弩式救援落水者彈射器

戚家文 孫艷馥 茹藝 顏學(xué)堅(jiān)

摘要：本文主要介紹了弩式救援彈射器的主要功能以及設(shè)計(jì)原理，主要意義是救援在洪水、海嘯等自然災(zāi)害中受困的人員，用弩式救援彈射器實(shí)現(xiàn)救援裝備大質(zhì)量、遠(yuǎn)距離、無限制彈射，以挽救更多生命。本文闡述了選題的背景及意義，充分詳細(xì)的說明了制作此設(shè)備的原因和過程。同時(shí)分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并與此設(shè)備做了比較說明。本論文還詳細(xì)的寫了項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容，主要說明了設(shè)備的原材料以及優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)和針對(duì)項(xiàng)目的創(chuàng)新特色做了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：救援；弩式；彈射器；創(chuàng)新；輕便

一、選題的背景及意義

在人類歷史上洪水災(zāi)害每年都會(huì)發(fā)生，所導(dǎo)致的人、財(cái)、物損失不計(jì)其數(shù)。當(dāng)有人落水時(shí)，這時(shí)便需要一款能及時(shí)救援落水者，而又不會(huì)使救援人員處于危險(xiǎn)中的設(shè)備。本文介紹的弩式救援彈射器就應(yīng)運(yùn)而生了。該設(shè)備利用機(jī)械力量的彈射器，把強(qiáng)勁的弓固定在帶有發(fā)射裝置的木（或金屬）杠上，弓弦張開后，由發(fā)射裝置固定住，救援彈放槽中，彈尾接弓弦。發(fā)射時(shí)開動(dòng)發(fā)射裝置，彈沿著彈槽射出?？衫帽?、足、腰、機(jī)械等多種方式引弓，從容瞄準(zhǔn)，伺機(jī)發(fā)射。，將設(shè)備發(fā)射到受困人員身邊，從而挽救更多人的性命，最大可能的減少人員傷亡。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

通過對(duì)國內(nèi)外同類產(chǎn)品的研究發(fā)現(xiàn)，目前此類成熟產(chǎn)品還比較缺乏，多處于理論研究階段。市場(chǎng)上現(xiàn)存的產(chǎn)品也多不完善。國外有美國的“ResQmax遠(yuǎn)距離拋射救生器”[1]。但是其設(shè)備總體機(jī)構(gòu)較為笨重，不方便攜帶，且發(fā)射次數(shù)受限制，很難在現(xiàn)實(shí)中得以推廣。

類似于此款發(fā)射器的設(shè)備，據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)國內(nèi)有“氣動(dòng)纜索拋射器PLT-R75”。該設(shè)備帶有救生拋射頭的纜索拋射器可以達(dá)到射程90米的距離，后坐力最大可達(dá)5400牛。但是這款氣動(dòng)纜索拋射器并不是專門為營救落水者設(shè)計(jì)的，其主要適用于小型船舶間建立鎖鏈連接，而且其重達(dá)幾十斤的設(shè)備不方便攜帶，切拋射頭還有可能對(duì)落水者造成二次傷害，它最大5400牛的后坐力也注定使其不能單人操作，發(fā)射前準(zhǔn)備時(shí)間也較長(zhǎng)。營救落水者那都是分秒必爭(zhēng)，所以此款拋射器也滿足不了救人的要求。因此，研制一款方便攜帶，操作簡(jiǎn)單的救援設(shè)備也就成了迫在眉睫的任務(wù)。

通過對(duì)國內(nèi)外此類設(shè)備的研究比較，我們發(fā)現(xiàn)到目前為止，國內(nèi)外依然沒有一款成熟的設(shè)備可對(duì)落水者進(jìn)行快速、精確、安全的營救。因此研制一款方便攜帶，操作簡(jiǎn)單的水上救援設(shè)備也就成了迫在眉睫的任務(wù)。

三、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

在產(chǎn)品材料的選擇方面：使用了環(huán)氧樹脂片，其成本相對(duì)較低，質(zhì)量較輕且彈性較好，具有耐霉菌等屬性。在裝備方面：該設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，組裝拆解方便。在使用上，弩式救援器的兼容性強(qiáng)，無彈射次數(shù)要求，完全可以反復(fù)使用，這在很大程度上節(jié)約了許多成本。在使用方面：在設(shè)計(jì)時(shí)反復(fù)考慮到了怎樣才能使其方便攜帶，因此利用小木條將設(shè)備進(jìn)行折疊，盡可能的縮短至最小。在設(shè)計(jì)方面：為了增大發(fā)射力，由最開始的一弓模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳Ｊ健?/p>

四、設(shè)備的制作

設(shè)備主要采用了環(huán)氧樹脂片、6mm六角沉孔螺栓、滑塊螺母、30*30結(jié)構(gòu)鋁合金配件、皮卡丁尼導(dǎo)軌、二氧化碳?xì)馄?、藥品、合金、木條、瞄準(zhǔn)鏡等作為其原材料。其中木條用來連接環(huán)氧樹脂片與鐵片槽，可以九十度旋轉(zhuǎn)，其作用是方便設(shè)備折疊使用。環(huán)氧樹脂片作為該設(shè)備的主要推動(dòng)力，共六片，極大的增強(qiáng)了其發(fā)射的距離。氣瓶以及藥片主要在發(fā)射后使用，當(dāng)設(shè)備發(fā)射進(jìn)入水中后，藥片遇水融化，氣針直接接觸到氣瓶并將其扎破，從而使氣瓶中壓縮的高壓氣體進(jìn)入救生圈，將其充起。30*30鋁合金槽軌是彈槽的主要材料，結(jié)實(shí)耐用，可很好的支撐起整個(gè)設(shè)備。整個(gè)設(shè)備的自重在四公斤以內(nèi)，方便攜帶，完全可由單人操作。

該設(shè)備的數(shù)據(jù)分為折疊前和折疊后，折疊前長(zhǎng)1.1米，寬90厘米，高23厘米。折疊后長(zhǎng)不變，寬40厘米。發(fā)射救生器材長(zhǎng)90厘米。此救生弩的最大發(fā)射力可達(dá)900牛，可將救生器材發(fā)射到50米外距離。在非工作狀態(tài)，木塊可退出鐵片槽，減小攜帶的尺寸，為人們攜帶帶來方便。當(dāng)需要發(fā)射時(shí)，將木塊插入槽中固定即可。蓄力之所以選用環(huán)氧樹脂片作為弩的弓片，是由于環(huán)氧樹脂片具有優(yōu)良的力學(xué)性能，具有高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性、良好的彎扭曲性，且其力學(xué)性能不會(huì)隨著使用環(huán)境的改變而有所降低。可以在苛刻的環(huán)境下使用。

五、設(shè)備的使用方法

（一）設(shè)備發(fā)射前

在設(shè)備的使用前，應(yīng)將弩的“箭”準(zhǔn)備好，它是由壓縮游泳圈、木棒和凱夫拉線組成，首先確保救生圈要牢牢粘在木棒上，并用線將木棒與游泳圈連接，目的是在落水者抓住救生圈后，方便營救人員將其營救上岸。其次是弩的使用，使用前將其從折疊狀態(tài)展開，檢查設(shè)備，確保設(shè)備完好無損。之后便利用瞄準(zhǔn)鏡，找到受困人員的大概位置，利用臂、足、腰、機(jī)械等多種方式引弓，伺機(jī)發(fā)射。

（二）設(shè)備發(fā)射后

用弩將救生器材射到落水者附近后，救生器材中原來抵住戳針的藥片遇水融化，戳針擊破裝有高壓氣體的鋼瓶，瓶中的二氧化碳?xì)怏w迅速充入壓縮的救生圈內(nèi)，使救生圈迅速充氣膨脹，這一系列的過程基本上在三到五秒即可完成。落水者在抓住救生圈后，施救者可以拉著固定在救生圈上的繩，將落水者拉救上岸。此次營救任務(wù)結(jié)束后，可將弩折疊收回至便攜狀態(tài)，救生圈放完氣后，壓縮折疊，只需重新裝上藥片和氣瓶，就可再次使用，從而大大的節(jié)省了成本

（三）改進(jìn)的方法及關(guān)鍵技術(shù)

首先，在設(shè)備的重量上：可以使用更好的原材料以減輕其自重，如將鐵變?yōu)楦邚?qiáng)度的塑料、合金等等；其次在救援器射程方面：原設(shè)計(jì)由于發(fā)射槽過短，無法承擔(dān)住整個(gè)壓縮泳泳圈，可以通過增加發(fā)射槽的長(zhǎng)度、改變游泳圈的大小如將游泳圈換為體型較小系在雙臂上的救生衣等等來改變這個(gè)劣勢(shì)，盡可能的使之與彈槽相匹配來增大其有效射程。同時(shí)增強(qiáng)多弓的配合情況，以發(fā)揮彈射器最大的潛力。對(duì)于精準(zhǔn)性不佳的問題，可為其增加測(cè)風(fēng)儀、斜度儀等儀器。

六、結(jié)束語

此款設(shè)備，通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)所確定的技術(shù)參數(shù)符合實(shí)際要求。其結(jié)構(gòu)牢固輕便，操作容易，維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單。在救援過程中對(duì)營救落水者具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李泉地，郭三學(xué).新一代氣動(dòng)救生拋射器ResQmax[J].中國科技博覽，2009，（34）：276.

作者簡(jiǎn)介：戚家文，男，漢族，1996年出生。沈陽理工大學(xué)在讀本科生，主要研究方向?yàn)閺椝幑こ膛c爆炸技術(shù)。