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基本信息

项目名称:
往复式高楼逃生装置的研究
小类:
机械与控制
简介:
作品是采用二力平衡原理,使重物下降时主轮受到的主动力矩与刹车的制动力矩相平衡,从而实现匀速下降的一种用于高楼逃生的缓降器。作品具有重量轻,制造成本低,逃生效率高和无需使用任何动力源的特点,并且采用了便携式结构,特别适合于家庭使用,市场前景较好。
详细介绍:
作品纯机械设计,无需任何动力源。在整体上主要由摆线轮机构和刹车机构两部分组成。摆线轮机构由一个主轮和两个副轮构成,绳子嵌在主副轮的啮合面之间,参于啮合,以防止绳子与轮之间的打滑;当绳子受到重力时,吊钩下部的楔形块将拉力转化为正压力,使刹车片产生摩擦力矩。通过设计与实验,我们得到了合理的楔形块角度,对于不同重量的人或物,均能使主轮受的主动力矩与刹车的制动力矩保持平衡,实现匀速降落。使用时,将线卷向楼下抛出,绳子被打开,人用绳子的一端向下缓降,当一人完成缓降后第二个人可用绳子的另一端进行逃生,来回往复以提高逃生效率。此外,由于采用了碟刹的轴向安排结构,整个装置的体积大大减小,使作品具备了便携的结构优势,方便家庭使用。

作品图片

  • 往复式高楼逃生装置的研究
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

当遇到地震、火灾等紧急事件时,人们往往需要用高楼逃生装置进行自救。因而,各种高楼逃生装置应运而生。分析现有的各种产品均不同程度上存在一定的缺陷,并且其高售价成为了广泛性推广的阻碍。为此,我们设计并制作了一种往复式高楼逃生装置,除了满足上述技术特征外,力求做到成本低廉,以更好地推广到千家万户,更好地起到防灾救灾的作用。 性能指标: 1.便携式设计,不含绳索净重2kg。 2.作品适应下降的重量为15kg~200kg。 3.对于不同体重的人下降的速度均为1m/s左右,无绕线辅助时间。 创新点: 1.采用二力平衡原理,通过楔形刹车机构,使下降时的主轮受到的主动力矩与刹车的制动力矩相平衡,从而实现匀速下降。下降速度与重力大小无关,使用时无需进行任何调整。 2.利用摆线轮机构的主轮--绳子--副轮三者形成的啮合关系,能有效防止绳索与主轮之间的打滑。 3.往复式的设计,无需绕线,提高了逃生效率。 技术关键: 1.根据选用的摩擦材料,通过合理的几何尺寸的设计,利用二力平衡原理,使下降时的主轮受到的主动力矩与刹车的制动力矩相平衡,从而实现匀速下降。 2.利用摆线轮机构,使绳索参与啮合,防止绳索与主轮之间的相对滑动,提高了逃生时安全性;用齿轮的辅助传动保证了摆线轮机构啮合特性,提高了作品的可靠性。 3.用楔型块与制动轮的配合,实现了机构的轴向制动,简化了整体机构,降低了作品的成本,提高了作品的经济性。 4.往复式设计使逃生时不用绕线,提高了逃生效率。

科学性、先进性

科学性 本作品采用二力平衡原理,用所需缓降的物体本身的重力来克服重力加速度,做到了下降速度与重力大小无关,且使用时无需进行任何调整。纯机械结构,无需任何动力,使之能适应救灾的场合。采用往复式设计,使设备能够重复使用,并且使逃生时不用绕线,提高了逃生效率。 本装置已经过大量的真人缓降实验,实验证明,结构达到了设计预期的目标,相关媒体也对我们的实验效果进行了报道,现本作品获得相关专利授权(ZL201020216246.X)。 先进性 1.利用基础的力学原理作为依据,使作品更加安全可靠; 2.使用时方便快捷; 3.这种装置应能最大限度地适应每一个受困者,无论男女老少均能使用; 4.这种装置对于不同体重的人,无需进行任何调整便能直接使用,并做到无需人工调整便能使重力自适应,即不同的人的下落速度基本一致,与自身重力无关。 5.本作品结构简单,制作成本低廉,还不到现有市场同类产品售价的1/5,适于推广使用。

获奖情况及鉴定结果

1.2010年12月获校第四届 “挑战杯”课外学术科技作品竞赛 “一等奖” 2.2011年1月被金华电视台新闻报道 (链接: http: //www. tudou. com/programs/view/rNf6EQZFzR0/) 3.2011年1月19日获得专利权批准(ZL201020216246.X)

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

拟专利正式授权后以专利形式进行转让

作品可展示的形式

实物、产品;模型;图纸;现场演示;图片;录像;样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

使用方法 1.选好跳落窗口或阳台,将往复式高楼逃生装置悬挂在窗口或牢牢固定在建筑物上。 2.将绕线盘从窗口扔下,线绳呈自然悬挂状态。 3.逃生者系上安全带,并与装置绳索相连,准备跳落。 4.手握安全绳索,面向墙壁,从窗口或阳台上从容跳落。 5.落地后,松开安全绳索上的紧扣,然后离开现场。 6.一端下降后,安全绳索的另一端上升,可供第二个逃生者立即使用,不必绕线,按上述方法同样缓降逃生,依此往复,连续使用。 推广前景 本装置可适应用于宾馆、办公楼、高层住宅和商场常消防、高空作业、石油平台、井架等场所,由于其体积小,造价低,无需人工操作,因而特别适合于家庭使用。加上由于多次灾难的发生,人们的防灾意识明显得以加强,因而这一产品的消费群容量大;通过对市场分析,本装置如果投入工业化生产,生产成本将不足200元,是市场上同类产品的五分之一,有很好的市场前景。

同类课题研究水平概述

目前市场上已陆续出现了一些高楼逃生装置,如高楼逃生绳、高楼逃生缓降器、高楼逃生伞、高楼逃生管、救生梯等,这些作品的优劣参差不齐。 1.逃生梯:从字面上就可以知道,利用该装置逃生,逃生者需要一定的攀爬能力,而且它的逃生高度也是比较有限的。而且它的紧凑结构集合了太多重量,不利搬运移动,机动性差。 2.高空缓降器:该装置结构比较复杂,可靠性较好,但它需要安装在楼顶才能使用。在灾难来临时人们需要爬到楼顶才能逃生,实际操作性并不强。 3.高楼逃生伞:以降落伞的形式进行缓降,除了对使用者有操作要求之外,还受到风向等一些环境因素的影响,故只适合于专业人员。 4.高楼逃生管:该装置利用楼房外设的管道对被困人员进行疏散,其优点是逃生效率高,缺点是安全系数较差,且对楼层高度有一定限制,不能应对较高层人员的逃生。 5.其中最为典型的是高楼逃生缓降器:在绳子上加一装置,人在下降过程中,该装置利用摩擦阻力来克服重力加速度,使人获得低速降落的一种逃生装置。浙江江山浙安消防器材厂的缓降器是这类产品中的一种典型,其主要原理是装置内的行星轮减速机构及摩擦轮毂内的摩擦块的作用,保证使用者依靠自重始终保持一定速度安全降至地面。这类产品使用时具有一定实用性,其主要缺陷是一方面需要使用者根据自身体重调节摩擦力的大小,二是对于不同体重的人下降的速度差距较大。 综上可得:很多高楼逃生装置还不够成熟,逃生成功率及逃生效率普遍不高,虽有为数不多的几款实用性不错的产品,但也由于制造成本昂贵而面临着市场份额短缺的命运,加之有些产品需要技术培训、档位控制,对紧急时刻逃生人员的脱困带来了一定的安全隐患。
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