專利名稱：旋翼式高樓救生設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過氣瓶氣源推動旋翼運動，通過氣動力減速下降的高樓救生裝置，解決了目前高樓救生裝備復雜、實際可操作性差的問題。
背景技術：
隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，高層建筑日益增多，然而一旦發(fā)生火災、地震等危急情況，工作、生活在高樓上的人們便很難逃離?，F(xiàn)有高樓救生設備主要有依托建筑外墻和迅速遠離建筑物兩種救生方式。依托外墻的有繩索式、鏈梯式、布袋式等幾種形式，它們都需要依托建筑物，依靠下滑、攀爬等行為進行逃離，但這些裝置都容易使火苗向上蔓延，強度難以保障，安全性受到影響，在實際操作中并不能真正使用。另外一種高層救生裝置不需要外墻支撐，主要是通過氣動力實現(xiàn)人體減速的目的，主要有降落傘式，但這種方式高度損失大，40米以下的建筑物中，傘衣很難完全張滿；且傘衣為柔性大面積織物，易和周圍環(huán)境發(fā)生干擾，造成傘衣無法打開、出現(xiàn)鉤掛或者破損，適用性并不高。通過旋翼旋轉產(chǎn)生氣動升力也可以達到減速下降的目的，但旋翼機結構復雜，操作難度大，能耗高，一直未用于高樓救生。為解決當前高層建筑救生裝置不實用、可靠性差的問題，需要提出和研究新穎的高樓救生方法和裝備。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為解決當前高層救生裝置適用性差的問題，提供一種通過氣動力實現(xiàn)減速、安全可靠易操作的高樓救生裝置。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案:
一種旋翼式高樓救生設備，包括轉動槳轂以及連接在轉動槳轂上的旋翼，其特征在于:在所述的旋翼的端部上端面設置有排氣孔，在旋翼的內部還設置有與該排氣孔連通的封閉式旋翼內腔，所述的轉動槳轂具有一密閉的空腔，在空腔的側面設置有連接至所述封閉式旋翼內腔的輸氣管，在空腔的下端通過軸承聯(lián)接件連接一連接管，在連接管的下端連接一氣瓶，在氣瓶的出氣口設置有閥門，在所述的氣瓶設有背帶系統(tǒng)。在所述的轉動槳轂上還設置有滑軌式支撐桿，滑軌式支撐桿的另一端滑動的設置在旋翼上。在所述的旋翼的下端面設置有滑槽，所述的滑軌式支撐桿設置在滑槽內。所述的背帶系統(tǒng)配有快卸鎖。本發(fā)明一種通過氣體射流驅動旋翼運動的高樓救生設備。高壓氣瓶、連接管通過軸承聯(lián)接裝在水平旋翼下方，可調式閥門打開后，高壓氣瓶的氣流進入轉動槳轂，通過軟管進入封閉式旋翼內腔，由旋翼翼尖處的幾個側向排氣口排出，產(chǎn)生水平推動力，驅動旋翼轉動。旋翼在轉動過程中，產(chǎn)生一定升力，降低人體下降速度，達到安全落地的目的。在不工作時，氣瓶閥門關閉，滑軌式支撐桿將旋翼收起，節(jié)省儲存放置空間。高壓氣瓶外套織物式背帶系統(tǒng)，方便被救人員穿戴，也方便提拿。
該救生裝置與目前采用的外墻依托式救生方式相比，可迅速遠離危險建筑物，安全性可以得到有效保證；與彈射降落傘救生方式相比，沒有建筑物的最低高度要求，且旋轉直徑小，不會像降落傘一樣和周圍環(huán)境發(fā)生勾掛干擾；與當前的氣流噴氣式旋翼結構相比，無需輔助動力，結構簡單、易操作。本發(fā)明附有配重沙袋及氣囊式緩沖鞋套，可適合不同重量級別的人群；同時還具有占地面積小，易穿戴攜拿的優(yōu)點。本發(fā)明還可用于飛行娛樂、士兵突防等活動，可靠性高。


圖1本發(fā)明的結構示意圖。圖2是圖1的A部放大示意圖。圖3是圖1的B部放大示意圖。圖4旋翼和轉動槳轂連接圖。圖5是圖4的側面剖視圖。圖6是圖4的仰視圖。圖7本發(fā)明旋翼折疊原理圖。圖中標號名稱:1為旋翼、2為轉動槳榖、3為滑軌式支撐桿、4為軟管、5為鉸鏈機構、6為軸承連接件、7為連接管、8為氣瓶、9為閥門、10為背帶系統(tǒng)、11為快卸鎖、12為排氣孔、13為封閉式旋翼內腔、14為滑槽、15為Z型橡膠油封、16為擋板、17為彈簧擋塊、18為滑塊。
具體實施例方式下面結合附圖并采用概念性的經(jīng)驗公式對發(fā)明的技術方案進行詳細說明:
如圖1所示，本發(fā)明救生設備包括，包括氣瓶8、轉動槳轂2以及連接在轉動槳轂2上的旋翼1，在旋翼I的下端面設置有滑槽，轉動槳轂2上還設置有滑軌式支撐桿3，滑軌式支撐桿3設置在滑槽內。在旋翼的端部上端面設置有排氣孔12，在旋翼的內部還設置有與該排氣孔12連通的封閉式旋翼內腔13，轉動槳轂具有一密閉的空腔，在空腔的側面設置有連接至封閉式旋翼內腔13的輸氣管，氣瓶8通過連接管7與封閉式旋翼內腔13連接，在氣瓶8的出氣口設置有閥門9，在氣瓶設有背帶系統(tǒng)10，背帶系統(tǒng)10配有快卸鎖U。本發(fā)明救生設備，通過氣體射流驅動旋翼I運動的高樓救生設備。氣瓶8、連接管7通過軸承聯(lián)接件裝在旋翼下方，其中氣瓶8為高壓氣瓶，閥門9打開后，高壓氣瓶的氣流進入轉動槳轂2，通過軟管4進入封閉式旋翼內腔13，由旋翼翼尖處的幾個側向排氣孔12排出，產(chǎn)生水平推動力，驅動旋翼轉動。旋翼在轉動過程中，產(chǎn)生一定升力，降低人體下降速度，達到安全落地的目的。在發(fā)生災情時，將此設備通過背帶系統(tǒng)背在身上，打開可調式閥門，在陽臺或窗口向前跳躍，跳出高樓(人員的向前跳躍距離為1.5米至3.5米之間)。理論上，旋翼展長小于1.5米便可保證不與墻體碰撞。一、安全著陸速度的實現(xiàn)
當人體和旋翼救生裝備在下降過程中，受到重力、旋翼產(chǎn)生的氣動升力、人體和救生設備組合體產(chǎn)生的氣動阻力的共同作用，最終達到力平衡，以穩(wěn)定速度下降。當穩(wěn)定著陸速度小于7 m/s時,人是安全的。設定翼的弦長的展長為0.1mXl.2m，人體-旋翼裝備的投影面積為4.5m2，旋翼的升力系數(shù)設定為2.2，人-救生裝備組合體的阻力系數(shù)設定為1.2，空氣密度為1.2kg/m3。以人體-旋翼救生裝備組合體最高總重85公斤為例，此時可調式閥門全開，旋翼以最大速度旋轉，將為組合體提供最大升力。此時，人-裝備組合體安全下降的氣動阻力小于158.8牛頓，旋翼需提供674牛頓的氣動升力便可滿足安全著陸的要求，此時旋翼的旋轉速度為每秒66.6度。對于不同重量的人群，可通過調節(jié)閥門開度，產(chǎn)生不同的噴流流量和速度從而獲得不同的旋轉速度實現(xiàn)安全下降的目的。對于特殊重量人群，該救生裝備還附有配重沙袋和氣囊式緩沖鞋套，輕者加綁沙袋，重者穿上氣囊緩沖鞋套，便可滿足不同重量人員的安全著陸要求。二、旋翼旋轉速度的實現(xiàn)
根據(jù)圖1，排氣口噴出氣體產(chǎn)生水平推力，并產(chǎn)生旋轉力矩，使旋翼轉動。在轉動過程中，會受到旋翼氣動阻力力矩、氣體噴流阻尼力矩和傳動機構阻力力矩的作用。當力矩平衡，旋翼旋轉速度達到穩(wěn)定。設定旋翼的阻力系數(shù)為0.05，總阻力力矩設定為10牛 米，噴口至轉軸中心的距離為I米。以最大重量所對應的最大轉速分析，則一個旋翼噴口需提供12牛頓推力。如果環(huán)境與高壓氣瓶的壓力分別為Iatm和15atm ;氣瓶容積4升，旋翼空氣腔總容積6升，噴氣口前后壓力關系可導致噴口呈現(xiàn)超臨界流動狀態(tài)，經(jīng)理論計算，一個旋翼噴口面積為40mm2便可滿足推力要求，維持該恒定推力的時間約3.8秒，對小于26.6米的建筑高度均滿足安全要求。落地后，關閉閥門，通過背帶解脫鎖將救生裝置分離。若建筑物高度變化，可選配不同的氣瓶容積、壓力保證高樓救生要求。

與目前采用的外墻依托式救生方式相比，該裝置能迅速遠離危險建筑物，有足夠的強度，安全性也可以得到有效保證；與彈射降落傘救生方式相比，沒有建筑物的最低高度要求，且旋轉直徑小，不會像降落傘一樣和周圍環(huán)境發(fā)生勾掛干擾；與當前的旋翼飛行器(如直升機、旋翼機)相比，結構簡單、易操作，無能源消耗。本發(fā)明專利還具有占地面積小，易穿戴攜拿、可靠性高的優(yōu)點。
權利要求
1.一種旋翼式高樓救生設備，包括轉動槳轂以及連接在轉動槳轂上的旋翼(1)，其特征在于:在所述的旋翼的端部上端面設置有排氣孔(12)，在旋翼的內部還設置有與該排氣孔(12)連通的封閉式旋翼內腔(13)，所述的轉動槳轂具有一密閉的空腔，在空腔的側面設置有連接至所述封閉式旋翼內腔(13)的輸氣管，在空腔的下端通過軸承聯(lián)接件(6)連接一連接管(7)，在連接管(7)的下端連接一氣瓶(8)，在氣瓶(8)的出氣口設置有閥門(9)，在所述的氣瓶設有背帶系統(tǒng)(10)。
2.根據(jù)權利要求書I所述旋翼式高樓救生設備，其特征在于:在所述的轉動槳轂上還設置有滑軌式支撐桿(3)，滑軌式支撐桿(3)的另一端滑動的設置在旋翼(I)上。
3.根據(jù)權利要求書2所述旋翼式高樓救生設備，其特征在于:在所述的旋翼(I)的下端面設置有滑槽，所述的滑軌式支撐桿(3)設置在滑槽內。
4.根據(jù)權利要求書I所述旋翼式高樓救生設備，其特征在于:所述的背帶系統(tǒng)(10)配有快卸鎖(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋翼式高樓救生設備，包括轉動槳轂以及連接在轉動槳轂上的旋翼，其特征在于在所述的旋翼的端部上端面設置有排氣孔，在旋翼的內部還設置有與該排氣孔連通的封閉式旋翼內腔，所述的轉動槳轂具有一密閉的空腔，在空腔的側面設置有連接至所述封閉式旋翼內腔的輸氣管，在空腔的下端通過軸承聯(lián)接件連接一連接管，在連接管的下端連接一氣瓶，在氣瓶的出氣口設置有閥門，在所述的氣瓶設有背帶系統(tǒng)。與現(xiàn)有的降落傘式救生、梯軌式救生設備相比，該發(fā)明具有結構簡單，重量輕，體積小，易操作，無動力消耗，無高度損失等突出優(yōu)點，不僅可用于高樓救生，還可用于飛行娛樂、士兵機降等活動，可靠性高。
文檔編號A62B1/00GK103083830SQ201310003978
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權日2013年1月7日
發(fā)明者余莉, 楊雪, 程涵, 李少騰, 陳瀟, 展亞南 申請人:南京航空航天大學