一种应对大型流动水灾救援系统的制作方法

本发明涉及抗洪救灾技术领域，特别涉及一种应对大型流动水灾救援系统。

背景技术

中国是一个水灾频发国家，每年因灾造成大量财产损失与人员伤亡，因此，研究区域水灾的救援设计方案具有重要的理论与现实意义。

当山区因暴雨突发山洪时，自然村落里的村民可以通过有效的组织到地形较高处，而在道路上行使的车辆内的司乘人员往往得不到有效的指引，大都只能沿着道路摸索着前行，行驶到山洪淹没的道路路段，车辆抛锚的事概率大为提升，司乘人员则不得不离开车辆。此时若山洪水流较急，司乘人员难以站立时，需要外界有效的辅助手段有效脱险，当前并未有关于此的有效方案。

当山区因暴雨突发山洪时，自然村落里的村民如果未通过有效的组织到地形较高处，此时若山洪水流较急，村民难以站立而被水流冲走，需要外界有效的辅助手段有效脱险，当前依然未有关于此的有效方案。

海啸就是由海底地震、火山爆发、海底滑坡或气象变化产生的破坏性海浪，海啸的波速高达每小时700～800千米，在几小时内就能横过大洋；波长可达数百公里，可以传播几千公里而能量损失很小；在茫茫的大洋里波高不足一米，但当到达海岸浅水地带时，波长减短而波高急剧增高，可达数十米，形成含有巨大能量的“水墙”。海啸主要受海底地形、海岸线几何形状及波浪特性的控制，呼啸的海浪冰墙每隔数分钟或数十分钟就重复一次，摧毁堤岸，淹没陆地，夺走生命财产，破坏力极大，当前还是没有关于此的有效方案。

当山区因暴雨突发山洪时，道路上行使的车辆抛锚则司乘人员则不得不离开车辆。此时若山洪水流较急，司乘人员难以站立时，只能被动的“听天由命”，而无外界有效的辅助手段有效脱险。如2012年北京7.21暴雨事件，强降水导致京港澳高速16公里处严重积水，多辆车被淹，22日上午发现3名遇难者。因目前无此情境下协助司乘人员脱险的设计，该救援系统使用方法是对此进行率先尝试。2016年7月18日至7月21日，河北省大部地区出现降雨过程，造成省内部分地区出现洪涝灾害，部分受灾群众被围困，出现人员死亡和失踪。截止2016年7月22日14时，因灾死亡36人、失踪77人，需要强有力的救援系统挽救困境人员的生命。

海啸发生时，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很远的地方。它以每小时600-1000公里的高速，在毫无阻拦的洋面上驰聘1万-2万公里的路程，掀起10-40米高的拍岸巨浪，吞没所波及的一切，有时最先到达的海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。剧烈震动之后不久，巨浪呼啸，以摧枯拉朽之势，越过海岸线，越过田野，迅猛地袭击着岸边的城市和村庄，瞬时人们都消失在巨浪中。港口所有设施，被震塌的建筑物，在狂涛的洗劫下，被席卷一空。事后，海滩上一片狼藉，到处是残木破板和人畜尸体。1960年5月，智利中南部的海底发生了强烈的地震，引发了巨大的海啸，导致数万人死亡和失踪，沿岸的码头全部瘫痪，200万人无家可归，这是世界上影响范围最大、也是最严重的一次海啸灾难。2004年12月26日发生了印度洋海啸，到2005年1月10日为止的统计数据显示，印度洋大地震和海啸已经造成15.6万人死亡，需要强有力的救援系统挽救此危险情况下人员的生命。

要想在大型流动水灾中挽救生命，需要两点：一是将水的流速减慢，即将水的动能尽可能的消耗并且尽可能转化为势能。二是创造立体的“捕捞”体系，同时为困境中的人员提供有力的抓握工具。

目前现有技术还一种没有一种应对大型流动水灾救援的系统。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种应对大型流动水灾救援系统，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种应对大型流动水灾救援系统，包括：减缓水流速的粗糙地面构筑物11、减缓水流速的坡状构筑物12和紧急救援网13；

坡状构筑物12和紧急救援网13延展方向均与洪水径流方向垂直；坡状构筑物12为混凝土或石块或土壤构成的坡状建筑，坡面与地面的夹角小于等于45°；

从洪水流经方向14起，第一阻拦为粗糙地面构筑物11，第二阻拦为坡状构筑物12，并重复上述构筑物的布置位置；

所述紧急救援网13设置在坡状构筑物和粗糙地面构筑物之间，在洪水来临后能够打开并拦截被洪水冲走的受灾人员。

进一步地，所述粗糙地面构筑物包括：粗糙的地面、防潮坝、草地、灌木丛和水能发电装置；

坡状构筑物12为混凝土或石块或土壤构成的坡状建筑，坡面与地面的夹角小于等于45°。

进一步地，坡状构筑物12坡度分为0°～5°平坡、6°～15°缓坡、16°～25°斜坡、26°～35°陡坡、36°～40°急陡坡还是41°～45°；急坡根据当地实际情况确定,采用何种角度与海岸线与海滨居住区的距离、历史上最大海啸的剧烈程度、坡状构筑物的用途、坡状构筑物的种类造价有关；

进一步地，所述紧急救援网13通过卷轴式打开；

紧急救援网13包括：总牵引杆31、固定杆32、救援网23和分牵引杆34；

总牵引杆31内含内管35，内管35内内置电机和芯片，总牵引杆31和分牵引杆34下设有万向轮37；

所述坡状构筑物12与地面构筑物11之间设有滑轨36，万向轮37在滑轨36上移动；

总牵引杆可通过红外遥控等多种无线遥控方式进行牵引操作，通过单片机产生高低电平，用来提供给电机驱动模块，达到控制电机的目的。

固定杆32内含卷管38，卷管38上附有卷起的救援网23，卷管38内内置弹簧39，弹簧39主要用途为救援网23的收回；固定杆32的扭力弹簧39的两端与外壳刚性连接，扭力弹簧的动力传递到转管38并传递到固定杆32上，从而实现紧急救援网13回卷；

固定杆32最下方设有固定基座33；分牵引杆34的个数根据救援网最大的长度实际覆盖的实际滑轨36的拐弯个数确定，分牵引杆34内部动力结构和总牵引杆相同，紧急救援网13自分牵引杆中间缝隙穿过但不与分牵引杆产生任何形式的固定连接，分牵引杆最后设置在拐弯处；

总牵引杆31、固定杆32和分牵引杆34的高度超过海啸到陆地上的最大高度；

进一步地，紧急救援网13以上下伸缩杆式打开，紧急救援网13由若干伸缩杆62支撑起；伸缩杆62竖立固定在坡状构筑物12和地面构筑物11之间的底面61上，伸缩杆62与伸缩杆62之间距离相同，紧急救援网13通过伸缩杆62的伸展展开；

所述伸缩杆62采用新型的关节结构的自动伸缩杆，该新型伸缩机构采用直线电动机驱动，直线电动机是由初次级之间的磁场相互作用产生推力来驱动动子运行。

伸缩杆62包括：伸缩杆上段71、直线电动机初级72、吸盘式电磁铁73、直线电动机次级74、伸缩杆下段75、关节76；

直线电动机初级装在伸缩杆上段71的内壁中，共有若干段；直线电动机次级74固定在伸缩杆下段75的外壁中。在对吸盘式电磁铁73通过单片机得电产生相当大的吸力将关节76吸附进入伸缩杆上段71的空腔中后，关节76不会阻挡伸缩杆下段75的运动；此时，对直线电动机的初级72通过单片机采取分段式供电，次级磁场受整个初级磁通的影响，在磁场力的作用下，向上产生运动，实现伸缩杆下段75缩回伸缩杆上段71的动作。如果要实现伸长，可对直线电动机的定子初级72实行反向分段式供电，这样直线电动机次级74在磁场力的作用下，反向运动，将带动伸缩杆下段75伸长出伸缩杆上段71，当关节76到达伸缩杆上段71所开孔处，吸盘式电磁铁失电，释放关节76恢复原位，将伸缩杆上段71和伸缩杆下段75连接起来；所述开孔用于关节76插入，关节76插入后会锁止伸缩杆上段71和伸缩杆下段75的运动轨迹，要使其运动，需通过吸盘式电磁铁把关节76从开孔中吸出。

进一步地，为紧急救援网13以扇开式打开，包括扇骨移动杆81和固定紧急救援网13的扇骨底杆82，扇骨移动杆81和扇骨底杆82在扇骨底杆82外边沿铰接，并且通过传动装置84控制扇骨移动杆81，当扇骨移动杆81垂直扇骨底杆82时，紧急救援网13完全打开；传动装置84可以采用手动，也可以根据当前科技的发展采用自动形式。

传动装置84由手摇柄91、蜗轮蜗杆传动机构92、齿轮传动机构93、传动机箱体94和连接扇骨底杆82的基座95构成，扇骨移动杆81采用手摇传动来实现扇骨移动杆81的竖起与倒放，用棘轮摇把套在手摇柄上，来回扳动摇把，通过手摇柄带动蜗轮蜗杆传动机构，再由蜗轮蜗杆机构带动齿轮传动机构从而使旗杆转动。蜗轮蜗杆机构带有自锁功能，使旗杆在任意位置都能停下。

为棘轮摇把由棘轮101、棘爪102、手把103和壳体104组成，棘轮摇把材料为不锈钢，该摇把应与手摇传动装置的手摇柄相匹配，将摇把套在手摇柄上，来回摇动即可收放扇骨移动杆。

进一步地，紧急救援网13上设置抓抱装置310；抓抱装置310采用一个发条拉直了，冲压成弧形，这样钢片就有了两个内应力，把发条拉直后，弧形的应力把发条撑住；抓抱装置可采用硅胶材质或对待救援人员损害不大的薄钢片材质；当人对其碰撞时，则拉直的发条自动卷曲进行抓抱；若被其它物体碰撞产生卷曲，则可作为待救援人员蹬踏或抓握的工具。

与现有技术相比本发明的优点在于：结构简单，建设方便；减小水流速度，地面构筑物和坡状构筑物可防止洪水冲击民用设施减少因洪灾带来的损失；能够在大型流动水灾中尽可能的挽救生命。

附图说明

图1为本发明实施例1应对大型流动水灾救援系统平面图；

图2为本发明实施例1应对大型流动水灾救援系统a-a剖面图；；

图3为本发明实施例1紧急救援网卷轴式打开结构示意图；

图4为本发明实施例1电路设计方案图；

图5为本发明实施例1固定杆结构示意图；

图6为本发明实施例2紧急救援网以上下伸缩杆式打开示意图。

图7为本发明实施例2伸缩杆结构示意图；

图8为本发明实施例3紧急救援网以扇开式打开示意图；

图9为本发明实施例3传动装置结构示意图；

图10为本发明实施例3棘轮摇把的结构示意图；

图11为海啸登陆的海岸区域人居区域救援综合体系具体使用示意图；

图12为图11标记e-e的剖面图；

图13为图11标记f-f剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1、2所示，一种应对大型流动水灾救援系统，包括：减缓水流速的粗糙地面构筑物11、减缓水流速的坡状构筑物12和紧急救援网13；

其中粗糙地面构筑物或为粗糙的地面，或为防潮坝，或为草地、灌木丛，或为水能发电装置，以求最大可能的消耗水的动能；坡状构筑物12或为建筑、或为土石坡，或为规则紧密的灌木、小乔木树阵；坡状构筑物12和紧急救援网13延展方向均与洪水径流方向垂直；坡状构筑物12为混凝土或石块或土壤构成的坡状建筑，坡面与地面的夹角小于等于45°；

从洪水流经方向14起，第一阻拦为粗糙地面构筑物11，第二阻拦为坡状构筑物12，并重复上述构筑物的布置位置，

坡状构筑物12采取0°～5°平坡、6°～15°缓坡、16°～25°斜坡、26°～35°陡坡、36°～40°急陡坡还是41°～45°急坡根据当地实际情况确定,采用何种角度与海岸线与海滨居住区的距离、历史上最大海啸的剧烈程度、坡状构筑物的用途、坡状构筑物的种类造价等有关；只有当海岸与海滨居住区的距离较大时，才有条件应用小角度构筑物；如果历史上的洪水较大，要在有限的距离内多做坡状构筑物则对应的角度较大；如果构筑物另有太阳能采光的用途，则坡状构筑物坡面则和太阳高度角有关，尽最大的可能获取太阳能；如果构筑物仅仅是土坡，造价较低，则可以用大长土坡；如果构筑物为精致的场馆，则用角度较大的坡等。

所述紧急救援网13通过卷轴式打开，打开后用于拦截被洪水冲走的受灾人员，可以采用卷轴式打开，扇子打开形式升起，也可以采用伸缩杆形式从低向高升起。紧急救援网13展开的方式可为图3所示卷轴式、图4所示上下抽拉杆式、图5所示扇开式、折页屏风式等；

如图3所示，紧急救援网13包括：总牵引杆31、固定杆32、救援网23和分牵引杆34；

总牵引杆31内含内管35，内管35内内置电机和芯片，总牵引杆31和分牵引杆34下设有万向轮37；

所述坡状构筑物12与地面构筑物11之间设有滑轨36，万向轮37在滑轨36上移动；

总牵引杆可通过红外遥控等多种无线遥控方式进行牵引操作，如用单片机(at89c52)产生高低电平，用来提供给电机驱动模块(l298n)，达到控制电机的目的。总牵引杆电路设计方案见图4；

固定杆32内含卷管38，卷管38上附有卷起的救援网23，卷管38内内置弹簧39，弹簧39主要用途为救援网23的收回；如图5所示，固定杆32的扭力弹簧39的两端与外壳刚性连接，扭力弹簧的动力传递到转管38并传递到固定杆32上，从而实现紧急救援网13回卷；

固定杆32最下方设有固定基座33；固定杆结构图见图5；分牵引杆34的个数根据救援网最大的长度实际覆盖的实际滑轨36的拐弯个数确定，分牵引杆34内部动力结构和总牵引杆相同，紧急救援网13自分牵引杆中间缝隙穿过但不与分牵引杆产生任何形式的固定连接，分牵引杆最后设置在拐弯处；

总牵引杆31、固定杆32和分牵引杆34的高度超过海啸到陆地上的最大高度；救援网上设置抓抱装置310；抓抱装置310采用儿童常玩的“啪啪圈”的结构，即把一个发条拉直了，冲压成弧形，这样钢片就有了两个内应力，把发条拉直后，弧形的应力把发条撑住；3个“啪啪圈”分别从横向、斜左向和斜右向进行抓抱构成抓抱装置310；抓抱装置可采用硅胶材质或对待救援人员损害不大的薄钢片材质；当人对其碰撞时，则拉直的发条自动卷曲进行抓抱；若被其它物体碰撞产生卷曲，则可作为待救援人员蹬踏或抓握的工具；随着人工智能技术的发展，抓抱装置可具备智能识别和抓抱功能。

该紧急救援网模式还可以用于水位突然高涨的河道、瀑布边口等的救援工作，放在抗洪抢险的战士后面可作为其生命保障。

如图4所示，总牵引杆电路设计方案图，图中的p2.4、p2.5引脚都为电平，in1、in2和in3、in4的电平分别为一高一低，两个电机就能正常转动了。总牵引杆的变速控制是用继电器来实现，通过继电器占空比的不同达到调速的目的。

实施例2

本实施例只对实施例1的不同之处进行阐述，相同之处不再阐述；

如图6所示，紧急救援网13以上下伸缩杆式打开，紧急救援网13由若干伸缩杆62支撑起；伸缩杆62竖立固定在坡状构筑物12和地面构筑物11之间的底面61上，伸缩杆62与伸缩杆62之间距离相同，紧急救援网13通过伸缩杆62的伸展展开；

如图7所示，所述伸缩杆62采用新型的关节结构的自动伸缩杆，该新型伸缩机构采用直线电动机驱动，直线电动机是由初次级之间的磁场相互作用产生推力来驱动动子运行。

伸缩杆62包括：伸缩杆上段71、直线电动机初级72、吸盘式电磁铁73、直线电动机次级74、伸缩杆下段75、关节76；

直线电动机初级装在伸缩杆上段71的内壁中，共有若干段；直线电动机次级74固定在伸缩杆下段75的外壁中。在对吸盘式电磁铁73通过单片机得电产生相当大的吸力将关节76吸附进入伸缩杆上段71的空腔中后，关节76不会阻挡伸缩杆下段75的运动；此时，对直线电动机的初级72通过单片机采取分段式供电，次级磁场受整个初级磁通的影响，在磁场力的作用下，向上产生运动，实现伸缩杆下段75缩回伸缩杆上段71的动作。如果要实现伸长，可对直线电动机的定子初级72实行反向分段式供电，这样直线电动机次级74在磁场力的作用下，反向运动，将带动伸缩杆下段75伸长出伸缩杆上段71，当关节76到达伸缩杆上段71所开孔处，吸盘式电磁铁失电，释放关节76恢复原位，将伸缩杆上段71和伸缩杆下段75连接起来。所述开孔用于关节76插入，关节76插入后会锁止伸缩杆上段71和伸缩杆下段75的运动轨迹，要使其运动，需通过吸盘式电磁铁把关节76从开孔中吸出。

实施例3

本实施例只对实施例1和实施例2的不同之处进行阐述，相同之处不再阐述；

如图8所示，为紧急救援网13以扇开式打开，包括扇骨移动杆81和固定紧急救援网13的扇骨底杆82，扇骨移动杆81和扇骨底杆82在扇骨底杆82外边沿铰接，并且通过传动装置84控制扇骨移动杆81，当扇骨移动杆81垂直扇骨底杆82时，紧急救援网13完全打开；传动装置84可以采用手动，也可以根据当前科技的发展采用自动形式。

如图9所示，传动装置84由手摇柄91、蜗轮蜗杆传动机构92、齿轮传动机构93、传动机箱体94和连接扇骨底杆82的基座95构成，扇骨移动杆81采用手摇传动来实现扇骨移动杆81的竖起与倒放，用棘轮摇把(见图10)套在手摇柄上，来回扳动摇把，通过手摇柄带动蜗轮蜗杆传动机构，再由蜗轮蜗杆机构带动齿轮传动机构从而使旗杆转动。蜗轮蜗杆机构带有自锁功能，使旗杆在任意位置都能停下。

如图10所示，为棘轮摇把由棘轮101、棘爪102、手把103和壳体104组成，棘轮摇把材料为不锈钢，该摇把应与手摇传动装置的手摇柄相匹配，将摇把套在手摇柄上，来回摇动即可收放扇骨移动杆。

如图11所示，一种位于海啸登陆的海岸区域人居区域救援综合体系具体使用方法,包括减缓水流流速粗糙地面构筑物11；阻洪流抬水位的坡状构筑物12，紧急救援网13，救援网上布置抓抱装置310；其中减缓水流流速粗糙地面构筑物11、阻洪流抬水位的坡状构筑物12、紧急救援网13与海面111引起的海啸径流方向14垂直；阻洪流抬水位的坡状构筑物12和紧急救援网13的剖面图图12标记e-e和剖面图图13标记f-f；紧急救援网13距离要求在平均海岸线(111大海和112海岸的平均边界)至海啸在陆地上的最慢速度移动一分钟的距离之内；

本领域的普通技术人员将会意识到，在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。