基本信息
- 项目名称：
- 往复式高空逃生装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 城镇高层建筑物的增加，使得人员更加密集的聚集在高层建筑物中，如遇火灾等突发状况，很多人由于找不到逃生设备而丧失生命，给亲人及朋友带来巨大伤痛，尤其是2010年11月份上海的火灾及央视大楼起火，又一次为我们敲响了警钟。针对这种状况，为了减少不必要的损失， 我们设计了高空逃生装置，此装置采用窗子上沿箱体中固定的滚动轴承、刹车、限速、网兜等设备，能将当事人平安送到安全地带。
- 详细介绍：
- 2 系统总体设计方案 2.1 逃生装备的基本框架及结构的确定 高层着火，为了能安全有效的逃离现场，鉴于基本常识，我们选择从窗户入手，设计一套安全可靠的高空多人往复式逃离装置，已被不时只需！ 2.2 逃生装备功能的实现 本逃生装备主要是通过液压减速装置和双向刹车装置来实现高空逃生。首先随着绳子的下降，带动轴承的转动，此时双向刹车装置的闸线处于绷紧状态到松弛状态，起到减缓下降加速度的作用，液压减速装置同步启动，使主轴的速度限定在一定范围内，通过设定可使下降人员能达到最大速度为3米/秒，当绳子过半时，双向刹车装置缠线方向反转，闸线逐渐拉紧再次启动刹车闸片，随着人的不断下降，刹车装置完全启动，将主轴速度逐渐降低。这时被救人员也就到达了安全地带，从而实现了高楼逃生。 3 结构设计 我们设计的产品充分考虑到了安全性，多人性，往复性，自动性。 功能的实现主要由下面的四个基本机构来完成： 3.1 轴承传动装置 人乘坐的绳索与主轴相连，通过绳索的下降带动主轴转动，通过主轴传动，带动齿轮，连杆等装置，达到减速，刹车的功能。 3.2 液压减速装置 高空逃生系统中采用的减速器为液压限速器，限速器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中充满阻尼液体而且两层器壁间有带节流孔的隔板，使得被挡片分隔出来的两部分空间中的阻尼液体可以互相补充。当液体流经隔板的节流孔时，产生的阻尼力减小了重力的作用。其工作原理是主轴转动时，通过连杆带动限速器内的活塞上下移动，限速器腔内的阻尼液便反复地从一个腔经节流孔流入另一个腔内。阻尼力就是在具有粘性的油通过节流孔时产生的，此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦形成的阻尼，使活塞运动受缓，从而降低主轴转速。在油液通道截面等因素不变时，阻尼力与主轴转动速度增减和阻尼液粘度等有关，节流孔越小，阻尼力越大，阻尼液的黏度越大，阻尼力越大，轴转速越高阻尼力也越大。 3.3 齿轮刹车装置 产品构造： 由主轴上固定齿轮，变速齿轮，与轴一体的齿轮，闸线，定滑轮，固定在轴上的两半圆形闸皮等组成。 原理： 主轴转动带动闸线放松紧缩。 在主体产品上的作用： 起始时减小人下降加速度，最后减小人下降速度。 相关计算： 本产品每次限定两大人或两大人加小孩，可估算其重力约为１２００Ｎ，则重力的力矩和力偶的力偶矩相等 ＭＧ＝Ｇ＊ｒ Ｍｇｈ＝Ｍｇ＋Ｍｈ=２Ｍｇ ＝２Ｆｒ 所以 Ｆ＝Ｇ／２ 使用时因为刚开始就需要有下落运动，所以Ｆ<Ｇ／２ 本产品的F值设置为５００Ｎ, 在使用前通过试验调节变速齿轮使网兜下降一半时，通过变速齿轮变速，轴Ｃ轴Ｄ上的闸线完全打开，而后随网兜下降闸线锁紧，达到应用目的。 3.4 网兜载人装置 轴两端的乘人网线反向缠于主轴，一端绳子下降，另一端绳索上升，从而起到往复作用；坐人的网兜 ，前后和底部都是网，左右各是两根绳，保护逃生者的安全。 网兜乘坐说明： 1、一个网兜最多可以坐一个儿童和一个大人。 2、此逃生装置有两根绳子从两端运逃生者，一根绳子上有2个网兜，逃生者背对背乘坐。 4 作品特点 1、使用方便，快捷，可同时承载多人并具有往复性 2、本产品完全有机械部件构成，不浪费能源，安全可靠 5 安装说明及使用方法 本装置安装时可按照正常窗户的安装说明来安装 5.1 安装说明 1、建筑洞口尺寸公差应符合GB5842要求，毛洞口±10，半精洞口±5.若洞口尺寸不符合要求，需进行必要处理。 2、门窗的施工安装必须符合水平度、垂直度和平面排列的要求。 5.2 安装顺序 1、清理洞口，将灰渣铲平、扫净。 2、将窗框立于洞口，用吊线锤、规尺和水平仪等确定框的安装位置，安装一个固定卡，并用木楔临时定位。 3、调整好窗框水平垂直度，自上而下将框与墙体连接固定。安装连接件可用膨胀螺栓或者可调固定件，螺栓或固定件之间的距离不超过60mm,窗框与墙体连接点一般不少于8个。 4、框与墙体四周的缝隙必修用石棉毡或隔声棉、塑料泡沫或密封膏填充。应尽可能避免使用水泥砂浆或油灰砌缝。 5、塑料门窗的玻璃通常安装在门窗安好后安装。安装玻璃时先上短压条，后上长压条。 6、安装完毕要做好清洁整理工作，门窗表面上PE保护膜在验收合格交付使用后方可揭下。若有油污可用水溶性洗涤剂清洗，禁止使用类似丙酮等化学液擦洗。 5.3 使用方法 使用时打开上面的窗户，进而打开箱体，以下面的窗户为平台乘坐箱体内掉出的网兜下降到安全地点。 特别说明： 安装时应先安窗上的箱体，首先对墙体加工出一个和箱体的尺寸相同的洞孔，然后如上窗的安装说明安装即可。 6 前景展望 展望未来社会的发展，国家一直在倡导构建和谐社会，强调以人为本，我们运用此设备在高空危难中解救受灾人们，来减少不必要的损失，定会得到社会及企业的认可，而且得到广泛倡导，因为本产品成本较低，经过对各种数据的计算，有很好的实际应用。创新点亦十分突出，可以很好的应用于市场。 参考文献（Reference）： [1]刘鹤年主编，流体力学（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2004 [2]李人宪主编，有限体积法基础，北京：国防工业出版社，2005.7 [3]
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 城镇高层建筑物的增加，人员更加密集的聚集在高层建筑物中，如遇火灾等突发状况，人员如何在高层安全逃生已是越来越受到关注的问题。本产品设计发明的目的是为了解决高空建筑发生灾情救援的低效率问题和人员的自救逃生问题。基本思路是采用在窗子上沿箱体中固定的滚动轴承、刹车、限速、网兜等装置，实现人员在高空中的安全逃生。 创新点如下： 1.纯机械结构，避免断电等对其的影响 2.自动限速结构的应用，增大了适用人群的范围 3.承载能力强，能多人同时承载 4.往复结构的设计，使更多人能在最短的时间到达安全地带
科学性、先进性
- 现有技术主要分以下几种：空气阻力型，摩擦制动型等。空气阻力型由于生产足够阻力的叶轮体积很大，所以该设计有体积大、重量大、转动机构暴露在外的不足。摩擦制动型：摩擦往复式救生缓降器，该设备在缓降时摩擦材料消耗较大，随使用次数的增加安全系数逐渐降低。本装置体积小，同窗户一起安装，适用于人员活动密集的高层商厦，通过转动轴及其两侧的逃生索实现逃生网兜的上升、下降往复循环，双网兜式设计大大增加了逃生速度。液体限速装置的应用能使乘坐者最大速度限定在3m/s.双向刹车装置不但减小了初速度，更降低了降落速度。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 未转让
作品可展示的形式
- 图纸，图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本产品同普通窗户的安装过程大致相同，具体内容见安装说明及使用方法。考虑到防盗问题，本产品只有在上面的窗户打开时方才能使用本产品。使用时打开上面的窗户，进而打开箱体，以下面的窗户为平台，乘坐箱体内掉出的网兜下降到安全地点。本产品采用液压限速装置，不仅限制速度的过快增加，同时能限制最大速度；双向刹车装置与双网兜设计的结合，大大增加了救援效率；装置全过程自行运行，使用简单便捷，适合各类人群，安全系数高，随时随用，可达到多人往复式的救援模式，本产品适用于高层地点，如酒店，企事业用人单位、家庭住宅等等。 本产品是成本低廉，制造简单，功能强大的高空逃生装置，而且本产品有着科学的设计原理和运行结构，是在现有技术上的一次提升，同时实现了真正意义上的高空自救逃生，具有较强的实用性和推广价值，所以具有巨大的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 城镇高层建筑物的增加，人员更加密集的聚集在高层建筑物中，如遇火灾等突发状况，人员如何在高层安全逃生已是越来越受到关注的问题。针对此问题，很多科研人员致力于研究高空逃生装置，各种类型的逃生装置如与雨后春笋般出现，它们都能达到高空逃生的目的，但是同时存在着很多的不足，弹性式高空逃生装置用弹力做阻力，阻力与弹簧伸长量有关即与下降位移有关，越往下阻力越大，还有可能在落地前反弹，而且无法做到下降时匀速；摩擦式因为长时间磨合，摩擦系数有所改变，性能也不稳定。空气阻力型由于生产足够阻力的叶轮体积很大，所以该设计有体积大、重量大、转动机构暴露在外的不足。 本设计借鉴前人的产品，及其精华，在缺点处加以改进，从而更加完美的实现了多人式高空往复逃生。通过窗上固定箱体内的装置，如刹车，限速等设备，大大提高了高空自救的安全性。同时双网兜设计结构又比以往有效的增加了救援人数，故本产品很好的解决了以往研究设计中存在的不足，同时又创造性地设计使整体固定在墙上，与同类产品相比更安全，更便捷，更好的完成多人往复式的自救任务。 高空往复设备与现有逃生装备相比较，有以下突出特点： 1、利用液压限速装置控制速度，通过液体产生的阻尼力来限制速度，任何质量下能保证最大降落速度维持在3米/秒。 2、两级减速：利用了两级减速装置，使初始速度和降落速度降到人体承受的安全速度 3、利用特制安全绳做的双网兜，不仅防火，而且强度高，保证了速降的安全性同时增加了救援人数。
