圓桶形快速深井救援裝置設計

周紅軍 黃 攀 王永泉

（湖北汽車工業(yè)學院 機械工程學院，十堰 442002）

近年來，隨著中國城鄉(xiāng)建設的不斷發(fā)展，尤其農(nóng)村建設腳步越來越快，野外機井數(shù)量越來越多，而落井傷人的事件也逐年上升，屢見報道?，F(xiàn)有救援裝備、救援方法大都存在設計不足，難以實施快速有效救援或救援過程中易發(fā)生二次傷害[1-5]。本文研發(fā)出一款快速、可靠、安全、舒適的救援裝置，經(jīng)過實物模型和實驗操作驗證了其救援的有效性和可靠性[6]。

1 救援裝置的結構設計

1.1 整體結構

該裝置主要由圓桶形保護部分和氣囊輔助部分組成，如圖1、圖2所示。

圖1 裝置整體結構（模型）

圖2 裝置整體結構（實物）

1.2 具體結構

圓桶形保護部分由單向托舉機構（包括卡板、伸縮塊、彈簧、轉動軸、滾珠、銷軸）和保護桶組成，如圖3、圖4所示?？ò逋ㄟ^轉動軸與保護桶連接，可以繞轉動軸自由轉動，但卡板轉至水平位置時后部與保護桶接觸，使得卡板向上轉動可以貼近保護桶內(nèi)壁，向下轉動到水平即停從而實現(xiàn)單向托舉功能；卡板內(nèi)包括彈簧和伸縮塊，伸縮塊前端通過銷軸裝有滾珠；卡板處于水平位置時在彈簧作用下伸縮塊被彈出，輔助托舉受困者；當受困者進入保護桶時，單向托舉機構與人接觸卡板被向上抬起，同時滾珠轉動彈簧收縮，伸縮塊進入卡板（見圖5），受困者便可進入桶中且避免被劃傷，然后站立或蹲坐在單向托舉機構上而避免再次墜入井中。

圖3 單向托舉機構（模型）

圖4 單向托舉機構（實物）

氣囊輔助部分由連接塊、連接桿、側圍氣囊、側面氣囊、底部氣囊組成，如圖6所示，便于插接的氣囊桿通過連接塊與圓桶形保護部分結合，可以防止擦傷，保護受困者身體。當被困人員體力不支，上半身進入桶中，下半身處于桶外或被卡在井中時，也可以起到輔助托舉及防擦傷的目的。

圖5 受困者進入保護桶時單向托舉機構工作狀態(tài)

圖6 氣囊輔助部分（實物）

引導裝置由攝像頭、對講機、照明燈組成，通過這些裝置的配合，救援人員可以了解井下被困者的狀態(tài)，相應調(diào)整救援裝置的方位和氣囊打開的順序。

升井裝置可采用類似農(nóng)村深井打水的裝置，通過調(diào)研和查閱相關資料發(fā)現(xiàn)，這些墜井事故的發(fā)生地多處于農(nóng)村偏遠地帶，電力設備和大型挖掘設備不易到達。所以，本裝置采用人力輸入，通過轉動轆轱提升下部救援裝置。

1.3 裝置組合過程

當被困者落入井底能夠完全進入保護桶時，可直接使用桶式裝置進行救援。

當被困者落入井底不能完全進入保護桶或被卡在井中時，可將帶有氣囊的連接桿插入連接塊，然后通過保護桶上預留的孔用螺栓和蝶型螺母將連接塊迅速手動安裝在保護桶上（見圖1、圖2），通過被困者身邊的空隙將氣囊桿伸入合適位置，在單向托舉機構的提升和氣囊的保護、輔助支撐作用下順利升井。

2 實物驗證

當在實物裝置中放入7kg重物時單向托舉機構亦能正常工作，在三維軟件中選擇合適材料后對單向托舉機構施加1000N力時單向托舉機構仍能正常工作。經(jīng)過實物及三維模型的多次驗證，該裝置能達到設計要求，可以對被困人員實施快速、可靠、安全、舒適的救援。

3 技術指標

救援裝置在結構優(yōu)化設計后，經(jīng)計算可提升重量達到100kg的被困者，而自身裝置在10kg左右，完全可以滿足實際救援需求。裝置采用模塊化設計，能實現(xiàn)不同尺寸井口的深井救援。

4 結語

目前缺少有效的深井救援裝備，現(xiàn)有救援方法在救援過程中易傷及被困者，且救援效率低下，容易耽擱黃金救援時間，甚至導致二次墜井事故。圓桶形救援裝置能在狹小深井對受困人員實施快速救援，并能防止受困者的擦傷、擠傷及二次墜井等傷害，大幅度提高受困者安全性和舒適性，通過更換不同直徑的圓桶可適應多種尺寸井口的救援。裝置結構簡單、成本低、便于攜帶，可裝備消防部門和廣大農(nóng)村，最大限度地提高救援效率，充分利用生命救援的黃金時間。

[1]鄧陽春.努力提高綜合應急救援能力——如何實施深井精確救援技術[J].安全，2017，38（1）：31-32.

[2]張靖，宋家駒，宋志彬，等.小口徑深井救援技術探討[J].消防技術與產(chǎn)品信息，2015，（11）：34-37.

[3]楊云凱，鐘佩思，周淑芳，等.兩手式深井救援裝置的設計[J].煤礦機械，2014，35（11）：1-3.

[4]黃鄭華，李建華，萬彬.地下井坑事故安全施救措施和方法研究[J].消防技術與產(chǎn)品信息，2009，（7）：23-25.

[5]鄭天峰.淺析地鐵坍塌事故搶險救援對策和啟示[J].消防科學與技術，2009，28（5）：365-369.

[6]黃攀，耿帥，嚴豪，等.一種深井落井救援裝置：中國，CN206198501U[P].2017-05-31.