基本信息
- 项目名称：
- 机械智能冰面救生装置
- 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：
- 通过对冰面上发生事故特点的探究，发现冰面上发生事故的问题很大，而且不易解决，所以提出这种新的冰面救生装置的设计方案。它结构组成：冰面移动装置、水面移动装置、重心转移装置、弹射装置、遥控装置。装置完全通过遥控，解决了设施救援区域小以及救援人员易发生危险等问题。冰面移动装置在冰面上通过履带滚动在冰面上行走，水面移动装置在水面上通过螺旋桨转动移动，弹射装置会携带自动充气救生圈。
- 详细介绍：
- 结构组成： 装置主要有以下几部分组成：主体机架及外壳、冰面动力及行走机构、水面动力及行走机构、重心转移机构、弹射机构、遥控电路机构等，以下详细介绍各部分机构的设计思路。 （1）主体机架及外壳：主体机架是设计工作的难点，制造方面也不好保证强度、精度等，所以我们采用了三维模拟软件进行了设计工作，主要从重量均匀、中心对称角度方面考虑，而且我们的装置要求密封性要强，有一定的抗撞击能力。流线性的外形，以减少装置在水中的阻力，而前端上翘的履带为从水中装置爬到冰上提供可能。 外皮：根据我们救生时要求“快速、准确”的特点，我们决定使用轻便的材料，而且基本实现机械的全封闭，长度约为2米、宽度大约1.2厘米、高度60厘米。宽度螺旋桨和转向装置：双马达动力高速驱动，通过双桨转动及垛的转动，实现前进、左右转向功能。电机装备水冷设置。 （2）冰面动力及行走机构：考虑到冰面过于光滑的原因，在冰上行走时，我们曾经设想过多种行走方式，但是大多数行走方式难以实现遥控控制，后来我们发现履带可以解决冰面行走问题，之后我们通过对履带运动方式的研究解决了履带机械转向问题，其中主动轮4个，确保冰面行走马力十足，从动轮10个，保证装置能在冰面上稳定运动。 （3）水面动力及行走机构：我们查阅过很多关于水中船体的动力机构，我们从中了解到，水中运动船体需要很大的动力系统，为了确保动力十足，我们采用580级马达*2台来带动螺旋桨的转动，实现船体运动，尽量保证船体高速运动。当然我们也考虑到水中的船体转向问题，这个可以通过转向板实现。考虑到装置在水中运动时，履带会给装置带来很大的阻力，我们在设计装置外壳时尽量用流线性外壳覆盖住大部分的履带。 （4）重心转移装置：我们的装置最大的创新点在于我们实现了将机械由水面到冰面的移动，在这个移动中，最重要的部件是重心转移装置，重心转移装置位于整个装置的顶部，由导轮转动，连接着有一定重量的弹射装置，通过重心转移装置的前后移动来转移整个装置的重心，从而实现机体从水面到冰面的运动。当整个机体接触到冰面的时候，导轮把有一定重量的弹射装置平移到机体的尾部，使整个装置的重心向后偏移，进而使装置的前部更容易爬上冰层，当整个装置前部爬上冰后，导轮移动，使重心前移，以达到从水面上到冰面的目的。 (5)弹射装置：弹射装置是我们整个机械设计的另一个创新点，鉴于传统弹射装置的一些特点，我们对弹射装置进行了改造，并使之简单化，传统的弹射装置是用来弹射已充气的救生圈。而考虑到我们装置本身的一些特点，我们将弹射装置进行了改进，用来弹射可以遇水自动充气的救生圈。 （6）遥控电路机构：为了保证救援人员的人身安全，我们装置采用遥控装置，实现对救援设备的远距离控制，以扩大大救援的区域。装置遥控器可以控制整个装置在冰面、水面的自由移动，包括重心转移装置的移动、弹射装置的弹射等功能。
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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
- 在严寒季节的初期，冻结的冰层还没有达到安全限度时，处在人员生活的冻结水域，经常有人员不顾危险在冰层上行走，一旦发生落水事故，由于坍塌处的水温处在冰点一下，遇险的人在短时间内不能脱离险境，即可被冻僵或被流动的冰块所覆盖，造成人员伤亡。 （一）据调查研究，冰面事故特点： 1、塌陷处水温低，遇险人员已冻僵。 2、冰层厚度不均，承重能力不平衡。 3、环境条件恶劣，救援措施难以实施。 4、救援器材缺乏，行动措施局限大。 5、不易多人行走，救援持续时间长。 （二）冰上事故的救援对策 1、船艇救助法。 2、绳索救助法。 3、浮桥救助法。 4、高空救助法。 5、浮筒救助法。 每种救援方法有每一种救援方式的优点和不足，综和以上救援设备优点我们设计出了一种新型的冰面救援设备，这种救援设备可以克服船艇救援法操作危险性高、绳索救援法救援局限较大、浮桥救援法操作缓慢浪费时间、高空救援法不易操作等缺点。可以安全、快速、准确地救出处于危险中的人员。 通过对冰面上发生事故特点的探究，我们发现冰面上发生事故的问题很大，而且不易解决，所以我们提出一个新的冰面救生装置的设计方案。 我们主要的创新点在于使用了重心转移装置和遥控装置。 技术指标：1.遥控距离：200m 2.最大弹射距离：15m 3.装置承重：5kg 4.爬冰高度：60cm 5.冰面、陆地行进速度：10km/h 6.水中行进速度：8km/h
科学性、先进性
- 这种新型的冰上救生装置，可以克服环境条件恶劣使救援措施难以实施、实施救援的区域小等问题，而且装置易于操作，可以避免救援人员发生危险等情况，另外本产品使用电力，减少了对水面污染的问题。 我们的机械智能冰面救生装置由以下结构组成：冰面移动装置、水面移动装置、重心转移装置、弹射装置、遥控装置。我们的装置完全通过遥控，解决了设施救援区域小以及救援人员易发生危险等问题。冰面移动装置在冰面上通过履带滚动在冰面上行走，水面移动装置在水面上通过螺旋桨转动移动，弹射装置会携带自动充气救生圈，我们主要的创新点在于使用了重心转移装置和遥控装置，众所周知，路面上机械如何上台阶是一个难题，而在水面上机械如何上冰面更加难以实现。而我们的装置解决了这样一个难题。其次我们的装置还使用了遥控装置，解决了设施救援区域小以及救援人员易发生危险等问题。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年 全国大学生机械创新设计大赛四川赛区组委会、四川省教育厅高教处 评定作品为“第四届全国大学生机械创新设计大赛四川赛区三等奖” 专家评定此作品有很大的技术创新性和市场可行性。 2011年 成都大学第六届“科创杯”学生课外学术科技作品竞赛组织委员会 评定作品为三等奖。组委会评定此作品极富技术创新性和科技创新性。具有市场可行性。
作品所处阶段
- 作品完成 继续优化
技术转让方式
- 非专利技术转让。
作品可展示的形式
- 三维动画模型展示 实物操作展示
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
- 1、功能创新：实现了由水面向冰面的机械移动，实现远距离救援工作，保证救援工作的安全性。让救援的范围扩大。 2、机构创新：运用履带工作原理实现装置的冰面移动，巧妙运用杠杆原理设计弹射器。运用重心转移功能实现装置的爬坡运动。 3、系统创新组合：将履带的运作模式与重心转移功能结合实现装置的爬冰运动，是此装置的最大创新点。 适用范围：在我国东北、西北、以及青藏高原等地区，极容易出现人落入结冻的水域。 本作品采用遥控自动控制，操作人员可以实现远距离操作，可以防止意外事故的发生。 本设计填补了国内外在这一方面的一大空白，解决了一些在救援方面存在的问题，能够更好地满足救援的需求，与传统的救援设备相比有极大的优点和实际应用价值。 以克服环境条件恶劣使救援措施难以实施、实施救援的区域小等问题，而且装置易于操作，可以避免救援人员发生危险等情况，另外本产品使用电力，减少了对水面污染的问题。
同类课题研究水平概述
- 这种机械智能冰面救生装置在国内尚未发现，本设计填补了国内外在这一方面的一大空白，解决了一些在救援方面存在的问题，能够更好地满足救援的需求，与传统的救援设备相比有极大的优点和实际应用价值。因此它具有重要的实际意义与良好的发展前景。
