CN108583814A - 一种水域救援设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水域救援设备，包括救援舱本体，救援舱本体由舱头、舱体和舱尾构成。所述舱头内设有无线遥控***、动力电池、吸排气***及第一下潜***，所述无线遥控***用于接收无线信号并通过运算发出相应指令，所述舱体内设有第二下潜***及旋转机械臂，所述第一、第二下潜***通过无线遥控***与吸排气***相连接，所述旋转机械臂与驱动电机相连接，通过无线遥控***控制其张合；所述舱尾内设有动力***，动力***通过无线遥控***与动力电池相连接。本救援设备设置的救援机械臂，可远程遥控实施救援可代替救援人员全天候、全地形下水实施救援或搜索，防止救援人员在救援过程中发生意外。
Description
技术领域
本发明涉及应急救援设备，特别涉及一种水域救援设备。
背景技术
水域救援是消防官兵经常面临的任务，消防官兵参于的抗洪抢险、处置跳河、涉水、淹亡人员遗体打捞等工作都统称为“水域救援”。
目前，消防官兵参加水域救援时，主要依靠救生圈或冲锋舟等船艇。救援人员驾驶冲锋舟等船艇接近被困水中的被救人员，拖拽上船或采用徒手抛掷带有牵引绳的救生圈，让被救人员自己爬上救生圈并将其拖回安全区域，救援强度大，救援效率低。
此外，因救援的环境千差万别和被救人员的情况各不相同，有时救援人员面临着无法使用冲锋舟及被救人员不配合的情况。例如，在城市内涝，抗洪，孤岛救援等水流较急的水域：因水流急，根本无法使用冲锋舟等船艇；无人机抛投救生圈又无法精准实施，为了救助生命，救援人员(官兵)往往冒着生命危险泅渡接近被救人员实施救援，一旦下水过程中遇到暗流、涡旋或救援人员被被救人员当作救命稻草死死抓住不放，直接威胁着救援人员和被救人员的生命安全。
最后，某些情况下需要救援人员下水打捞捆绑溺水人员遗体，泡水多日的遗体往往给救援人员心理健康造成很大的压力。
综上，现有水域救援中亟需一种有别于传统冲锋舟或水上动力推进器的新型救援设备。
发明内容
本发明基于上述背景技术所述目的，提供了一种新型的水域救援设备。该救援设备使得一名救援人员通过无线遥控器即可远程无线操作；该设备可在急流中保持稳定的航向且较快的航速，提高了救援效率，能够代替救援人员在水中进行全天候、全地形救援或搜索，避免救援人员下水救援发生意外。
本发明之目的主要通过如下技术方案实现：
一种水域救援设备，包括救援舱本体，所述救援舱本体由舱头、舱体和舱尾构成。所述舱头内设有无线遥控***、动力电池、吸排气***及第一下潜***，所述无线遥控***用于接收无线信号并通过运算发出相应指令，所述舱体内设有第二下潜***及旋转机械臂，所述第一、第二下潜***通过无线遥控***与吸排气***相连接，所述旋转机械臂与驱动电机相连接，通过无线遥控***控制其张合；所述舱尾内设有动力***，所述动力***通过无线遥控***与动力电池相连接。
优选地，所述无线遥控***包含有陀螺仪及GPS***。
优选地，所述吸排气***包括气瓶及打气泵组件；所述打气泵由无线遥控***控制，其一端与气瓶相连接，另一端与下潜***相连接。
优选地，所述第一、第二下潜***包括若干个独立压力水仓，任一所述独立压力水仓通过独立的感应吸排气管与吸排气***相连接。
在上述优选方案的基础上，该救援设备统还包括至少两个应急浮力气囊，其中，一部分应急浮力气囊设置于舱头朝向水面侧，剩余部分应急浮力气囊设置于舱体上。
优选地，为节省空间，突出本发明整体之实用性，所述舱体上开设有供旋转机械臂储置的机械手臂仓，工作时，所述旋转机械臂在驱动电机的驱动下张开。
优选地，所述舱头上表面设有扶手、手动调速转把、照明灯摄像头组件及鲨鱼鳍型天线，所述摄像头及鲨鱼鳍型天线均与无线遥控***相连接；所述舱头侧面设有辅助推进器；所述舱头下表面设有水流检测仪，所述水流检测仪与无线遥控***中的陀螺仪电性连接。
优选地，所述动力***包括设置在舱尾内部设有电动机和叶轮，叶轮周围对应的舱尾部分设有扰流槽；所述舱尾下表面设有拖拽钩。
本发明中的救援舱本体由ABS密封塑料外壳构成，大约可提供150kg的浮力，产生的浮力可更好地将本救援设备漂浮在水面上。无线遥控***内置了陀螺仪和GPS***，能根据水流检测仪检测的水流速度控制辅助推进器和2个主推进器(舱尾内的电动机和叶轮)的转速，从而控制该救援设备在激流中的航向不偏离，多个防水高亮照明灯和高清摄像头组能在夜间和水下救援时为操作人员提供足够的光源和第一视角。
水流检测仪检测到水流速度通过带陀螺仪和GPS定位功能的无线遥控器***测算，当不能控制方向时，会在手持遥控器上发出报警提示。
当该救援设备接近在水中挣扎的被困人员时，救援人员只需操作遥控器调整航行将救援机器人的U型救援舱(舱头和舱体构成)接近被救援人员，启动旋转机械臂，把被困人员紧紧抱在U型救援舱内，然后通过遥控器控制该救援设备行驶到安全区域即可快速完成救援。
当被救人员在水中挣扎不配合救援时，救援人员可通过遥控器一键遥控启动多个独立压力水仓按预设的顺序进水，实现该救援设备浮潜在水中，悄悄在水下接近被救人员，多个防水高亮照明灯和高清摄像头组能为夜间和水下救援提供足够的光源和第一视角。当救援设备接近被被救人员，启动旋转机械臂，把被救人员紧紧抱在U型救援舱内，然后一键遥控独立压力水仓按预设的顺序排水，救援设备和被救人员迅速浮在水面上，最后通过遥控器控制机器设备行驶到安全区域即可快速完成救援。
当被救人员已经没有生命体征横向漂浮在水面上时，救援人员操控该救援设备接近被救人员时，一键遥控多个独立压力水仓按预设的顺序进水，依靠重力，实现救援设备舱头朝下，U性救援舱和被救人员成一定倾斜角度，通过防水高亮照明灯和高清摄像头提供的光源和第一视角。控制救援设备接近被救人员，启动机械臂，把被救人员紧紧抱在U型救援舱内，最后一键遥控独立压力水仓按预设的顺序排水，机器人和被救人迅速浮在水面上，控制机器人行驶到安全区域即可快速完成救援。
当被救人员沉没在水下需要搜索救援时，只需在在救援设备的拖拽钩上悬挂拖网，即可开展区域拉网式搜索。
在某些极端情况下，当该救援设备的独立压力水仓出现故障或被救援人员重力超过机器人浮力时，可通过遥控器一键打开应急浮力气囊，将浮力增加从而确保机器人和被救人员迅速漂浮在水面上。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置无线遥控***、下潜***、旋转机械臂、动力***及吸排气***等使得一名救援人员即可操作该设备，其航行速度与救援人员在水中前行速度相比大幅提高，采用插拔式充电动力电池可以使其连续工作，救援效率大幅提高，设备设置有独立压力水舱能使设备下潜或上浮，并且其照明灯、摄像头和辅助推进器的设置能使其在恶劣天气或夜间运行，完全能代替救援人员全天候、全地形下水实施救援或搜索，防止救援人员在救援过程中发生意外；设置的救援机械臂，可远程遥控实施救援，改变了传统的救生圈，动力船艇，水上救援动力装置等必须有救援官兵参与，必须让被救人员趴在装置上才能救援的现状。
2、设置了手动控制按钮，当无线遥控器损坏或失效时，可手动控制设备运行方向(前进后退、急停、打开机械臂)和应急气囊。即该设备可遥控控制，也可手动控制，操作便捷，可控性强，使用时间长，有效提高了绳索救援的安全性。
附图说明
图1是本发明上部结构示意图；
图2是本发明下部结构示意图；
图3是本发明结构剖开后的结构示意图；
图4是本发明去除密封舱盖后的局部结构示意图。
附图中的数字标记分别是：
1、舱头；2、舱体；3、舱尾；10、摄像头照明灯组件；11、鲨鱼鳍型天线；12、扶手；12a、手动调速转把；13、辅助推进器；14、密封舱盖；15、水流检测仪；16、拖拽钩；17、无线遥控***；18、动力电池；19、吸排气***；20、机械手臂仓；20a、旋转机械臂；21、应急浮力气囊；22、独立压力水仓；22a、独立压力水仓排水孔；30、扰流槽；31、动力电机；32、叶轮；40、应急气囊手动开关；41、急停开关；42、机械臂开关；43、总电源开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明公开了一种水域救援设备，用于水域救援领域。
如图1所示，所述的救援设备包括U型救援仓本体，所述救援舱本体在空间水平方位上由舱头1、舱体2和舱尾3构成。舱头1、舱体2及舱尾3可以是一整体，也可以是分部分连接而成。但无论是整体还是分部分连接而成，优选地，为了方便地安装内部零部件，U型救援舱本体在空间垂直方位上应当由上盖及下盖连接而成(参见图3)。上盖和下盖连接后形成一个封闭的空腔结构，空腔结构内安装其它机构部件。为了产生较好的浮力及更好地减轻整体设备的重量，所述救援舱本体的上盖及下盖由ABS密封塑料注塑而成。
所述舱头1内设有无线遥控***17、动力电池18及吸排气***19，所述无线遥控***17用于接收手持遥控器发出的无线信号并通过运算给出不同部件的相应指令；所述舱体2内设有下潜***及旋转机械臂20a，所述下潜***通过无线遥控***17与吸排气***19相连接，所述旋转机械臂20a与驱动电机相连接，即所述旋转机械臂20a旋转轴处内置驱动电机，驱动电机与无线遥控***17电性连接，从而使得无线遥控***17可控制旋转机械臂20a的张合角度；所述舱尾3内设有动力***，所述动力***通过无线遥控***17与动力电池18相连接。
所述的无线遥控***、下潜***、吸排气***、动力***将在下面阐述。此外，为了实现手动操作之目的，该救援设备还包括手动控制按钮组；同样，手动控制按钮组将在下面详述。
无线遥控***17与现有技术中的工业无线遥控***相类似，主要由处理单元、信号接收模块、信号发射模块、外部电路等构成。因此，本发明中无线控制***17的基本原理及结构构成不再赘述。但与现有技术中无线遥控***不同的是，本发明中的无线遥控***内置了有陀螺仪及GPS***，增设陀螺仪和GPS***的目的主要是为了确保该救援设备稳定地行进到被救人员区域。
手动控制按钮组主要包括应急气囊手动开关40、急停开关41、机械臂开关42、总电源开关43、手动调速转把12a；所述总电源开关43与动力电池18电性连接，所述急停按钮41及应急气囊手动开关40、机械臂开关42、手动调速转把12a均与无线控制***17电性连接。总电源开关43用于切断或接通无线控制***17与动力电池18的连接；急停按钮41用于在特殊情况下，人工手动向无线控制***17发送信号，从而控制整个救援设备的急停。
手动调速转把12a的工作原理如下：
手动调速转把12a与无线控制***17电性连接，无线控制***17接收到手动调速转把12a电信号后给辅助推进器13、动力电机31加速或者减速，用于调速辅助推进器13及动力电机31的转速；本发明中，未对手动调速转把12a及手动调速转把12a与各个控制元器件的连接关系进行详细描述，此部分控制的工作原理可参照现有技术中电瓶车行进原理，不再深入赘述。但需要说明的是，电瓶车的转把只能控制只能朝一个方向旋转，松开后即回零；本发明的调速转把回零后还可以反向旋转，从而控制救援设备前进及倒退的速度；此外，还需说明的是，无线控制***17不仅可以接收无线传输信号，也可以接收手动传送信号，手动传输信号即来自于上述应急气囊手动开关40、机械臂开关42；手动调速转把12a的信号，无线传输信号涉及到配设的遥控器，该遥控器外形参见发明人先前公开的外观专利CN201730217159.3。
下潜***包括第一下潜***及第二下潜***，第一下潜***设置于舱头1内，第二下潜***设置于舱体2内。第一下潜***及第二下潜***结构相同，主要由若干个独立压力水仓22构成，本实施例中，参见图3，给出的是16个独立压力水仓22的结构示意说明，其中，12个独立压力水仓22构成的第二下潜***对称地设置在舱体2内，剩余的4个独立压力水舱构成的第一下潜***则对称地设置在舱头1内。每一个独立压力水仓22通过独立的感应吸排气管与吸排气***相连接，从而使得吸排气***可对任一独立压力水仓22进行单独的充气及排气。
感应吸排气管口有一个漂浮板，该漂浮板漂浮在独立压力水仓22的水面上的，重心始终在水下，进气口在水面上，不会因独立压力水仓22内的水荡漾而侧翻，使吸气口进水，从而破坏吸排气***，同时当水要吸满独立压力水仓22时，漂浮板顶部的感应开关，会自动关闭吸气。图中所示的独立压力水仓排水孔22a用于独立压力水仓22的进水及排水。
吸排气***主要包括气瓶及打气泵组件19及输气管路。气瓶及打气泵组件19设置在舱头1内，由无线遥控***17控制启闭。气瓶及打气泵组件19的另一端通过输气管路与第一、第二下潜***相连接。
作为一种优选的实施例，下潜***还可以包括若干个应急浮力气囊21，主要用于紧急情况下的应急备用。参见图2和图3，应急浮力气囊21为4个，其中2个对称地设置在舱体2的内侧，另外的两个则设置在舱头1面向水面侧。
动力***包括设置在舱尾3内部的动力电机31和叶轮32，动力电机31通过无线遥控***17与动力电池18相连接，也即是说，动力电机31的启动由无线遥控***17控制启动。叶轮32周围对应的舱尾3部分上设有扰流槽30；所述舱尾3下表面设有拖拽钩16。拖拽钩16分别呈对称形式分布在两个舱尾3上。作为一种优选实施例，舱头1下表面靠近舱尾3的部分也设有一个拖拽钩16，参见图2所示，这样便于更好地拖网救援。
为达到高效救援之目的，舱体2的内侧分别设置有一个可开合的旋转机械臂20a，旋转机械臂20a由驱动电机控制其张开角度。使用时，旋转机械臂20a从机械手臂仓20内以端点为中心张开，旋转机械臂20a张开的角度主要由无线遥控***17控制驱动电机工作而实现。旋转机械臂20a的末端设置有压力传感器，压力传感器用于监测旋转机械臂20a与人体之间的压力并将压力数据实时传输给无线遥控***17进而及时地时反馈到无线遥控器上，当压力超过设定值时发出声光信号，提示操作员。
为增加夜间救援的方便性，本设备舱头1上表面设有摄像头照明灯组件10，鲨鱼鳍型天线11，扶手12。所述摄像头照明灯组件10主要由高亮照明灯及高清摄像头构成，摄像头照明灯组件10及鲨鱼鳍型天线11设置均与无线遥控***17相连接。鲨鱼鳍型天线11用于接收无线信号并将信号传输给无线遥控***17。摄像头照明灯组件10所传输的图像信号经无线遥控***17处理后反馈到手持遥控设备上，用于救援人员实时观察救援环境。
扶手12和手动调速转把12a相对设置，方便被救人员使用，扶手12和转动调速转把12a之间设有是相应的手动控制按钮组，这些控制按钮主要作为设备上相应部件的启动按钮。
舱头1上表面设有一个可拆卸的密封舱盖14，该密封舱盖14为防水结构型式。密封舱盖14下面是设置在舱头1内部的无线遥控***17、动力电池18及吸排气***19，当所述的无线遥控***17、动力电池18及吸排气***19需要更换或者维修时，拆卸该密封舱盖14即可。
所述舱头1侧面设有辅助推进器13；所述舱头1下表面设有水流检测仪15，所述水流检测仪15与无线遥控***17中的陀螺仪电性连接。辅助推进器13在水流过于湍急的时候起到辅助设备转向或保持直行的作用；舱头1下表面设有水流检测仪15，水流检测仪15实时监测水流速度，所检测的水流数据传输给无线遥控***17，无线遥控***17根据水流数据实时启动并调控2个辅助推进器13，确保本设备在救援水域中稳定航行。
本发明中的鲨鱼鳍型天线11与手持遥控器通信，主要用于接收及发射相应的信号。鲨鱼鳍型天线11接收到手持遥控器相应的信号后，控制相应的***启动，比如动力***、下潜***及吸排气***等。
本发明的研发大大提高了水域救援作业时的效率，节约警力，杜绝官兵伤亡，以往的水域救援至少需要一个救援小组5-10人协同工作，该设备可完全替代消防官兵根据不同的现场情况，实施水域救援，并能够在激流中自动保持姿态，设备下水后只需一人操作，无需官兵再下水泅渡，并能实现水中进行全天候、全地形救援或长时间搜索，避免救援人员下水救援时的伤亡风险。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (9)
1.一种水域救援设备，包括U型救援舱本体，所述救援舱本体由舱头(1)、舱体(2)和舱尾(3)构成，其特征在于：所述舱头(1)内设有无线遥控***(17)、动力电池(18)、吸排气***(19)及第一下潜***，所述无线遥控***(17)用于接收无线信号并启动；所述舱体(2)内设有第二下潜***及旋转机械臂(20a)，所述第一、第二下潜***通过无线遥控***(17)与吸排气***(19)相连接，所述旋转机械臂(20a)与驱动电机相连接，通过无线遥控***(17)控制其张合；所述舱尾(3)内设有动力***，所述动力***通过无线遥控***(17)与动力电池(18)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种水域救援设备，其特征在于，所述无线遥控***(17)包含有陀螺仪及GPS***。
3.根据权利要求1所述的一种水域救援设备，其特征在于，所述吸排气***包括气瓶及打气泵组件(19)；所述打气泵由无线遥控***(17)控制，其一端与气瓶相连接，另一端通过管路与下潜***相连接。
4.根据权利要求1所述的一种水域救援设备，其特征在于，所述第一、第二下潜***包括若干个独立压力水仓(22)，任一所述独立压力水仓(22)通过独立的感应吸排气管与吸排气***相连接。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种水域救援设备，其特征在于，该救援设备统还包括至少两个应急浮力气囊(21)，其中，部分应急浮力气囊(21)设置于舱头(1)朝向水面侧，剩余部分应急浮力气囊(21)设置于舱体(2)上。
6.根据权利要求5所述述的一种水域救援设备，其特征在于，所述舱体(2)上开设有供旋转机械臂(20a)储置的机械手臂仓(20)，工作时，所述旋转机械臂(20a)在驱动电机的驱动下张开。
7.根据权利要求2、3、4任意一项所述的一种水域救援设备，其特征在于，所述舱头(1)上表面设有摄像头照明灯组件(10)、鲨鱼鳍型天线(11)扶手(12)，所述摄像头照明灯组件(10)及鲨鱼鳍型天线(11)均与无线遥控***(17)相连接。
8.根据权利要求1所述的一种水域救援设备，其特征在于：所述动力***包括设置在舱尾(3)内部的动力电机(31)和叶轮(32)，所述叶轮(32)周围对应的舱尾(3)部分上设有扰流槽(30)；所述舱尾(3)下表面设有拖拽钩(16)。
9.根据权利要求1所述的一种水域救援设备，其特征在于：所述舱头(1)侧面设有辅助推进器(13)；所述舱头(1)下表面设有水流检测仪(15)，所述水流检测仪(15)与无线遥控***中的陀螺仪电性连接。
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