一种救援用抛投器精准抛投方法及弹头技术

本发明专利技术公开了一种救援用抛投器精准抛投方法及弹头，本方法首先建立无风条件下的弹头垂直方向上的抛投角度、弹头飞行距离及弹头飞行时间的数据库，然后在考虑遇险人员移动速度情况下预测抛投目标点，在考虑风速及风向情况下调整弹头水平方向上的抛投角度、并修正垂直方向上的抛投角度，弹头两侧设置可弹出的阻风板，弹头飞行过程中，通过弹出的一侧阻风板以增大弹头该侧风阻，从而实现弹头空中转弯，进行二次校正，以此来实现抛投器的精准抛投；本发明专利技术有利于救援工作。

A precise throw method and warhead for rescue thrower

The present invention discloses a precision throwing method and warhead for a rescue projector. This method first sets up the database of the throwing angle, the flying distance of the warhead and the flying time of the warhead in the vertical direction of the warhead under the condition of no wind, and then pretests and throws the target point in the case of the moving speed of the distress personnel, considering the wind speed and the wind. To adjust the throwing angle in the horizontal direction of the warhead and to correct the throwing angle in the vertical direction, the ejector plate is set on both sides of the warhead. During the flight of the warhead, the wind resistance of the warhead is increased by the one side of the ejection plate to increase the wind resistance of the warhead, so that the warhead is turned in the air and is corrected by two times so as to realize the throwing of the warhead. The invention is suitable for the rescue work.

【技术实现步骤摘要】
一种救援用抛投器精准抛投方法及弹头
本专利技术涉及一种抛投方法及弹头，具体涉及一种救援用抛投器精准抛投方法及弹头，属于消防救援领域。
技术介绍
抛投器是以压缩空气或火药为动力，向目标抛投绳索及救生圈的一种装备；常常用于武警特种部队突击救援、或消防、海军等部门在发生火灾、海难等情况下的救援行动。抛投器抛投时，使用者根据抛投目标点距离抛投器的远近程度，依据经验调整抛投器垂直方向及水平方向上的角度进行抛投；而一般来说，依据经验来调整抛投器抛投角度，抛投出的弹头落地后距离抛投目标点的误差较大，且抛投器应用的环境常常较为恶劣，甚至伴随着大风、水流等因素，弹头抛出后受风力影响出现偏差，或在河流、海洋等水流作用下偏离原来位置，以致弹头不能准确落在遇险人员身旁；而救援又是一件争分夺秒的事情，若弹头不能准确落在遇险人员身旁，必然会延长救援时间，增加遇险人员的危险性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种救援用抛投器精准抛投方法及弹头，本专利技术可以根据目标地点、风速、人员移动速度精准计算抛投角度，且在抛投弹头过程中，弹头能够根据实际情况需要，调整弹头运动轨迹，并最终精准地落在预定地点。为实现上述目的，本专利技术采用的一种救援用抛投器精准抛投方法，包括以下步骤：一、数据库准备：在无风情况下，额定工作压力情况下，测量抛投器在竖直方向上的不同角度α0对应的弹头飞行距离s0及弹头飞行时间t0，建立无风情况下，竖直方向上抛投角度α、弹头飞行距离S及弹头飞行时间T之间对应关系的数据库；二、抛投准备：(一)无风时，抛投目标点设定：(1)遇险人员移动时，定义抛投器位于X点、遇险人员位于U点，根据如下步骤进行定位抛投目标点：①、测量遇险人员移动速度：定义遇险人员位于U点时为初始时刻，通过望远镜测量出抛投器距离遇险人员距离为XU，在一定时间段t’后，遇险人员移动至V点，再次通过望远镜测量出抛投器距离遇险人员距离为XV，根据两次位置测量出∠UXV；则遇险人员移动的距离UV＝(XU2+XV2-2XU·XV·cos∠UXV)1/2，该遇险人员移动的速度v0＝UV/t’＝(XU2+XV2-2XU·XV·cos∠UXV)1/2/t’；其中在三角形XUV中，∠XUV＝arcsin((XV·sin∠UXV)/UV)；②、预测抛投目标点：假设弹头在无风条件下飞行至抛投目标点W’时，遇险人员移动至W点，定义该抛投抛投目标点W’设置在X点至W点的延长线上，W’距离W点即WW’＝0.5～1m；救援人员操作设备所需时间为tr，设弹头飞行的时间为td，则遇险人员在救援人员操作设备及弹头飞行时间段内移动的距离VW＝v0·(tr+td)；在三角形XUW中，∠XUV、XU、UV均为已知数，而VW＝v0·(tr+td)，XW’为弹头在飞行时间td对应的弹头飞行距离，根据公式2XU·(UV+VW)·cos∠XUV＝XU2+(UV+VW)2-(XW’-WW’)2，将步骤一所建立数据库中弹头飞行时间T及其对应的弹头飞行距离S代入该公式中，找出满足该公式的td及XW’值、或最接近满足该公式条件的值，并将弹头飞行时间td记为t1、弹头飞行距离XW’记为s1；在三角形XUW中，∠UXW＝arcsin(UW·sin∠XUV/XW)＝arcsin((UV+VW)·sin∠XUV/XW),其中UV＝(XU2+XV2-2XU·XV·cos∠UXV)1/2、VW＝v0·(tr+t1)；(2)遇险人员静止时，抛投目标点设置在抛投器位置至遇险人员位置的延长线上、且距离遇险人员位置0.5～1m；(二)现场抛投参数设定：定义抛投器位置至抛投目标点的方向为标准方向，首先测量出风速v1、风向，根据步骤一建立的无风情况下的数据库找出与步骤(一)中弹头飞行距离s1对应的时间t1及竖直方向上的抛投角度α1,并根据以下风向与标准方向所成角度情况设定抛投器竖直方向及水平方向上的抛投角度：(1)风向与标准方向垂直时：抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α1，水平方向上迎风、偏离标准方向arccos(2·s12–t12·v12)/(2·s12)角度；(2)风向与标准方向所成角度为钝角β时：提取步骤一中的数据库的弹头飞行距离为s2＝s1+v1·cos(180-β)·t1，与s2对应的弹头飞行时间为t2及对应的垂直抛投角度α2；此状态下，抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α2，水平方向上弹头抛出的方向偏离标准方向B角度、且与风向所成角度为B+β，B＝arccos(2·s22–(v1·sin(β-90)·t2)2)/(2·s12)；(3)风向与标准方向所成角度为锐角γ时：提取步骤一中的数据库的弹头飞行距离为s3＝s1-v1·cosγ·t1，与s3对应的弹头飞行时间为t3及垂直抛投角度α3；此状态下，抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α3，水平方向上弹头抛出的方向偏离标准方向C角度、且与风向所成角度为C+γ，C＝arccos(2·s32–(v1·cosγ)2)/(2·s12)；三、调整抛投器角度：根据步骤二设定的参数值调整抛投器；四、抛投器进行弹头抛射；五、弹头二次校正：由于弹头飞行中，外界环境如风速、遇险人员移动速度可能发生变化，从而导致弹头飞行角度偏离遇险人员位置，因此需要对飞行中的弹头轨迹做出二次校正；根据实际情况，一侧伸出风阻板，来增大该侧风阻，从而调整弹头飞行角度，实现弹头空中转弯，该过程如下：(一)通过定位装置来定位弹头位置，并通过无线传输装置将位置信息传输至地面控制系统，判断弹头是否按照预定轨迹飞行；(二)若按照预定轨迹飞行，则不需要对弹头进行二次校正；若偏离预定轨迹，弹头临近预定轨迹一侧的风阻板从槽室弹出，弹出的风阻板增大了弹头该侧阻力，使弹头向预定轨迹一侧转弯至弹头飞行方向对准抛投目标点后，槽室倾倒，使风阻板落入弹体表面的凹槽内，弹头两侧风阻相等，弹头停止转弯，继续向抛投目标点飞行。上述过程可由计算机自动完成。一种救援用抛投器弹头，包括气动插头、尾翼、弹体、救生圈放置头、挂钩，救生圈放置头设置于所述弹体前端，气动插头设置于所述弹体后端，尾翼设置于所述弹体后部的两侧，挂钩位于所述弹体后部底端位置；还包括有二次校正装置、无线传输装置、定位装置、设备箱；所述无线传输装置、所述定位装置位于所述设备箱内，该设备箱位于所述弹体内；所述二次校正装置有两个、分布在所述弹体左右两侧，该二次校正装置包括控制器、风阻板、可活动的槽室、电磁推杆、电磁档杆、限位块，控制器位于可活动槽室后方；所述风阻板后侧设有凸块，该风阻板位于内腔与该风阻板配合的所述槽室内、并通过压缩弹簧与槽室顶部连接；所述槽室上设有与该凸块配合的开窗、该开窗下方的槽室内设有阻止凸块向下移动的凸台；所述槽室垂直或倾斜于所述弹体外壳、下端与所述弹体的外壳铰接、该槽室开口朝向所述弹体外侧，所述弹体的外壳上设有与该槽室开口对应的风阻板窗口、且该风阻板窗口后侧的弹体外壳表面设有与所述风阻板配合的凹槽；所述电磁推杆对应所述开窗设置，所述电磁档杆设置于所述槽室前方，所述限位块固定设置于所述槽室后方；所述倾角传感器及所述定位装置与所述无线传输装置电连接、所述控制器与所述无线传输装置及所述二次校正装置电连接。进一步地，还包括有倾角传感器，该倾角传感器设置于所述设备箱内、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种救援用抛投器精准抛投方法，其特性在于：包括以下步骤：一、数据库准备：在无风情况下，额定工作压力情况下，测量抛投器在竖直方向上的不同角度α0对应的弹头飞行距离s0及弹头飞行时间t0，建立无风情况下，竖直方向上抛投角度α、弹头飞行距离S及弹头飞行时间T之间对应关系的数据库；二、抛投准备：(一)无风时，抛投目标点设定：(1)遇险人员移动时，定义抛投器位于X点、遇险人员位于U点，根据如下步骤进行定位抛投目标点：①、测量遇险人员移动速度：定义遇险人员位于U点时为初始时刻，通过望远镜测量出抛投器距离遇险人员距离为XU，在一定时间段t’后，遇险人员移动至V点，再次通过望远镜测量出抛投器距离遇险人员距离为XV，根据两次位置测量出∠UXV；则遇险人员移动的距离UV＝(XU2+XV2‑2XU·XV·cos∠UXV)1/2，该遇险人员移动的速度v0＝UV/t’＝(XU2+XV2‑2XU·XV·cos∠UXV)1/2/t’；其中在三角形XUV中，∠XUV＝arcsin((XV·sin∠UXV)/UV)；②、预测抛投目标点：假设弹头在无风条件下飞行至抛投目标点W’时，遇险人员移动至W点，定义抛投目标点W’在X点至W点的延长线上，WW’＝0.5～1m；救援人员操作设备所需时间为tr，设弹头飞行的时间为td，则遇险人员在救援人员操作设备及弹头飞行时间段内移动的距离VW＝v0·(tr+td)；在三角形XUW中，∠XUV、XU、UV均为已知数，而VW＝v0·(tr+td)，XW’为弹头在飞行时间td时对应的弹头飞行距离，根据公式2XU·(UV+VW)·cos∠XUV＝XU2+(UV+VW)2‑(XW’‑WW’)2，将步骤一所建立数据库中弹头飞行时间T及其对应的弹头飞行距离S代入该公式中，找出满足该公式的td及XW’值、或最接近满足该公式条件的值，并将弹头飞行时间td记为t1、弹头飞行距离XW’记为s1；在三角形XUW中，∠UXW＝arcsin((UV+VW)·sin∠XUV/XW),其中UV＝(XU2+XV2‑2XU·XV·cos∠UXV)1/2、VW＝v0·(tr+t1)；(2)遇险人员静止时，抛投目标点设置在抛投器位置至遇险人员位置的延长线上、且距离遇险人员位置0.5～1m；(二)现场抛投参数设定：定义抛投器位置至抛投目标点的方向为标准方向，首先测量出风速v1、风向，根据步骤一建立的无风情况下的数据库找出与步骤(一)中弹头飞行距离s1对应的时间t1及竖直方向上的抛投角度α1,并根据以下风向与标准方向所成角度情况设定抛投器竖直方向及水平方向上的抛投角度：(1)风向与标准方向垂直时：抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α1，水平方向上迎风、偏离标准方向arccos(2·s12–t12·v12)/(2·s12)角度；(2)风向与标准方向所成角度为钝角β时：提取步骤一中的数据库的弹头飞行距离为s2＝s1+v1·cos(180‑β)·t1，与s2对应的弹头飞行时间为t2及对应的垂直抛投角度α2；此状态下，抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α2，水平方向上弹头抛出的方向偏离标准方向B角度、且与风向所成角度为B+β，B＝arccos(2·s22–(v1·sin(β‑90)·t2)2)/(2·s12)；(3)风向与标准方向所成角度为锐角γ时：提取步骤一中的数据库的弹头飞行距离为s3＝s1‑v1·cosγ·t1，与s3对应的弹头飞行时间为t3及垂直抛投角度α3；此状态下，抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α3，水平方向上弹头抛出的方向偏离标准方向C角度、且与风向所成角度为C+γ，C＝arccos(2·s32–(v1·cosγ)2)/(2·s12)；三、调整抛投器角度：根据步骤二设定的参数值调整抛投器；四、抛投器进行弹头抛射；五、弹头二次校正：(一)通过定位装置(53)来定位弹头位置，并通过无线传输装置(51)将位置信息传输至地面控制系统，判断弹头是否按照预定轨迹飞行；(二)若弹头按照预定轨迹飞行，则不需要对弹头进行二次校正；若弹头偏离预定轨迹，弹头临近预定轨迹一侧的风阻板(44)从槽室(43)弹出从而增大该侧风阻，使弹头向预定轨迹一侧转弯至弹头的飞行方向对准抛投目标点后，槽室(43)倾倒，使风阻板(44)落入弹体(3)表面的凹槽(32)内。...

【技术特征摘要】
1.一种救援用抛投器精准抛投方法，其特性在于：包括以下步骤：一、数据库准备：在无风情况下，额定工作压力情况下，测量抛投器在竖直方向上的不同角度α0对应的弹头飞行距离s0及弹头飞行时间t0，建立无风情况下，竖直方向上抛投角度α、弹头飞行距离S及弹头飞行时间T之间对应关系的数据库；二、抛投准备：(一)无风时，抛投目标点设定：(1)遇险人员移动时，定义抛投器位于X点、遇险人员位于U点，根据如下步骤进行定位抛投目标点：①、测量遇险人员移动速度：定义遇险人员位于U点时为初始时刻，通过望远镜测量出抛投器距离遇险人员距离为XU，在一定时间段t’后，遇险人员移动至V点，再次通过望远镜测量出抛投器距离遇险人员距离为XV，根据两次位置测量出∠UXV；则遇险人员移动的距离UV＝(XU2+XV2-2XU·XV·cos∠UXV)1/2，该遇险人员移动的速度v0＝UV/t’＝(XU2+XV2-2XU·XV·cos∠UXV)1/2/t’；其中在三角形XUV中，∠XUV＝arcsin((XV·sin∠UXV)/UV)；②、预测抛投目标点：假设弹头在无风条件下飞行至抛投目标点W’时，遇险人员移动至W点，定义抛投目标点W’在X点至W点的延长线上，WW’＝0.5～1m；救援人员操作设备所需时间为tr，设弹头飞行的时间为td，则遇险人员在救援人员操作设备及弹头飞行时间段内移动的距离VW＝v0·(tr+td)；在三角形XUW中，∠XUV、XU、UV均为已知数，而VW＝v0·(tr+td)，XW’为弹头在飞行时间td时对应的弹头飞行距离，根据公式2XU·(UV+VW)·cos∠XUV＝XU2+(UV+VW)2-(XW’-WW’)2，将步骤一所建立数据库中弹头飞行时间T及其对应的弹头飞行距离S代入该公式中，找出满足该公式的td及XW’值、或最接近满足该公式条件的值，并将弹头飞行时间td记为t1、弹头飞行距离XW’记为s1；在三角形XUW中，∠UXW＝arcsin((UV+VW)·sin∠XUV/XW),其中UV＝(XU2+XV2-2XU·XV·cos∠UXV)1/2、VW＝v0·(tr+t1)；(2)遇险人员静止时，抛投目标点设置在抛投器位置至遇险人员位置的延长线上、且距离遇险人员位置0.5～1m；(二)现场抛投参数设定：定义抛投器位置至抛投目标点的方向为标准方向，首先测量出风速v1、风向，根据步骤一建立的无风情况下的数据库找出与步骤(一)中弹头飞行距离s1对应的时间t1及竖直方向上的抛投角度α1,并根据以下风向与标准方向所成角度情况设定抛投器竖直方向及水平方向上的抛投角度：(1)风向与标准方向垂直时：抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α1，水平方向上迎风、偏离标准方向arccos(2·s12–t12·v12)/(2·s12)角度；(2)风向与标准方向所成角度为钝角β时：提取步骤一中的数据库的弹头飞行距离为s2＝s1+v1·cos(180-β)·t1，与s2对应的弹头飞行时间为t2及对应的垂直抛投角度α2；此状态下，抛投器设置参数为：垂直方向上的抛投角度为α2，水平方向上弹头抛出的方向偏离标准方向B角度、且与风向所成角度为B+β，B＝arccos(2·s22–(v1·sin(β-90)·t2)2)/(2·s12)；(3)风向与标准方向所成角度为锐角γ时：提取步骤一中的数据库的弹头飞行距离为s3＝s1-v1·cosγ·t1，与s3对应的弹头飞行时间为t3及垂直抛投角度α3；此状态下，抛投器设置参...

【专利技术属性】
技术研发人员：安伟光，丛钰洲，朱国庆，宋亚伟，梁凯，殷向伟，王元凯，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32