一種水下救援裝備的製作方法

2024-03-03 12:41:15

本發明屬於遙控式救援設備領域，具體涉及一種水下救援裝備。

背景技術：

目前在海上、江河上對溺水者進行救援時，大都是通過人工駕駛船隻到救援地點進行搜救，當救援人員靠近溺水者時，還有意識的溺水者容易幹擾救援人員救援，而導致救援失敗或者產生更嚴重的後果；當溺水者沉入水面下方之後，搜救人員需要潛入水中進行搜救，搜救速度完全取決於救援人員的體力。上述各種原因導致溺水人員被救起後生存率較低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的不足，提供一種結構新穎，能夠到達救援地點附近後快速進行施救的水下救援裝備。

為實現本發明之目的，採用以下技術方案予以實現：一種水下救援裝備，包括有一個四軸推進器，固定連接在四軸推進器下端的且輸出軸水平設置的步進電機，與所述電機輸出軸固定連接的u型支架，連接在u型支架上的尼龍網，分別固定連接在u型支架兩後端部位置外側的兩個推動方向與u型支架相垂直的後驅動水輪，以及固定連接在u型支架後端部的負壓打撈部；

所述u型支架前端部與u型支架垂直方向成型有用於安裝所述步進電機的安裝支架；所述安裝支架端部成型有一個容納所述步進電機的電機容納部，所述步進電機的轉軸伸出至步進電機的兩端，所述轉軸兩端與電機容納部的兩側固定連接；

所述負壓打撈部平行於所述u型支架長度方向固定連接有多個等距分布的使水流增速從而產生負壓的負壓水輪；所述負壓打撈部遠離u型支架一側固定連接有供打撈用的篩狀弧形撈板；

所述u型支架前端部的外側壁和內側壁中間分別固定連接有兩個攝像頭；

所述u型支架遠離所述安裝支架一側的表面中間固定連接有探照指示燈；

所述四軸推進器的四個驅動電機和兩個個所述後驅動水輪的驅動電機能夠正反轉；

所述四軸推進器內安裝有控制器，四軸推進器所具有的四個葉輪的驅動電機、兩個後驅動水輪的驅動電機、多個負壓水輪的驅動電機、步進電機、攝像頭以及探照指示燈分別與所述控制器電連接；所述控制器通過無線電與遙控器實現通信；

救援設備上升時，所述四軸推進器反轉時產生使救援設備向上的力，所述後驅動水輪正轉時產生使救援設備向上的力；當所述四軸推進器正轉及所述後驅動水輪反轉時，產生使救援設備向下的力；救援設備其他工作狀態下，所述四軸推進器和後驅動水輪正反轉均為該狀態下的旋轉變換；

所述負壓葉輪僅能正轉，工作時產生推動救援設備前進的力；

所述救援裝備處於待命狀態時，四軸推進器的四個葉輪均處於豎直朝下狀態；所述控制器控制步進電機驅動u型支架轉動至豎直狀態；

在有落水者需要救援時，救援裝備通過四軸推進器從出發地點直接入水，通過遙控器令控制器控制兩個後驅動水輪正轉，同時控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態；控制器控制後驅動水輪正轉及控制負壓水輪工作，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援設備前往救援地點。到達救援地點後，由於水中視野受阻，救援過程中將探照指示燈打開便於通過攝像頭觀察以利於救援以及設備操作者對救援設備的位置的確定；

1）當到達救援地點後，若通過位於所述u型支架前端部外側壁的攝像頭看到待救援者位於水面上；則控制所述後驅動水輪正轉和所述負壓水輪工作，產生的水平分力驅動救援裝備朝向待救援者移動，直到通過位於所述u型支架前端部內側壁的攝像頭看到待救援者爬到尼龍網上之後，通過遙控器令控制器增大後驅動水輪正轉輸出功率和使四軸推進器反轉，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援裝備及獲救者往岸邊移動；

2）當到達救援地點後，若位於所述u型支架前端部外側壁的攝像頭看到待救援者已沉入水面之下；通過遙控器令控制器增大四軸推進器的輸出功率並使後驅動水輪反轉，使救援裝備加速潛入水中尋找待救援者；

2.1）當通過攝像頭發現待救援者處於下沉過程中時，則通過遙控器令控制器控制負壓水輪工作，直到尼龍網移動到位於待救援者身體下方後；接著控制器增大後驅動水輪的輸出功率和使四軸推進器四個葉輪反轉，推動被救者向上移動到水面上；接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸推進器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪和負壓水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援裝備及獲救者往岸邊移動；

2.2）當通過攝像頭發現待救援者已沉入水底時，則待救援裝備降落到水底後，至待救援者上方，且通過控制四軸推進器的方向調整救援設備的角度使u型支架長度方向與待救援者身長方向相垂直，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架逐漸由與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態翻轉180度，即將救援設備倒置，所述四軸推進器保持與u型支架呈90度的狀態；

靠近待救援者時，控制器控制後驅動水輪正轉，使所述篩狀弧形撈板觸至水底，此時控制負壓水輪工作，由於負壓水輪產生的作用力使待救援者上方的水流流動速度增加形成負壓，使待救援者晃動或上浮；並且在負壓水輪的作用下救援設備向待救援者移動，此時所述篩狀弧形撈板端部能夠伸入待救援者下方，同時控制四軸推進器的四個葉輪反轉，負壓水輪和四軸推進器產生的分力形成一個力偶，救援設備在這個力偶的作用下翻轉，翻轉過程中待救援者受篩狀弧形撈板的作用移動至尼龍網上，當救援設備翻轉回至所述u型支架與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態時，控制器控制步進電機使四軸推進器與u型支架保持平行狀態，然後通過遙控器令控制器增大後驅動水輪正轉輸出功率和使四軸推進器反轉，推動被救者向上移動到水面上；

接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸推進器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪和負壓水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援裝備及獲救者往岸邊移動。

作為優選方案：所述u型支架兩側的下端沿長度方向成型有氣囊容槽，氣囊容槽內安裝有充氣後伸出至氣囊容槽下端的呈條狀的氣囊，所述氣囊容槽內兩側側壁上沿氣囊容槽長度方向交錯地成型有用以將未充氣的氣囊限制在氣囊容槽內的卡緊凸起；所述u型支架兩側還安裝有用以對氣囊進行充氣的儲氣瓶，所述儲氣瓶出口端連接有電磁閥，電磁閥的出氣端與氣囊通過管道連接；所述電磁閥通過導線與控制器電連接。

作為優選方案：所述u型支架兩側上端安裝有多個縱向設置的氣囊擋柱，氣囊擋柱通過管道與電磁閥出氣端連接。

與現有技術相比較，本發明的有益效果是：本發明通過救援設備救援水面上具有意識的溺水者，增加成功率；尤其當溺水者已經沉入水面下時，該救援裝備能潛入水下將溺水者撈起，並及時運送到岸邊，利於後到的救援人員進行較為及時的施救。

為了減小救援裝備下潛過程及上升過程中的阻力以最大限度縮短救援時間，該救援裝備僅通過u型支架作為支撐，使用網狀形式的尼龍網作為輸送溺水者的主體部分，能夠顯著減小下潛及上升時的阻力，且軟質的尼龍網避免對溺水者造成傷害。上升過程中尼龍網因為自身柔性的特性，會使溺水者大部分身體移動到尼龍網的中間位置，確保溺水者不會從救援裝備上滑落。

當溺水者沉入水底時，則使救援裝備降落到水域底部，至待救援者上方，在救援的同時實現救援設備的翻轉，並且負壓水輪的持續工作，能夠使救援設備在翻轉的過程中既將溺水者移動至尼龍網上，又將溺水者抬離水底，縮短救援設備上升的時間。隨後快速地將溺水者運送到水面上，施救效率遠高於人工潛水進行施救。救援設備前進時，所述四軸推進器、後驅動水輪和負壓水輪均為正轉，能夠使救援設備以最快速度到達救援地點及將溺水者送至岸邊；上浮及下潛時能夠保證四軸推進器和後驅動水輪之間為正轉跟反轉搭配，能夠使上浮和下潛速率穩定，降低操作難度。為了保證溺水者及時被救治，急救人員在救援裝備未到達岸邊時，可駕船朝救援地點行駛，以便在溺水者被運送到水面後在最短時間內進行救治，確保生存率。

由於救援裝備為了保證其輕便性，且救援時間差異性也較大，故在u型支架下方還額外設有氣囊，在救援裝備浮上水面後，或者在上浮過程中，可打開電磁閥使儲氣瓶中的壓縮空氣充滿氣囊，氣囊在充氣過程中體積膨脹會自動從氣囊容槽中滑出。在救援裝備電能不足的情況下，打開氣囊產生浮力，就不需要四軸飛行器和後驅動水輪產生升力，減少了電能的消耗，且在緊急情況下，避免因為救援裝備的電力供應不足導致被救者再次落入水中的情況。

為了進一步確保溺水者不會在上升過程中從救援裝備上滑落，故在u型支架上端安裝多個氣囊擋柱，這樣在使用氣囊產生浮力加速上升時，氣囊擋柱起到欄杆的作用，有效避免溺水者滑落水中。

附圖說明

圖1是本發明待機狀態時的結構狀態示意圖。

圖2是本發明中u型支架由豎直狀態轉變為傾斜狀態時的結構示意圖。

圖3是本發明下潛狀態及將被救者向上移動至水面上的過程中的結構狀態示意圖。

圖4是本發明在水中前進時的結構示意圖。

圖5是救援沉底的落水者時本發明倒置後的結構示意圖。

圖6是本發明救援沉底落水者翻轉時的力學分析示意圖。

圖7是本發明氣囊充氣狀態時的結構狀態圖。

圖8是氣囊的安裝結構示意圖。

1、u型支架；11、尼龍網；12、卡緊凸起；13、安裝支架；131、電機容納部；14、氣囊容槽；2、四軸推進器；21、第一葉輪；22、第二葉輪；3、步進電機；4、後驅動水輪；5、負壓打撈部；51、篩狀弧形撈板；52、負壓水輪；6、儲氣瓶；61、電磁閥；7、氣囊；71、氣囊擋柱；8、攝像頭；9、探照指示燈。

具體實施方式

實施例1

根據圖1至圖6所示，本實施例是一種水下救援裝備，包括有一個四軸推進器2，固定連接在四軸推進器下端的且輸出軸水平設置的步進電機3，與所述電機輸出軸固定連接的u型支架1，連接在u型支架上的尼龍網11，分別固定連接在u型支架兩後端部位置外側的兩個推動方向與u型支架相垂直的後驅動水輪4，以及固定連接在u型支架後端部的負壓打撈部5。

所述u型支架前端部與u型支架垂直方向成型有用於安裝所述步進電機的安裝支架13；所述安裝支架端部成型有一個容納所述步進電機的電機容納部131，所述步進電機的轉軸伸出至步進電機的兩端，所述轉軸兩端與電機容納部的兩側固定連接。

所述負壓打撈部平行於所述u型支架長度方向固定連接有多個等距分布的使水流增速從而產生負壓的負壓水輪52；所述負壓打撈部遠離u型支架一側固定連接有供打撈用的篩狀弧形撈板51。

所述u型支架前端部的外側壁和內側壁中間分別固定連接有兩個攝像頭8。

所述u型支架遠離所述安裝支架一側的表面中間固定連接有探照指示燈9。

所述四軸推進器的四個驅動電機和兩個個所述後驅動水輪的驅動電機能夠正反轉。

所述四軸推進器內安裝有控制器，四軸推進器所具有的四個葉輪的驅動電機、兩個後驅動水輪的驅動電機、多個負壓水輪的驅動電機、步進電機、攝像頭以及探照指示燈分別與所述控制器電連接；所述控制器通過無線電與遙控器實現通信。

需要說明的是，所述四軸推進器原理與現有技術的四軸飛行器原理一致。所述四軸推進器內還安裝有為各個電機及控制器供電的蓄電池，並且，各個電機的輸出軸與電機殼體之間均通過密封軸承進行密封，使得四軸推進器、後驅動水輪和負壓水輪均能夠在水下正常工作。

所述四軸推進器為具有四個葉輪的四軸推進器，與控制器相連的後驅動水輪、負壓水輪、步進電機等部件僅是簡單的控制其轉速或正反轉，也是本領域技術人員容易實現的，且其不是本發明的重點內容，文中不再詳細敘述。

如圖3所示，救援設備上升時，所述四軸推進器反轉時產生使救援設備向上的力，所述後驅動水輪正轉時產生使救援設備向上的力；當所述四軸推進器正轉及所述後驅動水輪反轉時，產生使救援設備向下的力；救援設備其他工作狀態下，所述四軸推進器和後驅動水輪正反轉均為該狀態下的旋轉變換。

所述負壓葉輪僅能正轉，工作時產生推動救援設備前進的力。

所述救援裝備處於待命狀態時，四軸推進器的四個葉輪均處於豎直朝下狀態；所述控制器控制步進電機驅動u型支架轉動至豎直狀態，需要進行救援時將救援設備放入水中控制即可。

在有落水者需要救援時，救援裝備通過四軸推進器從出發地點直接入水，通過遙控器令控制器控制兩個後驅動水輪正轉，同時控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態；控制器控制後驅動水輪正轉及控制負壓水輪工作，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援設備前往救援地點。到達救援地點後，由於水中視野受阻，救援過程中將探照指示燈打開便於通過攝像頭觀察以利於救援以及設備操作者對救援設備的位置的確定。

1）當到達救援地點後，若通過位於所述u型支架前端部外側壁的攝像頭看到待救援者位於水面上；則控制所述後驅動水輪正轉和所述負壓水輪工作，產生的水平分力驅動救援裝備朝向待救援者移動，直到通過位於所述u型支架前端部內側壁的攝像頭看到待救援者爬到尼龍網上之後，通過遙控器令控制器增大後驅動水輪正轉輸出功率和使四軸推進器反轉，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援裝備及獲救者往岸邊移動。

2）當到達救援地點後，若位於所述u型支架前端部外側壁的攝像頭看到待救援者已沉入水面之下；通過遙控器令控制器增大四軸推進器的輸出功率並使後驅動水輪反轉，使救援裝備加速潛入水中尋找待救援者。

2.1）當通過攝像頭發現待救援者處於下沉過程中時，則通過遙控器令控制器控制負壓水輪工作，直到尼龍網移動到位於待救援者身體下方後；接著控制器增大後驅動水輪的輸出功率和使四軸推進器四個葉輪反轉，推動被救者向上移動到水面上；接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸推進器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪和負壓水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援裝備及獲救者往岸邊移動。

2.2）當通過攝像頭發現待救援者已沉入水底時，則待救援裝備降落到水域底部，至待救援者上方，且通過控制四軸推進器的方向調整救援設備的角度使u型支架長度方向與待救援者身長方向相垂直，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架逐漸由與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態翻轉180度，即將救援設備倒置，所述四軸推進器保持與u型支架呈90度的狀態。

靠近待救援者時，控制器控制後驅動水輪正轉，使所述篩狀弧形撈板觸至水底，此時控制負壓水輪工作，由於負壓水輪產生的作用力使待救援者上方的水流流動速度增加，形成一定的負壓，由於人體平均密度略大於水，負壓能夠使待救援者晃動甚至上浮；並且在負壓水輪的作用下救援設備向待救援者移動，此時所述篩狀弧形撈板端部能夠伸入待救援者下方，同時控制四軸推進器的四個葉輪反轉，此時如圖5所示，負壓水輪和四軸推進器產生的分力形成一個力偶，救援設備在這個力偶的作用下翻轉，翻轉過程中待救援者受篩狀弧形撈板的作用移動至尼龍網上，當救援設備翻轉回至所述u型支架與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態時，控制器控制步進電機使四軸推進器與u型支架保持平行狀態，然後通過遙控器令控制器增大後驅動水輪正轉輸出功率和使四軸推進器反轉，推動被救者向上移動到水面上。

接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸推進器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪和負壓水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪和負壓水輪產生的水平分力驅動救援裝備及獲救者往岸邊移動。

由於溺水者沉入水底時在救援的同時實現救援設備的翻轉，並且負壓水輪的持續工作下，能夠使救援設備的翻轉的過程中將待救援者抬離水底，使後續救援設備上升的時間縮短。救援設備前進時，所述四軸推進器、後驅動水輪和負壓水輪均為正轉，能夠使救援設備以最快速度到達救援地點及將溺水者送至岸邊；上浮及下潛時能夠保證四軸推進器和後驅動水輪之間為正轉跟反轉搭配，能夠使上浮和下潛速率穩定，降低操作難度。

實施例2

結合圖7至圖8所示，本實施例在實施例1的基礎上作出以下改進：所述u型支架兩側的下端沿長度方向成型有氣囊容槽14，氣囊容槽內安裝有充氣後伸出至氣囊容槽下端的呈條狀的氣囊7，所述氣囊容槽內兩側側壁上沿氣囊容槽長度方向交錯地成型有用以將未充氣的氣囊限制在氣囊容槽內的卡緊凸起12；所述u型支架兩側還安裝有用以對氣囊進行充氣的儲氣瓶6，所述儲氣瓶出口端連接有電磁閥61，電磁閥的出氣端與氣囊通過管道連接；所述電磁閥通過導線與控制器電連接。

所述u型支架兩側上端安裝有多個縱向設置的氣囊擋柱71，氣囊擋柱通過管道與電磁閥出氣端連接。

由於救援裝備為了保證其輕便性，且救援時間差異性也較大，故在u型支架下方還額外設有氣囊，在救援裝備浮上水面後，或者在上浮過程中，可打開電磁閥使儲氣瓶中的壓縮空氣充滿氣囊，氣囊在充氣過程中體積膨脹會自動從氣囊容槽中滑出。在救援裝備電能不足的情況下，打開氣囊產生浮力，就不需要四軸推進器和後驅動水輪產生升力，減少了電能的消耗，且在緊急情況下，避免因為救援裝備的電力供應不足導致被救者再次落入水中的情況。

為了進一步確保溺水者不會在上升過程中從救援裝備上滑落，故在u型支架上端安裝多個氣囊擋柱，這樣在使用氣囊產生浮力加速上升時，氣囊擋柱起到欄杆的作用，有效避免溺水者滑落水中。

需要說明的是，所述氣囊在非危急情況下不打開，否則會影響救援裝備下潛。

當然，為了保證溺水者及時被救治，急救人員在救援裝備未到達岸邊時，可駕船朝救援地點行駛，以便在溺水者被運送到水面後在最短時間內進行救治，確保生存率。

文中溺水者、待救援者、落水者均為相等同概念。