[发明专利]球式高楼火灾自我救生器

说明书

技术领域：人类生活必须(农、轻、医)

背景技术：消防应急救援装备能力与高层建筑的快速发展严重失衡，目前品种单一。消防云梯车采用汽车吊车构造，体积庞大，作业之前还需要交腿和平衡，升降幅度大，灵活性和稳定性都有一定程度的限制，有相当一部分的建筑物由于建筑规划、违章建筑、交通拥堵等原因，一旦发生火灾险情，即使及时报警，消防车也很难甚至不能靠近，从而延误救援时机。另外，现阶段消防云梯车的最大救援高度约为50米，对于更高的高层建筑火灾，即使建筑物的四周道路畅通，云梯车也无能为力。消防气垫在火灾救援中也使用较多，但只适用于较低楼层，对于高层建筑，很容易造成二次伤害，一般不提倡采用。高楼自救绳装置也可以用于火灾自我救援，但对于老、幼、病、残及孕妇等弱势群体有一定的局限性，救援效率较低和撤离过程中会受到毒气和高温的伤害也是其缺点。气袋式高楼火灾自我救生器利用从救生平台连接到地面的圆柱形气袋使被困人员撤离火灾现场，但是受到楼层高度、地面复杂情况及楼下住户伸出墙壁障碍物的影响而使气袋不能正常打开的情况时有发生，安装时间长、结构复杂、体积庞大、造价高也是它的缺点，故极少在火灾救援中采用。因此设计一种结构简单、操作方便、安全有效、造价低廉的高楼火灾自我救生器非常必要。

发明内容：目前消防救援设备单一，对于楼层高于50米的火灾现场或楼层较低而建筑物四周交通受阻的情况，消防云梯车都难于处理，球式高楼火灾自我救生器很好的解决了这一难题，另外对于其他火灾自我救生设备的缺点和局限性也有一定程度的突破。撤离人员使用固定在窗台上的支架及滑板，通过软梯进入双层充气气球内，首先将身体固定在球内的固定带上，然后拉扯拉绳，挂绳随即离开旋转挂钩，搭载撤离人员的双层气球受重力及与运动速度成正比的空气阻力下先加速，然后匀速的下降到地面。设人与双层气球的总质量为m，双层气球与空气的阻力系数为u，位移为s，速度为v，重力加速度为g，则可以建立如下的常微分方程：v(0)＝0，s(0)＝0.其中t表示时间。其解为：

从而

此式说明，不管人与双层气球从多高的地方开始下落，落地时的最大速度为再设人落地时的最大冲击力为F，则由FΔt＝mΔv，有此式说明，可以增加uΔt来减少F。u与双层气球外球半径的平方成正比，增加外球半径可以减少冲击力F，同时，气球设计为双层结构，内外球之间密封且充满空气，撤离人员与双层气球撞击地面时增加了Δt，大大的减小了冲击力F。因此总可以通过调试双层气球内外球的半径大小来控制冲击力F的大小，确保撤离人员的绝对安全。先撤离人员将拉绳与挂绳连接好，第二批人员拉上双层气球，又可以继续撤离火灾现场。另外，如果火灾现场不允许或者根本来不及安装支架和双层气球等设备，球式高楼火灾自我救生器也有应急措施，此时撤离人员可以在极短的时间内由双层气球的出入口进入内球，关上出入口内门，由于双层气球由阻燃纤维制成且涂有气密和隔温涂料，利用双层气球内球里残留的空气，撤离人员可以争取到等待救援的宝贵时间，大大提高获救的可能性。

附图说明：由支架(5)和双层气球(28)组成的球式高楼火灾自我救生器，支架(5)通过活动卡槽(14、16)与定位螺帽(13、15)固定在窗台(18)上，支架(5)上有主承重梁(7、11)，次承重梁(6、9)，支架(5)上安装有滑板(10)，次承重梁(6、9)的外端安装有能使挂钩(1、4)绕其轴心自由旋转的旋转滚轴(17、19)，滑板(10)的外端装有中空的圆柱形过绳管(2)，圆柱形过绳管(2)正中朝地面方向开有一能使“Y”形拉绳(27)通过的小孔，挂钩(1、4)的上端连接“Y”形拉绳(27)，“Y”形拉绳(27)通过圆柱形过绳管(2)及其正中朝地面方向的小孔由双层气球(28)的出入口(23)一直延伸到双层气球(28)内，双层气球(28)由阻燃纤维制成且内外表面涂有气密涂料和隔温涂料，支架上还安装有连接在横梁(3)上的软梯(25)，软梯(25)通过出入口(23)一直延伸到双层气球(28)内，双层气球(28)的上端开有一个圆台状能让撤离人员顺利进出双层气球(28)的出入口(23)，出入口(23)的内壁朝外端固定有悬挂在挂钩(1、4)上的挂绳(20、21)，双层气球(28)上还安装有三个固定内球与外球相对位置的圆台状支撑柱(26、30、31)，每个支撑柱(26、30、31)的两个底面密封，内壁上各开有一个小孔，能使双层气球(28)与三个支撑柱(26、30、31)相互连通，位于双层气球(28)内正下方的支撑柱(30)的上方安装有固定撤离人员的固定带(29)，双层气球(28)上还有充气孔(22)和内门(24)。

具体实施方式：支架(5)由钢型材焊接，主承重梁(7、11)和次承重梁(6、9)均采用圆钢，活动卡槽(14、16)采用铸铁铸造，主承重梁(7、11)上的承重点(8、12)靠近窗台(18)方向留有外丝，长度为50cm，远离窗台(18)方向长130cm，横梁(3)长40cm，滑板(10)与水平面夹角为20度。挂绳(20、21)、“Y”形拉绳(27)及软梯(25)上的软绳都由阻燃纤维制成。双层气球(28)(含出入口(23)及三个支撑柱(26、30、31))均采用阻燃纤维制作，内外表面均涂有气密涂料和隔温涂料，双层气球(28)内外球的半径分别为80cm和130cm，出入口(23)的外口半径为40cm，内口半径为30cm，支撑柱(26、30、31)的大小尺寸相同，内外口半径分别为15cm和25cm。内门(24)通过阻燃魔术带或磁吸与双层气球(28)密封。