基本信息
- 项目名称：
- 带有居家功用的行程可控救生梯
- 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B类
- 简介：
- 作品以救援、逃生为主题，在实验和理论分析的基础上设计了一款带有居家功用的救生梯及其配套设施。不仅可以在发生危险的时候为不同的人群提供逃生，而且可以通过简单的变形，成为日常生活中的家具，如椅子，凉衣架，桌子等。作品结构新颖简单、经济实用，变形方便，具有一定的推广价值和市场应用前景。
- 详细介绍：
- 救生梯主要分为梯子本体部分、下滑部分与其他辅助机械结构组成。辅助结构是为了提高梯子的变形能力、救生时的安全性和稳定性而设计的。主要包括长度可调的伸缩式挂钩、加强安全性的固定架和扶手、加强梯子稳定性的弹簧自锁机构、用于控制速度的下滑控制机构和刹车机构等。 本体部分是由多块结构板连接而成的长5米左右的梯子。每块结构板是由爬行和滑行两部分组成。这两部分分别考虑了不同人群自身的特点，为其提供不同的逃生方式。如成年人或青少年体力较好、行动迅速，比较适合传统的梯子结构，以攀爬的方式逃生即可；老年人或小孩等弱势群体体力较弱、行动迟缓，并不适合要靠自身体力爬行逃生的传统救生梯，需要可以控制速度的滑行梯来帮助逃生。而利用连接件的旋转、翻折、抽拉等使救生梯可以变形为一般家具，如可以变形为椅子、桌子、婴儿车、购物车等以增加它的功用。 下滑部分承受人的重力、扭力等。是受力较大的一部分。通过受力分析保证这部分的强度和刚度。 辅助结构是为了提高梯子的变形能力、救生时的安全性和稳定性而设计的。主要包括长度可调的伸缩式挂钩、加强安全性的固定架和扶手、加强梯子稳定性的弹簧自锁机构、用于控制速度的下滑控制机构和刹车机构等。 配套设施是一种为居住在较高层居民设计的。主要用来增加救生梯救援长度、提高救生梯救援能力的辅助设备。 每个部分的结构设计如下： （1）梯子本体部分——用铰链、百叶结等活动连接件连接6块结构板组成一部5米长的梯子。每块结构板组合了下滑逃生用的滑道结构板、爬行逃生用的普通梯子结构和铰支座组合为一刚性结构板。该铰支座架用于减少梯子的摇晃，增加下滑时的稳定性，同时用于加强梯子的整体刚度。利用连接件的旋转、折叠，抽拉等可以在没有危险发生的情况下变形成椅子、婴儿车、小推车、桌子等；而在发生危险的时候快速、方便的恢复成梯子。同时在连接处装有弹簧自锁装置和搭扣以保证恢复成梯子后，每一块结构板可以处于同一平面上且使整部梯子整体成为刚性从而加强了稳定性和安全性。 （2）下滑部分——平时是椅子的座椅面和座椅背。安装在座椅面侧面的扶手可以上下滑动，并且与固定架之间的连接是可拆卸的。在椅背的上半部分和下半部分装有两个内嵌部分。其同时嵌于滑道中以保证下滑时椅背能贴住救生梯主体部分而不会向外倾斜。这样不仅减少了下滑时的干扰，而且提高了下滑时的安全性。另外，在下滑部分上装有刹车机构并由下滑控制机构控制其下滑速度。在利用爬行面逃生时，可以拆卸下滑部分，而不会干扰爬行面。 （3）辅助部分——辅助结构包括下滑控制机构、挂钩、固定架、弹簧自锁机构、刹车机构等。 1）下滑控制机构——下滑控制机构是由齿轮系行程放大、螺纹自锁、3个滚筒和一些钢丝绳组成。 2）伸缩挂钩——该挂钩装在梯子的本体部分上。其结构由外套部分、可自由滑动的内嵌部分与一螺栓组成。此挂钩可以适应宽30mm-300mm的悬挂平台。 3）固定架——是由空心的铝合金材料焊接而成。除可固定由梯子变形成为的椅子结构外，该固定架可与挂钩内嵌部分组合，变为小推车，在平时买菜、购物时用于放物品。 4）刹车机构——是利用弹簧恢复力产生压力而增大摩擦力刹车。其是由弹簧和连杆结构组成。一般情况下处于刹车状态。当需要运动时，则向内旋转把手，拉升弹簧使压力减小而降低摩擦。 （4）配套设施——是由日常生活中阳台上的护栏变形而来，其主要结构如左图。其利用上一楼层的可动导轨条下落时产生的冲击力和自身重力压缩弹簧带动挡板下移，使凸轮条移动，旋转动导轨到某一和阳台护栏上开孔配合的位置，使其下落冲击下一楼层的弹簧活块机构。如此重复至一楼。最终形成一条长导轨。该长导轨可用于增加救生梯下滑长度。
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
- [设计目的] 通过对现有结构的重组改良设计本作品。旨在设计一款易于被人们接受，在日常生活中是普通的家具；而在发生火灾等突发状况下能快速变形为救生梯，帮助居住在中低楼层段的人群自救的逃生工具。 [基本思路] 本项目设计的救生梯组合是由救生梯及其配套设施组成。救生梯长度5米左右、负重不超过120kg、缓降速度0.6-1.5m/s。 通过改良救生梯救生方式和赋予传统救生梯多种变形能力以使其具备多种居家功用这两方面进行设计的。它是由梯子本体部分、下滑部分与为了提高梯子的变形能力、救生时的安全性和稳定性而设计的其他辅助机械结构组成。 [创新点] （1）考虑到弱势群体（老人或小孩等）的逃生，采用了滑行结构与传统杆式爬行结构的组合。使用爬行面使行动方便的人爬行逃生，使用滑行面可为行动不便的人群提供快速滑行逃生。 （2）考虑到实用和经济效益，设计了可变形成有日常实用功能的结构。通过简单的变形或拆卸等变成有实用功能的结构，如婴儿车、晾衣架、椅子、桌子等。满足了不同家庭的日常需要，大大增加了利用率与和选择性，提高了经济效益。 （3）考虑到使用方便，采用辅助挂钩结构代替单一的挂钩；并设计了配套设施以增加救生梯的长度，为高层自救提供了一种便利的逃生方式。 （4）考虑到稳定与安全，采用整体板结构代替易摇晃的绳索结构，而且利用了多种机械结构特点，如机械“死点”、螺纹自锁等从而增加了梯子的安全性和稳定性。 [关键结构] （1）下滑控制机构 （2）配套设施 （3）梯子本体部分
科学性、先进性
- （1）目前的救生梯几乎没有日常功用，导致人们不愿购买备用。相比较，本作品设计的救生梯通过改变连接方式和结构的重组使其可变形成多种生活必备物件，如小推车、婴儿车、老年车、家用梯、桌子等可以满足不同家庭的不同需求。大大的提高了利用率，使人们愿意接受它。 （2）目前的家用救生梯不是设计成了适应性差的攀爬结构，就是需要整体改造楼房建筑，专门人员进行维护等的救生电梯。工程浩大而且可行性低。本作品设计了带有滑道结构的家用梯，即滑爬两用。无需改变楼层结构即可使梯子适应不同人群的使用。更加人性化、可行性和实用性高。 （3）大多数救生梯的设计主要集中在对梯子本身的改良而都忽视了对扶手的改良。导致设计出的救生梯实用性不足。本作品改进了挂钩结构。利用伸缩式挂钩使其可以适应不同规格的阳台、窗框等增加了梯子的可行性。 另外，大多数刚性救生梯的长度有限，不能帮助住在高楼中的人们自救。本作品为救生梯特别设计了一款配套设施，为住在楼层较高处的人们提供一种逃生的方法。增加了梯子的环境适应性、降低了应用要求。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 还未技术转让
作品可展示的形式
- ■实物、产品 ■模型 ■图纸 ■现场演示 ■图片 ■录像 ■样品
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
- [使用说明] 本作品不仅用于发生危险时，不同群体的逃生；且在生活中可作为家具使用。 生活中，座椅是基本形态；当把轮子翻下，上移下滑部分即为婴儿车；下移下滑部分是老年推车；取下固定架和挂钩的内嵌部分组合为一小推车；把后背展开即是一部1.2米的家用梯。 家中着火时，可与上下左右的邻里连接，逃离现场。在使用下滑部分逃生时，先把梯子挂与阳台，再上提护栏，梯子将自动变形。而在利用爬行面逃生时，取下下滑部分，再把救生梯挂在阳台上即可爬行逃生。 为椅式救生梯设计的配套设施是由阳台护栏改进而成。用于在事态十分紧急、火势较大时，使高层居民可以安全到达地面。使用时，连同保护结构（即固定架和护栏）一起取出下滑部分。把它套进由阳台护栏变型而成的超长滑道中。利用速度控制和刹车机构下滑逃生。 [可行性] 本作品“人性化”的考虑了弱势人群，设计滑爬两用结构，为更多的人提供自救的方法。在生活中又可作为家具使用。一物多用，节约资源，使生活更加经济、便利。使人们不再认为救生梯是日常中的“废物”，易于被接受。
同类课题研究水平概述
- 目前国内救生梯设计方向主要有小型家用救生梯和通过高楼整体改造，附加大型救生设备两种。 小型家用救生梯主要有可折叠柔性救生梯、机械传动式变形救生梯等。它是通过改变机械传动或连接方式而很少有通过结构重组或附加配套设施的方法以改良救生梯。这样导致目前救生梯在日常生活中的实用性很差，大多说的救生梯都只有防盗窗或晾衣架的功用。如以下专利[1]到[4]中介绍的救生梯设计。 大型救生梯设备主要通过缓降器、承载电梯等方式。通过整体改造建筑结构的方式安装救生设备。此设备大多比较昂贵、视觉感受差、需要安装与维护、对环境要求高等限制而很少被人们接受。如下介绍的XLJH480系列救生缓降器或XLYH100移动式救生装置 对于救生梯挂钩的改良专利或文献几乎为零。 一种逃生梯防盗窗[1]设计了一种逃生梯防盗窗,包括窗框架、防盗网。防盗网有固定网片和活动网片构成。这一发明结构简单、方便实用。在平时即时防盗窗，发生危险时利用固定开关和活动拉杆使其变形。 兼具吊挂晾晒衣物功能的逃生梯[2]是由两根链条和设置在两条链条之间的若干踏板构成。这一发明平时用于晾晒衣物，做晾衣架，而发生危险时可以变形为救生梯。 可作为紧急逃生梯之铁窗设备[3]平时可用于防盗，在发生危险时，将梯片降下并方便的拼接成逃生梯。 具逃生梯的铁窗[4]包含一呈倒U形的框架、一封盖该框架一侧面的前架，一封盖该框架一侧面的底架。平时的铁窗即可方便的变形为救生梯。 XLJH480系列救生缓降器要求安装在建筑物楼顶平台上或设备层中；要求移动平台前端及救生仓下降的通道无任何突起的建筑结构、线缆管道、树杆等障碍物及易燃物。 救生仓落地处红线区内不得堆放杂物和车辆，必须保持人员疏散畅通。 在每次强风来临前，务必将移动平台与底座锁牢（共四处锁点）。强风过后，解除三个锁点，仅留手柄摇轮上方一处锁点。还要配有经过专门培训的救护人员进行维护、保养和使用。 XLYH100移动式救生装置适用在具备面向建筑物外空间的安全救生门或玻璃幕墙的地点使用。 同样要求下降通道应无任何建筑物、缆绳、树干等障碍物，地面无杂物。 而且装置调试后，不得变换其它高度位置使用，如更换高度位置使用，还要有专业人员重新调试。
