专利名称：楼上居民消防应急速降平台的制作方法
技术领域：
所申报项目并非高新技术，只是基础物理在常生活 中的具体应用而已、但构思新颖。
所涉及的一般流体力学知识，作用原理类似于气缸、活塞结构， 但实物大部为柔性材质，而且、上段"缸体"上有微孔可泄气，中段 为部分可泄气，下段则完全不能泄气，正因为如此"活塞"由上至下 才会自动出现快、慢、停的变化:。通过试验确定三段长度的比例，化 解人体在高处所具有的势能、为掣动提供能量，使其在落地前消耗殆 尽(接近于零)，则人体落地时将不会受到任何撞击伤害。
背景技术：
楼上居民面临火灾险情时，首先想到的是如何远 离现场！查阅专利文献涉及此类器材，主要为机械緩降装置、以及 低楼层使用的金属巻梯。.其救助功效肯定；安全风P会较大；青壮年及 熟练人员可用；但不适用于广大人群、尤其是老弱病残人等
发明内容
人所共知任一楼层着火(有电梯的会立即停止运 行)，楼梯间成了拔火罐。浓烟、火苗顺着楼梯往上爬，通道顿成死 路!着火层以上居民受困，只能等待别人救援。遇上这种情况，所受 煎熬、难以想像。不少人无法忍受折磨纵身下跳造成伤亡、屡见报导。
人自高处落下摔伤，是因势能转化成动能并在着地时，能量瞬间 释放所造成.若延长此时间至数秒、甚至数十秒，设法将能量逐步消 耗，则人体将不致受到伤害。.
有鉴于此下面介绍一种速降平台，万一遇上火情，受困人可借 其越窗而出、实施自救.迅速脱离险情，安全^fe达地面。
一、具体结构 速降平台由三部分组成。
1、 金属吊桂支架一吊架；它由两根角钢、四条扁钢和三支圓钢 (两支与窗等宽用于下方， 一支比窗宽长100m用于上方)组装而成， 用前将其拼好，推出窗外挂牢即可，具体结构见图l。
2、 由阻燃、高温强度丰支好的几种细丝作经绵纱编织而成的长筒 形袋状物一吊袋；它的主体材质与阻燃布相同，但部分经绵纱由碳纤 维、不锈细丝和尼龙丝所代替，需要袋底时，可将下端绕自身中心线 旋转拧紧并打一死结即可。由于吊袋下部外表面均勻涂有橡塑层，因 此可保障使用中跳吊两袋底及柱面构成的容积内气体不会从此处泄 漏。
吊袋上部留出了 3m长的一段不加炜纱，并将经纱均分为四股各 自编成小辫、以作系挂用，另一端亦可按此办理，但长度以lm左右 为宜，具体结构见图2。.
吊袋的外表面按上、中、下分为三段全部没有涂层的为上段， 涂层上尖下宽的为中段，整个覆盖的为下段.三^a并不相等，不高楼 层没有上段，甚至没有上、中段。
离吊袋底适当高度开一 1200trn的竖缝,其外贴一块装有1200— 1400mm长的防水拉锁，拉锁开口线与吊袋上的竖缝要错开.40咖不 重合，两者之间垫一层耐磨的薄塑料纸，经此处理袋内气体受压时， 就很难由4i锁处泄漏。
当使用人随跳袋降至吊袋底部时，即可跨出跳袋，打开拉锁外出。
3、上》丈充气球，下放平台的袋状编织物一跳袋； 跳袋所用材质可与吊袋全同，外径与吊袋相等或稍小，具体结构 见图3,它由以下几部分组成
1) 置于跳袋上方并与其牢固系紧的充气球，其直径可与吊袋相
等；
2) 跳袋下方为具緩冲减震作用的平台、具体结构见图4，内置两 只环胎(其中一只为备用)、两个环胎下均有金属支撑架，以防止环胎 局部径向移动。借充气量多少可改变平台腰径，调节跳袋下行速度， 它的充放气通过球囊与胶管来实现。内置压簧的柱嚢在轴向受压之 后，可由限压阀泄气，在吸收与消耗能量的同时，起到减轻对人体的 冲击强度的目的。撤去外力后，弹簧又会释放储存的能量，借底部的 单向阀吸气、使柱嚢恢复至原始状态。.
以匸微孔橡胶作成之减震垫，在环胎之上，柱嚢之下各放一块，使 平台与吊袋中心线重合并减轻跳袋落至吊袋底部时对人体的沖击。
3) 在离平台上方约500mm处，开一 1200mm长的竖缝，内贴厚布 (如帆布)，宽比竖缝长度长50mm,长比跳袋周长多40mm，以竖缝一
边为基准，将厚布贴在跳袋内表面一周多一点，并以针线沿上下两边 缝牢在袋上，以便人由此进出不伤及人体和特殊情况下作人体掣动时
的靠垫。
二、工作原理
人进跳袋站于平台上，在人体重力作用下，借吊袋下滑至地面,。 过程中，有下面几个力先后或同时参与作用。
1、环胎充气量为定值且不变时，它与吊袋的接触面相对滑动摩
擦阻力f起阻止人体下滑的作用，设该力对应于跳袋横断面的压力强 度为.Pr、可以粗略地认定它是不变的常数，并伴随在滑行下降过程的 始终。
2 、囿于两袋底及其袋面间的密闭气柱在人体重力作用下作弹性 变形，气体的压强P于跳袋在吊袋中任一位置时不尽相同。而随人体 的下行，跳袋下气体不断受到压缩，气柱的压强P应呈二次方程持续 上升，但当压强P达数值P泄后，气体则由布孔外泄，使密闭气体压 强递增速率不能按曲线方程上升，因而人体下移速度逐步加快。为使 这一速度能为大多数人所接受，必须使掣动能量加速递增发挥减速作 用。为此人为地在吊袋表面，将布孔的安排设计成由上至下逐步减少、
'直至某一高度(中下两段交界处)，吊袋上无布孔可供泄气(所采取的
办法是在吊袋外表面涂橡塑，上段不涂、中段涂成上尖下宽的犬齿 状、下段全涂) 当跳袋下行时，下面气柱的压强在不断上升，而随 着跳袋的下移，吊袋上的布孔数迅速减少，直至为零。出现随压强的 上升，气体通过布孔的流速在上升，但流量不升反降，因为可供泄气 的断面积或可供泄气的布孔数在减少，促使气体压强P上升， 一个因 素制约着另一个因素，直至布孔完全消失，这种相互制约的关系才会 消失。结果是气体不断受压缩，压强在增高，而人体在高处所具有 的势能也在不断转化成动能， 一部分为气体所吸收储存、另一部分则 为阻力所消耗，造成人体呈不断减速下行的实际效果。 .
由上而下吊袋面上布孔"多、少、无，，的安排， 一经确定即不可 更改，使用中在任一高度所起掣动作用完全按预先设计要求自动进 行，无需人为干予。
重力始终在作用，人体所处高度不断变化，跳袋下气体压强不断
在增长。由高等物理可知密闭容器内气体受压有 PoV产P!V!-P2V产……-PmVn-K;
这是等轴双曲线方程，请参阅图5。 PV座标系中的一支曲线说明 在压强增大时，体积缩小，但即使压强再大,体积也不会为零。也就 是说只要吊袋下端不泄气，站在平台的人是不会落至袋底的，因此 必须加设一个限压阀，通过它泄气减压，才能让人继续下滑至袋底外 出。 P:—压力、压强；V—体积；K—常数；
到P—Pf>PR、限压阀打开，跳袋下吊袋面全涂橡塑层内气 体则经跟压阀上泄进跳袋泄压。此时人体缓慢下行，当使柱嚢内弹簧 受压缩，其中气体也进跳袋，此时人体则以更慢的速度下行，變隄落 至吊袋底部。
注卩一物体从ll层高楼下落(层高为2.9米)，用不用速降平 台比较情况参见示意图6。
由自由落体公式V,gt;及h-gt72;因V。-0;故有:y-gt,h 上列式中V (Va)—速度(初速度)(米/秒)；g——地心引力加速度 (米/秒2)
t:——时间(秒)；h:——物体落点高度(米) 物体起落点高度为2.9x10+1.2 (窗台高度)-30. 2 (米)，代 入上式
V = /2gh- /2 x 9. 8 x 3. 02- /591. 92=^24. 33(米/秒)
t-V/g-24. 33/9. 8^2. 4S(秒)
注2。由普通物理
式中i——冲量(千克.米/秒)；m—-质量(千克)；V---速皮(米 /秒)。
显然，使用人的质量是不变的。上式告诉我们冲量与速度成正比。 自由落体初速度为零，随后加速到达地面时最快，所以冲量很大。
用速降平台时，初速度为零，随后加快，但在几种人为设置掣动 力作用下、很快减速，贴近地面时、几乎为零，因此冲量极小。
以1°中计算结果为例设平台使用人体重为60公斤；
自由降落冲量I自由-M V末自由=60千克x 24. 33米/秒=1460千克 米/秒； _
乘速降平台下行落地(设平台落地的末速度V末平,为0. 5米/ 秒，这是易于做到的)。冲量I乎广M.V末平广60千克X 0. 5米/秒=30 千克米/秒；
I自由/ I平台=1460千克米/秒/30千克米/秒=48 (倍); 说明用不用速降平台。两者差别非常悬殊。
三、操作实例
1、险情发生后，先将吊架推出窗外卡牢，再将吊袋入口的 四根辫绳依次插进角钢上的带缝孔中，为更加保险、可使辫绳由 上方进吊架框内，向外翻上绕角钢一圏插进角钢上的带缝孔中。
借辫绳上的锥形垫圈及死结而被卡死在孔中、随即放下吊袋，并 将长辫绳系于室内固定物或笨重物体上，将跳袋最上端的环与上
下传递绳索上的自锁挂勾扣牢，纳跳袋下部于吊袋中，人由跳袋 .中部竖缝进跳袋、纵身下跳，速降过程开始。
在使用人到达吊袋度部后，即可由跳袋上竖缝中伸手拉开吊袋上 的拉锁， 一步跨出跳吊两袋。随手将跳袋环从自锁挂勾上摘下，携出 袋外、(此时袋内的自锁挂勾会因袋外与其以绳索相联的另一自锁挂 勾的附加配重下落而将其拉至吊袋上端的入口处。)并挂于袋外的自 锁桂勾上以保l^人员的正常使用.此时第二人即可重复第一人的操 作顺序实行自救，其余人等可仿此进行。
2、 打开吊袋底结、置跳袋下部于吊袋中，使环胎、备用胎充气 至人进跳袋站在平台上不下滑，此时緩慢放气、人将随平台緩緩下滑 落地。只要袋底有绊纱部分已触及地面，则人体将不致受到伤害。
3、 打开袋底的结，可将两条甚至多条吊袋接长后使用。由地面' (或先下地)人员协助，将底端牢固系于较低矮的楼层内形成悬索，人 沿袋下滑至低处,落在松软的气垫上，可做到依次而入逐一而出。在 受困人员争支多的场合，是快速撤离群休的好办法。不排除将吊袋与云 梯、充气垫等组合成为流动救生滑梯，救受困者于水火之中，使云梯 所及之处、受困者均可快速撤离。
4、 对楼层不高的居民，可只购吊袋而不配.吊袋。用法为先打 开吊袋的底结，将袋口绕心中线拧转几圏，然后将袋口朝下系牢在吊 架上，再向下纳袋身于袋口中，使吊袋的里外面对调、随后人进袋内， 此时人若不顺拧袋身使麻花段上移、人则不可能下降。不停如此操作， .使用人即可顺利抵达地面。
5、 速降过程中、即令除柱嚢外的其它措施未发挥应有作用，使用人又不采取任何其它措施，"随身携带"踩于脚下的柱囊、相当于 安全气嚢。借弹簧的緩冲与橡塑柱嚢的慢泄气将冲击地面的过程延长 若干秒、所起緩冲减震作用，可使使用人所受伤害降至最低程度。
四
图1、吊架
1、 026圆钢三支，其中一支比窗框的宽度长100mm，图中上方，
另两支与窗框宽度相等，图中下方；
2、 扁钢四根，50x4四根两俩长度相等，与角钢组成两套30°、 60°直角三角形；
3、 角钢50 x 50两根；
4、 每只角钢上开两个开口的锥孔，并与辫绳上的锥形垫圈匹配; 图2、吊袋
1、 吊袋袋身；
2、 由经纱编织成的辫绳；
3、 吊袋外涂成犬齿状橡塑涂层的中段；
4、 两头系自锁挂勾(一在吊袋口上方， 一在吊袋外挂于拉锁上方) 的绳索；
5、 吊袋外表全涂橡塑层的下段；
6、 长度为1200—1400 mm外贴的防水拉锁、人经此外出；
7、 由末端绕自身中心线拧转并打成死结的袋底； 图3、跳袋
1、 吊环；
2、 充气球(可令其直径与吊袋直径相等)； 3、 跳袋袋身、可与吊袋材质及直径全同；
4、 离平台稍高处1200咖的竖向开口；
5、 平台；
图4、平台结构
I、 2、防止环胎局部径向移动的支撑架；
3、 限压阀(预定数值可调)；
4、 充教气球嚢；
5、 微孔胶垫；
6、 备用环胎；
7、 环胎；
8、 压簧；
9、 单向阀；
10、 橡塑柱嚢；
II、 微孔胶垫；
图5:密闭容暴内气体压强和体积相互变化关系图 1、 p一V座标系中等轴双曲线的一支； 图6、用不用速降平台效果对比示意图
1、 按自由落体方式下落曲线；
2、 使用速降平台下滑曲线；
权利要求
1、以柔性气缸中置直径可变的活塞、且缸壁由上至下各处均能按需自动泄气的要求、构思出人在跳袋中的平台上沿吊袋下移，迅速脱离险情的安全救生装置。在袋底贴地的情况下，尽量将人体势能消耗殆尽，而动能直至为零，此时跳袋才会静止于吊袋底部。实现无冲击感的软着陆目的。
2、 因先后或同时予置了几种翠动方式，有些是事先预设的，有 的可在使用中调整.显得既机动灵活、又稳妥可靠.目的是将人体在 高处的势能转化成动能，令期在下降过程中化害为利，逐步消耗转化 成掣动能源，造成既无需能源，又不消耗体力的事实.
3、 无特殊情况，下降速度可以认为属自控减速状态.无需人为 干予.(如一家数口，体重相差较大可通过球阀调整，跳吊两袋相对 滑行时的摩擦阻力，同时调整限压阀的预定值).
4、 跳袋与吊袋外不存在气体交换，因此，烟尘不会iiA^袋， 免除了使用人受烟熏火缭之苦.
5、 吊袋的双重系桂方式，可任选其一或同时使用，两者互保其 中一項失效时，使用仍足够安全.
6、 特殊情况下、吊袋下端不打结、放跳袋于吊袋中，使环胎充 气(为更加保险可加用备用环胎).人站在跳袋中的平台上，手动緩慢 放气至跳袋开始下移、速度较快时，可充气使其减慢或停止.只要吊 袋底端(有炜纱部分)能触及地面，使用人即可不致受到任何伤害.
7、 吊袋外表面M求涂橡塑，相当于在吊袋不同高度处安排泄 气布孔的多少，亦即控制着人体在人同高度掣动力的强弱，使人体不断变化的下移速度调控在予定范围之内。
8、 袋底有无的快速切换，可针对情况随机应变，增加了吊袋的 使用功能.
9、 不管楼层高低，使用的所需准备时间相差无几，纯下落时间 可通过耗能强度调节，以控制下降速度，做到救助所用总时间与楼层 高度并非正比关系，为此可使较高楼层在救助过程中赢得宝责时间.
10、 沿跳袋内壁平台上方高50O-1000mm之间，起始线与袋壁 上竖缝重合、钉扎厚织物环带一条.其作用为万一发生跳袋内平台 故陣失去作用时，可用双手、双脚及腰背作三点式三点式支撑形成"横V" 字形，改变开口度大小及施加力度，即可使跳袋于吊袋中任意高度增、 咸速度，匀速下行或停于该处.利用双手、 一使人体组成剪刀又的"X"型式，亦可起同样作用.
全文摘要
本发明涉及一种楼上居民消防应急速将平台。由阻燃及高温强度较好的几种细丝作经纬纱、织成筒状无底吊袋，外表按要求涂以橡塑层，两端不加纬纱。需要时、将下端绕中心线拧紧打结成袋底。下端适当高度处装防水拉锁，供人外出。同材质的跳袋，上有充气球、下有平台、袋壁上有坚缝，人由此进出，袋底的平台由胶垫、环胎、柱囊、限压阀等组成。人进跳袋再进系挂好的吊袋并沿其下滑，两袋底及袋壁构成的气柱在人体体重作用下，跳袋类似于活塞在柔性缸体内下降，使人以几无冲击感的软着陆方式，安全抵达地面。
文档编号A62B1/00GK101199880SQ20061016575
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月15日 优先权日2006年12月15日
发明者金福强 申请人:金福强