基本信息
- 项目名称：
- 水灾自救救生艇
- 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B类
- 简介：
- 众所周知，自古以来，自然灾害的存在给人类的生命、财产、生活带来了巨大、毁灭性的破坏，无法避免遭遇自然灾害，一旦遭遇水灾，人们只能等待救援，为此，我们设计了在水灾时可以自救的作品，让更多的人在水灾中挽救自己的生命。该装置在平时是一张舒适的床，可是在水灾来临时却是一个可以转变成一个可以挽救生命的装置，而且是自救不是坐以待毙等待救援人员的到来。
- 详细介绍：
- 1.众所周知，自古以来，自然灾害的存在给人类的生命、财产、生活带来了巨大、毁灭性的破坏，无法避免遭遇自然灾害，例如地震、旱灾、水灾等等。尤其是近几年，自然灾害较比以往更为频繁，一次次带走同胞的生命，破坏我们的家园，其中水灾在不同程度上，每年都会在若干城市里发生，每次都会有很多人在水灾中丧失生命，没了家园。然而，一旦遭遇水灾，人们只能等待救援，为此，我们设计了在水灾时可以自救的作品，让更多的人在水灾中挽救自己的生命。 2.该装置在平时是一张舒适的床，可是在水灾来临时却是一个可以转变成一个可以挽救生命的装置，而且是自救不是坐以待毙等待救援人员的到来。只要家里使用这样的一张“床”，一旦水灾来临时大大增加遇难者逃生的几率，挽救更多的生命。 该装置在平时是一张舒适的床，当在水灾来临时却是一个可以变成一个具有封闭空间，可以使人在其内不受到伤害的装置，能够防水淹、防撞击；而且具有一定的移动能力，使遇难者可以脱离危险地带的自救装置，不是简单的坐以待毙等待救援人员的到来。装置的具体工作原理如下： 2.1启动部分 滑动床身两侧两个半圆柱框架，可迅速构建一个封闭空间。首先将底部的两个半圆柱框架沿床两侧的滑道拉起来，在上端闭合，并锁紧，由于框架外面的一层防水密封布随着框架的成型将整个装置包裹在其中，然后将上端的开口密封，加上下部分原本就是密封的，这样整个装置就是一个密封防水的装置。借鉴陀螺仪原理，在床板部分加设了可旋转装置。在水灾的冲击中，可实现人在床内部保持身体平稳，不受伤害的目的。外部的浮漂可解决人在封闭空间的呼吸问题。 2.2驱动部分 手摇动曲柄，通过链轮传动，可驱动划水桨转动，实现艇在水中的移动。速度依靠人力和外部情况自行控制。 2.3传动部分 传动部分主要采用链传动，通过链传动带动固定在轴上的链轮，使链轮转动，然后通过链轮带动固定在轴端的划水桨转动，使救生艇前行。 2.4发射锚装置 在床身一端有四个锚发射装置，均布在四个方向，将锚放在圆筒内的一个被压缩的弹簧上，然后用销钉将锚固定，在遇到急流或有明显高度降的地方，只须将销钉抽出就可以将锚发射出去，可进行自救。 2.5观察部分 在整个装置的上下部分各加设潜望镜装置，利用光学原理的对位观察，无论装置是如何转动和翻滚，都可使人在封闭的床内部，观察到外面的情况，达到对位可视的目的。 3.理论计算 1) 内部空间大小：2 * *1.7=1.413 2) F=1/2*1.0*1.0*10 kg/m *10N/kg*1.413 =7065N 3) 最大吃水线高度浮力：7065*2/3=4710N 4) 整体重量：人体重量+床身结构重量（整体支架、桨轮、轴、其他） 平均人体重量80kg， 床身结构重量110kg 5) 整体重力：（80+220）*10N/kg=3000N 6) 最大吃水线高度浮力 > 整体重力，所以床体能漂浮在水面上 7) 吃水线高度：500mm 8）锚的角度：当@=45度+ arctan(f/m)/2飞行路径最长。当抛物线上各点到焦点的距离与到准线的距离相等时，抛物线在同一水平面上的跨度最大，此时抛物线在原点的切线方向正好与水平面呈45°。 9）锚的重量： 20 N 10）射程计算：根据弹簧的f = ks 可知500 N。射程为 4.工作原理及其性能分析 4.1 工作原理 1）陀螺仪工作原理： 两千年前，陀螺仪原理就有所应用，被中香炉是中国古代用于点燃香料熏被褥的球形小炉。它的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层同心圆环（也有三层的）。炉体在径向两端各有短轴，支承在内环的两个径向孔内，能自由转动。用同样方式，内环支承在外环上，外环支承在球形外壳的内壁上。炉体、内环、外环和外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。炉体由于重力作用，不论球壳如何滚转，炉体总是保持水平状态。不会把点燃的香灰洒在被褥上。 现代还应用在坦克与火炮的稳定、攻击鱼雷与导弹的定向、车辆特别是单轨车辆的稳定、工作平台与测量仪器的稳定等等方面。 它们的本质就是：把一个物体固定在基座上，无论基座怎样旋转，要求物体的方向都不会改变。 2）锚的工作原理： 借鉴于雨伞的工作原理，利用雨伞的弹出装置，轴与锚之间限制定位，转动轴借助弹簧的驱动力将锚发射出去。 3）潜望透视镜的工作原理： 两块平面镜平行放置，并与水平面呈45度，平行光照射到45度角倾斜平面镜后折射到视觉可见，实现潜望透视功能。 4.2 性能分析 本作品用于水灾多发地区，受灾人群用于自救的装置，产品本身是张特殊的床，在水灾来时人为启动转化为一个密封的类似于艇的装置，有高强度的抗挤压、撞得承受能力，由于排水体积产生的浮力远大于自身的重力，淹没后会自动付出水面。然后人力控制驱动装置，可控方向的在水面前进，并有利用光学原理的对外观察装置。 本产品外壳选材轻便并且有足够承载能力，密封材料结实具有可压缩的塑性材料，水灾来临时，能够在30秒左右完成由床到一个密封的逃生装置，然后可以将前后的气囊同时充满气体，充气速度靠人掌控，到达水面后，有驱动装置，速度、方向都可控。锚发射机构采用30°角远射程，弹射装置人可在内部操作。潜望镜视野广阔，能够看到前面所有物体。 人力将实现准备好的装满气体气囊压入装置两端气囊，使其前后稳定，浮出水面后，发射锚，使其不会随着水流飘走。并且，内置陀螺仪，使人在里面没有大的摇晃摆动。
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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
- 设计水灾自救救生艇，在水灾突然发生时，为我们的生命安全提供一份安全保障。 创新点: 1）利用陀螺仪原理，人可在艇内身体始终保持平衡。2）利用雨伞的原理，实现锚的收缩与自动展开。3）床的整个外部空间形成一层减缓冲击的保护膜。4）在艇内进行驱动，实施自救。5）内部的潜望镜装置，利用光学原理，视角广阔。6）平时是床，水灾时可充当救生艇。地震时也可抵挡重物对身体的伤害。
科学性、先进性
- 与市场上同类产品相比：本产品应用陀螺仪原理，使人在艇内部的身体始终保持平衡，在艇的外部空间设计有一层安全保护膜，要确保内部人员的安全，艇内部设有潜望镜装置，能够帮助内部人员通过驱动自救装置进行自救，在同类产品中具有先进水平。 1)集家用与逃生用于一体 2)水灾时可充当艇而自救。 3)地震时也可抵挡重物对身体的伤害。 4)完成装置组装时间短，紧密结合。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在“第七届辽宁省普通高等学校大学生机械设计竞赛”上获得二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品
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
- 使用说明：在水灾来临时，旋动床垫按钮，将床垫内的气排出，随后将滑盖滑到顶部，从而将床转变为艇。前部有潜望透视镜，可观察外部情况。 优势：本作品在日常生活中，作为我们的床。当水灾发生时，人可以通过旋钮把它变成救生艇。 技术说明与分析：当前市场上同类产品大多都不能自行驱动，没有一个真正的产品能够达到自救的目的，而且在水灾发生时大多来不及逃生。本作品能够在短时间内完成组装，达到自救的目的。
同类课题研究水平概述
- 当前市场上同类产品大多都不能自行驱动，国内在当前研究还很少，没有一个真正的产品能够达到自救的目的，而且在水灾发生时大多来不及逃生。本作品能够在短时间内完成组装，达到自救的目的。在地震中也起到一定的防护作用。 本作品还可将其应用于军事用途上，是士兵在渡河作战时能够不必带更多的装备，而且在完成渡河之后还可以当做休息睡觉的床，不仅用途多而且安全可靠。 众所周知，自古以来，自然灾害的存在给人类的生命、财产、生活带来了巨大、毁灭性的破坏，无法避免遭遇自然灾害，例如地震、旱灾、水灾等等。尤其是近几年，自然灾害较比以往更为频繁，一次次带走同胞的生命，破坏我们的家园，其中水灾在不同程度上，每年都会在若干城市里发生，每次都会有很多人在水灾中丧失生命，没了家园。然而，一旦遭遇水灾，人们只能等待救援。
