基本信息
- 项目名称：
- 救援破障枪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品《救援破障枪》是一种专用于救援破障的手动工具，用于地震等自然灾害和突发事件中的破障救援，以求救援时迅速打开救援通道，抢救生命。 当地震等自然灾害突发之际，建筑物坍塌、交通中断、停电等状况往往难以避免。大型救援设备难以及时赶到现场，有效营救；电动救援破障工具也难以发挥作用。
- 详细介绍：
- 1.研制背景及意义 近年来，全球地震频发。1976年的的唐山大地震造成人员死亡超过25万；时隔26年，汶川又发生了8级毁灭性地震，近7万人死亡；仅过两年，玉树又发生7.3级地震，近3千人死亡。地震发生时的惨烈场景永远的烙在了我的大脑中，挥之不去。 地震灾害发生后，第一任务便是抢救人的生命。建筑物的倒塌、交通、通讯的中断、停水停电，到处都是残垣断壁，到处是被埋人的声声呼唤。地震发生后的24小时，是抢救生命的最佳时间，如何有效嘴直救援是当务之急。“工欲善其事，必先利其器”所以，一个好的救援工具，必不可少！ 地震发生之初，由于道路中断，大型挖掘机械无法及时赶到现场，加之停电，电力救援工具根本无法使用。手动救援工具自然成为此时救援工作的中坚力量。而传统的救援工具如撬杠、铁锹、铁镐、铁锤等工具的救援效率极低，延误救援时间。 近几年，我国也开发了几种液压式救援工具，如：下图的液压组合工具、扩张器、液压钳、剪断钳、切割器等。但由于液压油的密封问题不能解决，工作可靠性差或因为需要配套使用而不便携带。 图2:组合液压工具 图3：扩张器 图4：液压钳 图5：剪断器 图6：剪断器 近来，天津泰瑞公司开发了一种手动冲击锤，如下图所示： 图7：手动冲击锤 操作时，需要操作人员手推装快，依靠惯性，通过人力猛烈撞击。但其不仅质量大、操作费力、冲击力小而且操作时需要较大空间，不便水平操作，操作位置受限，很难达到快速救援的要求。 有鉴于此，我们希望通过自己的努力，能够设计出一款新型的手动救援破障工具，以克服上述救援工具中存在的缺陷，为抗震救灾贡献出自己的微薄之力。 本作品：救援破障枪，采用巧妙地机械结构，操作省力、体积小、质量轻、操作空间小、冲击力大、能很好的克服上述救援工具的各种缺陷，但该工具未经实践检验，肯定会存在不足之处，希望各位评委老师指正！ 2. 设计方案 2.1：救援破障枪的组成 本作品由弹簧撞击结构和杠杆助力机构两部分组成，其装配关系如下图所示： 图8：装配剖视图 弹簧撞针结构由破障冲头、撞击杆、导套、套筒、偏心钢球、撞针、挡圈、撞块、施力弹簧、弹簧形成调节后盖组成。 连杆助力结构有动力臂、阻力臂、枪托等组成。 杠杆的装配外观图，如下图所示： 图9：装配外观图 作品的零件外观图，如下图所示： 图10：零件外观图 2.2: 工作原理 2.2.1: 弹簧撞击机构的工作原理 本机构的原始状态如图11，撞针外径与套筒内径有一定的位置间隙，使撞针在套筒内能偏摆一定角度。由于钢球的作用点总不在中心位置，迫使撞针斜着插入档圈内孔，并与撞块内孔轴线保持一定夹角。如图： 图11：原始位置 开始工作时，破障冲头接触障碍物，通过杠杆助力机构给枪以适当的向前推力，破障冲头带动撞击杆回缩，使撞针偏斜着向后移动。由于撞针轴线与撞块内孔轴线相差一定角度，因而滑块被顶着后移，进而压缩实力弹簧。如图12： 图12：压缩位置 撞针偏斜后移动到一定位置，被挡圈拨正，此时撞针轴线与撞块轴线重合，撞针顶端陷入撞块内孔，撞块在施力弹簧作用下突然撞击顶针，使顶针产生很强的冲击力，并迫使钢球、撞击杆最终将能量传递至破障冲头，由破障冲头撞击障碍物。如图13： 图13：击发位置 击发后，破障冲头离开障碍物，在复位弹簧的作用下，各个零件恢复初始位置，完成一个工作循环，运动位置如图14： 图14：恢复初始位置 2.2.2： 杠杆主力机构工作原理 由于实力弹簧弹力大，硬度高，仅凭人力推动比较费力。因而设计了杠杆助力机构。杠杆动力臂支点设在了套筒中部，阻力臂支点设在撞击杆下部，动力臂与阻力臂长度之比为3:1。故：节省三分之二的力，人力操作也变得容易。为使整个机构有一定压力压向障碍物，又在枪体尾部设计了一个托架，使其能借助于臂部力量。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品的目的：本作品《救援破障枪》是一种专用于救援破障的手动工具，用于地震等自然灾害和突发事件中的破障救援，以求救援时迅速打开救援通道，抢救生命。 2. 主要创新点 2.1：弹簧撞击机构设计巧妙，简化了操作步骤，减轻了枪体重量，可连续施力冲击，缩短救援时间。 2.2：本作品冲击力强，而且可以通过更换弹簧和调节弹簧压缩行程两种方法，改变冲击力的大小。 2.3：可以在狭小空间操作，而且不受操作位置影响。 2.4：本作品结构简单、体积小、质量轻、不易损坏、维修方便、适于野外作业等。 3.设计中解决的关键问题 如何使弹簧撞击机构、操作简单、质量轻。在类似机构的基础上提出了我们独特的设计：撞针顶部直径小于挡圈内径且保持一定长度，中部设计为锥形。锥形大端的尺寸与挡圈内孔尺寸一致。底部的圆柱直径与套筒内孔有一定间隙，此间隙需保证撞针在套筒内由于钢球的偏心作用力而倾斜一定角度，这样就能使撞针压缩时能顶着滑块后移，从而完成压缩弹簧的目的。弹簧压缩到一定行程，撞针中部锥形大端后移到挡圈端部并进入，就可以拨正撞针。顶着撞块后移的撞针顶部随即陷入滑块内空中，而不再继续顶着撞块。
科学性、先进性
- 我国现有的各类手动救援破障工具存在着诸多缺陷，本作品结构简单，结构小巧，操作方便，克服了很多缺陷，完全可以应用于地震等灾害救援工作，极具推广价值。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在全国大学生机械创新大赛中得过塞西赛区一等奖
作品所处阶段
- 实物以设计制作出来
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片，实物，视屏
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 无
同类课题研究水平概述
- 近几年，我国也开发了几种液压式救援工具，如：下图的液压组合工具、扩张器、液压钳、剪断钳、切割器等。但由于液压油的密封问题不能解决，工作可靠性差或因为需要配套使用而不便携带。 图2:组合液压工具 图3：扩张器 图4：液压钳 图5：剪断器 图6：剪断器 近来，天津泰瑞公司开发了一种手动冲击锤，如下图所示： 图7：手动冲击锤 操作时，需要操作人员手推装快，依靠惯性，通过人力猛烈撞击。但其不仅质量大、操作费力、冲击力小而且操作时需要较大空间，不便水平操作，操作位置受限，很难达到快速救援的要求。 有鉴于此，我们希望通过自己的努力，能够设计出一款新型的手动救援破障工具，以克服上述救援工具中存在的缺陷，为抗震救灾贡献出自己的微薄之力。 本作品：救援破障枪，采用巧妙地机械结构，操作省力、体积小、质量轻、操作空间小、冲击力大、能很好的克服上述救援工具的各种缺陷，但该工具未经实践检验，肯定会存在不足之处，希望各位评委老师指正！
