方式被大家所认可。水面无人救助艇属于水面船只类高新科技产品，一种能够在近海水域或者母船控制范围下自主航行，并完成各种任务的小型水面运用平台。当前，无人艇的发展现状相当迅速喜人，它的基本技术特点是高度集成了各种针对性的模块化组件，能具备通过接收指令而进行某种特定操作的能力，在全程遥控指挥的状态下完成任务。随着未来各个领域自动化程度的需求日益增加，无人艇将会成为水面无人系统的重要组成部分，并向着智能化、体系化、标准化的方向发展。

无人遥控救助艇可在恶劣海况下对海上遇险人员实施救助，可由大型海洋救助母船搭载到遇险地点海域，按照预先指定的方式下放至海面，在母船上通过遥控控制实施人员救助，救助对象为行为正常、有一定体力的海上遇险人员。

海上救助是海运业和其他海上活动的派生需要，是伴随着海难和海上遇险出现而形成的一种特殊行业。海难及海上遇险对单个船舶、单个航次而言是不确定的不可预测的偶然事件。但是足够长时期内和足够大的海域范围内，发生海难和海上遇险的情况却并不是毫无规律可言。我国沿海近年来每年都发生上百起海难和海上遇险情况，从这个意义上说，海上遇险和海难是必然的。为保证遇险船舶能够得到有效的救助，我国投入了大量的财力和人力，在我国沿海建立了较完备的救助体系。然而在高海况下救助难度加大，救助人员的安全性也无法得到保障，无人救助在此类情况下有很强的必要性。目前常规的水面救助主要包括以下方式：1)利用抛投器将气胀式救生设备或绳索发射至待救援位置实施救助，其缺点是抛投器发射的准确性较差，需要被救人员有很好的耐力。2)利用直升机快速抛投救生器材救援，其缺点是需要直升机的配合，代价昂贵，被救人员需要有专业的救生设备使用知识。现役救助艇通过人工操作，实施人员救助，在高海况下救助难度大，救助人员的安全性也无法得到保障。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种通用型无人救助系统，通过加装无人救助系统，实现无人救助功能，并且价格低、兼容现有有人救助艇还具备通用模块化设计。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种通用型无人救助系统，包括无人救助艇、以及与无人救助艇无线连接的远程遥控站；无人救助艇上设置配套使用的通讯系统A及通讯系统B，通讯系统A及通讯系统B均与远程遥控站连接，无人救助艇上设置艇载控制站，艇载控制站包括轮机执行机构，轮机执行机构其软轴卡接在连接支架上，连接支架与线性推杆相连，线性推杆与伺服控制器的一个接口相连，伺服控制器的另一个接口与供电电源相连，伺服控制器与通讯系统A无线相连。通讯分系统A和通讯分系统B为配套使用，允许数据在两个方向上同时传输，即A→B的同时B→A，是瞬时同步的；远程遥控站通过通讯系统，将控制指令传输至艇载控制站；远程遥控站与无人救助艇无线连接或电连接或无线电连接；远程遥控站用于发送发动机上电、启动、停机指令，这些指令通过通讯分系统至轮机执行机构，同时可监测发动机运行状态，水温、油压、运行时间等。软轴是刚性很小具有弹性可自由弯曲传动的轴。用于联接不同一轴线和不在同一方向或有相对运动的两轴以传递旋转运动和扭矩。能把旋转运动和转矩灵活地传到任何位置；软轴是由用途而得名的。在机械设计中它作为一种非直线传动或非同一平面间的传动部件使用，它可简化传动机械，同时传动精度高，使用部门广泛，如混凝土振捣器、风镐、船用水泵、医疗器具和机床的传动装置、汽车的里程计均可用软轴来传动。另外，软轴还能缓和冲击。通过加装无人救助系统，实现无人救助功能，并且价格低、兼容现有有人救助艇还具备通用模块化设计。

进一步的技术方案是，轮机执行机构包括设置在无人救助艇其艇壳内的推进器、发动机和燃料箱，发动机的输出轴通过软轴与推进器相连，燃料箱与发动机相连，线性推杆连接在伺服控制器的can接口上。抛投器是以压缩空气或火药为动力，向目标抛投绳索及救生圈的一种装备。按其动力源可分为气动式抛投器和火药式抛投器。按其功能可分为锚钩发射器，绳索抛投器，射绳枪，抛绳器，射锚枪，锚钩枪，救生抛投器。用于海上救援、电力架线、武警特种部队突击救援、消防、海军等部门、在发生火灾、海难等情况下使用。传统救助艇轮机执行机构为软轴驱动方向及速度。无人救助系统通过加装伺服控制器，达到电控的目的。伺服控制器上两个接口其中一个为供电接口，另一个为can接口。can接口使用线性推杆，转换为CAN协议来达到控制软轴的目的，从而驱动救助艇的方向。当然，无人艇上设有图像采集系统，比如多台摄像机，以采集海况及被救人员的情况。推进器可以是全回转舵桨。

进一步的技术方案是，无人救助艇上还设置抛投机构及浮体绳收绞机构，抛投机构包括设置在艇壳上的气动式抛投器，气动抛投器其弹体头部固定设置柔性层；浮体绳收绞机构包括固定在艇体上的密封收绞盒及转动设置在收绞盒内的收绞轴，收绞轴伸出收绞盒设置，收绞轴上固定设置及浮体连接绳，浮体连接绳的另一端固定连接潜水艇式浮体，收绞盒内设置收绞轴的驱动机构；弹体顶部固定连接在浮体上，浮体置于无人救助艇的外侧、浮体底面与海平面接触。柔性层采用内置海绵外包人造革的方式，避免抛投时对潜水艇式浮体冲击太大而造成浮体损坏；收绞轴的驱动机构包括固定连接在收绞盒盒内壁的电机、与电机相连的减速机，减速机的输出轴上固定设置第一齿轮，收绞轴上固定设置与第一齿轮啮合的第二齿轮；电机、减速机位于收绞轴的一侧。浮体绳收绞机构可以设置若干个，增强一次救援的人员数量。气动式抛投器将弹体射出后，弹体直接作用在潜水艇式浮体上，使得浮体的初始的运行不用通过浮体自身的驱动机构，而是通过气动式抛投器射出，在靠近被救人员后再执行下潜、前行等动作，充分利用一般救助艇上都会配备的气动式抛投器，节约浮体其准确到达目标位置的能耗，技改也容易；待完成将被救人员承载在浮体上后收绞机构动作将浮体拉回。这种情况下抛投器其角度要设置得低一些，因为等于是水平发射出去，推动浮体沿着海平面滑行。浮体可以使圆形、船型、椭圆形、长圆形等。

进一步的技术方案为，浮体横向最大尺寸范围为50cm～100cm，浮体纵向最大尺寸范围为180cm～250cm。这种尺寸恰好能够盛放一个成年人(即使稍胖点也能盛放得下)，这种方案就是将浮体作为类似单独一个潜水艇到达被救人员附近后下沉，然后到达被救人员正下方后再浮起，然后收绞机构动作将被救人员拉回。

另一种技术方案为，无人救助艇上还设置若干组抛投机构及若干组浮体绳收绞机构，每组抛投机构包括若干个设置在艇壳上的气动式抛投器，气动抛投器其弹体头部固定设置柔性层；每组浮体绳收绞机构包括若干个固定在艇体上的密封收绞盒及转动设置在收绞盒内的收绞轴，收绞盒的数量与气动式抛投器的数量相同；收绞轴伸出收绞盒设置，收绞轴上固定设置及浮体连接绳，浮体连接绳的另一端固定连接潜水艇式浮体，收绞盒内设置收绞轴的驱动机构；弹体顶部固定连接在浮体上，浮体置于无人救助艇的外侧、浮体底面与海平面接触。

进一步的技术方案为，每组抛投机构包括五个设置在艇壳上的气动式抛投器，每组浮体绳收绞机构对应的浮体设有五个，四个为第一浮体，一个为第二浮体；第一浮体其横向最大尺寸范围为10cm～20cm，纵向最大尺寸范围为5cm～15cm；第二浮体其横向最大尺寸范围为40cm～70cm，纵向最大尺寸范围为20cm～30cm；第一浮体、第二浮体的外形呈半圆环形。为了减少潜水艇式浮体在抛投时的阻力，将原先一个大的浮体改成五个小尺寸浮体，同样能实现救援任务，但却大大减少了抛投时的阻力，并且设置五个也是适应救援，其实只需四个小浮体将人的四肢托起，再配合一个稍大点的浮体将人的腰托起，然后收绞机构动作就能一起将五个浮体向回拖，实现将被救人员拖至无人救助艇旁。

进一步的技术方案为，浮体其两侧及下部设有一体而成的气囊，气囊上表面采用硬橡胶制成，气囊与浮体的气泵相连。气囊上表面的两侧分别设有副螺旋桨，副螺旋桨通过转轴与潜水艇的动力机构相连；浮体还可以是类似潜水艇的结构，包括压力舱，其舱门的打开由远程遥控站发出指令后执行，舱门打开后浮体下沉，然后舱门再由远程遥控站发出指令后关闭，浮体不再下沉，浮体上还设置主螺旋桨，由远程遥控站发出指令后浮体在水中潜行至被救人员正下方后停止螺旋桨的转动，然后由远程遥控站发出指令后空气压缩泵将压缩空气打入压力舱，海水被排出，浮体上升，这样被救人员就被成功救起，然后收绞机构动作就能将被救人员拉至无人救助艇旁，便于被救人员进行补给后登上无人救助艇然后随无人救助艇返回母船。

进一步的技术方案为，无人救助艇上还设置补给站，补给站紧靠浮体绳收绞机构设置，且无人救助艇其艇壳在位于补给站处设置铰接的挡板，挡板的开启驱动机构与远程遥控站通过通讯系统A相连。补给站内设置储存淡水的瓶罐、储存食物的密封袋等；当无人救助艇上的摄像机向远程遥控站传输的图像显示承载着被救人员的浮体已经到达无人救助艇旁时远程遥控站发出挡板向外转动的指令使得补给站内的食物或淡水能够通过挡板滑落至浮体上，这样被救人员无需在体力不支时还需爬上无人救助艇，待被救人员在浮体上饮食或服药(补给站内还设置一些常规药物)后等到体力恢复了再爬上无人救助艇，更提高了救助的成功率。

本发明的优点和有益效果在于：通过加装无人救助系统，实现无人救助功能，并且价格低、兼容现有有人救助艇还具备通用模块化设计。既保证了抛投器的准确，也不需要被救人员有很好的耐力，无需昂贵的直升机配合，被救人员需要有专业的救生设备使用知识，在高海况下也能实施救助，救助人员的安全性也得到保障；气动式抛投器将弹体射出后，弹体直接作用在潜水艇式浮体上，使得浮体的初始的运行不用通过浮体自身的驱动机构，而是通过气动式抛投器射出，在靠近被救人员后再执行下潜、前行等动作，充分利用一般救助艇上都会配备的气动式抛投器，节约浮体其准确到达目标位置的能耗，技改也容易；同样能实现救援任务，但却大大减少了抛投时的阻力，并且设置五个也是适应救援，其实只需四个小浮体将人的四肢托起，再配合一个稍大点的浮体将人的腰托起，然后收绞机构动作就能一起将五个浮体向回拖，实现将被救人员拖至无人救助艇旁。创造性地采用潜水艇式的浮体，实现抛投时粗略估计，然后通过远程遥控站控制浮体下沉、前行、升起的动作实现精确救援，解决了以往抛投器发射的准确性较差、需要被救人员有很好耐的问题，并且也不需要直升机的配合，代价相较于直升机要低得太多，被救人员也不需要有专业的救生设备使用知识。将潜水艇的原理与无人救助艇相结合，极具创造性。

附图说明

图1是本发明一种通用型无人救助系统实施例一的通讯原理示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明中软轴、连接支架及伺服控制器部分的示意图；

图4是本发明实施例二的示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明实施例三的示意图；

图7是图6中气动式抛投器及浮体部分的侧视图；

图8是本发明实施例三中浮体的示意图；

图9是图6抛投器抛投后的状态示意图；

图10是图9收绞后的状态示意图。

图中：1、无人救助艇；2、远程遥控站；3、通讯系统A；4、通讯系统B；5、艇载控制站；6、软轴；7、连接支架；8、推进器；9、发动机；10、燃料箱；11、伺服控制器；12、气动式抛投器；13、弹体；14、柔性层；15、收绞盒；16、收绞轴；17、连接绳；18、浮体；19、气囊；20、气泵；21、补给站；22、挡板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1至图3所示，本发明是一种通用型无人救助系统，包括无人救助艇1、以及与无人救助艇1连接的远程遥控站2；无人救助艇1上设置配套使用的通讯系统A3及通讯系统B4，通讯系统A3及通讯系统B4均与远程遥控站2连接，无人救助艇1上设置艇载控制站5，艇载控制站5包括轮机执行机构，轮机执行机构其软轴6卡接在连接支架7上，连接支架7与线性推杆相连，线性推杆与伺服控制器11的一个接口(图上为X2接口)相连，伺服控制器11的另一个接口(即图上的X1接口)与供电电源相连。

实施例二：

与实施例一的不同在于，如图4、图5所示，轮机执行机构包括设置在无人救助艇1其艇壳内的推进器8、发动机9和燃料箱10，发动机9的输出轴通过软轴6与推进器8相连，燃料箱10与发动机9相连，线性推杆连接在伺服控制器11的can接口上。无人救助艇1上还设置抛投机构及浮体18绳收绞机构，抛投机构包括设置在艇壳上的气动式抛投器12，气动抛投器其弹体13头部固定设置柔性层14；浮体绳收绞机构包括固定在艇体上的密封收绞盒15及转动设置在收绞盒15内的收绞轴16，收绞轴16伸出收绞盒15设置，收绞轴16上固定设置及浮体18连接绳17，浮体18连接绳17的另一端固定连接潜水艇式浮体18，收绞盒15内设置收绞轴16的驱动机构；弹体13顶部固定连接在浮体18上，浮体18置于无人救助艇1的外侧、浮体18底面与海平面接触。浮体18横向最大尺寸范围为50cm～100cm，浮体18纵向最大尺寸范围为180cm～250cm。

实施例三：

与实施例二的不同在于，如图6至图10所示，无人救助艇1上还设置若干组抛投机构及若干组浮体绳收绞机构，每组抛投机构包括若干个设置在艇壳上的气动式抛投器12，气动抛投器其弹体13头部固定设置柔性层14；每组浮体绳收绞机构包括若干个固定在艇体上的密封收绞盒15及转动设置在收绞盒15内的收绞轴16，收绞盒15的数量与气动式抛投器12的数量相同；收绞轴16伸出收绞盒15设置，收绞轴16上固定设置及浮体18连接绳17，浮体18连接绳17的另一端固定连接潜水艇式浮体18，收绞盒15内设置收绞轴16的驱动机构；弹体13顶部固定连接在浮体18上，浮体18置于无人救助艇1的外侧、浮体18底面与海平面接触。每组抛投机构包括五个设置在艇壳上的气动式抛投器12，每组浮体绳收绞机构对应的浮体18设有五个，四个为第一浮体18，一个为第二浮体18；第一浮体18其横向最大尺寸范围为10cm～20cm，纵向最大尺寸范围为5cm～15cm；第二浮体18其横向最大尺寸范围为40cm～70cm，纵向最大尺寸范围为20cm～30cm；第一浮体18、第二浮体18的外形呈半圆环形。浮体18其两侧及下部设有一体而成的气囊19，气囊19上表面采用硬橡胶制成，气囊19与浮体18的气泵20相连。无人救助艇1上还设置补给站21，补给站21紧靠浮体绳收绞机构设置，且无人救助艇1其艇壳在位于补给站21处设置铰接的挡板22，挡板22的开启驱动机构与远程遥控站2通过通讯系统A3相连。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种通用型无人救助系统，其特征在于，包括无人救助艇、以及与无人救助艇无线连接的远程遥控站；无人救助艇上设置配套使用的通讯系统A及通讯系统B，通讯系统A及通讯系统B均与远程遥控站连接，无人救助艇上设置艇载控制站，艇载控制站包括轮机执行机构，轮机执行机构其软轴卡接在连接支架上，连接支架与线性推杆相连，线性推杆与伺服控制器的一个接口相连，伺服控制器的另一个接口与供电电源相连，伺服控制器与通讯系统A无线相连。

2.根据权利要求1所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，所述轮机执行机构包括设置在无人救助艇其艇壳内的推进器、发动机和燃料箱，发动机的输出轴通过软轴与推进器相连，燃料箱与发动机相连，线性推杆连接在伺服控制器的can接口上。

3.根据权利要求2所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，所述无人救助艇上还设置抛投机构及浮体绳收绞机构，抛投机构包括设置在艇壳上的气动式抛投器，气动抛投器其弹体头部固定设置柔性层；浮体绳收绞机构包括固定在艇体上的密封收绞盒及转动设置在收绞盒内的收绞轴，收绞轴伸出收绞盒设置，收绞轴上固定设置及浮体连接绳，浮体连接绳的另一端固定连接潜水艇式浮体，收绞盒内设置收绞轴的驱动机构；弹体顶部固定连接在浮体上，浮体置于无人救助艇的外侧、浮体底面与海平面接触。

4.根据权利要求3所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，所述浮体横向最大尺寸范围为50cm～100cm，浮体纵向最大尺寸范围为180cm～250cm。

5.根据权利要求2所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，所述无人救助艇上还设置若干组抛投机构及若干组浮体绳收绞机构，每组抛投机构包括若干个设置在艇壳上的气动式抛投器，气动抛投器其弹体头部固定设置柔性层；每组浮体绳收绞机构包括若干个固定在艇体上的密封收绞盒及转动设置在收绞盒内的收绞轴，收绞盒的数量与气动式抛投器的数量相同；收绞轴伸出收绞盒设置，收绞轴上固定设置及浮体连接绳，浮体连接绳的另一端固定连接潜水艇式浮体，收绞盒内设置收绞轴的驱动机构；弹体顶部固定连接在浮体上，浮体置于无人救助艇的外侧、浮体底面与海平面接触。

6.根据权利要求5所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，每组抛投机构包括五个设置在艇壳上的气动式抛投器，每组浮体绳收绞机构对应的浮体设有五个，四个为第一浮体，一个为第二浮体；第一浮体其横向最大尺寸范围为10cm～20cm，纵向最大尺寸范围为5cm～15cm；第二浮体其横向最大尺寸范围为40cm～70cm，纵向最大尺寸范围为20cm～30cm；第一浮体、第二浮体的外形呈半圆环形。

7.根据权利要求4或6所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，所述浮体其两侧及下部设有一体而成的气囊，气囊上表面采用硬橡胶制成，气囊与浮体的气泵相连。

8.根据权利要求7所述的一种通用型无人救助系统，其特征在于，所述无人救助艇上还设置补给站，补给站紧靠浮体绳收绞机构设置，且无人救助艇其艇壳在位于补给站处设置铰接的挡板，挡板的开启驱动机构与远程遥控站通过通讯系统A相连。