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基本信息

項目名稱:
救援破障槍
小類:
機械與控制
簡介:
本作品《救援破障槍》是一種專用于救援破障的手動工具,用于地震等自然災害和突發事件中的破障救援,以求救援時迅速打開救援通道,搶救生命。 當地震等自然災害突發之際,建筑物坍塌、交通中斷、停電等狀況往往難以避免。大型救援設備難以及時趕到現場,有效營救;電動救援破障工具也難以發揮作用。
詳細介紹:
1.研制背景及意義 近年來,全球地震頻發。1976年的的唐山大地震造成人員死亡超過25萬;時隔26年,汶川又發生了8級毀滅性地震,近7萬人死亡;僅過兩年,玉樹又發生7.3級地震,近3千人死亡。地震發生時的慘烈場景永遠的烙在了我的大腦中,揮之不去。 地震災害發生后,第一任務便是搶救人的生命。建筑物的倒塌、交通、通訊的中斷、停水停電,到處都是殘垣斷壁,到處是被埋人的聲聲呼喚。地震發生后的24小時,是搶救生命的最佳時間,如何有效嘴直救援是當務之急。“工欲善其事,必先利其器”所以,一個好的救援工具,必不可少! 地震發生之初,由于道路中斷,大型挖掘機械無法及時趕到現場,加之停電,電力救援工具根本無法使用。手動救援工具自然成為此時救援工作的中堅力量。而傳統的救援工具如撬杠、鐵鍬、鐵鎬、鐵錘等工具的救援效率極低,延誤救援時間。 近幾年,我國也開發了幾種液壓式救援工具,如:下圖的液壓組合工具、擴張器、液壓鉗、剪斷鉗、切割器等。但由于液壓油的密封問題不能解決,工作可靠性差或因為需要配套使用而不便攜帶。 圖2:組合液壓工具 圖3:擴張器 圖4:液壓鉗 圖5:剪斷器 圖6:剪斷器 近來,天津泰瑞公司開發了一種手動沖擊錘,如下圖所示: 圖7:手動沖擊錘 操作時,需要操作人員手推裝快,依靠慣性,通過人力猛烈撞擊。但其不僅質量大、操作費力、沖擊力小而且操作時需要較大空間,不便水平操作,操作位置受限,很難達到快速救援的要求。 有鑒于此,我們希望通過自己的努力,能夠設計出一款新型的手動救援破障工具,以克服上述救援工具中存在的缺陷,為抗震救災貢獻出自己的微薄之力。 本作品:救援破障槍,采用巧妙地機械結構,操作省力、體積小、質量輕、操作空間小、沖擊力大、能很好的克服上述救援工具的各種缺陷,但該工具未經實踐檢驗,肯定會存在不足之處,希望各位評委老師指正! 2. 設計方案 2.1:救援破障槍的組成 本作品由彈簧撞擊結構和杠桿助力機構兩部分組成,其裝配關系如下圖所示: 圖8:裝配剖視圖 彈簧撞針結構由破障沖頭、撞擊桿、導套、套筒、偏心鋼球、撞針、擋圈、撞塊、施力彈簧、彈簧形成調節后蓋組成。 連桿助力結構有動力臂、阻力臂、槍托等組成。 杠桿的裝配外觀圖,如下圖所示: 圖9:裝配外觀圖 作品的零件外觀圖,如下圖所示: 圖10:零件外觀圖 2.2: 工作原理 2.2.1: 彈簧撞擊機構的工作原理 本機構的原始狀態如圖11,撞針外徑與套筒內徑有一定的位置間隙,使撞針在套筒內能偏擺一定角度。由于鋼球的作用點總不在中心位置,迫使撞針斜著插入檔圈內孔,并與撞塊內孔軸線保持一定夾角。如圖: 圖11:原始位置 開始工作時,破障沖頭接觸障礙物,通過杠桿助力機構給槍以適當的向前推力,破障沖頭帶動撞擊桿回縮,使撞針偏斜著向后移動。由于撞針軸線與撞塊內孔軸線相差一定角度,因而滑塊被頂著后移,進而壓縮實力彈簧。如圖12: 圖12:壓縮位置 撞針偏斜后移動到一定位置,被擋圈撥正,此時撞針軸線與撞塊軸線重合,撞針頂端陷入撞塊內孔,撞塊在施力彈簧作用下突然撞擊頂針,使頂針產生很強的沖擊力,并迫使鋼球、撞擊桿最終將能量傳遞至破障沖頭,由破障沖頭撞擊障礙物。如圖13: 圖13:擊發位置 擊發后,破障沖頭離開障礙物,在復位彈簧的作用下,各個零件恢復初始位置,完成一個工作循環,運動位置如圖14: 圖14:恢復初始位置 2.2.2: 杠桿主力機構工作原理 由于實力彈簧彈力大,硬度高,僅憑人力推動比較費力。因而設計了杠桿助力機構。杠桿動力臂支點設在了套筒中部,阻力臂支點設在撞擊桿下部,動力臂與阻力臂長度之比為3:1。故:節省三分之二的力,人力操作也變得容易。為使整個機構有一定壓力壓向障礙物,又在槍體尾部設計了一個托架,使其能借助于臂部力量。

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

1.作品的目的:本作品《救援破障槍》是一種專用于救援破障的手動工具,用于地震等自然災害和突發事件中的破障救援,以求救援時迅速打開救援通道,搶救生命。 2. 主要創新點 2.1:彈簧撞擊機構設計巧妙,簡化了操作步驟,減輕了槍體重量,可連續施力沖擊,縮短救援時間。 2.2:本作品沖擊力強,而且可以通過更換彈簧和調節彈簧壓縮行程兩種方法,改變沖擊力的大小。 2.3:可以在狹小空間操作,而且不受操作位置影響。 2.4:本作品結構簡單、體積小、質量輕、不易損壞、維修方便、適于野外作業等。 3.設計中解決的關鍵問題 如何使彈簧撞擊機構、操作簡單、質量輕。在類似機構的基礎上提出了我們獨特的設計:撞針頂部直徑小于擋圈內徑且保持一定長度,中部設計為錐形。錐形大端的尺寸與擋圈內孔尺寸一致。底部的圓柱直徑與套筒內孔有一定間隙,此間隙需保證撞針在套筒內由于鋼球的偏心作用力而傾斜一定角度,這樣就能使撞針壓縮時能頂著滑塊后移,從而完成壓縮彈簧的目的。彈簧壓縮到一定行程,撞針中部錐形大端后移到擋圈端部并進入,就可以撥正撞針。頂著撞塊后移的撞針頂部隨即陷入滑塊內空中,而不再繼續頂著撞塊。

科學性、先進性

我國現有的各類手動救援破障工具存在著諸多缺陷,本作品結構簡單,結構小巧,操作方便,克服了很多缺陷,完全可以應用于地震等災害救援工作,極具推廣價值。

獲獎情況及鑒定結果

本作品在全國大學生機械創新大賽中得過塞西賽區一等獎

作品所處階段

實物以設計制作出來

技術轉讓方式

作品可展示的形式

圖片,實物,視屏

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

同類課題研究水平概述

近幾年,我國也開發了幾種液壓式救援工具,如:下圖的液壓組合工具、擴張器、液壓鉗、剪斷鉗、切割器等。但由于液壓油的密封問題不能解決,工作可靠性差或因為需要配套使用而不便攜帶。 圖2:組合液壓工具 圖3:擴張器 圖4:液壓鉗 圖5:剪斷器 圖6:剪斷器 近來,天津泰瑞公司開發了一種手動沖擊錘,如下圖所示: 圖7:手動沖擊錘 操作時,需要操作人員手推裝快,依靠慣性,通過人力猛烈撞擊。但其不僅質量大、操作費力、沖擊力小而且操作時需要較大空間,不便水平操作,操作位置受限,很難達到快速救援的要求。 有鑒于此,我們希望通過自己的努力,能夠設計出一款新型的手動救援破障工具,以克服上述救援工具中存在的缺陷,為抗震救災貢獻出自己的微薄之力。 本作品:救援破障槍,采用巧妙地機械結構,操作省力、體積小、質量輕、操作空間小、沖擊力大、能很好的克服上述救援工具的各種缺陷,但該工具未經實踐檢驗,肯定會存在不足之處,希望各位評委老師指正!
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