CN207866420U - 船舶自动求救装置和应用其的船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及船舶技术领域，公开了一种船舶自动求救装置和应用其的船舶。该船舶自动求救装置包括：至少一个压力传感器，用于感测液体的压力并输出电信号；与至少一个压力传感器相连的中央处理模块，用于对至少一个压力传感器输出的电信号进行处理并当处理结果满足报警条件时输出控制信号；以及与中央处理模块相连的报警模块，用于根据控制信号报警。本实用新型的船舶自动求救装置在船舶在发生倾覆时能够自动发出报警信号，并且能够自动将报警信息和位置信息发送给救援人员，从而极大地提高了船员获救的可能性。

Description

船舶自动求救装置和应用其的船舶

技术领域

本实用新型涉及船舶技术领域，具体涉及一种船舶自动求救装置和应用其的船舶。

背景技术

目前，驾驶船舶进行环球航行的情况已经较为常见，然而由于在环球航行中所采用的船舶，例如帆船，其外形体积一般较小，抵抗风浪的能力也较弱，因此在航行的过程中存在极大的安全风险。

在现有情况下，船舶在航行中遇险时，需要人工操作设备向国际海事部门发送求救信号，类似帆船的小型船只由于配置人员少，在遇到船只倾覆、风暴等突发或恶劣情况时，很可能无法及时发出求救信号，危及船员生命，并且船只倾覆后求救装置所存储的电能有限，电能耗尽后就无法为搜救船只提供定位信标，船只打捞和船员获救的可能性降低。

针对现有技术的不足之处，本领域的技术人员希望寻求一种船舶自动求救装置，使得船舶在发生倾覆时能够自动发出报警信号，并能够自动将报警信息和和船舶位置信息发送给救援人员，以提高船员获救的可能性。

实用新型内容

为了使船舶在发生倾覆时能够自动发出报警信号，并能够自动将报警信息和船舶位置信息发送给救援人员，以提高船员获救的可能性，本实用新型提出了一种船舶自动求救装置和应用其的船舶。

根据本实用新型的船舶自动求救装置，包括：至少一个压力传感器，用于感测液体的压力并输出电信号；与至少一个压力传感器相连的中央处理模块，用于对至少一个压力传感器输出的电信号进行处理并当处理结果满足报警条件时输出控制信号；以及与中央处理模块相连的报警模块，用于根据控制信号报警。

进一步地，压力传感器为摩擦发电式压力传感器和/或压电发电式压力传感器。

进一步地，摩擦发电式压力传感器包括壳体和固定在壳体内的压力感测部件，壳体的一个表面设置有至少一个通孔，压力感测部件设置在壳体的不具有通孔的内表面上。

进一步地，压力感测部件设置在壳体的与具有通孔的表面相对的内表面上。

进一步地，压力感测部件包括依次设置的第一电极层、第一聚合物绝缘层、第二聚合物绝缘层和第二电极层，第一聚合物绝缘层与第二聚合物绝缘层相对的表面构成摩擦界面，且构成摩擦界面的相对的表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构，第一电极层和第二电极层构成压力传感部的信号输出端。

进一步地，压力感测部件还包括整体密封包覆于第一电极层和第二电极层外部的绝缘层。

进一步地，报警模块包括声光报警元件，用于根据根据中央处理模块输出的控制信号发出声光报警信号。

进一步地，报警模块还包括定位元件和无线通信元件；其中，定位元件用于收集船舶的位置信息，无线通信元件用于将报警信息和船舶位置信息发送至远程终端。

进一步地，中央处理模块包括信号预处理电路和与信号预处理电路相连的中央控制电路，其中，信号预处理电路与压力传感器相连，中央控制电路与报警模块相连。

进一步地，信号预处理电路包括依次相连的第一放大子电路、第一整流子电路、第一滤波子电路和第一模数转换子电路。

进一步地，报警条件为：当信号预处理电路输出的电信号大于或等于中央控制电路存储的预设阈值时输出控制信号。

进一步地，船舶自动求救装置还包括与中央控制电路相连的无线信号发生模块。

进一步地，船舶自动求救装置还包括：与中央处理模块相连的电源模块；发电部件以及连接在发电部件与电源模块之间的电压转换模块。

进一步地，电压转换模块包括依次相连的第二整流电路、第二滤波电路和电压转换电路。

本实用新型还提出了一种船舶，包括船体，固定在船体上的桅杆，以及固定在桅杆上的上述船舶自动求救装置。

进一步地，船舶还包括设置在桅杆上的船帆，其中，发电部件为摩擦发电元件，且发电部件固定在船帆上。

进一步地，发电部件通过编织和/或粘接和/或拼接的方式固定在船帆上。

本实用新型的船舶通过设置船舶自动求救装置，在船舶发生倾覆时能够自动发出报警信号，并且能够自动将报警信息和位置信息发送到远程终端，船舶倾覆后发电部件仍然能够为船舶自动求救装置提供电能，从而提高了该装置的的续航能力和船员获救的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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为根据本实用新型的船舶自动求救装置的第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的压力传感器的结构示意图；

图3为根据本实用新型的船舶自动求救装置的第二实施例的结构示意图；

图4为根据本实用新型的船舶的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图1示出了根据本实用新型的船舶自动求救装置100的结构。在如图1所示的实施例中，船舶自动求救装置100包括：至少一个压力传感器1，用于感测液体的压力并输出电信号；与至少一个压力传感器1相连的中央处理模块2，用于对至少一个压力传感器1输出的电信号进行处理并当处理结果满足报警条件时输出控制信号；以及与中央处理模块2相连的报警模块3，用于根据控制信号报警。

本实用新型的船舶自动求救装置100在工作时，即船舶发生倾覆时，海水可对压力传感器1施加外力，在海水不断的流动和冲压下，压力传感器1可产生电信号，中央处理模块2可实现对压力传感器1输出的电信号进行处理，当处理结果满足报警条件时输出控制信号，报警模块3响应该控制信号进行报警，从而使得遇险船只附近的人员、船只以及海事预警部门或后备支持人员获得报警信息对其实施救援。

根据本实用新型，压力传感器1可以为摩擦发电式压力传感器和/或压电发电式压力传感器，其中，压电发电式压力传感器可以采用ZnO、PZT、PVDF等材料制作。在如图2所示的实施例中，压力传感器1采用摩擦发电式压力传感器1’。具体地，该摩擦发电式压力传感器1’包括壳体11和固定在壳体11内的压力感测部件12，壳体11的一个表面设置有至少一个通孔111(该通孔111的个数、尺寸和排布可根据实际需要进行具体的设定)，压力感测部件12设置在壳体11的不具有通孔111的内表面上。

当船舶在正常行驶时，摩擦发电式压力传感器1’的壳体11内不会有海水进入，此时压力感测部件12在外部振动或风力作用下所产生的电信号经处理后小于预设阈值，不满足报警条件，中央处理模块2不会输出控制信号，报警模块3不报警，使得船舶自动求救装置100的报警功能处于未激活状态；当船舶发生倾覆时，摩擦发电式压力传感器1’浸入海水中，海水通过壳体11上的通孔111进入壳体11内并对压力感测部件12施加作用力，此时摩擦发电式压力传感器1’产生的电信号经处理后大于或等于预设阈值，满足报警条件，中央处理模块2输出控制信号，报警模块3响应该控制信号进行报警。

优选地，如图2所示，压力感测部件12设置在壳体11的与具有通孔111的表面相对的内表面上。通过该设置，使得海水进入壳体11后能够尽可能地垂直作用于压力感测部件12，因此可减小海水对压力感测部件12所施加的作用力的水平分量，从而有利于压力感测部件12快速准确地接收压力并产生相应地电信号。此外，通过上述通孔111和压力感测部件12的相对位置设置还可降低风力对压力感测部件12的作用，从而可提高船舶自动求救装置100报警的准确性。

根据本实用新型，压力感测部件12可以采用现有技术中的三层、四层或五层结构的摩擦发电机结构。

在如图2所示的实施例中，压力感测部件12为四层摩擦发电机结构。如图2所示，压力感测部件12可包括依次设置的第一电极层121、第一聚合物绝缘层122、第二聚合物绝缘层123和第二电极层124，第一聚合物绝缘层122与第二聚合物绝缘层123相对的表面构成摩擦界面，且构成摩擦界面的相对的表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构126，第一电极层121和第二电极层124构成压力感测部件12的信号输出端。该凸起阵列结构126一方面用于增加摩擦界面的接触面积，另一方面用于在外界压力消失时使相对的两个摩擦界面快速分离，以提高压力感测部件12检测的灵敏度和准确度。

优选地，凸起阵列结构126为多个凸点按照矩形或菱形排列构成，或者为多个带状结构按照几何排列设置在至少一个表面的两侧、四角、四周边缘或整个表面上。其中，凸点形状可以为圆柱形、四棱柱形或四棱锥形等，此处不作限定；带状结构可以按照井字、叉字、斑马线型、十字或口字的形状阵列排列，此处不作限定。

值得注意的是，除了构成摩擦界面的两个表面不固定连接，其它各层之间均可为固定连接，例如粘接。另外，第一电极层121和第二电极层124可由具有导电性的材料形成。该具有导电性的材料例如可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金等。第一聚合物绝缘层122例如可以由聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜中的一种或多种形成。第二聚合物绝缘层123可以由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)形成。

进一步地，压力感测部件12还包括整体密封包覆于第一电极层121和第二电极层124外部的绝缘层125，从而使压力感测部件12的内部与外界环境隔离，起到防水、密封和绝缘的作用。

此外，压力感测部件12可优选为柔性薄膜状，以提高感测灵敏度。还优选地，压力感测部件12可通过支撑架固定在壳体11内，也可通过卡扣结构固定在壳体11内。

在如图3所示的实施例中，报警模块3可包括声光报警元件31，用于根据中央处理模块2输出的控制信号发出声光报警信号。当船只倾覆时，报警模块发出声光报警信息，向周边过往的船只及人员求救。进一步地，报警模块3还可包括定位元件32和无线通信元件33。其中，定位元件32用于收集船舶的位置信息，无线通信元件33用于将报警信息和船舶位置信息发送至远程终端。当船只倾覆时，报警模块3将报警信息和船舶位置信息发送到相应的远程终端，使海事预警部门或后备支持人员获得该报警信息和位置信息。优选地，该定位元件32可以为现有技术中基于GPS、北斗等卫星定位系统的定位设备。

如图3所示，中央处理模块2可包括信号预处理电路21和与信号预处理电路21相连的中央控制电路22。其中，信号预处理电路21与摩擦发电式压力传感器1’相连，中央控制电路22与报警模块3相连。

具体地，信号预处理电路21用于对摩擦发电式压力传感器1’输出的电信号进行预处理。优选地，信号预处理电路21可包括第一放大子电路、第一整流子电路、第一滤波子电路和第一模数转换子电路。其中，第一放大子电路用于将摩擦发电式压力传感器1’输出的电信号进行放大处理；第一整流子电路用于将第一放大子电路放大后的电信号进行整流处理；第一滤波子电路用于将第一整流子电路输出的电信号进行滤波处理；第一模数转换子电路用于将第一滤波子电路输出的电信号进行模数转换。预设阈值存储于中央控制电路22，报警条件为：当信号预处理电路21输出的电信号大于或等于中央控制电路22存储的预设阈值时输出控制信号。

在如图3所示的实施例中，当船舶发生倾覆时，为了便于救援船只搜寻，船舶自动求救装置100还可进一步包括与中央控制电路22相连的无线信号发生模块7。具体地，无线信号发生模块7可与无线通信元件33同时工作，即，无线通信元件33将报警信息和船舶位置信息发送到远程终端时，无线信号发生模块7开始工作。无线信号发生模块7可以以一定频率不间断产生电磁波，作为定位信标，便于救援船只对其进行定位和搜索。

此外，在如图3所示的实施例中，船舶自动求救装置100还可包括与中央处理模块2相连的电源模块4。电源模块4用于通过中央控制电路22为船舶自动求救装置100的各模块供电。电源模块4可以为锂电池、镍氢电池、超级电容等用于储存电能的部件，此处不作具体限定。

进一步地，如图3所示，船舶自动求救装置100还包括发电部件5和连接在发电部件5与电源模块4之间的电压转换模块6。具体地，当船舶正常航行时，发电部件5用于利用风能产生电能，而当船舶倾覆时，发电部件5落水后在海水的作用下也能够不断为电源模块4补充电能，以维持无线信号发生模块7长时间工作，从而进一步提高了其被搜索到的可能性。电压转换模块6用于将发电部件5产生的电能进行转换后为电源模块4充电。优选地，电压转换模块6可包括依次相连的第二整流电路、第二滤波电路、电压转换电路。

可选地，图1和图3所示的实施例中的船舶自动求救装置100均可以有多种工作模式，在船舶正常航行情况下，该装置处于休眠模式以节约电能；当检测到船舶倾覆时，该装置转入激活模式，产生声光报警信号，向远程终端发送报警信息和船舶位置信息并产生电磁波作为定位信标。

另外，为了避免本实用新型的船舶自动求救装置100中的电子元器件进水短路而使部件损坏，本实用新型中所涉及的相应电路和元件均应经过防水和封装处理，例如用防水胶密封或采用防水材料完全包裹。

此外，如图4所示，本实用新型还提出了一种船舶1000。该船舶1000包括船体200，固定在船体200上的桅杆300，以及固定在桅杆300上的上述船舶自动求救装置100。

进一步地，船舶1000还包括设置在桅杆300上的船帆400，其中，发电部件5可优选为摩擦发电元件，并优选固定在船帆400上，当船帆400随风飘动或随海水波浪波动时，发电部件8可发生形变以产生电信号输出。

优选地，发电部件5可通过编织和/或粘接和/或拼接的方式固定在船帆400上。具体地，发电部件5可与船帆400可构成编织结构，即，发电部件5与船帆400所包括的织物部件相互编织。该编织可以采用现有技术中的经纬编织法，但不仅限于此，只要发电部件5与织物部件存在相互交叉，即可视为二者相互编织，此处对于编织的具体实现形式不作具体限定。优选地，发电部件5可以制作为线缆状、带状、薄膜状等多种适于编织的结构，例如，发电部件5可以为基于摩擦发电的压力感应电缆和/或基于压电发电的压力感应电缆和/或带状摩擦发电元件。其中，基于压电发电的压力感应电缆可以采用ZnO、PZT、PVDF等材料制作。带状摩擦发电元件可以采用摩擦发电机的三层、四层或五层结构。此外，发电部件5也可采用粘贴、拼接等方式设置于船帆400的表面。发电部件5可以为薄膜状的摩擦发电机，其可以采用现有技术中三层、四层和五层结构摩擦发电机中的一种或多种，此处不再赘述。

本实用新型的船舶1000通过设置船舶自动求救装置100，当船舶发生倾覆时，海水可对压力传感器1施加外力，尤其是当该压力传感器1采用摩擦发电式压力传感器1’时，在海水不断的流动和冲压下，摩擦发电式压力传感器1’可产生电信号，该电信号在中央处理模块2中进行处理，中央处理模块2中可预先设定一定的预设阀值，当摩擦发电式压力传感器1’产生的电信号经处理后大于或等于该预设阈值时，中央处理模块2根据该电信号产生控制信号，报警模块3根据该控制信号产生声光报警信号，并将报警信息和船舶的位置信息发送到相应的远程终端，使海事预警部门或后备支持人员获得该报警信息并根据船舶的位置信息确定遇险船只的位置，此外无线信号发生模块能够不间断的产生电磁波作为定位信标，便于救援船只的搜寻。而当船舶在正常行驶时，摩擦发电式压力传感器1’并未受到海水所施加的外力，该摩擦发电式压力传感器1’仅在振动作用下或气流作用下才有电信号输出，但由于此时在振动作用下或气流作用下产生的电信号小于中央处理模块中的预设阈值，因此在船舶正常行驶时，摩擦发电式压力传感器1’不会触发报警模块3工作，也就是说，摩擦发电式压力传感器1’仅在船舶发生倾覆时才可触发报警模块3工作。由此，本实用新型的船舶在发生倾覆时，在海水的作用下能够自动发出声光报警信号向周边的船只及人员求救，并且能够自动将报警信息和船舶位置信息发送给救援人员，从而极大地提高了船员获救的可能性。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种船舶自动求救装置，其特征在于，包括：

至少一个压力传感器，用于感测液体的压力并输出电信号；

与所述至少一个压力传感器相连的中央处理模块，用于对所述至少一个压力传感器输出的电信号进行处理并当处理结果满足报警条件时输出控制信号；以及

与所述中央处理模块相连的报警模块，用于根据所述控制信号报警。

2.根据权利要求1所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述压力传感器为摩擦发电式压力传感器和/或压电发电式压力传感器。

3.根据权利要求2所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述摩擦发电式压力传感器包括壳体和固定在所述壳体内的压力感测部件，所述壳体的一个表面设置有至少一个通孔，所述压力感测部件设置在所述壳体的不具有通孔的内表面上。

4.根据权利要求3所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述压力感测部件设置在所述壳体的与具有通孔的表面相对的内表面上。

5.根据权利要求3或4所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述压力感测部件包括依次设置的第一电极层、第一聚合物绝缘层、第二聚合物绝缘层和第二电极层，所述第一聚合物绝缘层与所述第二聚合物绝缘层相对的表面构成摩擦界面，且构成所述摩擦界面的相对的表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构，所述第一电极层和所述第二电极层构成所述压力传感部的信号输出端。

6.根据权利要求5所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述压力感测部件还包括整体密封包覆于所述第一电极层和所述第二电极层外部的绝缘层。

7.根据权利要求1所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述报警模块包括声光报警元件，用于根据所述根据中央处理模块输出的控制信号发出声光报警信号。

8.根据权利要求7所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述报警模块还包括定位元件和无线通信元件；其中，所述定位元件用于收集船舶的位置信息，所述无线通信元件用于将报警信息和船舶位置信息发送至远程终端。

9.根据权利要求1所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述中央处理模块包括信号预处理电路和与所述信号预处理电路相连的中央控制电路，其中，所述信号预处理电路与所述压力传感器相连，所述中央控制电路与所述报警模块相连。

10.根据权利要求9所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述报警条件为：当所述信号预处理电路输出的电信号大于或等于所述中央控制电路存储的预设阈值时输出控制信号。

11.根据权利要求9或10所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述船舶自动求救装置还包括与所述中央控制电路相连的无线信号发生模块。

12.根据权利要求1所述的船舶自动求救装置，其特征在于，所述船舶自动求救装置还包括：

与所述中央处理模块相连的电源模块；发电部件以及连接在所述发电部件与所述电源模块之间的电压转换模块。

13.一种船舶，其特征在于，包括船体，固定在所述船体上的桅杆，以及固定在所述桅杆上的根据权利要求1至12中任一项所述的船舶自动求救装置。

14.一种船舶，其特征在于，包括船体，固定在所述船体上的桅杆，固定在所述桅杆上的如权利要求12所述的船舶自动求救装置，以及设置在所述桅杆上的船帆，其中，所述发电部件为摩擦发电元件，且所述发电部件固定在所述船帆上。

15.根据权利要求14所述的船舶，其特征在于，所述发电部件通过编织和/或粘接和/或拼接的方式固定在所述船帆上。