基本信息
- 项目名称：
- 自重驱动高层建筑多人循环逃生梯
- 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A类
- 简介：
- 作品针对目前频繁发生的高层建筑火灾及其它突发事件，选择通过逃生器具、沿建筑物的外墙落到地面的逃生方案，构思和设计了自重驱动高层建筑多人循环逃生梯，为楼内人员提供一种更加安全、高效的逃生方法。作品中的装置无外接动力源，以逃生人员的自重作为动力实现循环逃生，采用两个箱体循环上下，循环运作；作品具有自救和救援两种逃生方式，救援效率高、安全性好。
- 详细介绍：
- 1.1基本思路 1.1.1无外接动力源 由于在灾难发生情况下，电力、水力、气源等机械动力的来源极有可能遭到破坏，作品考虑了在无外接动力源的前提下，以逃生人员的自重作为动力实现循环逃生。 1.1.2安全易用 作品采用V型摩擦轮应用技术和可移动模式锥度应用刹车技术解决制动问题，以手动的方式控制逃生梯的下降速度，并具有自救和救援两种逃生方式，使用方便、安全性好。 1.1.3实现循环逃生 逃生梯含两个乘坐箱体，一个箱体位于高处，另外一个位于地面，通过定滑轮用钢丝绳连接，分别在两条半圆形轨道上滑行，一个箱体下降时，另一个箱体随之上升，以实现循环逃生，提高救援效率。 1.1.4实现地面控制 在楼底设计地面控制装置，包括手动转轮、减速器和离合器，逃生人员由于各种原因无法操作箱体时，地面救援人员可通过地面控制装置实现对箱体的控制。 1.2 技术方案、原理 1.2.1总体技术方案、原理 自重驱动高层建筑多人循环逃生梯由绳索滑轮装置、人员乘坐箱体、逃生人员乘坐箱、轨道齿轮装置、地面操作装置组成。轨道齿条装置安装在设计好的预留安装墙面上，两个人员乘坐箱安装在轨道上，箱内输出轴齿轮与安装在墙面上齿条啮合，通过滑轮绳索将两个人员乘坐箱体、地面操作装置连接起来，两个人员乘坐箱重量相等，当其中一个人员乘坐箱有人时，通过人的自重，在重力的作用实现下降逃生，另外一个逃生梯同步上升，实现循环逃生。 1.2.2人员乘坐箱方案、原理 人员乘坐箱由箱体、安全门、刹车机构、楼层自锁操作机构、绳索张紧机构、速度控制操作机构组成。人员乘坐箱为钢结构，8个角上有8个滑轮（或滑动轴承）安装在轨道上，使人员乘坐箱沿着轨道移动，刹车机构采用模式锥度自锁原理，分别由静、动两个模式锥面配合，通过齿轮齿条啮合，由速度控制操作机构、楼层自锁操作机构实现对人员乘坐箱下降速度和停车的控制和定位。绳索张紧机构由丝杠、弹簧组成，用于拉近绳索和控制地面操作机构上摩擦轮驱动力，保证地面操作正常。 1.2.3地面操作装置方案、原理 地面操作装置由自锁式涡轮蜗杆减速器、摩擦轮、手动操作机构、离合器组成。涡轮蜗杆减速器具有自锁功能，实现手动安全操作、人员乘坐箱下降速度稳定、安全。摩擦轮上绕有绳索，在张紧力的作用下利用摩擦力驱动人员乘坐箱下降、上升。离合器由手动控制（初始位置为分开），根据逃生方式选择。手动操作机构为手摇式旋转机构，控制摩擦轮的旋转速度。
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
- 研究目的： 随着城市化的加速发展，城区建筑高度和密集都日趋增加，高层建筑的安全隐患日渐突出。在高层建筑发生火灾等险情时，为保证人身安全，需要帮助人们迅速安全撤离。发生险情时，电梯往往因电力系统不稳定而不能使用，安全通道可能被烟火封锁。如果铤而走险，通过烟雾弥漫的楼梯，容易造成窒息死亡。特别是遇到上层和下层同时发生火灾的情况，处于火灾中的人们将无法通过已走火的楼内安全通道逃生，将面临死亡的威胁，除了等待救援或跳楼，只能是坐以待毙。为解决这一问题，作品选择了通过逃生器具、沿建筑物的外墙落到地面的逃生方案，构思和设计了自重驱动高层建筑多人循环逃生梯，拟为楼内人员提供一种更加安全、高效的逃生方法。 基本思路： 1、无外接动力源 2、安全易用 3、实现循环逃生 4、实现地面控制 创新点： 1、以逃生者的自重驱动逃生梯，不依赖外接动力源。 2、以两箱体一升一降实现了两厢内多人循环逃生，逃生效率更高。 3、可根据高层建筑具体情况，设计逃生梯承载人数，应用范围广。 4、拥有自救和他人救援两种逃生模式，适用的逃生人群广。 关键技术： 1、V型摩擦轮应用技术； 2、可移动模式锥度应用刹车技术。 主要技术指标： 1、逃生梯速度1～2m/秒； 2、一次逃生人数1～10人； 3、经校核有效高度150米。
科学性、先进性
- 作品“自重驱动高层建筑多人循环逃生梯”，经“中国科学院上海科技查新咨询中心”查新，得到的结论是：“未查到与该委托项目“自重驱动高层建筑多人循环逃生梯”完全相同的国内公开出版物报道。综上所述，由上海工程技术大学机械工程学院委托查新的‘自重驱动高层建筑多人循环逃生梯’课题，采用V型摩擦轮应用技术以及可移动模式锥度应用刹车技术等关键技术，自主研制了一种自重驱动高层建筑多人循环逃生梯。查新分析认为，项目方的研究具有新颖性，并具有重要的实际应用和市场开发价值。”(附查新报告)
获奖情况及鉴定结果
- 初期作品于2010年6月6日参加在同济大学举行的第四届全国大学生机械创新设计大赛上海赛区选拔赛获 “二等奖”
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 本项目拟定与企业合作开发
作品可展示的形式
- 模型 现场演示
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
- 作品针对目前频繁发生的高层建筑火灾及其它突发事件，选择通过逃生器具、沿建筑物的外墙落到地面的逃生方案，构思和设计了自重驱动高层建筑多人循环逃生梯，为楼内人员提供一种更加安全、高效的逃生方法。作品中的装置无外接动力源，以逃生人员的自重作为动力实现循环逃生，采用V型摩擦轮应用技术和可移动模式锥度应用刹车技术解决制动问题；采用两个乘坐箱体，其中一个箱体位于最高点，另外一个位于地面，通过定滑轮用钢丝绳连接，分别在两条半圆形轨道上滑行，两个箱体循环上下；作品具有自救和救援两种逃生方式，救援效率高、安全性好。 查新分析认为，作品具有新颖性，并具有重要的实际应用和市场开发价值。 团队成员同时认为，作品为结构相对简单的机械装置，成本不高，具有较高的经济效益和市场适应性。
同类课题研究水平概述
- 国内外现有的逃生装置主要有以下几类： 1云梯消防车 云梯消防车车上设有伸缩式云梯，可带有升降斗转台及灭火装置，供消防人员登高进行灭火和营救被困人员，是目前应用最广的高层建筑火灾的扑救及救援装置，常用的云梯最大工作高度一般为19米，26米，32米，39米，44米和53米。目前世界上最高的云梯车由芬兰博浪涛公司生产制造，取名为“擎天抢险消防平台云梯车”，最高有效高度为101米，相当于30层楼高，但造价昂贵，每台造价在2200万左右。所以，当今的云梯消防车存在有效救援高度和造价无法兼顾的问题，相比较，本作品根据模型以及理论设计选材校核后的数据计算，在150米的高楼上是可以运用的。但是，该装置并不局限于150米，根据我们的设计理论，电梯能装到多高的楼，我们的装置就能装多高，而且造价相对便宜得多。 2 便携式逃生软梯 便携式逃生软梯由主挂钩、主悬带、扶手、踏板、软梯线等组成，其特征在于：主挂钩连接主悬带，主悬带连接踏板；踏板连接软梯线，软梯线另一端则连接另一踏板，如此重复，构成软梯；主挂钩、主悬带、软梯线等全采用金属材质，以防止火灾等破坏。结构简单、使用方便且可以折叠实现便携式收藏，适合家庭及公司作为逃生工具，但在适用人群上存在某些不足，不太适合老幼妇残等人群。 3 逃生缓降管 逃生缓降管是较为先进的消防应急逃生通道。其设计原理是：在内外两层高抗拉力并经静电处理的布管内适当的位置，装置由特殊橡胶制成漏斗状、适合任何大小体型慢速通过、并具有松紧效果的环带，具有缓降效果。逃生管有4条支撑带，可承受3700kg以上拉力。布管每隔约70cm有圆铁圈保护，使逃生者在布管内不会因风大而碰撞到墙壁，尤其是布管下面出口不用固定也绝不会打结，因此人不会卡在里面，可连续逃生多人。但是双脚不能伸直者和孕妇无法使用。逃生缓降管根据楼层的不同进行报价，比如一条六七层的，需几万元，目前还没有推广。 4 救生气垫 救生气垫是一种利用充气产生缓冲效果的高空救生设备，采用高强度纤维材料，经缝纫、粘合制成，其气源一般采用高压气瓶。救生气垫仅限于高度为3~4层的楼房使用，随着高度的增加，其缓冲效果、作用面积也将大打折扣，因此应用范围非常有限。 5 楼顶缓降装置 楼顶缓降装置是一种安装于大楼楼顶的缓降装置，其顶端包括一个圆球、一个支架和滑动平台，圆球内垂下一根带着挂钩的钢索。
