專利名稱：礦難水下救援微型潛艇的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水下潛艇，尤其涉及一種礦難水下救援微型潛艇。
背景技術：
2010年3月觀日山西王家嶺煤礦發生特大滲水礦難事件，事故井下153名人員被困，38人遇難，115人獲救，礦難搜救耗資超1億。這是近幾年不斷發生的礦難迄今最觸目驚心的一例。礦難立即引起國家領導人高度重視，由國家安監局局長親赴現場指揮搶險搜救， 歷時30天，于4月沈日最后一名被困人員的遺體找到，事故搶險救援工作基本結束。其間動用沖鋒舟、蛙人、機器人，都因為滲水淹埋井道頂部，現場復雜，無功而返。還是采用大功率水泵抽水降低水位等基本辦法，降低了水位，使橡皮艇能夠進入，之前9天時間沒有一個遇難人員救出，直到4月5日才有9人救出。耗時、耗力終于115人獲救38人遇難尸體找到。為什么中國近幾年礦難頻發，世界罕見，有關部門正在司法調查，但歸根結底，中國礦難頻發的根本原因在于干部，特別是煤礦領導干部，和從上到下層層主管安檢的領導部門，不從源頭查起，則礦難不已。這些是政府管理方面的問題，自有有關職能部門去調查解決。另一方面也反映了救援措施欠缺，救援設備、儀器的落后，比如，1、通訊聯絡落后，無法與深井里受困的人員取得聯系，直到到4月2日聽到有井下發出的敲擊聲，才知道有“生命現象”。2、由于無線電、手機網絡及其它通訊工具在深水里已經失去作用，在充滿如“墨汁” 一樣伸手不見五指的煤水中，燈光失去照明作用，滲漏的水已經掩埋整個井下，沖鋒舟、 蛙人都無法進入，所謂“機器人”救援的高科技在現場面前也只能作秀，還是采用了最原始有效的多路大功率泵日以繼夜加緊抽水，給橡皮艇留出進入的空間，才救出遇難人員。是不是沒有有效的水下救援設備、通訊儀器以及針對礦難水下救援的系列技術呢？本發明就此提出、研發了以下方案。
發明內容一種礦難水下救援微型潛艇，在沖鋒舟、機器人，蛙人、橡皮艇...無法進入滲水通道之前及時到達救援現場，潛艇采用高強度骨架和輕型抗壓材料組成，潛艇分為駕駛艙、 救援物資艙、底部減重艙三部分，采用電池供電，具有行駛、轉彎、升降功能，為了在漆黑如墨的井道行駛采用超聲波雷達，可以人工或自動方式使潛艇安全行駛于井道的中間通道內；聲納圖像傳感器、紅外夜視儀和液晶(或其它)顯示器使漆黑的井道變成“光明”，潛艇駕駛員可以在深水里清晰的看到井道周圍狀況，及時發現、搜救遇難人員，大大提高搜救效率，給被救人員贏得最佳、最快的搶救時間和機會；采用聲納發射儀和接收儀，保持與井下遇難人員、礦上指揮部門的通訊聯絡；為了保證潛艇操作人員的安全，當潛艇電池電能耗盡時，可以轉換成人工腳踏方式駛出井道外；本微型潛艇也可以用于河流、水庫救援。本實用新型的技術方案是[0008]1、采用聲納水下通訊方式。聲納(sonar)是水下通訊最好的通訊儀器，廣泛用于軍事水下監視，如潛艇、艦艇，通訊距離10到100公里甚至數千公里范圍，作為一般礦難水下救援或河流、水庫搜救綽綽有余，現在有各種各樣作用距離、適合各種現場條件下的聲納儀器，也可以研制專用于礦井水下通訊的聲納發射儀和接受儀，把聲納發射儀配備到井下礦工、礦隊，聲納接受儀在井上；主動式聲納發射儀可以每個礦工隨同礦燈一起配備，被動式聲納發射就是直接在水下敲擊兩根金屬棒就會發出聲音信號。由于聲納發射、接受儀都是在潛在水下工作，所以不會弓I起瓦斯爆炸。2、水下救援微型潛艇。該潛艇體積小，適合于礦井發發生滲水事故用，其體積可以分大、中、小幾類。如同轎車、面包車或者其它更大的車型，與軍事潛艇和觀光潛艇不可相比。可容納1、2人和救生服、呼吸器等物資，體積大的可以裝更多的搜救設備和救援物資寸。3、微型潛艇采用輕型高強度骨架構成，外殼可用鋁型板材、樹脂材料、工程塑料、 玻纖等輕型材料，潛艇分為三個艙，頭部為駕駛艙，供駕駛員操作行駛，頭部采用鋼化有機玻璃材料做成透明窗，以供駕駛員觀察外部情況；潛艇尾部是物資艙，用于裝載救生物資， 如救生服、氧氣瓶、必備的救援工具等；由于潛艇裝載有駕駛員、救援物資以及自身的重量， 使得潛艇難以浮在礦井滲水通道的中部行駛，因此潛艇底部作為減重艙，其內部采用充滿空氣的橡皮墊，使潛艇上浮，抵消潛艇的下沉，三個艙空氣隔離，互不透水。4、動力、行駛、姿態控制。采用電池作為動力，電池組處于潛艇中部重心位置，潛艇采用電動螺旋槳驅動，螺旋槳安裝于尾部。在潛艇最尾端有轉彎舵，在電氣或者機械連桿操縱下使潛艇左轉、右轉運行；在潛艇頭部外殼左右兩側裝有升降舵，控制升降舵葉片的角度使潛艇在行駛途中順著礦井通道作升降調節，當潛艇到達救援地時，為了使潛艇浮出水面， 還在駕駛艙外側安裝有2個垂直升降電動渦輪式驅動裝置，工作時向下噴水即使潛艇上升浮出水面，類似于垂直起落戰斗機的功能，在潛艇前端安置節能型探照燈，如LED探照燈， 潛艇的前后、左右、上下部位都安置紅色閃亮警示燈，提示被救人員，警示在漆黑的井下本潛艇與其它潛艇的誤撞。長波長的紅光仍然是水下醒目的光源。5、傳感器、探測器、顯示器1)超聲波測距儀。由于礦難時電力照明已經被切斷，處于漆黑的礦井下，煤礦的滲水更黑如墨汁，使潛艇被四周的“墨汁”所包圍，燈光照明基本失去作用，無法像軍事潛艇、 觀光潛艇可用海底礁石、魚類作參照物，操作員無法判斷自己所處的位置，很容易撞擊到井道的左右壁、頂部或底部，造成潛艇損壞，因此在潛艇的頭、頂、底部、左右兩端各安置超聲波雷達測距傳感器，可以人工或者自動保證潛艇安全行駛于井道的中間通道內。2)聲納圖像掃描傳感器、紅外線圖像傳感器、圖像顯示器。在黑如墨汁的井道內，無法靠燈光尋找遇難人員，只有采用聲納圖像掃描傳感器探測發現礦難人員，現在已經有各種高、中分辨率的聲納圖像傳感器，甚至彩色聲納圖像傳感器，工作時不會受到水的影響；而紅外線圖像傳感器(紅外夜視儀)可以發現有“生命跡象”的遇難人員，可以在潛艇的頭部、底部、潛艇左右兩側分別安裝，操作艙內安裝液晶顯示器，使聲納圖像掃描傳感器、紅外線圖像傳感器與之連接，使漆黑的井道變成“光明”，潛艇駕駛員可以在深水里清晰的看到井道周圍狀況、及時發現、搜救遇難人員。6、潛艇自身安全措施。[0017]1)為了保證潛艇駕駛員的安全，本潛艇在電池電能耗盡時，可以轉換成人工腳踏方式駛出井道外，如同現在廣泛使用的電動自行車一樣。2)潛艇自身有一定的空氣可以保證駕駛員在相當時間內的呼吸，駕駛員進入潛艇工作時，要準備好救生衣、呼吸器，聲納通訊器材等。當駕駛艙內的空氣用完時，駕駛員可以打開駕駛艙棄艙而逃。⑴所有傳感器、顯示器、電氣元件都采用防水型、防爆型電氣元部件、電氣連接線。本發明的有益效果是1、采用微型潛艇。在井下爆發礦難，滲水已經淹沒井下通道頂部的情況下，現有救援設備、救援儀器如沖鋒舟、機器人，蛙人、橡皮艇無法進入救援現場，立即抓緊采用多路大功率潛水泵抽水是首選方案，同時組織多艘微型潛艇不受滲水影響立即潛入深水，能夠迅速、直接、及時到達搜救現場，大大縮短進入時間，使被困、受傷人員盡快逃離遇難現場，轉危為安，大大減少人員的傷亡，爭取到最佳、最快的搶救時間和機會，大大降低搜救成本，以及社會付出的救援代價。如果“3.觀”山西王家嶺煤礦發生特大滲水礦難事件，采用井下微型潛艇救援方案，及時調撥數艘“水下救援微型潛艇”，則事故井下153名礦難人員估計可以1、2天內全部救出。而本次王家嶺煤礦發生特大滲水礦難事件，前9天時間內沒有一個遇難人員救出，被困人員以及他們的家屬倍受煎熬，全體社會為之揪心！國家動員了大量的社會力量，參與的救援隊伍、醫療部門和各級相關政府、職能部門廢寢忘餐、日夜鏖戰，用了一個月時間，耗資上億。而如果不采用切實可行的救援方案、救援措施、救援裝備和高科技救援儀器，今后還可能發生多次類似礦難，重蹈覆轍，將還會付出更大的代價。長期以來，我國在軍用潛艇方面取得了很大成就，把軍用技術引進來變為民用將是一個創舉！2、采用聲納水下通訊方式，聲納無疑是水下最好的通訊方式，應該研制礦井水下專用的聲納發射儀和接收儀，或者微型聲納發射儀、接受儀，并配備到井下礦工、礦隊，如同每個礦工的礦燈一樣一起配備，保持與井下遇難人員、礦上指揮部門的通訊聯絡。由于聲納發射、接受儀都是在潛在水下工作，所以不會引起瓦斯爆炸，其安全性得到保證。沒有一個有效、實用的水下通訊設備，必然給水下救援帶來困難，延誤救援時間。3、本水下救援微型潛艇采用電池作動力能源，可容納1、2人以及救生服、呼吸器等物資，體積大的可以裝更多的救援設備和搶救物資，同時具有轉彎、升降操作基本運行功能，遇難人員在得到救生服、呼吸器后可以自行游到礦井出口，也可以隨潛艇帶出來，還可以在第二艘潛艇進來時一起帶出來，接連不斷，很快帶出全體遇難人員。4、微型潛艇配備超聲波雷達測距傳感器，可以人工或者自動導航保證潛艇安全行駛于井道的中間通道內。配備LED探照燈，潛艇的前后、左右、上下部位安置紅色閃亮警示燈，提示被救人員，警示本潛艇與其它潛艇的行駛安全，不會發生碰撞。5、聲納圖像掃描傳感器、紅外線圖像傳感器、圖像顯示器，使漆黑的井道變成“光明”，潛艇駕駛員可以在深水里清晰的看到井道周圍狀況、發現和搜救遇難人員。6、為了保證潛艇操作人員的安全，本潛艇在電池電能耗盡時，可以轉換成人工腳踏方式駛出井道外。7、體積小，成本低，企業能夠承受配置，所配備的傳感器、圖像傳感器、液晶顯示器 (或其它顯示器)可以市場提供，也可以根據礦難救援微型潛艇研制專用、微型化儀器。[0029]8、本微型潛艇也可以用于河流、水庫救援，以及水下觀光用。

圖1是礦難水下救援微型潛艇的正視圖，其中，1-救援物資艙，2-駕駛艙，3-減重艙，4-平衡尾翼，5-升降舵，6-螺旋槳，10-超聲波雷達，12-探照燈，13-聲納發射器、接收器，15-聲納圖像傳感器，17-圖像顯示器，18-隔板，19-垂直升降引擎，20-腳踏板，21-驅動電機，22-電池組，23-充氣墊，24-警示燈，28-轉彎舵，29-紅外線圖像傳感器，30-密封蓋板。圖2是礦難水下救援微型潛艇俯視圖，其中，4-平衡尾翼，5-升降舵，10-超聲波雷達，12-探照燈，15-聲納圖像傳感器，19-垂直升降引擎，24-警示燈，25-扶手，26-鋼化有機玻璃，27-骨架，29-紅外線圖像傳感器。
具體實施方式
圖1中，1)微型潛艇采用輕型高強度骨架構成，外殼可用鋁型板材、樹脂材料、工程塑料、玻纖等輕型材料，潛艇分為三個艙，頭部為駕駛艙O)，供駕駛員操控行駛用，頭部采用鋼化有機玻璃材料做成透明窗，以供駕駛員觀察；潛艇尾部為救援物資艙(1)，用于裝載救生物資，如救生服、氧氣瓶、必備的救援工具等；由于潛艇裝載有駕駛員、救援物資加上自身的重量，使得潛艇難以浮在礦井滲水通道的中部行駛，因此潛艇底部為減重艙(3)，其內部采用充滿空氣的橡皮充氣墊(23)，使潛艇上浮，抵消潛艇重量所產生的下沉，三個艙由隔板(18)空氣隔離，互不透水；平衡尾翼(4)安裝在潛艇尾部。2)電池組0 處于潛艇中部重心位置，潛艇采用電動螺旋槳驅動，螺旋槳(6)安裝于尾部，螺旋槳(6)與驅動電機連接；在潛艇最尾端有轉彎舵(觀)，在電氣或者機械連桿操縱下使潛艇左轉、右轉推進；在駕駛艙外的左右兩側安裝升降舵(5)，控制升降舵 (5)葉片角度使潛艇順著礦井通道作上下行駛；當潛艇到達救援地時，為了使潛艇浮出水面，還在潛艇頭部安裝兩個電動垂直升降引擎(19)，工作時向下噴水即使潛艇上升浮出水面；在潛艇前、尾端安置節能型探照燈(12)，潛艇的前后、左右、上下部位安置紅色閃亮警示燈04)提示被救人員，警示在漆黑的井下本潛艇與其它潛艇的誤撞；3)在潛艇頭部、頂部、底部、潛艇左、右側分別安裝超聲波雷達(10)，可以在漆黑的井下人工或者自動導航，保證潛艇安全行駛于井道的中間通道內。4)聲納發射器、接收器(13)位于潛艇底部，為的是當潛艇浮出水面時聲納仍然可以在水里發射、接受聲納信號；聲納發射器、接收器(1 可以上下伸縮，平時上升藏入潛艇內部，潛艇下水后向下伸出來工作，聲納發射器、接收器(13)還可以正向、反向旋轉，以保證360°全方位清晰地搜索、發射聲納信號。5)在潛艇頭部、左、右兩側分別安裝一只聲納圖像傳感器(15)，3只聲納圖像傳感器都可以在一定范圍內左右、上下偏轉，以大幅度掃描潛艇周圍的井道，搜尋遇難人員。6)紅外線圖像傳感器09)有3只，分別安裝在潛艇頭部、左側、右側，圖像顯示器 (17)位于駕駛員前面的電氣控制盤上，所有聲納圖像傳感器和紅外線圖像傳感器09)與圖像顯示器(17)電氣連接，顯示各自傳送來的圖像信息，使漆黑的井道變成“光明”，以便駕駛員可以在深水里清晰的看到井道周圍狀況、及時發現、搜救遇難人員。[0038]7)、人工腳踏方式運行。當潛艇電池電能耗盡時，駕駛員可以采用腳踏板00)駛出井道外，腳踏板OO)平時藏入駕駛艙(2)的下面，一旦需要人工腳踏方式運行時，先打開腳踏板OO)下面的密封蓋板(30)，使腳踏板OO)向下落入水中即可，密封蓋板(30)在駕駛艙( 底部中間位置。圖2中，微型潛艇頭部骨架、2Τ)上面的外殼采用鋼化有機玻璃( )，使駕駛員可以上下左右全方位進行觀察，駕駛艙外安裝有超聲波雷達(10)、聲納圖像傳感器(15)，左右LED探照燈(12)，升降舵(5)、垂直升降引擎(19)，工作時向下噴水即使潛艇上升浮出水面；頭上安裝有一只紅外線圖像傳感器09)掃描前端范圍，警示燈04)安裝于潛艇左右兩側；潛艇中部、左、右兩側還各安裝一只紅外線圖像傳感器(四)，在左、右兩邊各安裝一只聲納圖像傳感器(15)，上部、左、右各安裝1只超聲波雷達(10)；潛艇尾部及左右兩側各有2只警示燈(M)，左右兩側的平衡尾翼(4)和最尾端警示燈(M)、探照燈(12)。扶手05)安裝于潛艇兩側，由于微型潛艇體積小，不能夠裝載較多遇難人員返回地面，遇難人員在得到呼吸器、救生衣和腰帶后可以扶著扶手(25)，甚至把腰帶的掛鉤掛在扶手0 欄桿上，靠潛艇帶動返回地面，救援物資艙(1)的物資發給遇難人員后，其空間只可以裝載受傷人員。所有傳感器、顯示器、電氣元件都采用防水型、防爆型電氣元部件、電氣連接線。
權利要求1.一種礦難水下救援微型潛艇，采用輕型高強度骨架構成，外殼可用鋁型板材或樹脂材料、工程塑料、玻纖等輕型材料，其特征在于潛艇分為三個艙，頭部為駕駛艙O)，采用鋼化有機玻璃做成透明窗；潛艇尾部為救援物資艙(1)，底部為減重艙(3)，減重艙(3)的內部采用充滿空氣的橡皮充氣墊(23)，三個艙由隔板(18)相互隔離，互不透水；平衡尾翼 (4)安裝在潛艇尾部，電池組0 處于潛艇中部重心位置，潛艇采用電動螺旋槳驅動，螺旋槳(6)安裝于尾部，螺旋槳(6)與驅動電機連接；在潛艇最尾端有轉彎舵08)，由電氣或者機械連桿操縱下使潛艇左轉、右轉推進；在駕駛艙外的左右兩側安裝升降舵(5)，駕駛艙外側安裝有兩個電動垂直升降引擎(19)，在潛艇前、尾端安置節能型探照燈(12)，潛艇的前后、左右、上下部位安置紅色閃亮警示燈04)，在潛艇頭部、頂部、底部、潛艇左、右側分別安裝超聲波雷達(10)，聲納發射器、接收器(13)位于潛艇底部，聲納發射器、接收器(13)可以上下伸縮，平時上升藏入潛艇內部，潛艇下水后向下伸出來工作，聲納發射器、接收器(13)可以正向、反向旋轉，潛艇頭部、左、右兩側分別安裝1只聲納圖像傳感器(15)，3只聲納圖像傳感器都可以左右、上下偏轉，三只紅外線圖像傳感器09)分別安裝在潛艇頭部、左側、右側，圖像顯示器(17)位于駕駛員前面的電氣控制盤上，所有聲納圖像傳感器和紅外線圖像傳感器與圖像顯示器(17) 電氣連接，顯示各自傳送來的圖像信息。
2.根據權利要求1所述的礦難水下救援微型潛艇，其特征在于腳踏板00)位于駕駛艙的下面，其下面為密封蓋板(30)，密封蓋板(30)在駕駛艙( 底部中間位置。
3.根據權利要求1所述的礦難水下救援微型潛艇，其特征在于扶手05)安裝于潛艇兩側。
4.根據權利要求1所述的礦難水下救援微型潛艇，其特征在于所有傳感器、顯示器、 電氣元件都采用防水型、防爆型電氣元部件、電氣連接線。
專利摘要一種礦難水下救援微型潛艇，在沖鋒舟、機器人，蛙人、橡皮艇無法進入滲水通道之前及時到達救援現場，潛艇采用高強度骨架和輕型抗壓材料組成，潛艇分為駕駛艙、救援物資艙、底部減重艙三部分，采用電池供電，具有行駛、轉彎、升降功能，為了在漆黑如墨的井道行駛采用超聲波雷達，可以人工或自動導航方式使潛艇安全行駛于井道的中間通道內；通過聲納圖像傳感器、紅外夜視儀和液晶(或其它)顯示器能在漆黑的井道中看清周圍環境，潛艇駕駛員可以在深水里清晰的看到井道周圍狀況，及時發現、搜救遇難人員，大大提高搜救效率，給被救人員贏得最佳、最快的搶救時間和機會；采用聲納發射儀和接收儀，保持與井下遇難人員、礦上指揮部門的通訊聯絡；為了保證潛艇操作人員的安全，當潛艇的電池電能耗盡時，可以轉換成人工腳踏方式駛出井道外；本微型潛艇也可以用于河流、水庫救援。
文檔編號B63G8/38GK201999188SQ20102020759
公開日2011年10月5日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者陳友余 申請人:陳友余