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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 機(jī)械智能冰面救生裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 通過(guò)對(duì)冰面上發(fā)生事故特點(diǎn)的探究，發(fā)現(xiàn)冰面上發(fā)生事故的問(wèn)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(jì)方案。它結(jié)構(gòu)組成：冰面移動(dòng)裝置、水面移動(dòng)裝置、重心轉(zhuǎn)移裝置、彈射裝置、遙控裝置。裝置完全通過(guò)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(xiǎn)等問(wèn)題。冰面移動(dòng)裝置在冰面上通過(guò)履帶滾動(dòng)在冰面上行走，水面移動(dòng)裝置在水面上通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，彈射裝置會(huì)攜帶自動(dòng)充氣救生圈。
- 詳細(xì)介紹：
- 結(jié)構(gòu)組成： 裝置主要有以下幾部分組成：主體機(jī)架及外殼、冰面動(dòng)力及行走機(jī)構(gòu)、水面動(dòng)力及行走機(jī)構(gòu)、重心轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)、彈射機(jī)構(gòu)、遙控電路機(jī)構(gòu)等，以下詳細(xì)介紹各部分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路。 （1）主體機(jī)架及外殼：主體機(jī)架是設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)，制造方面也不好保證強(qiáng)度、精度等，所以我們采用了三維模擬軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)工作，主要從重量均勻、中心對(duì)稱角度方面考慮，而且我們的裝置要求密封性要強(qiáng)，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(shí)要求“快速、準(zhǔn)確”的特點(diǎn)，我們決定使用輕便的材料，而且基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械的全封閉，長(zhǎng)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(dá)動(dòng)力高速驅(qū)動(dòng)，通過(guò)雙槳轉(zhuǎn)動(dòng)及垛的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、左右轉(zhuǎn)向功能。電機(jī)裝備水冷設(shè)置。 （2）冰面動(dòng)力及行走機(jī)構(gòu)：考慮到冰面過(guò)于光滑的原因，在冰上行走時(shí)，我們?cè)?jīng)設(shè)想過(guò)多種行走方式，但是大多數(shù)行走方式難以實(shí)現(xiàn)遙控控制，后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)履帶可以解決冰面行走問(wèn)題，之后我們通過(guò)對(duì)履帶運(yùn)動(dòng)方式的研究解決了履帶機(jī)械轉(zhuǎn)向問(wèn)題，其中主動(dòng)輪4個(gè)，確保冰面行走馬力十足，從動(dòng)輪10個(gè)，保證裝置能在冰面上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。 （3）水面動(dòng)力及行走機(jī)構(gòu)：我們查閱過(guò)很多關(guān)于水中船體的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，我們從中了解到，水中運(yùn)動(dòng)船體需要很大的動(dòng)力系統(tǒng)，為了確保動(dòng)力十足，我們采用580級(jí)馬達(dá)*2臺(tái)來(lái)帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)船體運(yùn)動(dòng)，盡量保證船體高速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然我們也考慮到水中的船體轉(zhuǎn)向問(wèn)題，這個(gè)可以通過(guò)轉(zhuǎn)向板實(shí)現(xiàn)?？紤]到裝置在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，履帶會(huì)給裝置帶來(lái)很大的阻力，我們?cè)谠O(shè)計(jì)裝置外殼時(shí)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(diǎn)在于我們實(shí)現(xiàn)了將機(jī)械由水面到冰面的移動(dòng)，在這個(gè)移動(dòng)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(gè)裝置的頂部，由導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，連接著有一定重量的彈射裝置，通過(guò)重心轉(zhuǎn)移裝置的前后移動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)移整個(gè)裝置的重心，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)體從水面到冰面的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)整個(gè)機(jī)體接觸到冰面的時(shí)候，導(dǎo)輪把有一定重量的彈射裝置平移到機(jī)體的尾部，使整個(gè)裝置的重心向后偏移，進(jìn)而使裝置的前部更容易爬上冰層，當(dāng)整個(gè)裝置前部爬上冰后，導(dǎo)輪移動(dòng)，使重心前移，以達(dá)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(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，鑒于傳統(tǒng)彈射裝置的一些特點(diǎn)，我們對(duì)彈射裝置進(jìn)行了改造，并使之簡(jiǎn)單化，傳統(tǒng)的彈射裝置是用來(lái)彈射已充氣的救生圈。而考慮到我們裝置本身的一些特點(diǎn)，我們將彈射裝置進(jìn)行了改進(jìn)，用來(lái)彈射可以遇水自動(dòng)充氣的救生圈。 （6）遙控電路機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)救援設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制，以擴(kuò)大大救援的區(qū)域。裝置遙控器可以控制整個(gè)裝置在冰面、水面的自由移動(dòng)，包括重心轉(zhuǎn)移裝置的移動(dòng)、彈射裝置的彈射等功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在嚴(yán)寒季節(jié)的初期，凍結(jié)的冰層還沒(méi)有達(dá)到安全限度時(shí)，處在人員生活的凍結(jié)水域，經(jīng)常有人員不顧危險(xiǎn)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(diǎn)一下，遇險(xiǎn)的人在短時(shí)間內(nèi)不能脫離險(xiǎn)境，即可被凍僵或被流動(dòng)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(diǎn)： 1、塌陷處水溫低，遇險(xiǎn)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(shí)施。 4、救援器材缺乏，行動(dòng)措施局限大。 5、不易多人行走，救援持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。 （二）冰上事故的救援對(duì)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(diǎn)和不足，綜和以上救援設(shè)備優(yōu)點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)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(xiǎn)性高、繩索救援法救援局限較大、浮橋救援法操作緩慢浪費(fèi)時(shí)間、高空救援法不易操作等缺點(diǎn)?？梢园踩⒖焖?、準(zhǔn)確地救出處于危險(xiǎn)中的人員。 通過(guò)對(duì)冰面上發(fā)生事故特點(diǎn)的探究，我們發(fā)現(xiàn)冰面上發(fā)生事故的問(wèn)題很大，而且不易解決，所以我們提出一個(gè)新的冰面救生裝置的設(shè)計(jì)方案。 我們主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于使用了重心轉(zhuǎn)移裝置和遙控裝置。 技術(shù)指標(biāo)：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(jìn)速度：10km/h 6.水中行進(jìn)速度：8km/h
科學(xué)性、先進(jìn)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(shí)施、實(shí)施救援的區(qū)域小等問(wèn)題，而且裝置易于操作，可以避免救援人員發(fā)生危險(xiǎn)等情況，另外本產(chǎn)品使用電力，減少了對(duì)水面污染的問(wèn)題。 我們的機(jī)械智能冰面救生裝置由以下結(jié)構(gòu)組成：冰面移動(dòng)裝置、水面移動(dòng)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(guò)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(xiǎn)等問(wèn)題。冰面移動(dòng)裝置在冰面上通過(guò)履帶滾動(dòng)在冰面上行走，水面移動(dòng)裝置在水面上通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，彈射裝置會(huì)攜帶自動(dòng)充氣救生圈，我們主要的創(chuàng)新點(diǎn)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(jī)械如何上臺(tái)階是一個(gè)難題，而在水面上機(jī)械如何上冰面更加難以實(shí)現(xiàn)。而我們的裝置解決了這樣一個(gè)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(xiǎn)等問(wèn)題。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年 全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽四川賽區(qū)組委會(huì)、四川省教育廳高教處 評(píng)定作品為“第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽四川賽區(qū)三等獎(jiǎng)” 專家評(píng)定此作品有很大的技術(shù)創(chuàng)新性和市場(chǎng)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(jìng)賽組織委員會(huì) 評(píng)定作品為三等獎(jiǎng)。組委會(huì)評(píng)定此作品極富技術(shù)創(chuàng)新性和科技創(chuàng)新性。具有市場(chǎng)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(dòng)畫(huà)模型展示 實(shí)物操作展示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1、功能創(chuàng)新：實(shí)現(xiàn)了由水面向冰面的機(jī)械移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離救援工作，保證救援工作的安全性。讓救援的范圍擴(kuò)大。 2、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新：運(yùn)用履帶工作原理實(shí)現(xiàn)裝置的冰面移動(dòng)，巧妙運(yùn)用杠桿原理設(shè)計(jì)彈射器。運(yùn)用重心轉(zhuǎn)移功能實(shí)現(xiàn)裝置的爬坡運(yùn)動(dòng)。 3、系統(tǒng)創(chuàng)新組合：將履帶的運(yùn)作模式與重心轉(zhuǎn)移功能結(jié)合實(shí)現(xiàn)裝置的爬冰運(yùn)動(dòng)，是此裝置的最大創(chuàng)新點(diǎn)。 適用范圍：在我國(guó)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(dòng)控制，操作人員可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，可以防止意外事故的發(fā)生。 本設(shè)計(jì)填補(bǔ)了國(guó)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(wèn)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(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 以克服環(huán)境條件惡劣使救援措施難以實(shí)施、實(shí)施救援的區(qū)域小等問(wèn)題，而且裝置易于操作，可以避免救援人員發(fā)生危險(xiǎn)等情況，另外本產(chǎn)品使用電力，減少了對(duì)水面污染的問(wèn)題。
同類課題研究水平概述
- 這種機(jī)械智能冰面救生裝置在國(guó)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)填補(bǔ)了國(guó)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(wèn)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(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因此它具有重要的實(shí)際意義與良好的發(fā)展前景。
