CN111653150A - 直升机救助教学仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直升机救助教学仪器。本发明包括固定架和通过多个吊杆转动连接在其上的模拟直升机机舱，机舱包括机舱本体、支撑机构、回转机构和卷扬机构，支撑机构周向设有与各吊杆相连的连接点，其上方设置所述回转机构，其下方连接所述机舱本体，卷扬机构设置于机舱本体内部，其末端设有能够伸出于机舱本体的吊具，通过改变模拟直升机机舱相对于固定架的空间位置，模拟直升机在救援过程中的运动过程，通过运转回转机构，模拟直升机水平面内的转向运动，通过运转卷扬机构，模拟直升机的救援绞车系统。本发明结构紧凑，便于携带，可直接在课堂上演示直升机运动和各种救援模式，节省培训费用，降低学员在实际培训过程中发生安全事故的风险。
Description
技术领域
本发明涉及教学教具技术领域，尤其涉及一种直升机救助教学仪器。
背景技术
航空应急救援最常用、最有效的方式是直升机救助，直升机救助需要直升机驾驶员、绞车手和救生员的协同配合。救援过程中，驾驶员控制直升机，绞车手操作救援绞车，救生员出舱救人三个环节同时进行。针对不同的遇险情况，利用直升机外吊挂救援绞车吊放不同的救助装备，对人员实施救助。培训直升机救助机组人员，需要进行前期的理论课程学习，在直升机救助模拟器上进行绞车手和救生员的科目训练，最后再到真正直升机上进行一定时间训练和考核后方可成为专业的救助人员。
在前期理论课程培训及教学过程中，由于直升机构造复杂，救助训练过程灵活多变、救援模式多样，授课过程中，通过课件的讲解，难以使学生理解直升机救助的过程，若直接在实验室通过救助训练模拟器向学生演示，则消耗成本高，人员安全性不能保障。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种直升机救助教学仪器。本发明采用的技术手段如下：
一种直升机救助教学仪器，包括固定架和通过多个吊杆转动连接在其上的模拟直升机机舱，所述模拟直升机机舱包括机舱本体、支撑机构、回转机构和卷扬机构，所述支撑机构周向设有与各吊杆相连的连接点，其上方设置所述回转机构，其下方连接所述机舱本体，所述卷扬机构设置于机舱本体内部，其末端设有能够伸出于机舱本体的吊具，通过改变模拟直升机机舱相对于固定架的空间位置，模拟直升机在救援过程中的运动过程，通过运转回转机构，模拟直升机水平面内的转向运动，通过运转卷扬机构，模拟直升机的救援绞车系统。
进一步地，所述固定架包括下部平台、上部平台和将其相连的若干光杆，各光杆规格相同，使得上部平台和下部平台互相平行，相邻组光杆连线所成的图形为正多边形。
进一步地，每组光杆包括两根光杆，其上设有滑动连接在其上的滑块，所述滑块与斜杆之间通过球铰链连接，所述支撑机构的连接点也为球铰链，每个滑块在所述下部平台对应位置设有为其驱动的平动电机。
进一步地，所述上部平台和下部平台之间设有同步带，所述平动电机与同步带相连，所述滑块安装在同步带上。
进一步地，所述回转机构包括设置于所述支撑机构上方的锥齿轮副，所述锥齿轮副包括连接在回转电机上的第一锥齿轮和与其啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮通过旋转轴与机舱本体相连。
进一步地，所述卷扬机构包括起升电机和与其输出端齿轮啮合的卷扬机本体，所述吊具具体为卷扬机本体上缠绕的线和所述线的底端固定连接的挂钩。
本发明结构紧凑，便于携带，可直接在课堂上演示直升机运动和各种救援模式，直观向学生传达直升机救助实验相关步骤，提升实验教学效果，培养学生创新意识和动手操作能力。通过平动机构和执行机构，模拟直升机精确进退救助现场的各种方向的运动，还原真实直升机在救援过程中上升或下降飞行高度，接近目标，按指定方向撤离的运动过程。通过模拟救援绞车系统，起升机构在不同位置自动收放钢索，还原救助直升机在不同遇险情况下所执行的多种救援模式。本发明有效的将培训与实验相结合，教学与科研相结合，每年节省大量的培训费用，降低了学员和学生在实际培训过程中发生安全事故的风险。虽然救助人员动作不能通过教学仪器体现出来，但是可以通过教学人员口头描述，再结合教学仪器的演示，充分形象的展示出直升机救助训练各种吊运模式的详细过程。解决直升机救助训练培训理论课程上利用课件讲解不方便学生理解，教学效果不明显，直接在实验室进行实物演示成本高，安全保障不足等问题。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明直升机救助教学仪器整体结构示意图。
图2为本发明直升机救助教学仪器执行机构具体结构示意图。
图中：1.上部平台，2.光杆，3.滑块，4.斜杆，5.执行机构，6.直升机机舱，7.同步带，8.平动电机，9.下部平台；
51.回转电机，52.支撑结构，53.第二锥齿轮，54.旋转轴，55.起升电机，56.齿轮，57.卷扬系统滚筒，58.吊钩。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种直升机救助教学仪器，直升机救助教学仪器是根据真实直升机救援时的运动过程设计而成。按照 1:100的比例将直升机救援的场景缩小，模拟直升机水平移动，升降运动，水平面内的转向和直升机上救援绞车系统的收放运动。包括固定架和通过多个吊杆转动连接在其上的模拟直升机机舱，所述模拟直升机机舱6包括机舱本体、支撑机构和若干执行机构5，所述执行结构包括回转机构和卷扬机构，所述支撑机构52周向设有与各吊杆相连的连接点，其上方设置所述回转机构，其下方连接所述机舱本体，所述卷扬机构设置于机舱本体内部，其末端设有能够伸出于机舱本体的吊具，通过改变模拟直升机机舱相对于固定架的空间位置，模拟直升机在救援过程中的运动过程，通过运转回转机构，模拟直升机水平面内的转向运动，通过运转卷扬机构，模拟直升机的救援绞车系统。
作为优选的实施方式，所述固定架包括下部平台9、上部平台1和将其相连的若干光杆2，各光杆规格相同，使得上部平台和下部平台互相平行，相邻组光杆连线所成的图形为正多边形。本实施例中，上下部平台为等边三角形，上下部平台之间通过六根光杆连接。
每组光杆包括两根光杆，其上设有滑动连接在其上的滑块3，所述滑块3 与斜杆4之间通过球铰链连接，相对应的，本实施例中，滑块数量为3个，所述支撑机构的连接点也为球铰链，所述支撑机构可为一块平板，每个滑块在所述下部平台对应位置设有为其驱动的平动电机8，所述平动电机为步进电机。
所述上部平台和下部平台之间设有同步带7，所述平动电机与同步带相连，所述滑块安装在同步带上。
具体地，平动机构整体为并联臂结构，三个滑块进行协同运动，将滑块的运动通过定长斜杆的角度变化，转化为执行机构的水平和垂直运动，当三个滑块做等速运动时，执行机构与滑块一起做垂直方向的直线运动，当三个滑块差速运动时，执行机构做水平运动。执行机构的水平运动半径为0.5m，垂直方向运动距离为0.6m，可以模拟直升机在半径50m，高度60m的空域内的运动。
所述回转机构包括设置于所述支撑机构上方的锥齿轮副，所述锥齿轮副包括连接在回转电机51上的第一锥齿轮和与其啮合的第二锥齿轮53，所述第二锥齿轮通过旋转轴54与机舱本体相连。所述卷扬机构包括起升电机55 和与其输出端通过齿轮56啮合的卷扬机本体滚筒57，所述吊具具体为卷扬机本体滚筒上按顺时针或逆时针缠绕的线和所述线的底端固定连接的吊钩58。通过执行机构上的电机通过锥齿轮减速，改变运动方向，带动直升机机舱回转，以此模拟直升机水平面内的转向运动，起升电机带动卷扬系统收放钢索，模拟直升机救援绞车系统。
具体地，教学仪器能够演示直升机可演示直升机救助训练中的多种救援模式，现以单套吊运、双套吊运、担架吊运和高绳吊运四种常见救助模式为例进行说明。
实施例1
单套吊运指的是救生员用一个救援套对遇险人员实施救援，对于意识清醒，身体状况良好的人员均可使用该方式进行救助，也是一般直升机救助最常见的方式，救援套的具体使用方式是救生员右手捏紧救援套，左手沿着吊带从被救者腋下找到吊钩，一手把吊钩提起拉直吊带，并把救援套索环收紧，这样绞车手通过救援绞车钢索一同把救生员和被救者吊上直升机。
现将利用教学仪器进行单套吊运的演示介绍如下：
(1)机舱在最高位置，模拟飞机高度60m；平动机构在垂直方向向下运动，机舱下降至距下部平台0.2m处，模拟救助直升机从正常飞行高度，发现遇险目标后，下降至距地面20m准备实施救援。
(2)起升电机带动卷扬系统下放钢索，至距下部平台0.05m处。模拟将救生员从直升机中下放至距地面5m的高度。
(3)平动机构运动，带动机舱在水平方向前进0.4m，模拟飞机向前进近20个单位(1个单位相当于2m)至吊运点，即达到遇险位置上方。
(4)卷扬系统控制钢索继续下放至地平面，模拟绞车手通过绞车将救生员吊放至地面，救生员与被救者建立连接，即上述描述的救生员给被救者套上救援套，然后卷扬系统收回钢索，模拟将救生员和被救者成功吊运回舱内。
(5)平动机构使机舱按照原路线撤离，水平后退0.4m，回到起始位置，完成单套吊运救助模式演示。
实施例2
双套吊运指的是救生员用两个救援套对遇险人员实施救援，对于意识不清醒、昏迷，但身体没有外伤、没有骨折的人员使用该方式进行救助，以及在拯救海上落水人员时通常也使用双套救援，一根救援套套在被救者腋下，第二根救援套套在被救者的膝关节处。由于双套吊运救助模式的训练与单套吊运的训练基本一致，利用教学仪器演示与单套吊运完全相同，这里不再赘述其过程。
实施例3
担架吊运指的是救生员用救援担架对遇险人员实施救助，主要用于救助重症患者或身体出现骨折的人员，担架可以固定被救者的头部、身躯和四肢，方便直升机吊运。
利用教学仪器演示担架吊运时，与单套吊运的前三步完全一致，现从第四步开始，将担架吊运的模式演示介绍如下：
(1)经过前三步操作，机舱移动到遇险位置上方。卷扬系统控制钢索继续下放至地平面，模拟将救生员吊放至地面。
(2)钢索刚下放到地面后，平动机构带动机舱向左移动0.04m，模拟飞机在调运点正上方左侧2个单位位置等待，此时救生员在地面继续与被救者建立连接，即救生员用担架固定好被救者。
(3)平动机构带动机舱向右移动回到吊运点上方，整个过程要保持钢索有一定的长度余量，保证救生员不受拉力。卷扬系统将钢索收回舱内，表示将救生员和被救者成功吊运回舱内。
(4)控制步进电机，使机舱按照原路线撤离，水平后退20个单位，回到起始位置，完成担架吊运救助模式演示。
担架吊运环节的演示相比单套和双套吊运，增加了机舱在吊运点上方左移和右移的步骤，目的是在进行担架吊运时，机舱撤离吊运点上方，方便救生员对被救者进行快速的应急处置。
实施例4
高绳也叫高位引导绳，是在绞车吊钩上附上带有易断的一根绳子，这个绳子可以加快绞车作业进程，一般适用于在绞车作业空间很小或有障碍物时，海况差，船上的危险物高，有很多遇险人员时，均使用高绳吊运救助模式。
(1)平动机构在最高位置，模拟飞机高度60m；平动机构在垂直方向向下运动，机舱下降至距下部平台0.2m处，模拟救助直升机从正常飞行高度，发现遇险目标后，下降至距地面20m准备实施救援。
(2)启动平动机构使机舱水平向左移动5个单位至等待点处，此时模拟绞车手在舱内挂好高绳，在放下救生员的同时放下高绳。卷扬系统钢索，至距下部平台0.05m位置，模拟将救生员连同高绳从直升机中下放至高度5m 位置。
(3)平动机构带动机舱右移的同时，起升电机带动卷扬系统继续下放钢索，当机舱右移至吊运点上方时，钢索刚好下放至地平面，模拟救生员携带高绳到达地面。
(4)当钢索刚到达地面，使机舱迅速左移，左移的同时继续放钢索，与此同时模拟救生员在地面与被救者建立连接，主要建立高绳和地面的连接。
(5)建立好连接后，地面救生员会向机舱内的绞车手点头示意，这时机舱右移至距吊运点3个单位处的回收点，起升卷扬系统回收钢索，同时机舱迅速左移至等待点，在这个过程中救生员和被救者收回进舱。如果有多名被救者，利用教学仪器重复上述过程即可，完成高绳吊运救助模式演示。
本装置所有机构的运动均是通过单片机控制电机动作完成的，上述救助模式演示中所涉及的救助人员动作是虚拟场景，但又是实际救助训练中必不可少的环节，虽然救助人员动作不能通过教学仪器体现出来，但是可以通过教学人员口头描述，再结合教学仪器的演示，充分形象的展示出直升机救助训练各种吊运模式的详细过程。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种直升机救助教学仪器，其特征在于，包括固定架和通过多个吊杆转动连接在其上的模拟直升机机舱，所述模拟直升机机舱包括机舱本体、支撑机构、回转机构和卷扬机构，所述支撑机构周向设有与各吊杆相连的连接点，其上方设置所述回转机构，其下方连接所述机舱本体，所述卷扬机构设置于机舱本体内部，其末端设有能够伸出于机舱本体的吊具，通过改变模拟直升机机舱相对于固定架的空间位置，模拟直升机在救援过程中的运动过程，通过运转回转机构，模拟直升机水平面内的转向运动，通过运转卷扬机构，模拟直升机的救援绞车系统。
2.根据权利要求1所述的直升机救助教学仪器，其特征在于，所述固定架包括下部平台、上部平台和将其相连的若干光杆，各光杆规格相同，使得上部平台和下部平台互相平行，相邻组光杆连线所成的图形为正多边形。
3.根据权利要求2所述的直升机救助教学仪器，其特征在于，每组光杆包括两根光杆，其上设有滑动连接在其上的滑块，所述滑块与吊杆之间通过球铰链连接，所述支撑机构的连接点也为球铰链，每个滑块在所述下部平台对应位置设有为其驱动的平动电机。
4.根据权利要求3所述的直升机救助教学仪器，其特征在于，所述上部平台和下部平台之间设有同步带，所述平动电机与同步带相连，所述滑块安装在同步带上。
5.根据权利要求1所述的直升机救助教学仪器，其特征在于，所述回转机构包括设置于所述支撑机构上方的锥齿轮副，所述锥齿轮副包括连接在回转电机上的第一锥齿轮和与其啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮通过旋转轴与机舱本体相连。
6.根据权利要求1所述的直升机救助教学仪器，其特征在于，所述卷扬机构包括起升电机和与其输出端齿轮啮合的卷扬机本体，所述吊具具体包括卷扬机本体上缠绕的线和所述线的底端固定连接的挂钩。
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