本发明属于海上救援领域，具体涉及一种多功能海上救生装置。
背景技术：
据统计，全世界每年因为海难死亡的人数高达十万人。海上险情具有突发性强、危害大、救助难等特点，造成海上遇险人员死亡的原因主要有以下几点。①落水后水温低导致人员死亡。人体温度一般不低于35摄氏度，而海水温度一般低于20摄氏度，在冬天以及夜晚海水温度能低至10摄氏度以下。在0-4℃冰水中人存活时间一般不会超过30分钟，泰坦尼克号事件上千人落入海水，大部分十分钟之内被冻死。②人员溺水死亡。发生海难时容易卷入漩涡和海浪，大量水、泥沙、杂物经过口、鼻灌入肺部，引起呼吸阻塞、缺氧、昏迷、死亡。③无水和营养补充导致人员死亡。人在补充营养但不喝水的情况下一般能生存3天，有水而没有食物的情况下能生存7天。而海上事故一旦发生后，救援范围往往很大，难以在第一时间找到受害者，因而如果没有补给人员难以自行生存超过3天。
现有的海上救生装置主要有救生圈、救生衣、救生筏等，虽然能在短时间内帮助遇险人员不沉入水中，但是不能解决低温、呛水、无营养补充等导致人员死亡的关键问题。因而很有必要开发一种多功能海上救援装置，延长海上遇险人员的自助存活时间，提高获救机率。
技术实现要素：
鉴于海上事故救援难度大时间长，遇险人员存活几率低的现状，本发明旨在提出一种多功能海上救生装置，集保暖、定位、营养补充等功能于一体，以延长海上遇险人员的救援等待时间。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多功能海上救生装置，包括用于充当临时避难场所的充气球囊、风力发电系统、波浪发电系统、定位导航系统、太阳能电池板以及电热管，其中：
充气球囊，双层结构，其上分别设有用于实现球囊夹层充气的开关阀、用于人员进出充气球囊的人孔以及用于实现充气球囊内换气的呼吸阀；
风力发电系统，设置在充气球囊外部，用于将风能转换为电能并存储；
波浪发电系统，设置在充气球囊外部，用于将波浪能转换为电能并存储；
定位导航系统，设置在充气球囊顶部，用于实现救生装置的实时定位；
太阳能电池板，设置在充气球囊外部，用于将太阳能转换为电能并存储；
电热管，设置在充气球囊夹层中，用于将风力发电系统、波浪发电系统以及太阳能电池板存储的电能转换为热能对充气球囊进行加热，以为球囊内的人员供暖。
进一步地，本发明还包括与充气球囊连接、用于提高充气球囊稳定性的增重皮囊。
再进一步地，本发明还包括设置在充气球囊外部底部的声呐发生系统。
更进一步地，所述充气球囊上还分别设有用于盛放食物的食品盒、用于提供饮用水的海水淡化膜。
作为优选，所述充气球囊外层采用高强度防弹材料制成。
具体地说，所述风力发电系统包括风轮、第一发电机和第一蓄电池；所述风轮与第一发电机连接，该第一发电机通过支撑杆与充气球囊外部连接；所述第一蓄电池设置在充气球囊上并分别与第一发电机和电热管连接。
具体地说，所述波浪发电系统包括气轮机、第二发电机和第二蓄电池；所述气轮机设置在充气球囊外部并由海上波浪推动旋转；所述第二发电机与气轮机连接并由气轮机带动运转实现波浪能转换为电能；所述第二蓄电池设置在充气球囊上并分别与第二发电机和电热管连接，用于储存经第二发电机转换的电能。
作为优选，所述电热管为蛇形管结构。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过合理的结构设计，其采用双层结构的充气球囊设计，结合其他系统附件，可在海难发生的时候给遇险人员提供一个安全场所，延长遇险人员的救援等待时间，提高存活率。
(2)本发明中的充气球囊，外层采用高强度防弹材料制作，不仅适用于自然发生海难的场所，也适用于军事求生场所，用途广泛。
(3)本发明集成了三种发电系统(风能发电、波浪能发电、太阳能发电)，三种发电系统独立工作，互为补充，在结合电热管后，可以确保充气球囊内的供暖，为遇险人员提供温暖的避险环境，避免因为寒冷导致死亡等不及救援。
(4)本发明分别设置定位导航系统和声呐发生系统，能帮助救援人员及时找到遇险人员，缩短救援时间，并在等待救援的过程中，利用声呐发生系统可以有效驱散大型水生动物，避免遇险人员受到攻击。
(5)本发明分别设置了食品盒和海水淡化膜，食品盒内放置有食物，可为遇险人员提供营养补充，而海水淡化膜则可以将海水进行过滤，将海水淡化，为遇险人员提供饮用水，如此可以维持遇险人员的生命体征，保证其最终能够顺利获得救援。
(6)本发明还设置有增重皮囊，能实现救生装置下水前轻巧、下水后增重的功能，提高救生装置的稳定性，降低其遇风浪翻滚的概率。
(7)本发明各个环节相辅相成、环环相扣，大幅提升了海上救生装置的救生功能，延长了海上遇险人员的自助存活时间，提高了获救机率。因此，本发明适于推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，附图标记对应的零部件名称为：
1-充气球囊，2-风轮、3-第一发电机、4-支撑杆、5-第一蓄电池、6–定位导航系统、7-声呐发生系统、8-食品盒、9-气轮机、10-第二发电机、11-第二蓄电池、12-开关阀、13-呼吸阀、14-电热管、15-人孔、16-海水淡化膜、17-太阳能电池板、18-增重皮囊。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种多功能海上救生装置，主要由充气球囊1、风力发电系统、波浪发电系统、定位导航系统6、声呐发生系统7、太阳能电池板17以及增重皮囊18构成。所述的充气球囊1用于充当遇险人员的临时避难所，其采用双层结构设计，其上还分别设有用于盛放食物的食品盒8、用于实现球囊夹层充气的开关阀12、用于实现充气球囊内换气的呼吸阀13(呼吸阀为机械式气相阀，有顶盖，能防止海水灌入球囊)、用于人员进出充气球囊的人孔15以及用于提供饮用水的海水淡化膜16。充气球囊1外层选用高强度防弹材料制作，例如芳纶纤维、聚乙烯纤维等，球囊的夹层内设有电热管14(采用蛇形管结构设计)，用于将风力发电系统、波浪发电系统和太阳能电池板17产生的电能转换为热能，实现对充气球囊1内的供暖。所述的定位导航系统6、声呐发生系统7均设置在充气球囊1上，也都由风力发电系统、波浪发电系统和太阳能电池板17共同供电工作，其中，定位导航系统6用于实现救生装置的实时定位；本实施例中，定位导航系统为gps卫星定位系统，在充气球囊的顶部安装一个gps信号接收机，能捕获跟踪的卫星信息，计算出终端所在具体位置，并根据卫星定位结果辅助导航；声呐发生系统7安装在充气球囊外部底部，用于将电能转化为声波，并发出声呐信号驱散大型海底动物，避免救生装置受到大型海底动物的袭击。
至于增重皮囊18，主要用于提高充气球囊稳定性，本实施例中，在球囊外壁用钢丝绳对称悬挂的数个圆形或者椭圆形气囊附件，设置有单向阀，使用前抽成真空，当紧急情况出现，遇险人员完成救生球囊充气之后，打开真空气囊单向阀，气囊开始进气，同时海水通过阀门充满整个气囊。通过设置的数个充水气囊实现救生装置下水后的增重，提高装置的稳定性，降低装置由于风浪翻滚的概率。
下面介绍本发明的三种供电装置。
首先是风力发电系统，所述的风力发电系统用于将风能转换为电能并存储，其包括风轮2、第一发电机3和第一蓄电池5；所述风轮2与第一发电机3连接，该第一发电机3通过支撑杆4与充气球囊1外部连接；所述第一蓄电池5设置在充气球囊1上并分别与第一发电机3和电热管14连接。本实施例中，风轮为两只螺旋桨形的叶轮，材料为玻璃钢或者碳纤维，发电机为小型的直流发电机，支撑杆用于支撑风轮获取更大风力，蓄电池为直流电储能装置。
第二个是波浪发电系统，所述的波浪发电系统用于将波浪能转换为电能并存储，其包括气轮机9、第二发电机10和第二蓄电池11；所述气轮机9设置在充气球囊1外部；所述第二发电机10与气轮机9连接；所述第二蓄电池11设置在充气球囊1上并分别与第二发电机10和电热管14连接。
最后是太阳能电池板17，用于将太阳能转化为电能，主要由钢化玻璃、多晶硅电池片、eva胶膜构成。
本发明使用时，遇险人员首先打开阀门开关12，让空气进入充气球囊1夹层中，使气囊迅速充气。而后，打开增重皮囊18的单向阀，令空气和水进入到其中，实现救生装置的增重，同时打开人孔15，遇险人员通过人孔14进入充气球囊内部后关闭人孔盖，然后调整球囊气量至适宜程度后关闭开关阀12。
遇险人员进入完毕后，释放救生装置，此时，在海风带动下，支撑杆4上的风轮2旋转，推动第一发电机3做功将风能转化为电能并储存在第一蓄电池5中；同时海上的波浪推动气轮机9高速旋转，带动第二发电机10运转将波浪能转化为电能并储存在第二蓄电池11中；太阳能电池板17接收太阳能将其转化为电能并存储。发电系统存储的电能经电热管14转化为热能后，实现对充气球囊1内部的供暖。
最后，遇险人员可打开定位导航系统6和声呐发生系统7的开关，实现救生装置的定位和发射声波，等待救援。在等待救援的过程中，遇险人员可从食品盒8中获取食物(食品盒内置压缩饼干、葡萄糖等，可提供7天左右的营养补充)，从海水淡化膜16中获取饮用水(采用ro反渗透膜，将海水中盐分过滤掉进而实现海水淡化)，通过呼吸阀13与外界新鲜空气连通。
本发明集成度高、操作方便，能在海难发生后快速为遇险人员提供一个温暖、有食物供给、有新鲜空气、能定位、能驱险的安全场所，有效延长了救援等待时间，提高了遇险人员的存活率，这对于海上救援来说，至关重要。因此，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。