CN115892393B - 一种水中紧急救生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水中紧急救生装置，涉及水中救生技术领域，为了提高救援效率，本发明提供一种技术方案，通过弹射装置将救生装置弹出，救生装置可通过推进器将救生装置送至待救人员处，救生装置内的气囊弹出围住救生人员，气囊内的齿轮可通过齿状凸起将气囊拉回收紧，收紧后带动落水人员上浮以完成救援；本发明可用于水中救生作业，有效提高了救援效率。

Description

一种水中紧急救生装置

技术领域

本发明涉及水中救生技术领域，具体涉及一种水中紧急救生装置。

背景技术

在水中救生领域中，现有的救生手段多为人工抛投救生圈或救援人员下水进行营救，人工抛投救生圈的方式存在抛投精度不高、抛投距离有限和救生圈适用性差的缺点，从而导致救援效率低或救援失败，而救援人员下水营救会由于待施救人员不配合或水中环境恶劣的情况影响救援人员的安全，因此需要开发一种安全高效的水中紧急救生装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种水中紧急救生装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水中紧急救生装置，包括外壳、推进器、气囊、和弹射装置，所述外壳为回转体结构，外壳的侧壁对称安装有气囊腔，气囊腔的一端铰接有头部端盖，另一端固定安装有尾部端盖，所述气囊腔的内壁设有环形凸台，环形凸台的一端滑动安装有第一安装块和第一压紧架，环形凸台的另一端滑动安装有第二安装块和第二压紧架，所述气囊的一端压紧于第一压紧架与第一安装块之间，另一端压紧于第二压紧架与第二安装块之间，所述气囊的弹出端为弯曲结构，两气囊腔内的气囊弹出后，弹出端相配合组成U形结构；所述外壳一侧气囊腔内的第一安装块上安装有磁铁，外壳另一侧气囊腔内的第一安装块上设有与磁铁相配合的凹槽，凹槽的底部安装有铁块；所述气囊腔内环形凸台处沿圆周阵列安装有齿轮，齿轮通过扩张装置可收缩扩张地安装于环形凸台处，所述第二压紧架处滑动安装有支撑架，扩张装置与支撑架相连，支撑架上设有滤网，支撑架的一侧安装有固定架，所述气囊的内壁设有与齿轮相配合的齿状凸起，所述环形凸台侧壁安装有与齿轮相配合的辊轮；所述外壳内设有气体发生腔，气体发生腔内安装有气体发生装置，所述气体发生腔与气囊腔相连通；所述气体发生腔处的外壳侧壁上设有检修口，检修口处安装有与之相配合的检修盖，检修盖上安装有泄压阀；所述外壳的尾部设置有推进器和稳定翼，外壳的头部设置有声呐传感器和水中声速测量仪，外壳的外壁设置有水浸传感器，所述第二压紧架与支撑架之间设置有压力传感器；所述外壳安装于弹射装置上；所述外壳的尾部设有拉环。

优选地，所述外壳尾部沿圆周阵列设置有四个推进器和稳定翼，推进器和稳定翼间隔交替设置，所述推进器的轴线与外壳的轴线呈20-30°夹角。

优选地，所述扩张装置包括有滑轨、驱动块、驱动杆、滑槽、滑块和第一电缸，滑轨的一端安装于支撑架上，滑轨的另一端沿圆周阵列设有与齿轮数量相配合的滑槽，滑槽内滑动安装有滑块，滑轨内滑动安装有驱动块，驱动块上沿圆周阵列设有与滑槽数量相配合的第一凸台，滑轨上设有与第一凸台相配合的第一槽口，所述滑块上设有第二凸台，滑槽上设有与第二凸台相配合的第二槽口，第一凸台和第二凸台上设有固定轴，驱动杆的两端分别与第一凸台和第二凸台上的固定轴铰接；所述滑轨内安装有第一电缸，第一电缸的活塞杆与驱动块相连，所述齿轮转动安装于滑块上，齿轮采用第一电机进行驱动。

优选地，所述气体发生装置包括有点火器、叠氮化钠和过滤器，点火器置于叠氮化钠内，叠氮化钠外套设有过滤器，过滤器的侧壁设有出气口。

优选地，所述外壳内设置有控制器，控制器以单片机为核心，分别与第一电缸、第一电机、水浸传感器、声呐传感器、水中声速测量仪、压力传感器、推进器和点火器相连。

优选地，所述弹射装置包括有支撑架、底板、第二电缸和弹簧，底板滑动安装于支撑架内，底板与支撑架的一端之间安装有弹簧和第二电缸，第二电缸的活塞杆上转动安装有转轴，转轴上固定安装有限位块，转轴采用第二电机进行驱动，所述底板上设有环形限位槽，环形限位槽上开设有与限位块相配合的开口；所述底板的四周设有挡板，底板上沿圆周阵列设有与稳定翼相配合的滑道，稳定翼滑动安装于滑道内。

优选地，所述外壳的尾部设有保护套，拉环安装于保护套内，保护套上设有供绳索通过的缺口。

优选地，所述第二压紧架与支撑架之间沿圆周阵列设置有四个压力传感器。

优选地，所述外壳的头部为半圆头设计，尾部为流线型设计；所述辊轮为与气囊相配合的弧形结构，所述磁铁的边缘设有倒角。

优选地，所述气囊腔上支撑架与气囊腔另一端之间处以及外壳的侧壁设有相配合的通气口，气囊腔和气体发生腔通过通气口相连通，所述支撑架与气囊腔的一端之间为气囊。

本发明的有益效果体现在：本发明的水中紧急救生装置可对准待施救者后弹射入水，在声呐传感器的定位下通过推进器送至待施救人员处，极大地提高了救援精度和救援效率；本发明的气囊弹出后磁铁可进入凹槽内吸附铁块，齿轮可通过齿状凸起带动气囊进行收缩，从而将待施救者抓紧，提高了不同体型人员的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的轴向视图。

图2为本发明的主视图。

图3为图2的A向剖视图。

图4为图2的B向剖视图。

图5为本发明的俯视图。

图6为图5的A向剖视图。

图7为图5的B向剖视图。

图8为图7的A处放大图。

图9为图5的C向剖视图。

图10为图9的A处放大图。

附图中，1、外壳，2、气囊腔，3、头部端盖，4、尾部端盖，5、环形凸台，6、第一安装块，7、第一压紧架，8、第二安装块，9、第二压紧架，10、支撑架，11、滤网，12、滑轨，13、驱动块，14、滑槽，15、滑块，16、驱动杆，17、第一电缸，18、齿轮，19、齿状凸起，20、辊轮，21、磁铁，22、气体发生腔，23、通气口，24、点火器，25、叠氮化钠，26、过滤器，27、检修盖，28、泄压阀，29、声呐传感器，30、水中声速测量仪，31、稳定翼，32、推进器，33、拉环，34、保护套，35、支撑架，36、底板，37、挡板，38、弹簧，39、第二电缸，40、环形限位槽，41、限位块，42、开口，43、转轴，44、滑道，45、凹槽，46、铁块，47、气囊，48、控制器，49、固定架。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图对本发明进行详细地描述：本发明的一种水中紧急救生装置，包括外壳1、推进器32、气囊47、和弹射装置，所述外壳1为回转体结构，外壳1的侧壁对称安装有气囊腔2，气囊腔2的一端铰接有头部端盖3，头部端盖3上安装有与气囊腔2内壁相配合的橡胶圈，从而对头部端盖3的位置进行软固定，气囊腔2的另一端固定安装有尾部端盖4，所述气囊腔2的内壁设有环形凸台5，环形凸台5的一端滑动安装有第一安装块6和第一压紧架7，环形凸台5的另一端滑动安装有第二安装块8和第二压紧架9，所述气囊47的一端压紧于第一压紧架7与第一安装块6之间，另一端压紧于第二压紧架9与第二安装块8之间，所述气囊47的弹出端为弯曲结构，两气囊腔2内的气囊47弹出后，弹出端相配合组成U形结构；所述外壳1一侧气囊腔2内的第一安装块6上安装有磁铁21，外壳1另一侧气囊腔2内的第一安装块6上设有与磁铁21相配合的凹槽45，凹槽45的底部安装有铁块46；所述气囊腔2内环形凸台5处沿圆周阵列安装有齿轮18，齿轮18通过扩张装置可收缩扩张地安装于环形凸台5处，所述第二压紧架9处滑动安装有支撑架10，扩张装置与支撑架10相连，支撑架10上设有滤网11，防止杂物进入气囊47内损伤气囊47，支撑架10的一侧安装有固定架49，用于对支撑架10进行限位，所述气囊47的内壁设有与齿轮18相配合的齿状凸起19，所述环形凸台5侧壁安装有与齿轮18相配合的辊轮20；所述外壳1内设有气体发生腔22，气体发生腔22内安装有气体发生装置，所述气体发生腔22与气囊腔2相连通；所述气体发生腔22处的外壳1侧壁上设有检修口，检修口处安装有与之相配合的检修盖27，检修盖27上安装有泄压阀28；所述外壳1的尾部设置有推进器32和稳定翼31，外壳1的头部设置有声呐传感器29和水中声速测量仪30，外壳1的外壁设置有水浸传感器，所述第二压紧架9与支撑架10之间设置有压力传感器；所述外壳1安装于弹射装置上；所述外壳1的尾部设有拉环33，拉环33可与绳索的一端相连，待施救人员浮起后拉动绳索将其拉回。

所述外壳1尾部沿圆周阵列设置有四个推进器32和稳定翼31，推进器32和稳定翼31间隔交替设置，所述推进器32的轴线与外壳1的轴线呈20-30°夹角，此布局提供了更长的力矩参数，使空间机动能力更强。

所述扩张装置包括有滑轨12、驱动块13、驱动杆16、滑槽14、滑块15和第一电缸17，滑轨12的一端安装于支撑架10上，滑轨12的另一端沿圆周阵列设有与齿轮18数量相配合的滑槽14，滑槽14内滑动安装有滑块15，滑轨12内滑动安装有驱动块13，驱动块13上沿圆周阵列设有与滑槽14数量相配合的第一凸台，滑轨12上设有与第一凸台相配合的第一槽口，所述滑块15上设有第二凸台，滑槽14上设有与第二凸台相配合的第二槽口，第一凸台和第二凸台上设有固定轴，驱动杆16的两端分别与第一凸台和第二凸台上的固定轴铰接；所述滑轨12内安装有第一电缸17，第一电缸17的活塞杆与驱动块13相连，所述齿轮18转动安装于滑块15上，齿轮18采用第一电机进行驱动。

所述气体发生装置包括有点火器24、叠氮化钠25和过滤器26，点火器24置于叠氮化钠25内，叠氮化钠25外套设有过滤器26，过滤器26的侧壁设有出气口。

所述外壳1内设置有控制器48，控制器48以单片机为核心，分别与第一电缸17、第一电机、水浸传感器、声呐传感器29、水中声速测量仪30、压力传感器、推进器32和点火器24相连，控制器和各元器件可通过在外壳内加装蓄电池进行供电。

所述弹射装置包括有支撑架35、底板36、第二电缸39和弹簧38，底板36滑动安装于支撑架35内，底板36与支撑架35的一端之间安装有弹簧38和第二电缸39，第二电缸39的活塞杆上转动安装有转轴43，转轴43上固定安装有限位块41，转轴43采用第二电机进行驱动，所述底板36上设有环形限位槽40，环形限位槽40上开设有与限位块41相配合的开口42；所述底板36的四周设有挡板37，底板36上沿圆周阵列设有与稳定翼31相配合的滑道44，稳定翼31滑动安装于滑道44内；弹射装置的第二电缸和第二电机也可采用以单片机为核心的控制器进行控制；弹射装置在使用时，第二电缸39通过活塞杆拉动底板36使弹簧38收缩，当拉到一定位置时，转轴43带动限位块41转动至开口42处，此时限位取消，底板36可在弹簧38的带动下驱动外壳1弹出。

所述外壳1的尾部设有保护套34，拉环33安装于保护套34内，保护套34上设有供绳索通过的缺口。

所述第二压紧架9与支撑架10之间沿圆周阵列设置有四个压力传感器，此布局可使测量的数据更加准确。

所述外壳1的头部为半圆头设计，尾部为流线型设计，从而减小航行阻力；所述辊轮20为与气囊47相配合的弧形结构，所述磁铁21的边缘设有倒角，使磁铁21更容易卡入凹槽45内。

所述气囊腔2上支撑架10与气囊腔2另一端之间处以及外壳1的侧壁设有相配合的通气口23，气囊腔2和气体发生腔22通过通气口23相连通，所述支撑架10与气囊腔2的一端之间为气囊47。

本发明可将弹射装置安装于船体进行配合使用，也可根据使用场景将弹射装置进行固定安装于相应位置；在救生装置使用时需将外壳1的头部粗略对准待施救人员，再通过弹射装置将外壳1弹出，弹出距离可通过使用场景进行调节，但需要保证外壳弹出后并不能接近或到达待施救人员处，更不能弹射至到达待施救人员处仍具有较高的速度，避免对待施救人员造成二次伤害，弹出距离若采用单片机进行控制，可通过单片机调节第二气缸39活塞杆的行程范围；外壳1被弹出后可落入水中，外壳1外壁的水浸传感器检测到外壳1落入水中后，控制器48可控制推进器32、声呐传感器29和水中声速测量仪30开启，声呐传感器29配合水中声速测量仪30可准确确定待施救者的距离，控制器48根据外壳1与待施救者之间的距离对推进器32进行控制，当外壳1到达待施救者处时控制器48可控制推进器32停止工作；当外壳1接近待施救者时，声呐传感器29对待施救者的姿态进行识别，识别后控制外壳1的头部朝向待施救者的胸部移动，若带施救人员在水中挣扎，由于待施救者在水中挣扎时四肢动作幅度较大，躯干部分动作幅度较小，因此声呐传感器29可对动作幅度较小的身体部位进行锁定，然后控制器48可通过对推进器32进行控制实现航向的调整，使外壳1到达落水者的位置；待外壳1的头部接触到待施救者时，控制器48控制点火器24点火使叠氮化钠25迅速产生大量气体通过通气口23充入气囊47，气囊47可将头部端盖3弹开进而弹出气囊腔2，气囊47弹出后，磁铁21进入凹槽45内并与铁块46相吸引使两个气囊47组成U形结构，然后第一电缸17推动驱动块13移动，使齿轮18进行扩张动作并移动至气囊47内壁的齿状凸起19处，第一电机驱动齿轮18进行转动，从而带动气囊47向气囊腔2内收缩，当压力传感器检测到的数值达到预设值时，说明气囊47已将待施救者拉紧，第一电机停止工作，在气囊47收紧过程中，泄压阀28可根据气体发生腔22内的压力进行自动开闭，因此泄压阀28处可排出气体使气囊47能够进行收缩；救生工作完成后，工作人员可拆下检修盖27对气体发生装置进行更换，并且将气囊47重新整理放入气囊腔2内。

对于外壳1的航向控制可通过角速度传感器和控制器48实现，角速度传感器设于外壳1内，角速度传感器与控制器48相连，角速度传感器用于测量外壳1的角速度数据，航向角度由控制指令决定，该控制指令携带旋转轴的转动量，旋转轴的转动量相当于航向改变的角度；控制器48可根据控制指令中携带的旋转轴的转动量控制其中一侧的推进器32工作，并根据角速度传感器测量的角速度调整其中一侧推进器32的工作，使外壳1进行转向，角速度传感器可对外壳1的角速度进行实时检测并进行反馈，控制器48可根据反馈的数据对其中一侧推进器32的工作进行调整，使得转向更加精确。

优选地，推进器32可采用PID算法进行控制，根据期望角速度值与实际角度值进行反馈控制，将旋转轴的转动量转换为对其中一侧推进器32的控制量从而实现转向。

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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种水中紧急救生装置，包括外壳（1）、推进器（32）、气囊（47）、和弹射装置，其特征在于：所述外壳（1）为回转体结构，外壳（1）的侧壁对称安装有气囊腔（2），气囊腔（2）的一端铰接有头部端盖（3），另一端固定安装有尾部端盖（4），所述气囊腔（2）的内壁设有环形凸台（5），环形凸台（5）的一端滑动安装有第一安装块（6）和第一压紧架（7），环形凸台（5）的另一端滑动安装有第二安装块（8）和第二压紧架（9），所述气囊（47）的一端压紧于第一压紧架（7）与第一安装块（6）之间，另一端压紧于第二压紧架（9）与第二安装块（8）之间，所述气囊（47）的弹出端为弯曲结构，两气囊腔（2）内的气囊（47）弹出后，弹出端相配合组成U形结构；所述外壳（1）一侧气囊腔（2）内的第一安装块（6）上安装有磁铁（21），外壳（1）另一侧气囊腔（2）内的第一安装块（6）上设有与磁铁（21）相配合的凹槽（45），凹槽（45）的底部安装有铁块（46）；所述气囊腔（2）内环形凸台（5）处沿圆周阵列安装有齿轮（18），齿轮（18）通过扩张装置可收缩扩张地安装于环形凸台（5）处，所述第二压紧架（9）处滑动安装有支撑架（10），扩张装置与支撑架（10）相连，所述扩张装置包括有滑轨（12）、驱动块（13）、驱动杆（16）、滑槽（14）、滑块（15）和第一电缸（17），滑轨（12）的一端安装于支撑架（10）上，滑轨（12）的另一端沿圆周阵列设有与齿轮（18）数量相配合的滑槽（14），滑槽（14）内滑动安装有滑块（15），滑轨（12）内滑动安装有驱动块（13），驱动块（13）上沿圆周阵列设有与滑槽（14）数量相配合的第一凸台，滑轨（12）上设有与第一凸台相配合的第一槽口，所述滑块（15）上设有第二凸台，滑槽（14）上设有与第二凸台相配合的第二槽口，第一凸台和第二凸台上设有固定轴，驱动杆（16）的两端分别与第一凸台和第二凸台上的固定轴铰接；所述滑轨（12）内安装有第一电缸（17），第一电缸（17）的活塞杆与驱动块（13）相连，所述齿轮（18）转动安装于滑块（15）上，齿轮（18）采用第一电机进行驱动；支撑架（10）上设有滤网（11），支撑架（10）的一侧安装有固定架（49），所述气囊（47）的内壁设有与齿轮（18）相配合的齿状凸起（19），所述环形凸台（5）侧壁安装有与齿轮（18）相配合的辊轮（20）；所述外壳（1）内设有气体发生腔（22），气体发生腔（22）内安装有气体发生装置，所述气体发生装置包括有点火器（24）、叠氮化钠（25）和过滤器（26），点火器（24）置于叠氮化钠（25）内，叠氮化钠（25）外套设有过滤器（26），过滤器（26）的侧壁设有出气口；所述气体发生腔（22）与气囊腔（2）相连通；所述气体发生腔（22）处的外壳（1）侧壁上设有检修口，检修口处安装有与之相配合的检修盖（27），检修盖（27）上安装有泄压阀（28）；所述外壳（1）的尾部设置有推进器（32）和稳定翼（31），外壳（1）尾部沿圆周阵列设置有四个推进器（32）和稳定翼（31），推进器（32）和稳定翼（31）间隔交替设置，所述推进器（32）的轴线与外壳（1）的轴线呈20-30°夹角；外壳（1）的头部设置有声呐传感器（29）和水中声速测量仪（30），外壳（1）的外壁设置有水浸传感器，所述第二压紧架（9）与支撑架（10）之间设置有压力传感器；所述外壳（1）安装于弹射装置上，所述弹射装置包括有支撑架（35）、底板（36）、第二电缸（39）和弹簧（38），底板（36）滑动安装于支撑架（35）内，底板（36）与支撑架（35）的一端之间安装有弹簧（38）和第二电缸（39），第二电缸（39）的活塞杆上转动安装有转轴（43），转轴（43）上固定安装有限位块（41），转轴（43）采用第二电机进行驱动，所述底板（36）上设有环形限位槽（40），环形限位槽（40）上开设有与限位块（41）相配合的开口（42）；所述底板（36）的四周设有挡板（37），底板（36）上沿圆周阵列设有与稳定翼（31）相配合的滑道（44），稳定翼（31）滑动安装于滑道（44）内；所述外壳（1）的尾部设有拉环（33）；所述外壳（1）内设置有控制器（48），控制器（48）以单片机为核心，分别与第一电缸（17）、第一电机、水浸传感器、声呐传感器（29）、水中声速测量仪（30）、压力传感器、推进器（32）和点火器（24）相连。

2.如权利要求1所述的水中紧急救生装置，其特征在于：所述外壳（1）的尾部设有保护套（34），拉环（33）安装于保护套（34）内，保护套（34）上设有供绳索通过的缺口。

3.如权利要求1所述的水中紧急救生装置，其特征在于：所述第二压紧架（9）与支撑架（10）之间沿圆周阵列设置有四个压力传感器。

4.如权利要求1所述的水中紧急救生装置，其特征在于：所述外壳（1）的头部为半圆头设计，尾部为流线型设计；所述辊轮（20）为与气囊（47）相配合的弧形结构，所述磁铁（21）的边缘设有倒角。

5.如权利要求1所述的水中紧急救生装置，其特征在于：所述气囊腔（2）上支撑架（10）与气囊腔（2）另一端之间处以及外壳（1）的侧壁设有相配合的通气口（23），气囊腔（2）和气体发生腔（22）通过通气口（23）相连通，所述支撑架（10）与气囊腔（2）的一端之间为气囊（47）。