спасательное устройство для эвакуируемых людей с высотных объектов
Классы МПК: | A62B1/22 с использованием приспособлений для выпрыгивания из зданий, например упругих полотен, матрацев |
Автор(ы): | Королев А.Н., Жаворонков Р.Р., Шипин А.А., Ярцев С.Ф. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ярославрезинотехника" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-08-09 публикация патента:
20.06.2000 |
Устройство предназначено для спасения людей при чрезвычайных ситуациях и позволяет повысить эффективность спасательных работ. Донышко внутренней эластичной емкости имеет стаканообразную форму. Открытая часть емкости негерметично соединена с днищем оболочки-чехла спасательного устройства. Эластичные трубы образуют контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса. Пневмокаркас охватывает гибкая прочная на растяжение оболочка-чехол с верхней горизонтальной амортизирующей мембраной. На боковой части оболочки выполнены воздухопропускные отверстия, дросселирующие поток воздуха. Открытая часть внутренней эластичной емкости может быть соединена с днищем оболочки-чехла с помощью гибких связей. Контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса могут быть выполнены в виде правильного восьмиугольника. Донышко внутренней емкости может быть выполнено в виде правильного восьмиугольника и прикреплено к эластичным стяжкам под углом 22,5° к горизонтальной плоскости. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
1. Спасательное устройство для эвакуируемых людей с высотных объектов, состоящее из пневматического каркаса из эластичных труб, образующих контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса, соединенные рядом стоек из эластичных труб и охватывающей пневмокаркас гибкой прочной на растяжение натянутой оболочки-чехла с верхней горизонтальной амортизирующей мембраной и воздухопропускными отверстиями на боковой части оболочки-чехла, дросселирующими поток воздуха, причем под оболочкой-чехлом в центральной части по высоте устройства расположены дополнительные эластичные стяжки, расходящиеся лучами от центра спасательного устройства и присоединенные к соответствующим стойкам по направлению лучей, отличающееся тем, что к дополнительным эластичным стяжкам в центральной части прикреплено донышко внутренней эластичной емкости стаканообразной формы, открытая часть ее по кромке периметра негерметично для обеспечения дросселирования воздуха через этот узел соединена с днищем оболочки-чехла спасательного устройства. 2. Спасательное устройство по п.1, отличающееся тем, что открытая часть внутренней эластичной емкости соединена с днищем оболочки-чехла с помощью гибких связей. 3. Спасательное устройство по п.1, отличающееся тем, что контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса выполнены в виде восьмиугольника. 4. Спасательное устройство по п.1, отличающееся тем, что донышко внутренней эластичной емкости выполнено в виде правильного восьмиугольника и прикреплено к эластичным стяжкам с разворотом в горизонтальной плоскости на угол![спасательное устройство для эвакуируемых людей с высотных объектов, патент № 2150980](/images/patents/321/2150043/945.gif)
S1 : S2 = (25 - 35) : 1, V1 : V2 = (50 - 70) : 1, S1 : Sотв = (15 - 25) : 1, S1 : Sс = (30 - 40) : 1,
где S1 - площадь верхней горизонтальной амортизирующей мембраны, м2;
S2 - площадь донышка внутренней эластичной емкости, м2;
V1 - внутренний объем наружной оболочки-чехла, м3;
V2 - внутренний объем внутренней эластичной емкости, м3;
Sотв - площадь сечения всех воздухопропускных отверстий, м2;
Sс - площадь сечения всех вертикальных стоек пневмокаркаса, м2.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к спасательным устройствам, применяемым для приема прыгающих или падающих с высоты людей при чрезвычайных ситуациях в зданиях и сооружениях, преимущественно для аварийной эвакуации людей из верхних этажей горящих зданий. Пожары в зданиях повышенной этажности в большинстве случаев сопровождаются большими человеческими жертвами. Поэтому во всех странах уделяется значительное внимание разработке новейших стационарных и передвижных средств экстренной эвакуации людей из многоэтажных зданий. Одними из таких средств, разработанных и внедренных в практическую деятельность пожарной охраны являются амортизирующие воздушные подушки. Сущность спасения заключается в следующем. Подушки, выполненные из эластичного материала, доставляются к месту пожара, выкладываются вблизи стен и подключаются к источнику сжатого воздуха. В течение 40 - 60 с происходит наполнение подушки воздухом и она приобретает рабочую форму. При падении человека на подушку происходит прогиб верхней амортизирующей мембраны и за счет этого плавно гасится кинетическая энергия, приобретенная телом человека в процессе его свободного падения с высоты. После схода человека с подушки она в течение 10 - 15 с приводится в первоначальную готовность. Предмет предлагаемого изобретения относится к типу амортизирующих воздушных подушек, которые принимают рабочую форму за счет наполнения сжатым воздухом надувного пневмокаркаса, расположенного внутри подушки. Прогиб мембраны у таких подушек происходит частично за счет упругой деформации каркаса, наполненного сжатым воздухом, частично - за счет деформации самой подушки, сопровождаемой дозированным выпуском воздуха из нее через воздухопропускные калиброванные отверстия. Устройство должно обеспечивать такой режим амортизации, чтобы перегрузка, действующая на человека, не превышала допустимой величины. Основными учитываемыми факторами, определяющими эффективную эксплуатацию подушек и правильный выбор параметров, являются величина и длительность действия перегрузки, возникающей при падении, степень и характер прогиба амортизирующей мембраны, при которых исключался бы удар человека о землю и выброс его вверх после падения на подушку. Имеют значение также размеры и масса подушки, скорость приведения ее в рабочее состояние, устойчивость от опрокидывания и др. Значение параметров для конкретного варианта использования спасательного устройства зависит от технических решений, принимаемых при создании подушек. Так, величина и длительность действия перегрузки, возникающей при падении, зависит от величины прогиба амортизирующей мембраны и уменьшения скорости ее движения на различных фазах прогиба. Степень и характер прогиба амортизирующей мембраны зависит от размеров мембраны, объема и давления воздуха в каркасе и подушке, скорости выхода его через калиброванные отверстия, наличия дополнительных устройств, препятствующих прогибу. Скорость приведения подушки в рабочее состояние зависит от скорости наполнения каркаса сжатым воздухом и определяется главным образом его объемом и производительностью средств для наполнения. Устойчивость подушки от опрокидывания зависит от соотношения ее габаритных размеров. Большинство параметров подушки взаимосвязаны и изменение одних приводит к улучшению или ухудшению других. Поскольку разработка универсального спасательного устройства, эффективного для всех возможных в практике случаев эксплуатации, представляет значительные трудности и вряд ли целесообразна, то проектировщики и изготовители пошли по пути создания набора разнообразных спасательных средств, решающих частные задачи спасения. Известно, например, по а. с. 373006, МПК A 62 B 1/22 "Устройство для спасения выпрыгивающих из горящих зданий". Устройство представляет собой пневматическую камеру, образованную торообразным надувным каркасом, натянутыми на нем сверху амортизирующей мембраной и снизу - днищем с расположенными на нем клапанами для дозированного выпуска воздуха. Управлять гашением скорости при падении спасаемого на амортизирующую мембрану позволяет упругое вращение корпуса баллона, натяжение мембраны, степень наполнения баллона сжатым воздухом, что позволяет в известных пределах регулировать натяжение мембраны. Устройство имеет тот недостаток, что объем каркаса в нем составляет значительную часть от общего объема камеры. При этом прогиб мембраны устройства происходит главным образом за счет упругой деформации каркаса и дозированный выпуск из подмембранного пространства небольшого объема воздуха не оказывает существенного влияния на характер прогиба. Это приводит к повышению перегрузки при падении и выбросу спасаемого при упругом восстановлении каркаса устройства. Кроме того, требуется много времени для наполнения каркаса воздухом и, следовательно, приведения устройства в рабочее положение. Увеличение относительного объема подмембранного пространства за счет увеличения ширины устройства снижает допустимую нагрузку на мембрану, при которой она прогибается до дна устройства. Это ограничивает возможность применения устройства для приема спасаемых с больших высот во избежание удара спасаемого о землю. Также в этом случае увеличился бы объем каркаса, время его наполнения, масса и габаритные размеры устройства. Известен также по патенту ФРГ N 3838994, МПК A 62 B 1/22 "Аппарат для спасения при прыжке". Аппарат оборудован образованной из надувных рукавов, имеющей каркасную конструкцию опорой, которая снабжена прочной на растяжение тканью, а сбоку и снизу - чехлом. Чехол имеет несколько отверстий для прохода воздуха. Диаметр отверстий составляет 40 - 80 мм, преимущественно 60 мм, и на каждый кубометр воздуха предусмотрено 4-7 отверстий, преимущественно 5,5. Аппарат в плане имеет форму многогранника, в частности прямоугольника или квадрата. В углах расположены примерно вертикальные шлангообразные стойки в качестве составных частей опоры, соединенные с верхним и нижним основаниями каркаса многогранника. Согласно фиг. 1, приведенной в патенте, в средней части по высоте аппарата внутри него расположена дополнительная горизонтальная мембрана. Прогиб амортизирующей мембраны аппарата происходит главным образом за счет сжатия объема воздуха в чехле, сопровождающегося дозированным выпуском его через воздухопропускные отверстия, а опора служит для возвращения чехла в исходное положение после прыжка. Недостатком является то, что при оптимальном для аппарата соотношении габаритных размеров, объема, площади отверстий для выпуска воздуха, расположении дополнительной горизонтальной мембраны величина прогиба амортизирующей мембраны в значительной степени зависит от веса падающего человека и высоты падения. При этом для человека с большим весом должна быть ограничена высота, с которой возможно осуществлять прием человека на аппарат при падении из-за опасности прогиба мембраны до дна аппарата и удара человека о землю. Уменьшение прогиба мембраны за счет уменьшения размеров отверстий в чехле и сокращения при этом объема выпускаемого воздуха увеличивает его давление в подмембранном пространстве и приводит к подбросу человека после падения. Кроме того, увеличивается перегрузка при падении на аппарат человека. Прототипом предлагаемого решения является "Спасательное устройство" по патенту ФРГ N 3516676, МПК A 62 B 1/22. Устройство включает в себя гибкое, прочное на растяжение натянутое полотно, под которым находится опора из надувных шлангов, образующих надувной каркас, включающий верхнее и нижнее основания многогранника и соединяющие их стойки, заключенная в гибкий чехол. При этом опора под действием прыжка упруго деформируется и возвращает затем чехол с поверхностью для прыжка в первоначальное положение. Чехол снабжен одним или несколькими воздухопропускными отверстиями, дросселирующими поток воздуха. В отличие от конструкции аппарата по патенту ФРГ N 3838994 согласно варианту, изображенному на фиг. 2, в центральной части по высоте устройства вместо дополнительной горизонтальной мембраны расположены дополнительные горизонтальные эластичные стяжки, расходящиеся лучами от центра устройства к соответствующим стойкам и выполняющие ту же роль, что и дополнительная горизонтальная мембрана. По сравнению с аппаратом для спасения при прыжке по патенту N 3838994 устройство имеет меньшую материалоемкость и массу, обладает более простой в изготовлении конструкцией, но вместе с тем сохраняет все недостатки аппарата. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в устранении недостатков прототипа, в расширении диапазона разнообразных конструкций спасательных средств и создании эффективного спасательного устройства для приема эвакуируемых людей с объектов высотой до 30 метров, обеспечивающего безопасный спуск человека, например при пожарах, за счет такого режима амортизации, при котором перегрузки, действующие на человека, не превышали бы допустимой величины при минимальной высоте отскока и вероятности выброса спасаемого после падения его на амортизирующую мембрану независимо от веса спасаемого. Кроме того, спасательное устройство должно обладать повышенным быстродействием с минимальным временем подготовки его к работе, иметь возможность подвести его основание максимально близко к месторасположению спасаемого человека для совершения на него прыжка даже при ограниченной площади перед стеной здания, а гашение скорости падения должно происходить на оптимальном пути торможения даже при приеме спасаемого с высот от 20 до 30 метров. При этом за счет управляемой жесткости пневматического каркаса и всего устройства приземляющийся на амортизирующую мембрану человек в любом случае должен направляться к ее центру. Технический результат достигается тем, что в известном спасательном устройстве для эвакуируемых людей с высотных объектов, состоящем из пневматического каркаса из эластичных труб, образующих контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса, соединенные рядом стоек из эластичных труб и охватывающей пневмокаркас гибкой прочной на растяжение натянутой оболочки-чехла с верхней горизонтальной амортизирующей мембраной и воздухопропускными отверстиями на боковой части оболочки-чехла, дросселирующими поток воздуха, причем под оболочкой-чехлом в центральной части по высоте устройства расположены дополнительные эластичные стяжки, расходящиеся лучами от центра спасательного устройства и присоединенные к соответствующим стойкам по направлению лучей, согласно изобретению к дополнительным эластичным стяжкам в центральной части прикреплено донышко внутренней эластичной емкости стаканообразной формы, открытая часть ее по кромке периметра негерметично соединена с днищем оболочки-чехла спасательного устройства. Открытая часть внутренней эластичной емкости соединена с днищем оболочки-чехла с помощью гибких связей. Контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса выполнены в виде правильного восьмиугольника. Донышко внутренней эластичной емкости выполнено в виде правильного восьмиугольника и прикреплено к эластичным стяжкам с разворотом в горизонтальной плоскости на угол![спасательное устройство для эвакуируемых людей с высотных объектов, патент № 2150980](/images/patents/321/2150043/945.gif)
где S1 - площадь верхней горизонтальной амортизирующей мембраны, м2;
S2 - площадь донышка внутренней эластичной емкости, м2;
V1 - внутренний объем наружной оболочки-чехла, м3;
V2 - внутренний объем внутренней эластичной емкости, м3;
Sотв - площадь сечения всех воздухопропускных отверстий, м3;
Sс - площадь сечения всех вертикальных стоек пневмокаркаса, м2. Сущность предлагаемого изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 изображен вид устройства сбоку, на фиг. 2 - вид устройства сверху, на фиг. 3 - узел соединения стяжки со стойкой каркаса, на фиг. 4 - узел соединения внутренней эластичной емкости с днищем, на фиг. 5 - условное изображение первой стадии прогиба амортизирующей мембраны спасательного устройства при падении на нее спасаемого человека, на фиг. 6 - условное изображение второй стадии прогиба амортизирующей мембраны спасательного устройства при падении на нее спасаемого человека, на фиг. 7 - условное изображение третьей стадии прогиба амортизирующей мембраны спасательного устройства при падении на нее спасаемого человека. Спасательное устройство содержит опору в виде надувного каркаса, выполненную из эластичных труб 1 и имеющую форму многогранника с верхним и нижним основаниями, замкнутые эластичные трубы которых образуют восьмиугольники. Верхний и нижний ярусы многогранника пневмокаркаса соединены между собой с помощью ряда надувных стоек 2. Пневмокаркас охватывает со всех сторон гибкая оболочка-чехол 3, образующая сверху горизонтальную амортизирующую мембрану 4 и имеющая на боковых поверхностях воздухопропускные отверстия 5 для дозированного выпуска воздуха. Под оболочкой-чехлом в центральной части по высоте устройства расположены горизонтальные эластичные стяжки 6, направленные от центра спасательного устройства к вертикальным стойкам каркаса. Стяжки крепятся ориентировочно в средней части по высоте к стойкам каркаса и чехлу-оболочке с помощью шнура 7. К горизонтальным эластичным стяжкам в центральной части устройства прикреплено донышко внутренней эластичной емкости 8 стаканообразной формы. Поскольку в изображенном варианте контуры верхнего и нижнего оснований пневмокаркаса выполнены в виде правильного восьмиугольника, хотя практически они могут иметь и другую форму многогранника, например квадрата, прямоугольника и т.п. и даже форму окружности, а стойки, соединяющие основания, с учетом технологичности изготовления расположены на серединах сторон восьмиугольника, то донышко внутренней эластичной емкости, выполненное также в виде правильного восьмиугольника, прикреплено к эластичным стяжкам с разворотом в горизонтальной плоскости на угол
![спасательное устройство для эвакуируемых людей с высотных объектов, патент № 2150980](/images/patents/321/2150043/945.gif)
Класс A62B1/22 с использованием приспособлений для выпрыгивания из зданий, например упругих полотен, матрацев