弩式救援落水者弹射器

戚家文 孙艳馥 茹艺 颜学坚

摘要：本文主要介绍了弩式救援弹射器的主要功能以及设计原理，主要意义是救援在洪水、海啸等自然灾害中受困的人员，用弩式救援弹射器实现救援装备大质量、远距离、无限制弹射，以挽救更多生命。本文阐述了选题的背景及意义，充分详细的说明了制作此设备的原因和过程。同时分析了国内外的研究现状，并与此设备做了比较说明。本论文还详细的写了项目的研究内容，主要说明了设备的原材料以及优势、劣势和针对项目的创新特色做了总结。

关键词：救援；弩式；弹射器；创新；轻便

一、选题的背景及意义

在人类历史上洪水灾害每年都会发生，所导致的人、财、物损失不计其数。当有人落水时，这时便需要一款能及时救援落水者，而又不会使救援人员处于危险中的设备。本文介绍的弩式救援弹射器就应运而生了。该设备利用机械力量的弹射器，把强劲的弓固定在带有发射装置的木（或金属）杠上，弓弦张开后，由发射装置固定住，救援弹放槽中，弹尾接弓弦。发射时开动发射装置，弹沿着弹槽射出。可利用臂、足、腰、机械等多种方式引弓，从容瞄准，伺机发射。，将设备发射到受困人员身边，从而挽救更多人的性命，最大可能的减少人员伤亡。

二、国内外研究现状

通过对国内外同类产品的研究发现，目前此类成熟产品还比较缺乏，多处于理论研究阶段。市场上现存的产品也多不完善。国外有美国的“ResQmax远距离抛射救生器”[1]。但是其设备总体机构较为笨重，不方便携带，且发射次数受限制，很难在现实中得以推广。

类似于此款发射器的设备，据调查发现国内有“气动缆索抛射器PLT-R75”。该设备带有救生抛射头的缆索抛射器可以达到射程90米的距离，后坐力最大可达5400牛。但是这款气动缆索抛射器并不是专门为营救落水者设计的，其主要适用于小型船舶间建立锁链连接，而且其重达几十斤的设备不方便携带，切抛射头还有可能对落水者造成二次伤害，它最大5400牛的后坐力也注定使其不能单人操作，发射前准备时间也较长。营救落水者那都是分秒必争，所以此款抛射器也满足不了救人的要求。因此，研制一款方便携带，操作简单的救援设备也就成了迫在眉睫的任务。

通过对国内外此类设备的研究比较，我们发现到目前为止，国内外依然没有一款成熟的设备可对落水者进行快速、精确、安全的营救。因此研制一款方便携带，操作簡单的水上救援设备也就成了迫在眉睫的任务。

三、项目创新点

在产品材料的选择方面：使用了环氧树脂片，其成本相对较低，质量较轻且弹性较好，具有耐霉菌等属性。在装备方面：该设备采用模块化设计，组装拆解方便。在使用上，弩式救援器的兼容性强，无弹射次数要求，完全可以反复使用，这在很大程度上节约了许多成本。在使用方面：在设计时反复考虑到了怎样才能使其方便携带，因此利用小木条将设备进行折叠，尽可能的缩短至最小。在设计方面：为了增大发射力，由最开始的一弓模式转变为了三弓模式。

四、设备的制作

设备主要采用了环氧树脂片、6mm六角沉孔螺栓、滑块螺母、30*30结构铝合金配件、皮卡丁尼导轨、二氧化碳气瓶、药品、合金、木条、瞄准镜等作为其原材料。其中木条用来连接环氧树脂片与铁片槽，可以九十度旋转，其作用是方便设备折叠使用。环氧树脂片作为该设备的主要推动力，共六片，极大的增强了其发射的距离。气瓶以及药片主要在发射后使用，当设备发射进入水中后，药片遇水融化，气针直接接触到气瓶并将其扎破，从而使气瓶中压缩的高压气体进入救生圈，将其充起。30*30铝合金槽轨是弹槽的主要材料，结实耐用，可很好的支撑起整个设备。整个设备的自重在四公斤以内，方便携带，完全可由单人操作。

该设备的数据分为折叠前和折叠后，折叠前长1.1米，宽90厘米，高23厘米。折叠后长不变，宽40厘米。发射救生器材长90厘米。此救生弩的最大发射力可达900牛，可将救生器材发射到50米外距离。在非工作状态，木块可退出铁片槽，减小携带的尺寸，为人们携带带来方便。当需要发射时，将木块插入槽中固定即可。蓄力之所以选用环氧树脂片作为弩的弓片，是由于环氧树脂片具有优良的力学性能，具有高弹性、高强度、高耐久性、良好的弯扭曲性，且其力学性能不会随着使用环境的改变而有所降低。可以在苛刻的环境下使用。

五、设备的使用方法

（一）设备发射前

在设备的使用前，应将弩的“箭”准备好，它是由压缩游泳圈、木棒和凯夫拉线组成，首先确保救生圈要牢牢粘在木棒上，并用线将木棒与游泳圈连接，目的是在落水者抓住救生圈后，方便营救人员将其营救上岸。其次是弩的使用，使用前将其从折叠状态展开，检查设备，确保设备完好无损。之后便利用瞄准镜，找到受困人员的大概位置，利用臂、足、腰、机械等多种方式引弓，伺机发射。

（二）设备发射后

用弩将救生器材射到落水者附近后，救生器材中原来抵住戳针的药片遇水融化，戳针击破装有高压气体的钢瓶，瓶中的二氧化碳气体迅速充入压缩的救生圈内，使救生圈迅速充气膨胀，这一系列的过程基本上在三到五秒即可完成。落水者在抓住救生圈后，施救者可以拉着固定在救生圈上的绳，将落水者拉救上岸。此次营救任务结束后，可将弩折叠收回至便携状态，救生圈放完气后，压缩折叠，只需重新装上药片和气瓶，就可再次使用，从而大大的节省了成本

（三）改进的方法及关键技术

首先，在设备的重量上：可以使用更好的原材料以减轻其自重，如将铁变为高强度的塑料、合金等等；其次在救援器射程方面：原设计由于发射槽过短，无法承担住整个压缩泳泳圈，可以通过增加发射槽的长度、改变游泳圈的大小如将游泳圈换为体型较小系在双臂上的救生衣等等来改变这个劣势，尽可能的使之与弹槽相匹配来增大其有效射程。同时增强多弓的配合情况，以发挥弹射器最大的潜力。对于精准性不佳的问题，可为其增加测风仪、斜度仪等仪器。

六、结束语

此款设备，通过现场的实验证明，设计所确定的技术参数符合实际要求。其结构牢固轻便，操作容易，维修保养简单。在救援过程中对营救落水者具有实际的应用价值。

参考文献：

[1]李泉地，郭三学.新一代气动救生抛射器ResQmax[J].中国科技博览，2009，（34）：276.

作者简介：戚家文，男，汉族，1996年出生。沈阳理工大学在读本科生，主要研究方向为弹药工程与爆炸技术。