專利名稱：樓上居民消防應(yīng)急速降平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所申報項目并非高新技術(shù)，只是基礎(chǔ)物理在常生活 中的具體應(yīng)用而已、但構(gòu)思新穎。
所涉及的一般流體力學知識，作用原理類似于氣缸、活塞結(jié)構(gòu)， 但實物大部為柔性材質(zhì)，而且、上段"缸體"上有微孔可泄氣，中段 為部分可泄氣，下段則完全不能泄氣，正因為如此"活塞"由上至下 才會自動出現(xiàn)快、慢、停的變化:。通過試驗確定三段長度的比例，化 解人體在高處所具有的勢能、為掣動提供能量，使其在落地前消耗殆 盡(接近于零)，則人體落地時將不會受到任何撞擊傷害。
背景技術(shù)：
樓上居民面臨火災(zāi)險情時，首先想到的是如何遠 離現(xiàn)場！查閱專利文獻涉及此類器材，主要為機械緩降裝置、以及 低樓層使用的金屬巻梯。.其救助功效肯定；安全風P會較大；青壯年及 熟練人員可用；但不適用于廣大人群、尤其是老弱病殘人等
發(fā)明內(nèi)容
人所共知任一樓層著火(有電梯的會立即停止運 行)，樓梯間成了拔火罐。濃煙、火苗順著樓梯往上爬，通道頓成死 路!著火層以上居民受困，只能等待別人救援。遇上這種情況，所受 煎熬、難以想像。不少人無法忍受折磨縱身下跳造成傷亡、屢見報導。
人自高處落下摔傷，是因勢能轉(zhuǎn)化成動能并在著地時，能量瞬間 釋放所造成.若延長此時間至數(shù)秒、甚至數(shù)十秒，設(shè)法將能量逐步消 耗，則人體將不致受到傷害。.
有鑒于此下面介紹一種速降平臺，萬一遇上火情，受困人可借 其越窗而出、實施自救.迅速脫離險情，安全^fe達地面。
一、具體結(jié)構(gòu) 速降平臺由三部分組成。
1、 金屬吊桂支架一吊架；它由兩根角鋼、四條扁鋼和三支圓鋼 (兩支與窗等寬用于下方， 一支比窗寬長100m用于上方)組裝而成， 用前將其拼好，推出窗外掛牢即可，具體結(jié)構(gòu)見圖l。
2、 由阻燃、高溫強度豐支好的幾種細絲作經(jīng)綿紗編織而成的長筒 形袋狀物一吊袋；它的主體材質(zhì)與阻燃布相同，但部分經(jīng)綿紗由碳纖 維、不銹細絲和尼龍絲所代替，需要袋底時，可將下端繞自身中心線 旋轉(zhuǎn)擰緊并打一死結(jié)即可。由于吊袋下部外表面均勻涂有橡塑層，因 此可保障使用中跳吊兩袋底及柱面構(gòu)成的容積內(nèi)氣體不會從此處泄 漏。
吊袋上部留出了 3m長的一段不加煒紗，并將經(jīng)紗均分為四股各 自編成小辮、以作系掛用，另一端亦可按此辦理，但長度以lm左右 為宜，具體結(jié)構(gòu)見圖2。.
吊袋的外表面按上、中、下分為三段全部沒有涂層的為上段， 涂層上尖下寬的為中段，整個覆蓋的為下段.三^a并不相等，不高樓 層沒有上段，甚至沒有上、中段。
離吊袋底適當高度開一 1200trn的豎縫,其外貼一塊裝有1200— 1400mm長的防水拉鎖，拉鎖開口線與吊袋上的豎縫要錯開.40咖不 重合，兩者之間墊一層耐磨的薄塑料紙，經(jīng)此處理袋內(nèi)氣體受壓時， 就很難由4i鎖處泄漏。
當使用人隨跳袋降至吊袋底部時，即可跨出跳袋，打開拉鎖外出。
3、上》丈充氣球，下放平臺的袋狀編織物一跳袋； 跳袋所用材質(zhì)可與吊袋全同，外徑與吊袋相等或稍小，具體結(jié)構(gòu) 見圖3,它由以下幾部分組成
1) 置于跳袋上方并與其牢固系緊的充氣球，其直徑可與吊袋相
等；
2) 跳袋下方為具緩沖減震作用的平臺、具體結(jié)構(gòu)見圖4，內(nèi)置兩 只環(huán)胎(其中一只為備用)、兩個環(huán)胎下均有金屬支撐架，以防止環(huán)胎 局部徑向移動。借充氣量多少可改變平臺腰徑，調(diào)節(jié)跳袋下行速度， 它的充放氣通過球囊與膠管來實現(xiàn)。內(nèi)置壓簧的柱嚢在軸向受壓之 后，可由限壓閥泄氣，在吸收與消耗能量的同時，起到減輕對人體的 沖擊強度的目的。撤去外力后，彈簧又會釋放儲存的能量，借底部的 單向閥吸氣、使柱嚢恢復至原始狀態(tài)。.
以匸微孔橡膠作成之減震墊，在環(huán)胎之上，柱嚢之下各放一塊，使 平臺與吊袋中心線重合并減輕跳袋落至吊袋底部時對人體的沖擊。
3) 在離平臺上方約500mm處，開一 1200mm長的豎縫，內(nèi)貼厚布 (如帆布)，寬比豎縫長度長50mm,長比跳袋周長多40mm，以豎縫一
邊為基準，將厚布貼在跳袋內(nèi)表面一周多一點，并以針線沿上下兩邊 縫牢在袋上，以便人由此進出不傷及人體和特殊情況下作人體掣動時
的靠墊。
二、工作原理
人進跳袋站于平臺上，在人體重力作用下，借吊袋下滑至地面,。 過程中，有下面幾個力先后或同時參與作用。
1、環(huán)胎充氣量為定值且不變時，它與吊袋的接觸面相對滑動摩
擦阻力f起阻止人體下滑的作用，設(shè)該力對應(yīng)于跳袋橫斷面的壓力強 度為.Pr、可以粗略地認定它是不變的常數(shù)，并伴隨在滑行下降過程的 始終。
2 、囿于兩袋底及其袋面間的密閉氣柱在人體重力作用下作彈性 變形，氣體的壓強P于跳袋在吊袋中任一位置時不盡相同。而隨人體 的下行，跳袋下氣體不斷受到壓縮，氣柱的壓強P應(yīng)呈二次方程持續(xù) 上升，但當壓強P達數(shù)值P泄后，氣體則由布孔外泄，使密閉氣體壓 強遞增速率不能按曲線方程上升，因而人體下移速度逐步加快。為使 這一速度能為大多數(shù)人所接受，必須使掣動能量加速遞增發(fā)揮減速作 用。為此人為地在吊袋表面，將布孔的安排設(shè)計成由上至下逐步減少、
'直至某一高度(中下兩段交界處)，吊袋上無布孔可供泄氣(所采取的
辦法是在吊袋外表面涂橡塑，上段不涂、中段涂成上尖下寬的犬齒 狀、下段全涂) 當跳袋下行時，下面氣柱的壓強在不斷上升，而隨 著跳袋的下移，吊袋上的布孔數(shù)迅速減少，直至為零。出現(xiàn)隨壓強的 上升，氣體通過布孔的流速在上升，但流量不升反降，因為可供泄氣 的斷面積或可供泄氣的布孔數(shù)在減少，促使氣體壓強P上升， 一個因 素制約著另一個因素，直至布孔完全消失，這種相互制約的關(guān)系才會 消失。結(jié)果是氣體不斷受壓縮，壓強在增高，而人體在高處所具有 的勢能也在不斷轉(zhuǎn)化成動能， 一部分為氣體所吸收儲存、另一部分則 為阻力所消耗，造成人體呈不斷減速下行的實際效果。 .
由上而下吊袋面上布孔"多、少、無，，的安排， 一經(jīng)確定即不可 更改，使用中在任一高度所起掣動作用完全按預(yù)先設(shè)計要求自動進 行，無需人為干予。
重力始終在作用，人體所處高度不斷變化，跳袋下氣體壓強不斷
在增長。由高等物理可知密閉容器內(nèi)氣體受壓有 PoV產(chǎn)P!V!-P2V產(chǎn)……-PmVn-K;
這是等軸雙曲線方程，請參閱圖5。 PV座標系中的一支曲線說明 在壓強增大時，體積縮小，但即使壓強再大,體積也不會為零。也就 是說只要吊袋下端不泄氣，站在平臺的人是不會落至袋底的，因此 必須加設(shè)一個限壓閥，通過它泄氣減壓，才能讓人繼續(xù)下滑至袋底外 出。 P:—壓力、壓強；V—體積；K—常數(shù)；
到P—Pf>PR、限壓閥打開，跳袋下吊袋面全涂橡塑層內(nèi)氣 體則經(jīng)跟壓閥上泄進跳袋泄壓。此時人體緩慢下行，當使柱嚢內(nèi)彈簧 受壓縮，其中氣體也進跳袋，此時人體則以更慢的速度下行，變隄落 至吊袋底部。
注卩一物體從ll層高樓下落(層高為2.9米)，用不用速降平 臺比較情況參見示意圖6。
由自由落體公式V,gt;及h-gt72;因V。-0;故有:y-gt,h 上列式中V (Va)—速度(初速度)(米/秒)；g——地心引力加速度 (米/秒2)
t:——時間(秒)；h:——物體落點高度(米) 物體起落點高度為2.9x10+1.2 (窗臺高度)-30. 2 (米)，代 入上式
V = /2gh- /2 x 9. 8 x 3. 02- /591. 92=^24. 33(米/秒)
t-V/g-24. 33/9. 8^2. 4S(秒)
注2。由普通物理
式中i——沖量(千克.米/秒)；m—-質(zhì)量(千克)；V---速皮(米 /秒)。
顯然，使用人的質(zhì)量是不變的。上式告訴我們沖量與速度成正比。 自由落體初速度為零，隨后加速到達地面時最快，所以沖量很大。
用速降平臺時，初速度為零，隨后加快，但在幾種人為設(shè)置掣動 力作用下、很快減速，貼近地面時、幾乎為零，因此沖量極小。
以1°中計算結(jié)果為例設(shè)平臺使用人體重為60公斤；
自由降落沖量I自由-M V末自由=60千克x 24. 33米/秒=1460千克 米/秒； _
乘速降平臺下行落地(設(shè)平臺落地的末速度V末平,為0. 5米/ 秒，這是易于做到的)。沖量I乎廣M.V末平廣60千克X 0. 5米/秒=30 千克米/秒；
I自由/ I平臺=1460千克米/秒/30千克米/秒=48 (倍); 說明用不用速降平臺。兩者差別非常懸殊。
三、操作實例
1、險情發(fā)生后，先將吊架推出窗外卡牢，再將吊袋入口的 四根辮繩依次插進角鋼上的帶縫孔中，為更加保險、可使辮繩由 上方進吊架框內(nèi)，向外翻上繞角鋼一圏插進角鋼上的帶縫孔中。
借辮繩上的錐形墊圈及死結(jié)而被卡死在孔中、隨即放下吊袋，并 將長辮繩系于室內(nèi)固定物或笨重物體上，將跳袋最上端的環(huán)與上
下傳遞繩索上的自鎖掛勾扣牢，納跳袋下部于吊袋中，人由跳袋 .中部豎縫進跳袋、縱身下跳，速降過程開始。
在使用人到達吊袋度部后，即可由跳袋上豎縫中伸手拉開吊袋上 的拉鎖， 一步跨出跳吊兩袋。隨手將跳袋環(huán)從自鎖掛勾上摘下，攜出 袋外、(此時袋內(nèi)的自鎖掛勾會因袋外與其以繩索相聯(lián)的另一自鎖掛 勾的附加配重下落而將其拉至吊袋上端的入口處。)并掛于袋外的自 鎖桂勾上以保l^人員的正常使用.此時第二人即可重復第一人的操 作順序?qū)嵭凶跃?，其余人等可仿此進行。
2、 打開吊袋底結(jié)、置跳袋下部于吊袋中，使環(huán)胎、備用胎充氣 至人進跳袋站在平臺上不下滑，此時緩慢放氣、人將隨平臺緩緩下滑 落地。只要袋底有絆紗部分已觸及地面，則人體將不致受到傷害。
3、 打開袋底的結(jié)，可將兩條甚至多條吊袋接長后使用。由地面' (或先下地)人員協(xié)助，將底端牢固系于較低矮的樓層內(nèi)形成懸索，人 沿袋下滑至低處,落在松軟的氣墊上，可做到依次而入逐一而出。在 受困人員爭支多的場合，是快速撤離群休的好辦法。不排除將吊袋與云 梯、充氣墊等組合成為流動救生滑梯，救受困者于水火之中，使云梯 所及之處、受困者均可快速撤離。
4、 對樓層不高的居民，可只購吊袋而不配.吊袋。用法為先打 開吊袋的底結(jié)，將袋口繞心中線擰轉(zhuǎn)幾圏，然后將袋口朝下系牢在吊 架上，再向下納袋身于袋口中，使吊袋的里外面對調(diào)、隨后人進袋內(nèi)， 此時人若不順擰袋身使麻花段上移、人則不可能下降。不停如此操作， .使用人即可順利抵達地面。
5、 速降過程中、即令除柱嚢外的其它措施未發(fā)揮應(yīng)有作用，使用人又不采取任何其它措施，"隨身攜帶"踩于腳下的柱囊、相當于 安全氣嚢。借彈簧的緩沖與橡塑柱嚢的慢泄氣將沖擊地面的過程延長 若干秒、所起緩沖減震作用，可使使用人所受傷害降至最低程度。
四

圖1、吊架
1、 026圓鋼三支，其中一支比窗框的寬度長100mm，圖中上方，
另兩支與窗框?qū)挾认嗟?，圖中下方；
2、 扁鋼四根，50x4四根兩倆長度相等，與角鋼組成兩套30°、 60°直角三角形；
3、 角鋼50 x 50兩根；
4、 每只角鋼上開兩個開口的錐孔，并與辮繩上的錐形墊圈匹配; 圖2、吊袋
1、 吊袋袋身；
2、 由經(jīng)紗編織成的辮繩；
3、 吊袋外涂成犬齒狀橡塑涂層的中段；
4、 兩頭系自鎖掛勾(一在吊袋口上方， 一在吊袋外掛于拉鎖上方) 的繩索；
5、 吊袋外表全涂橡塑層的下段；
6、 長度為1200—1400 mm外貼的防水拉鎖、人經(jīng)此外出；
7、 由末端繞自身中心線擰轉(zhuǎn)并打成死結(jié)的袋底； 圖3、跳袋
1、 吊環(huán)；
2、 充氣球(可令其直徑與吊袋直徑相等)； 3、 跳袋袋身、可與吊袋材質(zhì)及直徑全同；
4、 離平臺稍高處1200咖的豎向開口；
5、 平臺；
圖4、平臺結(jié)構(gòu)
I、 2、防止環(huán)胎局部徑向移動的支撐架；
3、 限壓閥(預(yù)定數(shù)值可調(diào))；
4、 充教氣球嚢；
5、 微孔膠墊；
6、 備用環(huán)胎；
7、 環(huán)胎；
8、 壓簧；
9、 單向閥；
10、 橡塑柱嚢；
II、 微孔膠墊；
圖5:密閉容暴內(nèi)氣體壓強和體積相互變化關(guān)系圖 1、 p一V座標系中等軸雙曲線的一支； 圖6、用不用速降平臺效果對比示意圖
1、 按自由落體方式下落曲線；
2、 使用速降平臺下滑曲線；
權(quán)利要求
1、以柔性氣缸中置直徑可變的活塞、且缸壁由上至下各處均能按需自動泄氣的要求、構(gòu)思出人在跳袋中的平臺上沿吊袋下移，迅速脫離險情的安全救生裝置。在袋底貼地的情況下，盡量將人體勢能消耗殆盡，而動能直至為零，此時跳袋才會靜止于吊袋底部。實現(xiàn)無沖擊感的軟著陸目的。
2、 因先后或同時予置了幾種翠動方式，有些是事先預(yù)設(shè)的，有 的可在使用中調(diào)整.顯得既機動靈活、又穩(wěn)妥可靠.目的是將人體在 高處的勢能轉(zhuǎn)化成動能，令期在下降過程中化害為利，逐步消耗轉(zhuǎn)化 成掣動能源，造成既無需能源，又不消耗體力的事實.
3、 無特殊情況，下降速度可以認為屬自控減速狀態(tài).無需人為 干予.(如一家數(shù)口，體重相差較大可通過球閥調(diào)整，跳吊兩袋相對 滑行時的摩擦阻力，同時調(diào)整限壓閥的預(yù)定值).
4、 跳袋與吊袋外不存在氣體交換，因此，煙塵不會iiA^袋， 免除了使用人受煙熏火繚之苦.
5、 吊袋的雙重系桂方式，可任選其一或同時使用，兩者互保其 中一項失效時，使用仍足夠安全.
6、 特殊情況下、吊袋下端不打結(jié)、放跳袋于吊袋中，使環(huán)胎充 氣(為更加保險可加用備用環(huán)胎).人站在跳袋中的平臺上，手動緩慢 放氣至跳袋開始下移、速度較快時，可充氣使其減慢或停止.只要吊 袋底端(有煒紗部分)能觸及地面，使用人即可不致受到任何傷害.
7、 吊袋外表面M求涂橡塑，相當于在吊袋不同高度處安排泄 氣布孔的多少，亦即控制著人體在人同高度掣動力的強弱，使人體不斷變化的下移速度調(diào)控在予定范圍之內(nèi)。
8、 袋底有無的快速切換，可針對情況隨機應(yīng)變，增加了吊袋的 使用功能.
9、 不管樓層高低，使用的所需準備時間相差無幾，純下落時間 可通過耗能強度調(diào)節(jié)，以控制下降速度，做到救助所用總時間與樓層 高度并非正比關(guān)系，為此可使較高樓層在救助過程中贏得寶責時間.
10、 沿跳袋內(nèi)壁平臺上方高50O-1000mm之間，起始線與袋壁 上豎縫重合、釘扎厚織物環(huán)帶一條.其作用為萬一發(fā)生跳袋內(nèi)平臺 故陣失去作用時，可用雙手、雙腳及腰背作三點式三點式支撐形成"橫V" 字形，改變開口度大小及施加力度，即可使跳袋于吊袋中任意高度增、 咸速度，勻速下行或停于該處.利用雙手、 一使人體組成剪刀又的"X"型式，亦可起同樣作用.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樓上居民消防應(yīng)急速將平臺。由阻燃及高溫強度較好的幾種細絲作經(jīng)緯紗、織成筒狀無底吊袋，外表按要求涂以橡塑層，兩端不加緯紗。需要時、將下端繞中心線擰緊打結(jié)成袋底。下端適當高度處裝防水拉鎖，供人外出。同材質(zhì)的跳袋，上有充氣球、下有平臺、袋壁上有堅縫，人由此進出，袋底的平臺由膠墊、環(huán)胎、柱囊、限壓閥等組成。人進跳袋再進系掛好的吊袋并沿其下滑，兩袋底及袋壁構(gòu)成的氣柱在人體體重作用下，跳袋類似于活塞在柔性缸體內(nèi)下降，使人以幾無沖擊感的軟著陸方式，安全抵達地面。
文檔編號A62B1/00GK101199880SQ20061016575
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者金福強 申請人:金福強