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基本信息
- 項目名稱：
- 往復(fù)式高樓逃生裝置的研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 作品是采用二力平衡原理，使重物下降時主輪受到的主動力矩與剎車的制動力矩相平衡，從而實現(xiàn)勻速下降的一種用于高樓逃生的緩降器。作品具有重量輕，制造成本低，逃生效率高和無需使用任何動力源的特點，并且采用了便攜式結(jié)構(gòu)，特別適合于家庭使用，市場前景較好。
- 詳細介紹：
- 作品純機械設(shè)計，無需任何動力源。在整體上主要由擺線輪機構(gòu)和剎車機構(gòu)兩部分組成。擺線輪機構(gòu)由一個主輪和兩個副輪構(gòu)成，繩子嵌在主副輪的嚙合面之間，參于嚙合，以防止繩子與輪之間的打滑；當(dāng)繩子受到重力時，吊鉤下部的楔形塊將拉力轉(zhuǎn)化為正壓力，使剎車片產(chǎn)生摩擦力矩。通過設(shè)計與實驗，我們得到了合理的楔形塊角度，對于不同重量的人或物，均能使主輪受的主動力矩與剎車的制動力矩保持平衡，實現(xiàn)勻速降落。使用時，將線卷向樓下拋出，繩子被打開，人用繩子的一端向下緩降，當(dāng)一人完成緩降后第二個人可用繩子的另一端進行逃生，來回往復(fù)以提高逃生效率。此外，由于采用了碟剎的軸向安排結(jié)構(gòu)，整個裝置的體積大大減小，使作品具備了便攜的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，方便家庭使用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 當(dāng)遇到地震、火災(zāi)等緊急事件時，人們往往需要用高樓逃生裝置進行自救。因而，各種高樓逃生裝置應(yīng)運而生。分析現(xiàn)有的各種產(chǎn)品均不同程度上存在一定的缺陷，并且其高售價成為了廣泛性推廣的阻礙。為此，我們設(shè)計并制作了一種往復(fù)式高樓逃生裝置，除了滿足上述技術(shù)特征外，力求做到成本低廉，以更好地推廣到千家萬戶，更好地起到防災(zāi)救災(zāi)的作用。 性能指標(biāo)： 1.便攜式設(shè)計，不含繩索凈重2kg。 2.作品適應(yīng)下降的重量為15kg～200kg。 3.對于不同體重的人下降的速度均為1m/s左右，無繞線輔助時間。 創(chuàng)新點： 1.采用二力平衡原理，通過楔形剎車機構(gòu)，使下降時的主輪受到的主動力矩與剎車的制動力矩相平衡，從而實現(xiàn)勻速下降。下降速度與重力大小無關(guān)，使用時無需進行任何調(diào)整。 2.利用擺線輪機構(gòu)的主輪--繩子--副輪三者形成的嚙合關(guān)系，能有效防止繩索與主輪之間的打滑。 3.往復(fù)式的設(shè)計，無需繞線，提高了逃生效率。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.根據(jù)選用的摩擦材料，通過合理的幾何尺寸的設(shè)計，利用二力平衡原理，使下降時的主輪受到的主動力矩與剎車的制動力矩相平衡，從而實現(xiàn)勻速下降。 2.利用擺線輪機構(gòu)，使繩索參與嚙合，防止繩索與主輪之間的相對滑動，提高了逃生時安全性；用齒輪的輔助傳動保證了擺線輪機構(gòu)嚙合特性，提高了作品的可靠性。 3.用楔型塊與制動輪的配合，實現(xiàn)了機構(gòu)的軸向制動，簡化了整體機構(gòu)，降低了作品的成本，提高了作品的經(jīng)濟性。 4.往復(fù)式設(shè)計使逃生時不用繞線，提高了逃生效率。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性 本作品采用二力平衡原理，用所需緩降的物體本身的重力來克服重力加速度，做到了下降速度與重力大小無關(guān)，且使用時無需進行任何調(diào)整。純機械結(jié)構(gòu)，無需任何動力，使之能適應(yīng)救災(zāi)的場合。采用往復(fù)式設(shè)計，使設(shè)備能夠重復(fù)使用，并且使逃生時不用繞線，提高了逃生效率。 本裝置已經(jīng)過大量的真人緩降實驗，實驗證明，結(jié)構(gòu)達到了設(shè)計預(yù)期的目標(biāo)，相關(guān)媒體也對我們的實驗效果進行了報道，現(xiàn)本作品獲得相關(guān)專利授權(quán)（ZL201020216246.X）。 先進性 1.利用基礎(chǔ)的力學(xué)原理作為依據(jù)，使作品更加安全可靠； 2.使用時方便快捷； 3.這種裝置應(yīng)能最大限度地適應(yīng)每一個受困者，無論男女老少均能使用； 4.這種裝置對于不同體重的人，無需進行任何調(diào)整便能直接使用，并做到無需人工調(diào)整便能使重力自適應(yīng)，即不同的人的下落速度基本一致，與自身重力無關(guān)。 5.本作品結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低廉，還不到現(xiàn)有市場同類產(chǎn)品售價的1/5，適于推廣使用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.2010年12月獲校第四屆 “挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 “一等獎” 2.2011年1月被金華電視臺新聞報道 （鏈接： ） 3.2011年1月19日獲得專利權(quán)批準(zhǔn)（ZL201020216246.X）
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 擬專利正式授權(quán)后以專利形式進行轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品;模型;圖紙;現(xiàn)場演示;圖片;錄像;樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用方法 1.選好跳落窗口或陽臺，將往復(fù)式高樓逃生裝置懸掛在窗口或牢牢固定在建筑物上。 2.將繞線盤從窗口扔下，線繩呈自然懸掛狀態(tài)。 3.逃生者系上安全帶，并與裝置繩索相連，準(zhǔn)備跳落。 4.手握安全繩索，面向墻壁，從窗口或陽臺上從容跳落。 5.落地后，松開安全繩索上的緊扣，然后離開現(xiàn)場。 6.一端下降后，安全繩索的另一端上升，可供第二個逃生者立即使用，不必繞線，按上述方法同樣緩降逃生，依此往復(fù)，連續(xù)使用。 推廣前景 本裝置可適應(yīng)用于賓館、辦公樓、高層住宅和商場常消防、高空作業(yè)、石油平臺、井架等場所，由于其體積小，造價低，無需人工操作，因而特別適合于家庭使用。加上由于多次災(zāi)難的發(fā)生，人們的防災(zāi)意識明顯得以加強，因而這一產(chǎn)品的消費群容量大；通過對市場分析，本裝置如果投入工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本將不足200元，是市場上同類產(chǎn)品的五分之一，有很好的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 目前市場上已陸續(xù)出現(xiàn)了一些高樓逃生裝置，如高樓逃生繩、高樓逃生緩降器、高樓逃生傘、高樓逃生管、救生梯等，這些作品的優(yōu)劣參差不齊。 1.逃生梯：從字面上就可以知道，利用該裝置逃生，逃生者需要一定的攀爬能力，而且它的逃生高度也是比較有限的。而且它的緊湊結(jié)構(gòu)集合了太多重量，不利搬運移動，機動性差。 2.高空緩降器：該裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可靠性較好，但它需要安裝在樓頂才能使用。在災(zāi)難來臨時人們需要爬到樓頂才能逃生，實際操作性并不強。 3.高樓逃生傘：以降落傘的形式進行緩降，除了對使用者有操作要求之外，還受到風(fēng)向等一些環(huán)境因素的影響，故只適合于專業(yè)人員。 4.高樓逃生管：該裝置利用樓房外設(shè)的管道對被困人員進行疏散，其優(yōu)點是逃生效率高，缺點是安全系數(shù)較差，且對樓層高度有一定限制，不能應(yīng)對較高層人員的逃生。 5.其中最為典型的是高樓逃生緩降器：在繩子上加一裝置，人在下降過程中，該裝置利用摩擦阻力來克服重力加速度，使人獲得低速降落的一種逃生裝置。浙江江山浙安消防器材廠的緩降器是這類產(chǎn)品中的一種典型，其主要原理是裝置內(nèi)的行星輪減速機構(gòu)及摩擦輪轂內(nèi)的摩擦塊的作用，保證使用者依靠自重始終保持一定速度安全降至地面。這類產(chǎn)品使用時具有一定實用性，其主要缺陷是一方面需要使用者根據(jù)自身體重調(diào)節(jié)摩擦力的大小，二是對于不同體重的人下降的速度差距較大。 綜上可得：很多高樓逃生裝置還不夠成熟，逃生成功率及逃生效率普遍不高，雖有為數(shù)不多的幾款實用性不錯的產(chǎn)品，但也由于制造成本昂貴而面臨著市場份額短缺的命運，加之有些產(chǎn)品需要技術(shù)培訓(xùn)、檔位控制，對緊急時刻逃生人員的脫困帶來了一定的安全隱患。
