一种通用气动抛投设备及配套的救生系统的制作方法

本发明涉及抛投设备技术领域，特别涉及一种通用气动抛投设备及配套的救生系统。

背景技术：

抛绳器，又名撇缆枪、抛绳枪及抛投器等，是一种远距离抛射绳索的器材。主要应用于海上救援、武瞥特种部队救援、消防救援、洪游急流等；救援相关领域。根据其用途不同，缆绳及弹体形式各不相同，可用来抛射带缆、带缆自动充气救生圈、带缆勾及爬梯等。按抛绳器的动力来源不同，可分为火药抛绳器和气动抛绳器两种形式。火药抛绳器在传统火药枪基础上改进而来，以火药为动力，但火药抛绳器有作业及储存火药危险较大，火药易受潮失效等致命缺陷，逐渐被气动抛绳器代替。如今在欧美船舶海上补给特别是舰船补给上仍能见到火药抛绳器的踪影。气动抛绳器按高压气体存储位置和推进方式不同可分为弹射式和喷射式两大类。弹射式抛绳器是将气体存储在抛绳器腔体内，阀体控制腔内气体直接膨胀作功，将弹体高速推出发射管，当弹体脱离发射管后，气腔和发射管内剩余气体直接释放入大气。此类抛绳器作业时噪声较大，气体内能利用率低；抛射后坐力较大，工作压力较高时人工把持作业闲难。喷射式抛绳器的弹体为一高压容器，其内气体以反冲形式推动弹体高速飞行。飞行过程中气体一直对弹体做功，直至气体内能所剩无几，气体内能利用率高；弹体飞离发射管时的初速度相对较小，因而抛射后坐力较小，此类抛绳器大都可以人工把持作业；气体内能并非瞬问释放，产牛的噪声小；弹体在空中仍在喷气推进，其飞行轨迹受环境影响大，抛射精度，较差，特别在恶劣海况卜，弹头落点不可预测。

气动抛绳器形式各样，仍其基本原理一致，都是将压缩气体的能转换为带缆弹头飞行的动能。高压气体储存在抛绳器的工作气腔或气瓶内，由于高压气体具有一定危险性，抛绳器一般设置一保险机构。在准备抛射前，打开保险机构。

同时扳动扳机或按下启动按钮，高压气体瞬间膨胀作功，推动带缆弹头商速飞出，发射管，实现远距离带缆抛射。

1970年前，抛绳器的整个市场被火药式抛绳器所占有，当时各国船舶配备的抛绳器几乎都是美国schermuly厂的抛绳器随着高压气动技术的发展，气动抛绳器以其优良的性能和安全性逐步占领抛绳器的市场，并且应用的领域也在不断的扩大，在海上活动、救援行动、攀岩运动、电缆维修以及勘探等领域均有应用。现如今，美国、挪威、英国等发达国家对于抛绳器的研宄和生产更为精通，并且处于领先状态，拥有着核心的技术。国外设计的抛绳器主要有：美国的resqmax气动救生抛绳器、挪威plt(pneumaticlinethrower)、英国plumettpneumaticlauncher以及几个改良设计的专利。resqmax气动救生抛绳器是由美国的国际救生设备公司研制的新一代救生设备，采取以高压气体为动力投射锚弹，抛射引绳[2\resqmax气动救生抛绳器根据用户不同的需求和使用目的有多种型号，可实现攀登、救援等多种功能。该抛绳器属于典型的反冲式抛绳器，高压气体在弹体内部，以气体反冲的形式推动弹体飞行，直至气体完全消耗。此外，该抛绳器还配有专门设计的可折叠枪托和快速充气并连续发射多个锚弹的专利“喷嘴阀”，具有抛射距离远、稳定性与安全性高、后坐力小、性能良好等优点。专利us5450839提出了一种通过手持控制击发的抛绳器，较小的体积配备了一个可以加速阀体开启的结构，可以缩短在击发时高压气体释放的时间，提高了高压气体能量利用率，使弹体拥有更高的抛射初速度。专利us4951644提出了一种可远程手动控制击发的气动抛绳器，并且拥有特殊的腔内结构可以避免气体泄漏，其可控的工作腔开口可以限制击发时的气压。

专利us2009/0145414提出了一种集基座于一体的新型抛绳器，该抛绳器配备基座可以固定在船上，有调整发射角度的液压缸和发射方向的摇动手轮，其气腔体积较大，同时可以外接气源补充高压气体。该抛绳器虽集成度髙，但仍需多名人员共同操作，恶劣海况下适用性差。

挪威plt(pneumaticlinethrower)不仅经过了挪威船级社认证，还满足solas公约和国际海事组织公约74/83的要求，具有较好的性能且适用场景多，因此在国际抛绳器市场上占有较大的比重。plt属于弹射式抛绳器，其零件没有使用截止日期，可以重复使用，耐久性好、精确度高，拥有多个型号可以满足多种客户群体的需求。常用型号主要有r－230营救型、m－150营救型、r－125迷你型、m－75系泊型、pwh型，适用于海上营救、系泊、攀岩运动、勘探等。英国的plumettpneumaticlauncher，该抛绳器由英国powerquick公司生产，可以根据不同的作业需求，抛射救生圈、软梯及缆绳等，主要应用于各种水陆救援行动、船舶航行中补给或系泊靠岸等领域。其al系列产品至今已在市场上二十多年，主要包括al6309、al35mini、al50ns、al50air、al95五种型号，发射口径从35mm-95mm不等，与国外相比，国内的抛绳器研究起步较晚，大都建立在国外抛绳器的基础上，核心的组件较为依赖于进口，创新性产品较少。国内产品主要是sqs－230。2000年被研究出的国产bbq－903型抛绳器[气以火药为动力，声音小、无火光和烟雾，抛射最大距离为90m，不仅可以驻地发射还可以借助特殊装置在枪口发射。

2016年吴雪琪发明的一种新型的救生圈急救抛投装置，发射动力由装置内的气泵提供，可根据救援距离的远近调节气压，具有调节抛射角度的装置，并且不限制发射次数，此装置还适用于夜间救援，提高了救援效率。

sqs－230远距离救生抛投器由厦门神手科技有限公司生产，是典型的气动抛绳器，利用高压气体推动救援弹发射，用于远距离投掷缆绳、救生圈等救生物资，该抛绳器拥有较高的发射初速度、可实现远距离发射、配备带尾翼型救援弹，具有抗风性能好、发射精度高等优点。sqs－230远距离救生抛投器由缆绳、救援弹、抛射器和其他附件组成。置于救援弹内部或绳包内的缆绳通常采用直径为3mm的高强度尼龙绳，长度270m，拉力大于2000n。水上操作时水用救援弹可抛射100－180m，陆上操作时抛射救援弹的距离可达200－230m。抛射器自身携带容量为1.5l、工作压力30mpa储气瓶，可供6次以上的发射。救援弹具有流线型的弹体设计，并且带有尾翼，不仅提高了弹体的飞行稳定性，还提高了弹体抗风干扰的性能。

专利cn205256618u提出了一种新型电磁斥力抛绳器，该抛绳器为手持式，具有可以太阳能充电的蓄电池，通过通电线圈与磁铁的互斥对气体或液体进行压缩，动力由压缩气体或液体提供，可多次使用。专利cn109911147a提出了一种用于船舶应急救生用的具有调节和回收功能的抛绳器，由底座、调节装置、发射装置和弹头组成，便于在船身颠簸的情况下使用，自动拉回可以保障救援人员的安全。

但目前的这几种抛投装置存在以下问题：

1、成本较高，现有设备仅主体部分造价已达1万元以上，进口设备更高

2、瞄准困难，大多数抛绳器并未配备专用瞄准具或简易瞄具，难以对目标进行精确瞄准，用改变气压调整射程操作不便，甚至只能靠射手“蒙”来进行发射

3、体积较大，如sqs-230等抛绳器长度达1-1.5米，在船上等狭小空间携带，运用困难

4、操作不便，人机工效不佳

5、部分型号需要使用火药，危险性较大

技术实现要素：

为了解决或部分解决上述问题，提供一种通用气动抛投设备及配套的救生系统。

为了达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种通用气动抛投设备，包括气室、充气接头、压力传感器接头、电磁阀、发射管、瞄准系统与主控系统、电磁吸盘底板，所述气室的一端连接有电磁吸盘底板，所述气室的另一端通过三通阀与电磁阀相连，所述电磁阀的一端螺纹连接有发射管，所述三通阀的顶端连接有连接器，所述连接器的一头设置有充气接头，所述连接器的另一头设置有压力传感器接头，所述压力传感器接头处连接有瞄准系统与主控系统。

作为本发明的一种优选技术方案，所述发射管的一端连接有救生弹。

作为本发明的一种优选技术方案，所述救生弹包括救生圈和弹体，所述救生弹通过弹体与发射管相连，所述救生圈位于救生弹一端的内部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述救生弹采用聚乳酸等降解材料制作而成。

基于上述的一种通用气动抛投设备，设计一种配套的救生系统，包括测距系统、中央控制系统、rfid感应模块、压力传感器、电钮系统，所述压力传感器检测气室内部的压力，并将数据信息传递至中央控制系统，所述中央控制系统根据压力数据控制充气接头进行充气，所述rfid感应模块感应识别弹种，发送弹种状态，所述测距系统测量目标位置的距离，并将数据信息发送至中央控制系统，中央控制系统根据数据信息自动计算出所需射角并转动瞄具到合适位置，所述电钮系统为电磁吸盘底板通电或断电，实现对电磁阀控制和复位。

作为本发明的一种优选技术方案，所述测距系统采用激光测距的方式进行测距。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供一种成本低且通用性强的抛投设备解决方案；通过加装瞄准具和弹道计算设备，赋予抛投系统精确投送的能力；缩小系统体积，方便在船上等狭小空间应用；采用恰当设计，提高人机工程效能；采用空气或其他惰性气体(如氮气)发射，安全性好。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明通用气动抛投设备的整体结构示意图；

图2是本发明的救生弹的整体结构示意图；

图3是本发明的救生系统的流程图；

图中：1、气室；2、充气接头；3、压力传感器接头；4、电磁阀；5、发射管；6、电磁吸盘底板；7、三通阀；8、连接器；9、救生弹；10、救生圈；11、弹体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。

此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种通用气动抛投设备，包括气室1、充气接头2、压力传感器接头3、电磁阀4、发射管5、瞄准系统与主控系统、电磁吸盘底板6，气室1的一端连接有电磁吸盘底板6，气室1的另一端通过三通阀7与电磁阀4相连，电磁阀4的一端螺纹连接有发射管5，三通阀7的顶端连接有连接器8，连接器8的一头设置有充气接头2，连接器8的另一头设置有压力传感器接头3，压力传感器接头3处连接有瞄准系统与主控系统。

包括测距系统、中央控制系统、rfid感应模块、压力传感器、电钮系统，所述压力传感器检测气室内部的压力，并将数据信息传递至中央控制系统，所述中央控制系统根据压力数据控制充气接头进行充气，所述rfid感应模块感应识别弹种，发送弹种状态，所述测距系统测量目标位置的距离，并将数据信息发送至中央控制系统，中央控制系统根据数据信息自动计算出所需射角并转动瞄具到合适位置，所述电钮系统为电磁吸盘底板通电或断电，实现对电磁阀控制和复位。

所述测距系统采用激光测距的方式进行测距。

控制系统有以下可行方案：

a、基于单片机或安卓等系统并整合激光测距系统等，发射时先对目标测距，随后装入飞行体时通过rfid等感应识别弹种，同时压力传感器测定气室压力，而后系统自动计算出所需射角并转动瞄具到合适位置，射手以瞄具对准目标按下电钮即可发射。(若该方案故障，可转到b方案)

b、基于单片机或安卓等系统，但是需要手动输入数据，而后可自动计算并调整瞄准具(若该方案故障，可转到c方案)

c、不使用单片机等计算系统，将射表贴于瞄具架上，发射时以外置手持激光测距仪等设备测量出距离后手动装订表尺(若该方案故障，可转到d方案)

d、若无中央控制系统或系统全部故障，将电磁阀与24v直流电源直接连接发射

其中，a,b,c方式流程如图3所示。

其发射流程大致为：

确定目标，通过充气接头2向气室1充气，利用向发射管5进行装填，瞄准目标，然后发射。

由于气室、三通阀和电磁阀相通，因此，电磁吸盘能够通过电磁力控制电磁阀运作，对发射管进行动作。

本测试样机简要参数如下

气室容积0.8l

设计最大工作压力10mpa

电磁阀型号zc51-25e-10

不含控制系统空重12kg

全长约1000mm

发射管口径32mm

发射管长度约500mm

其中，电磁阀出口为g1标准螺纹，可方便更换为各种口径发射管，通过更换口径可兼容现有40mm及以下大部分抛绳弹等。

由于样机还处于试验阶段，主控系统并未加装，以电磁阀直接连接24v电源进行测试。

考虑到本设备最大工作压力为10mpa，故大部分配件均选用31.5mpa或更高压力等级管件，若后期进行轻量化改造，空重有望降至10kg以下。

经模拟实验表明，本装置发射重约800克的飞行体时初速最大约70m/s,此时后座能量约100焦耳，考虑到后坐能量较小，本系统未设计专门的缓冲系统，主体与电磁吸盘或座钣直接刚性连接。

发射管5的一端连接有救生弹9。

如图2所示，救生弹9包括救生圈10和弹体11，救生弹9通过弹体11与发射管5相连，救生圈10位于救生弹9一端的内部，救生弹9采用聚乳酸等降解材料制作而成。

当发射时，弹体向前飞出，而稳定鳍因滑动而留在管口处，弹体完全飞出后，由于尾杆末端有一凸出部，故可带动稳定鳍向前，同时管口喷出的气体也可对稳定鳍起到加速作用，随之转化为飞行状态，在后方的稳定鳍可制造些许空气阻力使得压心后移，从而确保弹体飞行稳定。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。