自反饋的高樓救援裝置簡介

戰俊豪，姜彤，尹鐘輝，林佳博，程亦然，周淑文

（東北大學 機械工程與自動化學院，遼寧 沈陽 110819）

自反饋的高樓救援裝置簡介

戰俊豪，姜彤，尹鐘輝，林佳博，程亦然，周淑文

（東北大學 機械工程與自動化學院，遼寧 沈陽 110819）

本文針對高層建筑數量急劇增加、消防救援裝備不足的現狀，分析了國內外現有的救援裝置，介紹了一種將人體自身重力轉化為制動力，帶有反饋的自減速高樓救援裝置。

自反饋；自減速；高樓救援裝置

隨著建筑材料、工藝、結構的技術進步，高層建筑的發展也日新月異，高層住宅、商務大廈、星級賓館、娛樂場所等建筑高度不斷增加，給消防救援工作帶來了很大的困難。許多國家強制性地要求特定房屋的業主必須制定相關計劃，以滿足火災緊急情況的需要。

我國內市場上的逃生產品有緩降繩索類、滑降管道類、升降機類、滑翔飛行器類幾大類。其中滑降繩索類安裝方便，但初始狀態阻尼小，以最大速度下滑，控制只能采取增加阻尼的方式來減緩下降速度，如操作不當或緩降器發生故障，容易造成下滑速度過快等安全隱患?；倒艿朗竭m合集體逃生，也較為舒適，但其結構與安裝較復雜，并需要經常維護。升降機類可以用于多個樓層人群疏散，但是在電力系統在突發狀況下不可靠的情況下不可用?；栾w行器類逃生設備可適用于超高層建筑，但技術含量高，成本高昂，每次運輸人數少（圖1）。

圖1 各類救生裝置

針對市面上常用緩降裝置存在的問題，現提出一種與登高消防車相結合、無需外界動力、基于自身重力、且可連續工作、摩擦制動器的熱衰退不明顯的自減速裝置。

1 設計思想

（1）針對液體易漏且在高溫時不穩定，電力液壓制動器體積過大且需提供電能等問題，采用鼓式減速裝置，純摩擦制動。

（2）通過摩擦力帶動滑輪轉動，進而帶動制動鼓旋轉，故需要對其進行制動，考慮到減速裝置所需運動為曲線運動，因此考慮設計曲柄搖桿機構，使其將旋轉運動轉化為搖桿的曲線運動，進而帶動制動蹄工作。

（3）針對初始制動力不足問題，為減速裝置有足夠的制動力，適合較高樓層的救援，故設計增力機構，采用減速增矩和杠桿原理，將轉動產生的力進一步增大。

現設計裝置如圖2。

圖2 裝置示意圖

該裝置沿著繩索的下降帶動主軸上的滑輪轉動，由于該滑輪的轉動帶動齒輪，制動鼓進行轉動，小齒輪帶動大齒輪進行轉動同時將轉動的力矩增大，帶動連桿機構運動，連桿機構的末端通過軟繩連接在制動裝置，從而帶動制動蹄工作進行減速。當下降速度增大時，滑輪、大小齒輪曲柄的轉速增加，進而導致制動裝置的工作頻率增加使轉速降低。

2 結構介紹

該套裝置主要裝置由安全帶、增力機構、主減速軸、減速裝置以及固定滑輪等組成，整體結構如圖3所示。

圖3 裝置總示意圖以及3D打印模型圖

增力機構：利用杠桿原理和減速增矩原理為減速裝置增加制動力。

主減速軸：通過螺栓將大滑輪、齒輪、制動裝置進行固連，保證其一同轉動。而制動裝置固定于軸不動，使制動蹄和制動鼓有相對運動，制動蹄張開時可摩擦進行制動。

3 創新之處與改進

（1）裝置結構簡單可靠，采用鋼索運輸的方式，與登高消防車（云梯車）相結合，可進行快速的人員轉移，大大提高了救援的效率。

（2）操作簡單，全自動操作，不需要逃生者在高空進行操作，防止逃生者由于恐慌導致誤操作從而引發危險，適宜救援不同年齡段的人員。

（3）具有一定程度的負反饋和自適應能力，速度越高，重量越大，摩擦力越做功越多，從而使轉速保持在合理范圍內。

4 工作過程

如圖4所示，將消防繩索固定于消防登高云梯車，并依次穿過該裝置的多個滑輪，人通過腰間安全帶或安全座椅固定于該裝置的下方。當進行逃生時，在人自身的重力下，人連同該裝置從高處沿繩索下降從而帶動主軸滑輪轉動，進而帶動增力機構、連桿機構、制動裝置進行工作，從而使主軸轉速降低達到減速目的。

圖4 試驗圖片/裝置使用示意圖

5 結語

本文提出的高層救援逃生裝置，與云梯車相結合，結構簡單，成本低，救援效率高，經過實驗證明了該裝置的實用性和可行性。

[1]林立，冉險生等.針對高層建筑的火災逃生設備創新設計研究[J].包裝工程，2010,12.

[2]姚燕生，朱達榮等.高層建筑火災緩降逃生設備綜述[J].安徽建筑工業學院學報，2013,8.

TU976.5

A

1671-0711（2017）03（上）-0119-02