一种溺水快速救援船

1.本发明涉及无人救援船领域，尤其涉及一种溺水快速救援船。


背景技术：

2.溺水事故常见的救援方法是安排专业的救生人员施救，但由于溺水者紧张害怕，容易对施救者进行缠抱，极易对施救者造成伤害，不仅人工成本高，而且施救的覆盖面也有限。
3.现在逐渐采用无人救援船代替救生人员施救，无人救援船是一种借助精确卫星定位，按照预设任务在水面航行的船只，现有的无人救援船存在救援速度慢以及到达溺水人员附近时不能快速制动，影响救援效率的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种溺水快速救援船，以克服现有的无人救援船存在救援速度慢以及到达溺水人员附近时不能快速制动，影响救援效率的问题。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
6.一种溺水快速救援船，包括：船体、救生球机构、推进器、转向推进器、上位机和下位机；
7.所述救生球机构安装在船体上，包括救生球展开机构、救生球和救生球收纳机构，所述救生球展开机构能够使救生球充气展开，充气展开后的所述救生球提供浮力，所述救生球收纳机构能够收纳未充气的救生球；
8.所述推进器安装在船体的尾部，所述推进器能够带动船体在水中行驶；
9.所述转向推进器部分安装在船体的底部并能够相对于船体转动，所述转向推进器能够为船体提供与推进器推力方向相同/相反的推力，进而使所述船体加速/制动；
10.所述下位机搭载在船体上，所述下位机能够接收上位机发出的控制指令控制救生球机构、推进器和转向推进器工作，进而完成救援工作。
11.进一步的，所述救生球展开装置包括驱动舵机、凸轮、充气头和气瓶；
12.所述驱动舵机安装在船体上，所述驱动舵机的输出轴上设有传动齿轮，所述传动齿轮和凸轮上设有的内齿圈啮合；
13.所述充气头包括按压件、气瓶容器和气嘴接头，所述凸轮抵接按压件，所述气瓶容器用于容纳气瓶，所述救生球设有气嘴，所述气嘴安装在气嘴接头上；
14.所述驱动舵机能够带动传动齿轮旋转，进而带动所述凸轮旋转，通过所述凸轮旋转对按压件进行按压以控制气瓶开启，使所述气瓶通过气嘴接头向救生球充气。
15.进一步的，所述救生球收纳机构包括盒体、转轴和盒盖，所述盒体固定在船体上；
16.所述盒体和盒盖能够围成容纳未充气的救生球的容纳空间；
17.所述盒体通过转轴与盒盖铰接，所述盒体和盒盖接触处设有磁铁，所述救生球充气展开后能将盒盖顶起并从盒体内释放。
18.进一步的，所述转向推进器包括安装在船体上的转向推进舵机、连接轴和安装在船体底部的水下推进器；
19.所述转向推进舵机通过连接轴连接水下推进器并带动水下推进器绕连接轴轴线转动。
20.进一步的，还包括：姿态调整模块，所述姿态调整模块包括动量轮系统和集成在下位机上的陀螺仪加速度计；
21.所述动量轮系统包括动量轮电机、动量轮和安装在船体上的电机底座，所述动量轮电机安装在电机底座上，所述动量轮与动量轮电机的输出轴固定连接，所述动量轮系统由下位机控制动作；
22.所述下位机集成adrc自抗扰控制器，所述adrc自抗扰控制器搭载自动姿态调节算法，所述下位机获取当前陀螺仪加速度计的参数后，通过自动姿态调节算法计算得到使船体保持正常行驶姿态的反向力矩，进而驱动动量轮系统产生相应的反向力矩，使得船体能够保持正常行驶姿态。
23.进一步的，还包括：设置在船体上的语音提示系统，所述下位机能够通过通讯模块将上位机发布的语音信息通过语音提示系统播放。
24.进一步的，还包括：灯光提示系统，所述灯光提示系统包括镶嵌在船体上的警戒色灯珠。
25.本发明的有益效果：
26.本发明提供的一种溺水快速救援船，通过在船体上设置救生球机构使救生球能够充气展开提供浮力，使溺水人员能够利用救生球漂浮于水面，等待正式救援；
27.本发明提供的一种溺水快速救援船，通过在船体尾部设置推进器并在船体底部设置转向推进器，当转向推进器施加与推进器同向的推力时，船体获得双重的推力，进而使得船体能快速到达溺水人员附近；当推进器停止工作且转向推进器施加与推进器反向的推力时，转向推进器施加的推力避免船体惯性滑行，进而使船体能够快速制动，及时停靠在溺水人员附近，提高救援效率；
28.本发明提供的一种溺水快速救援船，通过在船体上设置下位机，下位机接收上位机发出的控制指令控制救生球机构、推进器和转向推进器工作，使得船体在无人驾驶的情况下完成救援工作。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明公开的一种溺水快速救援船的结构示意图一；
31.图2为本发明公开的一种溺水快速救援船的结构示意图二；
32.图3为本发明公开的一种溺水快速救援船的侧视图；
33.图4为本发明公开的一种溺水快速救援船的后视图；
34.图5为本发明公开的一种溺水快速救援船的俯视图；
35.图6为图5的b-b剖视图；
36.图7为本发明公开的一种溺水快速救援船的救生球机构的结构示意图；
37.图8为本发明公开的一种溺水快速救援船的救生球机构的俯视图；
38.图9为本发明公开的一种溺水快速救援船的救生球机构的侧视图；
39.图10为图9的a-a剖视图；
40.图11为本发明公开的一种溺水快速救援船的动量轮系统的主视图；
41.图12为本发明公开的一种溺水快速救援船的动量轮系统的侧视图；
42.图中：
43.1、船体；
44.2、救生球机构；
45.21、救生球展开机构；211、驱动舵机；212、凸轮；213、充气头；213a、按压件；213b、气瓶容器；213c、气嘴接头；214、气瓶；215、传动齿轮；
46.22、救生球；
47.23、救生球收纳机构；231、盒体；232、转轴；233、盒盖；
48.3、推进器；
49.4、转向推进器；41、转向推进舵机；42、连接轴；43、水下推进器；
50.5、动量轮系统；51、动量轮电机；52、动量轮；53、电机底座。
具体实施方式
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.本实施例提供了一种溺水快速救援船，如图1至图12所示，包括：船体1、救生球机构2、推进器3、转向推进器4、上位机和下位机；
53.所述救生球机构2安装在船体1上，如图6所示，包括救生球展开机构21、救生球22和救生球收纳机构23，所述救生球展开机构21能够使救生球22充气展开，充气展开后的所述救生球22提供浮力，使溺水人员能够利用救生球22漂浮于水面，所述救生球收纳机构23能够收纳未充气的救生球22；
54.如图1至图5所示，所述推进器3安装在船体1的尾部，所述推进器3能够带动船体1在水中行驶；
55.如图2至图4所示，所述转向推进器4部分安装在船体1的底部并能够相对于船体1转动，所述转向推进器4能够为船体1提供与推进器3推力方向相同/相反的推力，进而使所述船体1加速/制动；
56.所述下位机搭载在船体1上，所述下位机能够接收上位机发出的控制指令控制救生球机构2、推进器3和转向推进器4工作，进而完成救援工作。
57.在具体实施例中，所述下位机包括32位微处理器以及搭载gps模块和通讯模块的树莓派，所述下位机能够通过通讯模块接收上位机发出的控制指令和目标坐标位置，所述下位机能够通过gps模块确定船体1的坐标位置，所述下位机通过32位微处理器控制救生球
机构2、推进器3和转向推进器4工作，所述上位机为远端的pc机，所述上位机能够发出控制指令和目标坐标位置给下位机的通讯模块；
58.在实际操作时，树莓派通过通讯模块接收到上位机发出的溺水人员目标坐标位置以及控制指令后，通过gps模块获取自身坐标位置后根据自身坐标与获取的上位机发出的目标坐标计算出航线，下发指令给32位微处理器令推进器3和转向推进器4同向推进使船体1沿航线行驶，行驶至溺水人员目标坐标附近时，推进器3关闭，转向推进器4转向产生反向推力制动船体1，制动船体1的过程中同时令救生球机构2将救生球2充气展开提供浮力，使溺水人员能够利用救生球22漂浮于水面，等待救援人员到来。
59.在具体实施例中，如图9和图10所示，所述救生球展开装置21包括驱动舵机211、凸轮212、充气头213和气瓶214；
60.所述驱动舵机211安装在船体1上，如图9所示，所述驱动舵机211的输出轴上设有传动齿轮215，所述传动齿轮215和凸轮212上设有的内齿圈啮合；
61.所述充气头213包括按压件213a、气瓶容器213b和气嘴接头213c，所述凸轮212抵接按压件213a，所述气瓶容器213b用于容纳气瓶214，所述救生球22设有气嘴，所述气嘴安装在气嘴接头213c上；
62.所述驱动舵机211能够带动传动齿轮215旋转，进而带动所述凸轮212旋转，通过所述凸轮212旋转对按压件213a进行按压以控制气瓶容器213b内的气瓶214开启，使所述气瓶214通过气嘴接头213c向救生球22充气；
63.所述充气头213的机械结构及工作原理与cn203336221u中公开的一种高压气瓶专用的后压式充气头类同，为降低制造成本，所述充气头213也可采用成品的快速打气筒。
64.在具体实施例中，所述凸轮212为椭圆形。
65.在具体实施例中，如图8所示，所述救生球收纳机构23包括盒体231、转轴232和盒盖233，所述盒体231固定在船体1上；
66.所述盒体231和盒盖233能够围成容纳未充气的救生球22的容纳空间，起到保护未充气的救生球22的作用；
67.所述盒体231通过转轴232与盒盖233铰接，所述盒体231和盒盖233接触处设有磁铁，磁铁起到固定盒体231和盒盖233的作用，所述救生球22充气展开后能将盒盖233顶开并从盒体231内释放。
68.在具体实施例中，如图6所示，所述转向推进器4包括安装在船体1上的转向推进舵机41、连接轴42和安装在船体1底部的水下推进器43；
69.所述转向推进舵机41固定在船体1上，所述水下推进器43与船体1转动连接，所述转向推进舵机41通过连接轴42连接水下推进器43并带动水下推进器43绕连接轴42轴线转动，进而使水下推进器43能够在多个方向产生推力，如水下推进器43能够在下位机控制下，基于下位机所接收到的上位机发布的推进控制指令，为船体1提供与推进器3推力方向相同的推力，使船体1获得双重的推力，使得船体1能快速到达溺水人员附近；反之在下位机接收到的上位机发布的制动控制指令时，水下推进器43为船体1提供与推进器3推力方向相反的推力，使船体1在到达溺水人员附近时快速制动，防止因惯性滑行导致船体1错过溺水人员。
70.在具体实施例中，还包括：姿态调整模块，所述姿态调整模块包括动量轮系统5和集成在下位机上的陀螺仪加速度计；
71.如图12所示，所述动量轮系统5包括动量轮电机51、动量轮52和安装在船体1上的电机底座53，所述动量轮电机51安装在电机底座53上，所述动量轮52与动量轮电机51的输出轴固定连接，所述动量轮系统5由下位机控制动作；
72.所述下位机集成adrc自抗扰控制器，所述adrc自抗扰控制器搭载自动姿态调节算法，所述下位机获取当前陀螺仪加速度计的参数后，通过自动姿态调节算法计算得到使船体1保持正常行驶姿态的反向力矩，进而驱动动量轮系统5产生相应的反向力矩，使得船体1能够保持正常行驶姿态，在大风大浪的环境下以及船体1突然急转弯的状况下不侧翻，当船体1因为不可抗力侧翻后，也能通过动量轮52的摆动进行回正。
73.在具体实施例中，还包括：设置在船体1上的语音提示系统，所述下位机能够通过通讯模块将上位机发布的语音信息通过语音提示系统播放，语音提示系统用于安抚溺水人员并让其根据语音信息利用救生球22漂浮于水面上，在本实施例中，所述语音提示系统为设置在船体1上的喇叭。
74.在具体实施例中，还包括：灯光提示系统，所述灯光提示系统包括镶嵌在船体1上的警戒色灯珠，能够在后继救援人员到达时，起到醒目的标识作用。
75.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种溺水快速救援船，其特征在于，包括：船体(1)、救生球机构(2)、推进器(3)、转向推进器(4)、上位机和下位机；所述救生球机构(2)安装在船体(1)上，包括救生球展开机构(21)、救生球(22)和救生球收纳机构(23)，所述救生球展开机构(21)能够使救生球(22)充气展开，充气展开后的所述救生球(22)提供浮力，所述救生球收纳机构(23)能够收纳未充气的救生球(22)；所述推进器(3)安装在船体(1)的尾部，所述推进器(3)能够带动船体(1)在水中行驶；所述转向推进器(4)部分安装在船体(1)的底部并能够相对于船体(1)转动，所述转向推进器(4)能够为船体(1)提供与推进器(3)推力方向相同/相反的推力，进而使所述船体(1)加速/制动；所述下位机搭载在船体(1)上，所述下位机能够接收上位机发出的控制指令控制救生球机构(2)、推进器(3)和转向推进器(4)工作，进而完成救援工作。2.根据权利要求1所述的一种溺水快速救援船，其特征在于，所述救生球展开装置(21)包括驱动舵机(211)、凸轮(212)、充气头(213)和气瓶(214)；所述驱动舵机(211)安装在船体(1)上，所述驱动舵机(211)的输出轴上设有传动齿轮(215)，所述传动齿轮(215)和凸轮(212)上设有的内齿圈啮合；所述充气头(213)包括按压件(213a)、气瓶容器(213b)和气嘴接头(213c)，所述凸轮(212)抵接按压件(213a)，所述气瓶容器(213b)用于容纳气瓶(214)，所述救生球(22)设有气嘴，所述气嘴安装在气嘴接头(213c)上；所述驱动舵机(211)能够带动传动齿轮(215)旋转，进而带动所述凸轮(212)旋转，通过所述凸轮(212)旋转对按压件(213a)进行按压以控制气瓶(214)开启，使所述气瓶(214)通过气嘴接头(213c)向救生球(22)充气。3.根据权利要求1所述的一种溺水快速救援船，其特征在于，所述救生球收纳机构(23)包括盒体(231)、转轴(232)和盒盖(233)，所述盒体固定在船体(1)上；所述盒体(231)和盒盖(233)能够围成容纳未充气的救生球(22)的容纳空间；所述盒体(231)通过转轴(232)与盒盖(233)铰接，所述盒体(231)和盒盖(233)接触处设有磁铁，所述救生球(22)充气展开后能将盒盖(233)顶起并从盒体(231)内释放。4.根据权利要求1所述的一种溺水快速救援船，其特征在于，所述转向推进器(4)包括安装在船体(1)上的转向推进舵机(41)、连接轴(42)和安装在船体(1)底部的水下推进器(43)；所述转向推进舵机(41)通过连接轴(42)连接水下推进器(43)并带动水下推进器(43)绕连接轴(42)轴线转动。5.根据权利要求1所述的一种溺水快速救援船，其特征在于，还包括：姿态调整模块，所述姿态调整模块包括动量轮系统(5)和集成在下位机上的陀螺仪加速度计；所述动量轮系统(5)包括动量轮电机(51)、动量轮(52)和安装在船体(1)上的电机底座(53)，所述动量轮电机(51)安装在电机底座(53)上，所述动量轮(52)与动量轮电机(51)的输出轴固定连接，所述动量轮系统(5)由下位机控制动作；所述下位机集成adrc自抗扰控制器，所述adrc自抗扰控制器搭载自动姿态调节算法，所述下位机获取当前陀螺仪加速度计的参数后，通过自动姿态调节算法计算得到使船体(1)保持正常行驶姿态的反向力矩，进而驱动动量轮系统(5)产生相应的反向力矩，使得船
体(1)能够保持正常行驶姿态。6.根据权利要求1所述的一种溺水快速救援船，其特征在于，还包括：设置在船体(1)上的语音提示系统，所述下位机能够通过通讯模块将上位机发布的语音信息通过语音提示系统播放。7.根据权利要求1所述的一种溺水快速救援船，其特征在于，还包括：灯光提示系统，所述灯光提示系统包括镶嵌在船体(1)上的警戒色灯珠。

技术总结
本发明公开了一种溺水快速救援船，包括：船体、救生球机构、推进器、转向推进器、上位机和下位机；救生球机构安装在船体上，包括救生球展开机构、救生球和救生球收纳机构，救生球展开机构能够使救生球充气展开，充气展开后的救生球提供浮力，救生球收纳机构能够收纳未充气的救生球；推进器安装在船体的尾部，带动船体在水中行驶；转向推进器部分安装在船体的底部并能够相对于船体转动，为船体提供与推进器推力方向相同/相反的推力，进而使船体加速/制动；下位机搭载在船体上，能够接收上位机发出的控制指令控制救生球机构、推进器和转向推进器工作，进而完成救援工作。解决了现有的无人救援船救援速度慢以及不能快速制动，影响救援效率的问题。效率的问题。效率的问题。


技术研发人员：吴迪 黄子豪 肖建功 陈清语 赵昊飞 彭涛 郑天祎 刁瀚 王怡涵 李春宇 安泓郡
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/5/24