新型急救救生圈抛投装置

吴雪琪 汪恩理 周丽珍 李程浩 曾杰 呼格吉乐

摘 要：随着全球现代化工业的快速发展，燃料燃烧后放出的二氧化碳气体大量地进入大气，造成了全球气候变暖，从而导致极端天气和气候事件频频发生。2005—2016 年以来广东的“龙舟水”整体呈现出雨量、雨日明显增多，雨强明显增强的新特点。[2]为了及时解救他们，也方便消防人员工作，抛绳器应运而生，利用抛绳器可将救生圈直接抛到被困人员附近。基于对传统救生圈抛绳器结构的深入研究，设计出了一种新型救生圈急救抛投装置。此款装置以气泵为发射动力，可根据救援距离自由调节气压大小以及抛投角度，无发射次数限制，大大增加了救援效率，同时对救生圈加以改造，使得在夜间也能较好的进行救援。本文详细介绍了此此款救生圈急救抛投装置的设计与制作。

关键词：抛绳器；气泵动力；救生圈；角度；夜间救援

1 概述

救生圈，是指水上救生设备的一种，通常由软木、泡沫塑料或其他比重较小的轻型材料制成，外面包上帆布、塑料等。供游泳练习使用的救生圈也可以用橡胶制成，内充空气，也叫作橡皮圈。船只目前配备的救生圈，一般设置在船舱内的专门储存柜内或挂在船舷上，当船只遇险有不幸者落水时，需由船上人员或救援船只向落水者投掷救生圈，人力只能将救生圈投掷 20米左右，由于落水者在海浪或水流的冲击下，很短的时间就会离开船只很远，这样仅靠人力救生圈往往达不到救援的目的。[3]因此人们发明了救生圈抛投装置，但是现有的救生圈抛投装置在使用时仍存在一些不足，如：救生圈抛投装置结构简单，传统动力装置发射时施救人员会受到很大的坐力大，[1]具有安全隐患，抛投救生圈时方向和距离不好控制，并且抛射的次数受到限制。此外，在夜间救援时由于光线暗，救援的成功率往往较低，很难在第一时间使落水者抓住救生圈，导致救援失败。针对以上不足，我们决定设计出一种高效率并且适合夜间救援的急救抛投装置。

2 功能简介

新型救生圈急救抛投装置通过在支撑架上安装旋转轴，且在旋转轴上连接安装架，使得工作中可以根据落水者的远近调整救生圈的抛投角度，使救生圈可以大致的掉落到落水者的附近，从而使落水者可以用最少的时间抓住救生圈，提高了救援的速度。整套装置采用气泵动力发射系统，可以根据救援距离，自由调节气压大小，实现随充随用的可能，对自动充气式救生圈进行改造，使其适合在夜间救援，提高夜间救援的成功率。

3 新型救生圈急救抛投装置主要结构

“新型救生圈急救抛投装置”，如图1-5所示。

4 新型救生圈急救抛投装置的物理原理

在理想情况下，运用压强和力的关系，根据动量守恒、热学中的单个空气分子的动能，演算出救生圈抛出速度与压强、温度之间的关系。再根据救援距离等实际情况，结合以上的推算，用气泵动力装置给密封管充气，达到指定压强。打开开关，使救生圈准确抛到被困人员可触及的周围进行救援。救生圈中的泡沫条具有吸水力低，高柔韧性，质量轻等特点。根据物体在液体中，排开体积时会受到浮力的作用，同时泡沫条的密度小于水的密度，保证了泡沫条会漂浮在水面上。根据能量守恒定律和能量之间的相互转化原理，荧光贴纸，作为环保材料，白天吸光储存能量，晚上自发光放出能量，能维持较长时间，还具有耐磨高粘的特点，与水接触粘性也不减，贴在实心泡沫条上，作为救生圈所在位置的标志，方便救援。

5 型救生圈急救抛投装置的制作过程

（1）选择合适大小的板作为底座，在底座两侧焊接两块尺寸相同的支撑板，在两块支撑板对称位置处钻两个孔，在两个孔之间安装长度合适的旋转轴。再在底座上表面安装减速电机，在减速电机旁边安装绕绳柱，在旋转轴的外面安装气泵。

（2）在底座的底面安装四个滚轮，其中两个滚轮具有刹车功能，另外两个滚轮无刹车功能，用来随时启动和制动装置。

（3）在旋转轴的一侧焊接密封管，与密封管相连接的是安装架，通过控制阀门来调节密封管内的气压大小，安装架两侧均设置有卡槽，在卡槽底部设置滑动槽，将救生圈安装在卡槽中。

（4）在旋轉轴的外部焊接改进过的把手，在安装有把手的支撑板上设置若干定位孔，（可根据需要在后期适当增加定位孔数量），可以将把手底部的支撑杆插入定位孔中，使得旋转轴和安装架固定朝向指定方向。工作中的把手可以在支撑板一侧自由转动，利于调节安装架和救生圈的抛投角度。

（5）在救生圈四周固定聚乙烯泡沫条，在泡沫条上贴上荧光贴。将救生圈安装在半球形薄塑料壳中，这样可以大大减少救生圈在飞行过程中的阻力，定位能力也越好。

6 新型救生圈急救抛投装置的使用说明

（1）进行装置操作的时候，首先将装置与电源相连接，保证装置可以完好运行，将救生圈的绳索放在指定的位置，以备随时使用。

（2）在救援过程中，先将装置推到合适的位置，可以使救生圈落向被困人员。

（3）根据当时的天气情况和距离被困人员的实际距离，握住把手，转动旋转轴，将安装架和救生圈处于合理的角度，打开气泵，将密封管内的压强增加至预定数值，打开阀门，利用密封管内外之间的高强度压强差将救生圈抛投出去。

（4）当被困人员抓住救生圈后，启动减速电机，将被困人员连同救生圈一起拉回安全区域。

参考文献：

[1]刘浪波.新型抛绳器设计及试验研究[D].大连海事大学，2013.

[2]王娟怀，杨守懋，韦智嘉，胡娅敏.全球气候变暖背景下广东“龙舟水”的变化特征[J].广东气象，2018，40（01）：4-8.

[3]邱冶.新型救援装置救生抛投器研制成功[N].科技日报，2005-06-23（011）.

作者简介：吴雪琪（1997-），女，浙江温州苍南人，湖州师范学院理学院科学教育专业15级学生，本科。

指导老师：呼格吉乐（1980-），男，蒙古族，内蒙古通辽人，高级实验师，工程硕士学位，湖州师范学院省级物理实验教学示范中心，从事物理实验教学与物理教学仪器开发。