基本信息
- 項目名稱：
- 機械智能冰面救生裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 通過對冰面上發(fā)生事故特點的探究，發(fā)現(xiàn)冰面上發(fā)生事故的問題很大，而且不易解決，所以提出這種新的冰面救生裝置的設(shè)計方案。它結(jié)構(gòu)組成：冰面移動裝置、水面移動裝置、重心轉(zhuǎn)移裝置、彈射裝置、遙控裝置。裝置完全通過遙控，解決了設(shè)施救援區(qū)域小以及救援人員易發(fā)生危險等問題。冰面移動裝置在冰面上通過履帶滾動在冰面上行走，水面移動裝置在水面上通過螺旋槳轉(zhuǎn)動移動，彈射裝置會攜帶自動充氣救生圈。
- 詳細介紹：
- 結(jié)構(gòu)組成： 裝置主要有以下幾部分組成：主體機架及外殼、冰面動力及行走機構(gòu)、水面動力及行走機構(gòu)、重心轉(zhuǎn)移機構(gòu)、彈射機構(gòu)、遙控電路機構(gòu)等，以下詳細介紹各部分機構(gòu)的設(shè)計思路。 （1）主體機架及外殼：主體機架是設(shè)計工作的難點，制造方面也不好保證強度、精度等，所以我們采用了三維模擬軟件進行了設(shè)計工作，主要從重量均勻、中心對稱角度方面考慮，而且我們的裝置要求密封性要強，有一定的抗撞擊能力。流線性的外形，以減少裝置在水中的阻力，而前端上翹的履帶為從水中裝置爬到冰上提供可能。 外皮：根據(jù)我們救生時要求“快速、準確”的特點，我們決定使用輕便的材料，而且基本實現(xiàn)機械的全封閉，長度約為2米、寬度大約1.2厘米、高度60厘米。寬度螺旋槳和轉(zhuǎn)向裝置：雙馬達動力高速驅(qū)動，通過雙槳轉(zhuǎn)動及垛的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)前進、左右轉(zhuǎn)向功能。電機裝備水冷設(shè)置。 （2）冰面動力及行走機構(gòu)：考慮到冰面過于光滑的原因，在冰上行走時，我們曾經(jīng)設(shè)想過多種行走方式，但是大多數(shù)行走方式難以實現(xiàn)遙控控制，后來我們發(fā)現(xiàn)履帶可以解決冰面行走問題，之后我們通過對履帶運動方式的研究解決了履帶機械轉(zhuǎn)向問題，其中主動輪4個，確保冰面行走馬力十足，從動輪10個，保證裝置能在冰面上穩(wěn)定運動。 （3）水面動力及行走機構(gòu)：我們查閱過很多關(guān)于水中船體的動力機構(gòu)，我們從中了解到，水中運動船體需要很大的動力系統(tǒng)，為了確保動力十足，我們采用580級馬達*2臺來帶動螺旋槳的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)船體運動，盡量保證船體高速運動。當然我們也考慮到水中的船體轉(zhuǎn)向問題，這個可以通過轉(zhuǎn)向板實現(xiàn)。考慮到裝置在水中運動時，履帶會給裝置帶來很大的阻力，我們在設(shè)計裝置外殼時盡量用流線性外殼覆蓋住大部分的履帶。 （4）重心轉(zhuǎn)移裝置：我們的裝置最大的創(chuàng)新點在于我們實現(xiàn)了將機械由水面到冰面的移動，在這個移動中，最重要的部件是重心轉(zhuǎn)移裝置，重心轉(zhuǎn)移裝置位于整個裝置的頂部，由導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動，連接著有一定重量的彈射裝置，通過重心轉(zhuǎn)移裝置的前后移動來轉(zhuǎn)移整個裝置的重心，從而實現(xiàn)機體從水面到冰面的運動。當整個機體接觸到冰面的時候，導(dǎo)輪把有一定重量的彈射裝置平移到機體的尾部，使整個裝置的重心向后偏移，進而使裝置的前部更容易爬上冰層，當整個裝置前部爬上冰后，導(dǎo)輪移動，使重心前移，以達到從水面上到冰面的目的。 (5)彈射裝置：彈射裝置是我們整個機械設(shè)計的另一個創(chuàng)新點，鑒于傳統(tǒng)彈射裝置的一些特點，我們對彈射裝置進行了改造，并使之簡單化，傳統(tǒng)的彈射裝置是用來彈射已充氣的救生圈。而考慮到我們裝置本身的一些特點，我們將彈射裝置進行了改進，用來彈射可以遇水自動充氣的救生圈。 （6）遙控電路機構(gòu)：為了保證救援人員的人身安全，我們裝置采用遙控裝置，實現(xiàn)對救援設(shè)備的遠距離控制，以擴大大救援的區(qū)域。裝置遙控器可以控制整個裝置在冰面、水面的自由移動，包括重心轉(zhuǎn)移裝置的移動、彈射裝置的彈射等功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 在嚴寒季節(jié)的初期，凍結(jié)的冰層還沒有達到安全限度時，處在人員生活的凍結(jié)水域，經(jīng)常有人員不顧危險在冰層上行走，一旦發(fā)生落水事故，由于坍塌處的水溫處在冰點一下，遇險的人在短時間內(nèi)不能脫離險境，即可被凍僵或被流動的冰塊所覆蓋，造成人員傷亡。 （一）據(jù)調(diào)查研究，冰面事故特點： 1、塌陷處水溫低，遇險人員已凍僵。 2、冰層厚度不均，承重能力不平衡。 3、環(huán)境條件惡劣，救援措施難以實施。 4、救援器材缺乏，行動措施局限大。 5、不易多人行走，救援持續(xù)時間長。 （二）冰上事故的救援對策 1、船艇救助法。 2、繩索救助法。 3、浮橋救助法。 4、高空救助法。 5、浮筒救助法。 每種救援方法有每一種救援方式的優(yōu)點和不足，綜和以上救援設(shè)備優(yōu)點我們設(shè)計出了一種新型的冰面救援設(shè)備，這種救援設(shè)備可以克服船艇救援法操作危險性高、繩索救援法救援局限較大、浮橋救援法操作緩慢浪費時間、高空救援法不易操作等缺點。可以安全、快速、準確地救出處于危險中的人員。 通過對冰面上發(fā)生事故特點的探究，我們發(fā)現(xiàn)冰面上發(fā)生事故的問題很大，而且不易解決，所以我們提出一個新的冰面救生裝置的設(shè)計方案。 我們主要的創(chuàng)新點在于使用了重心轉(zhuǎn)移裝置和遙控裝置。 技術(shù)指標：1.遙控距離：200m 2.最大彈射距離：15m 3.裝置承重：5kg 4.爬冰高度：60cm 5.冰面、陸地行進速度：10km/h 6.水中行進速度：8km/h
科學(xué)性、先進性
- 這種新型的冰上救生裝置，可以克服環(huán)境條件惡劣使救援措施難以實施、實施救援的區(qū)域小等問題，而且裝置易于操作，可以避免救援人員發(fā)生危險等情況，另外本產(chǎn)品使用電力，減少了對水面污染的問題。 我們的機械智能冰面救生裝置由以下結(jié)構(gòu)組成：冰面移動裝置、水面移動裝置、重心轉(zhuǎn)移裝置、彈射裝置、遙控裝置。我們的裝置完全通過遙控，解決了設(shè)施救援區(qū)域小以及救援人員易發(fā)生危險等問題。冰面移動裝置在冰面上通過履帶滾動在冰面上行走，水面移動裝置在水面上通過螺旋槳轉(zhuǎn)動移動，彈射裝置會攜帶自動充氣救生圈，我們主要的創(chuàng)新點在于使用了重心轉(zhuǎn)移裝置和遙控裝置，眾所周知，路面上機械如何上臺階是一個難題，而在水面上機械如何上冰面更加難以實現(xiàn)。而我們的裝置解決了這樣一個難題。其次我們的裝置還使用了遙控裝置，解決了設(shè)施救援區(qū)域小以及救援人員易發(fā)生危險等問題。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年 全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽四川賽區(qū)組委會、四川省教育廳高教處 評定作品為“第四屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽四川賽區(qū)三等獎” 專家評定此作品有很大的技術(shù)創(chuàng)新性和市場可行性。 2011年 成都大學(xué)第六屆“科創(chuàng)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽組織委員會 評定作品為三等獎。組委會評定此作品極富技術(shù)創(chuàng)新性和科技創(chuàng)新性。具有市場可行性。
作品所處階段
- 作品完成 繼續(xù)優(yōu)化
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 三維動畫模型展示 實物操作展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1、功能創(chuàng)新：實現(xiàn)了由水面向冰面的機械移動，實現(xiàn)遠距離救援工作，保證救援工作的安全性。讓救援的范圍擴大。 2、機構(gòu)創(chuàng)新：運用履帶工作原理實現(xiàn)裝置的冰面移動，巧妙運用杠桿原理設(shè)計彈射器。運用重心轉(zhuǎn)移功能實現(xiàn)裝置的爬坡運動。 3、系統(tǒng)創(chuàng)新組合：將履帶的運作模式與重心轉(zhuǎn)移功能結(jié)合實現(xiàn)裝置的爬冰運動，是此裝置的最大創(chuàng)新點。 適用范圍：在我國東北、西北、以及青藏高原等地區(qū)，極容易出現(xiàn)人落入結(jié)凍的水域。 本作品采用遙控自動控制，操作人員可以實現(xiàn)遠距離操作，可以防止意外事故的發(fā)生。 本設(shè)計填補了國內(nèi)外在這一方面的一大空白，解決了一些在救援方面存在的問題，能夠更好地滿足救援的需求，與傳統(tǒng)的救援設(shè)備相比有極大的優(yōu)點和實際應(yīng)用價值。 以克服環(huán)境條件惡劣使救援措施難以實施、實施救援的區(qū)域小等問題，而且裝置易于操作，可以避免救援人員發(fā)生危險等情況，另外本產(chǎn)品使用電力，減少了對水面污染的問題。
同類課題研究水平概述
- 這種機械智能冰面救生裝置在國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)，本設(shè)計填補了國內(nèi)外在這一方面的一大空白，解決了一些在救援方面存在的問題，能夠更好地滿足救援的需求，與傳統(tǒng)的救援設(shè)備相比有極大的優(yōu)點和實際應(yīng)用價值。因此它具有重要的實際意義與良好的發(fā)展前景。
