自反馈的高楼救援装置简介

战俊豪，姜彤，尹钟辉，林佳博，程亦然，周淑文

（东北大学 机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110819）

自反馈的高楼救援装置简介

战俊豪，姜彤，尹钟辉，林佳博，程亦然，周淑文

（东北大学 机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110819）

本文针对高层建筑数量急剧增加、消防救援装备不足的现状，分析了国内外现有的救援装置，介绍了一种将人体自身重力转化为制动力，带有反馈的自减速高楼救援装置。

自反馈；自减速；高楼救援装置

随着建筑材料、工艺、结构的技术进步，高层建筑的发展也日新月异，高层住宅、商务大厦、星级宾馆、娱乐场所等建筑高度不断增加，给消防救援工作带来了很大的困难。许多国家强制性地要求特定房屋的业主必须制定相关计划，以满足火灾紧急情况的需要。

我国内市场上的逃生产品有缓降绳索类、滑降管道类、升降机类、滑翔飞行器类几大类。其中滑降绳索类安装方便，但初始状态阻尼小，以最大速度下滑，控制只能采取增加阻尼的方式来减缓下降速度，如操作不当或缓降器发生故障，容易造成下滑速度过快等安全隐患。滑降管道式适合集体逃生，也较为舒适，但其结构与安装较复杂，并需要经常维护。升降机类可以用于多个楼层人群疏散，但是在电力系统在突发状况下不可靠的情况下不可用。滑翔飞行器类逃生设备可适用于超高层建筑，但技术含量高，成本高昂，每次运输人数少（图1）。

图1 各类救生装置

针对市面上常用缓降装置存在的问题，现提出一种与登高消防车相结合、无需外界动力、基于自身重力、且可连续工作、摩擦制动器的热衰退不明显的自减速装置。

1 设计思想

（1）针对液体易漏且在高温时不稳定，电力液压制动器体积过大且需提供电能等问题，采用鼓式减速装置，纯摩擦制动。

（2）通过摩擦力带动滑轮转动，进而带动制动鼓旋转，故需要对其进行制动，考虑到减速装置所需运动为曲线运动，因此考虑设计曲柄摇杆机构，使其将旋转运动转化为摇杆的曲线运动，进而带动制动蹄工作。

（3）针对初始制动力不足问题，为减速装置有足够的制动力，适合较高楼层的救援，故设计增力机构，采用减速增矩和杠杆原理，将转动产生的力进一步增大。

现设计装置如图2。

图2 装置示意图

该装置沿着绳索的下降带动主轴上的滑轮转动，由于该滑轮的转动带动齿轮，制动鼓进行转动，小齿轮带动大齿轮进行转动同时将转动的力矩增大，带动连杆机构运动，连杆机构的末端通过软绳连接在制动装置，从而带动制动蹄工作进行减速。当下降速度增大时，滑轮、大小齿轮曲柄的转速增加，进而导致制动装置的工作频率增加使转速降低。

2 结构介绍

该套装置主要装置由安全带、增力机构、主减速轴、减速装置以及固定滑轮等组成，整体结构如图3所示。

图3 装置总示意图以及3D打印模型图

增力机构：利用杠杆原理和减速增矩原理为减速装置增加制动力。

主减速轴：通过螺栓将大滑轮、齿轮、制动装置进行固连，保证其一同转动。而制动装置固定于轴不动，使制动蹄和制动鼓有相对运动，制动蹄张开时可摩擦进行制动。

3 创新之处与改进

（1）装置结构简单可靠，采用钢索运输的方式，与登高消防车（云梯车）相结合，可进行快速的人员转移，大大提高了救援的效率。

（2）操作简单，全自动操作，不需要逃生者在高空进行操作，防止逃生者由于恐慌导致误操作从而引发危险，适宜救援不同年龄段的人员。

（3）具有一定程度的负反馈和自适应能力，速度越高，重量越大，摩擦力越做功越多，从而使转速保持在合理范围内。

4 工作过程

如图4所示，将消防绳索固定于消防登高云梯车，并依次穿过该装置的多个滑轮，人通过腰间安全带或安全座椅固定于该装置的下方。当进行逃生时，在人自身的重力下，人连同该装置从高处沿绳索下降从而带动主轴滑轮转动，进而带动增力机构、连杆机构、制动装置进行工作，从而使主轴转速降低达到减速目的。

图4 试验图片/装置使用示意图

5 结语

本文提出的高层救援逃生装置，与云梯车相结合，结构简单，成本低，救援效率高，经过实验证明了该装置的实用性和可行性。

[1]林立，冉险生等.针对高层建筑的火灾逃生设备创新设计研究[J].包装工程，2010,12.

[2]姚燕生，朱达荣等.高层建筑火灾缓降逃生设备综述[J].安徽建筑工业学院学报，2013,8.

TU976.5

A

1671-0711（2017）03（上）-0119-02