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1、0第四届全国大学生机械创新设计大赛四 川 赛 区项目设计说明书作品名称： 便携式多功能救援背包 高校名称： 宜宾职业技术学院 设 计 者： 邬超 汪国键 胡聪 王溪 完成时间： 2010 年 6 月 1目录第一章 绪论 .11.1 目前救援工具现状 .11.2 作品改进及创新 .3第二章 总体方案 .42.1 功能设计： .42.2 设计计算 .42.3 框架结构设计 .6第三章 功能特点 .73.1 背包 .73.2 救援担架 .83.3 充气单人船 .103.4 单人帐篷 .11第四章 主要创新点 .134.1 功能上的创新 .134.2 机械上的创新 .13第五章 推广应用 .14参考文
2、献 .150第一章 绪论我国是一个地大物博的国家，但是由于土地面积广阔，地理结构较复杂，所以，也是一个灾难频发的国家，如地震、洪灾、泥石流等各种自然灾害。然而在各种自然灾害中，几乎都会造成道路、桥梁以及各种重要交通渠道中断，导致救援人员或者救援物资不能及时送达灾区前线，以五一二特大地震为例，地震造成了很多道路中断，山体滑坡导致堰塞湖的出现，使抢险人员不能及时的投入到救援当中。众所周知，在抢险救灾时，时间就是生命，早一分到达灾区，就可能多救出一个生命。为了我们的救援人员能及时有效的到达救援现场进行救援，我们便设计了便携式多功能救援背包。1.1 目前救援工具现状担架作用巨大，在各种救援活动当中都扮
3、演着很重要的角色，已经成为了当今救援活动中不可缺少的部分，但是，救援担架较为笨重，不能第一时间随救援官兵到救援现场，而是随后与医疗队伍一同达到，无疑的推迟了救援，如图 11。图 11单人帐篷在救援活动开展的同时，救援人员与受害人员的休息住宿也是一个比较大的问题，直接的关系到受灾人员的健康以及救援人员是否更好的开展救援活动。目前的帐篷虽种类繁多，但大多属于野营帐篷与徒步帐篷，而在灾难来临并十分紧急的情况下，普通帐篷不能满足其需求，如图 12。1图 12背包背包的功能不言而喻，在各种救援活动中，都起着确定性的作用。但功能单一，也是背包的不足，如图 13。图 13充气船在零八年汶川大地震时，堰塞湖与
4、小型湖泊阻碍了救援人员的道路，所以小型充气船发挥了很大的作用，如图 14。2图 14在救援工具虽然种类繁多，但是大都用途单一且笨重，单人携带较为困难。当灾难发生的时候，无法及时的投入到救援当中。1.2 作品改进及创新根据现在救援工具的局限性，我们考虑将救援工具往多功能化、小型化、人性化的方向发展，故设计出了这款便携式多功能救援背包，它是集普通背包、单人充气船、救援担架、简易帐篷四大功能于一体的新式救援产品，且重量轻便易于携带。3第二章 总体方案2.1 功能设计：我们设计的这款便携式多功能救援背包，拥有四大主要功能：1、背包：可以充当普通的救援背包，装下普通救援人员平时装的生活物资以及必要的救援
5、物资。2、单人充气船：在徒步救援中，由于没有渡水的工具，无法通过一些堰塞湖和湖泊以及河流，此背包可以通过结构的改变以及充气，变为单人式的充气船，可以横渡堰塞湖和小的湖泊以及河流。为救援赢取宝贵的时间。3、担架：在救援过程中，会救援出很多伤员。一方面，伤员由于受伤，不能随便移动，另一方面，医用担架较为笨重，不能第一时间运抵救灾现场，所以，此背包展开可以充当担架使用，有效的避免了伤员们的第二次伤害。4、单人帐篷：在救援期间，救援人员的住宿是一个很大的问题，不仅关系到救援人员的健康状况，也决定着救援活动的正常开展。所以，此背包还可以当作单人式的帐篷，以供救援人员以及伤员的住宿休息。2.2 设计计算由
6、于要实现背包及担架等多功能的结合，所以作为主题框架的材料既要轻便又要具有一定硬度，镁铝合金具有轻便、高硬度、不易变形、耐高压等特点,但由于加工条件有限，所以我们选择了较易加工的不锈钢来替代镁铝合金。如表 21 所示：组成构件 主要材料1mm 厚22*10 4560mm 588.24g内部框架 镁铝合金(2.15g/cm3)2mm 厚22*22 3984mm 1370.496g浮力系统 PVC(0.001g/cm )30.05cm 厚 37010cm 31050g储气装置 二氧化碳储气瓶 1 升 1 个 500g辅助原件 各种连接件 1000g 左右总体 4508.736g表 21（1）框架重量
7、计算：4规格：22*10（1mm 厚）的重量 36.2745082456012cmvgM.73规格：22*22（2mm 厚）的重量 340.6739819842cvg.05.637（2）浮力材料的重量计算： 3.1805. cmvkgM5.18我们预计承重量为 125kg（包括自重） 。计算：浮力=排开水的重量 排水浮 vfgGV 排= F 浮/ 水 g 水浮排 Fg=125X10/1X103X10=0.125m3船体气囊底面积为框架主体面积 S=1.92X0.6=1.152m2船体气囊充气后高度 H= V 排/S=0.11m此高度为理论高度，在实际当中不排除客观因素，故我们采用高度为 0.2
8、m的气囊。所以：V 实= S x H 实=1.152X0.287=0.23m3产生最大浮力为 Fmax= 水 g v 排=1X103X10X0.235=2300N最大理论承重量 G=Fmax/g=2300/10=230kg所以,我们所设计的气囊装置完全符合使用标准以及实际要求。2.3 框架结构设计（1）内部框架：框架的作用主要是该背包能展开成为多用装置的前提条件，也就是所有装置的骨架。（2）框架材料的选择：我们采用 2222mm 厚度 1mm 的方形管状镁铝合金为框架的主体结构，中间辅助支架结构采用 2020mm 厚度为 0.7mm 的方形管状，如图 21。（3）材料要求如表 21 所示：图
9、21 内部框架长度（mm） 220 460 200 440 180 420 6003mm 厚(根) 2 2 2 2 2 2 01.5mm 厚（根）长度分别为标注长度减 40mm 1 1 1 1 1 1 12表 22 框架材料选择6第三章 功能特点3.1 背包（1）功能:主要用于存放生活必需品以及一些简单的医疗设备。（2）外型：由框架折叠而成（ ）如图 31，背包外由cmc50245防水的迷彩布料缝制而成。如图 32 所示。（3）背包内置空间： m10图 31 背包内部框架图 32 背包实图3.2 救援担架（1） 功能：通过机构的变动，可迅速将背包变成一副救援担架。用于救7援伤者，避免再次受伤。
10、（2） 外型：长 175cm 宽 50cm 如图 33。图 33 担架示意图图 34 担架实物图（3）结构：此款担架由背包展开后的框架和四个可伸缩扶手以及一键控制的自动锁组成。（4）旋转式扶手：扶手内部与一根弹簧连接。扶手尾部焊接有两可在旋转卡槽内转动的柱头。将扶手尾部的柱头旋转进卡槽内时即可实现扶手的收缩。平时不用时是卡死在旋转卡槽内的，当旋转扶手后，可自动弹出。如图 35、图 36。8图 35 旋转扶手收缩状态图 36 旋转扶手伸出状态（5） 自动锁：用钢丝和弹簧连接锁芯，当转动开关时，弹簧受到压缩，迫使锁芯弹出锁口。该担架共有 10 个自动锁，每个锁芯上的钢丝最后连接在开关上，从而实现一键多控，如图 37。9图 37（6）开关：开关可以上下移动一段距离，下面有一弹簧，在一般情况下向上弹起，开关上的齿与主体上的齿形成自锁，开关不能转动，需要开
