高校學生公寓火災自救用具設計探討和實踐

高澤琦　鄭超

摘 要：本文從高校學生公寓存在的安全隱患出發，對高校學生公寓發生火災的情況展開了深入調研，了解火災自救工具的背景和研究意義，分析對比現有的國內外的一些火災逃生裝置，運用工業設計的方法，結合產品設計的特點，根據機械創新理論，展開針對學生公寓火災逃生自救工具的設計探索，以減少火災人員傷亡，增加火災中自救的可能性，保護大學生的生命財產安全，維護學校次序穩定。

關鍵詞：火災自救工具；工業設計

隨著高校的擴招，學生人數的增加，高校學生公寓入口越來越密集，建筑高度也越來越高，建筑的安全隱患也越來越多。很多學生缺乏火災自救知識，在火災發生時由于時間、空間等諸多因素的限制，目前適用于高校學生公寓火災自救的工具為數不多，悲劇的發生是我們不希望看見的，人員自救逃生是一個急待解決的重要問題。學生公寓火災的有效救援和應急逃生，已經成為人們高度關注的社會問題。本項目研究課題針對學生公寓的實際情況，設計一種在發生火災時，能幫助學生快速、方便的逃生自救工具。該逃生自救器能夠實現運行自動化，操作方便，可折疊，能夠適合各種結構的建筑物，使用電池擺脫電力控制。

經過初步的調研，我們發現目前適用于高校學生公寓火災自救的工具為數不多，目前主要逃生設備主要是救生氣墊，這是一種利用充氣產生緩沖效果的高空救生設備。救生氣墊一般采用強度較高的纖維材料，經縫紉、黏合而成，再用高壓氣瓶充氣使用。考慮到救生氣墊的氣墊應用受到層高、天氣、地面等因素的影響較大，與在高密度人口的火災逃生過程中的需求有一定的矛盾。因此，這種逃生氣墊在高校寢室火災中的使用不甚理想。通過大量的閱讀和調研，我們又發現了目前國外高樓逃生器的幾種形式：（1）緩降器式。該類逃生器增加鋼絲繩與輪之間的包角，使得鋼絲繩與鋼絲輪之間的摩擦力增加。另外，再利用手控裝置，進一步調節下降速度的快慢。（2）間歇沖擊式。間歇沖擊式逃生器是通過間歇撞擊能來消耗能量，如利用鐘表中的擒縱叉和擒縱輪原理來消耗能量。（3）液體流動阻尼式。液體流動阻尼式是利用液體流動阻尼把人體勢能轉化成液體熱能，從而達到降低速度的目的。其主要特點是由于液體阻尼的大小取決于外負載，所以不論人體質量的大小均能以比較恒定的速度下降。這些逃生自救器材在功能等各方面參差不齊，大多缺乏實際的需求支撐。伴隨著國內外學者設計師越來越關注這一問題，學生公寓火災自救工具的設計和開發具有重要的意義。國外人機工程學發展比較早，在人性設計方面早就開始了思考。因此，在這方面的研究成果和實踐嘗試也比較多，國內也越來越重視這方面的研究，對于高校學生公寓存在的安全隱患也充分重視，一直尋求解決之道，我們的團隊就將致力于此，通過設計實踐，在解決這一問題方面進行有益的嘗試和探索。

為了克服現有裝置的不足，我們設計了一種應急逃生緩降器。該裝置結構簡單，重量輕，使用方便，且成本較低有利于推廣。采用最簡單的方式也就是機械的方式達到安全穩定的效果。該裝置兼具自動控制和手動控制的雙重功效來控制緩降的速度，以便遇險人員降落時能過平穩安全的落地，能夠適用與弱勢群體，適用面廣，救生率高。該裝置主要由自動限速和手動限速兩部分組成，其特征在于，有一個由增速器和摩擦離合器組成的自動限速器，通過增速器軸、聯軸器將增速器和繞線軸連接起來，吊繩繞在繞線軸上，置于外殼內，掛鉤與繩相連；手動限速把手作用于摩擦離合器軸上；安全帶系于外殼上，外殼通過螺栓與增速器相連；繞線把手可拆裝。（1）自動調速。自動限速模塊主要是由增速器和摩擦離合器組成。逃生者在下降的過程中可自動調速，無須手動操作，無須專業知識。（2）自動實現4m/s的勻速下滑。該裝置的液體阻尼系統，能夠使速度變化趨于和緩，起到緩沖作用，而且，液缸的獨特設計，孔徑的精確計算，再加速度控制器的雙保險，使任何人使用都會保持4m/s勻速下滑。（3）落地前自動減速。該裝置裝有減速裝置，減速裝置可以實現在落地前8m自動減速，將速度明顯減緩，緩沖效果明顯，這樣對于學生中的一些弱勢群體來說更加安全。（4）滿足多人使用。該裝置特有的雙線軸結構，能滿足多人循環使用。（5）收尾存放方便。裝置體積小，重量輕，可折疊，存放十分方便。（6）整機采用純機械結構控制，在高溫等惡劣環境下都能正常工作，成本低，工作可靠。

通過此課題的研究，我們小組分工明確，利用各自的長處展開調查，配合默契，使得在前期的調研工作順利進行，為接下去的設計工作指明了設計方向。在后期的產品設計過程中并沒有孤軍奮戰，而是小組里展開頭腦風暴，然后每個小組成員把自己的思路想法用手繪的形式展現出來，接著通過小組討論進行各自產品的介紹與聽取其他小組成員的建議進行方案修改，最終推出最優方案。使我們團隊在設計思維上比以前更加系統化，邏輯化。這次的設計探討是一次結合了我們學生自身特點的設計，在此與各位同學老師交流，希望在后續的實踐中能夠進一步深入和完善。

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