(57)【要約】  ビルの内部から外部へ非常に素早く脱出させ、ビルの外側に沿い十分ゆっくりと地上あるいは下方の支持面に降下させ無傷で着地させることのできる装置であって、  ハウジングと、  ハウジングを人にしっかりと固定させるハーネスと、  所定長さのハウジング内にあるケーブルであり、自由端を有していて、その自由端を上記の降下点に近接する固定体に取り付けるための固定部材を含み、  ハウジング内にあるエネルギー放散機構であって、人が降下するにつれてハウジングから繰り出されるケーブルによって駆動され、放散されるエネルギー率の勾配が、降下速度の関数としての放出される潜在エネルギー率の勾配を、それらの交差点で追い越し、その交差点は、人の制御なしの十分に遅い降下速度で生じることを特徴とするもの。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ十分に遅い速度で、人を降下させ無傷で着地させることのできる装置であって、
ハウジングと、
ハウジングを人にしっかりと固定させるハーネスと、
ハウジング内のケーブルであり、上記の起点から下方の支持面に届くに足る所定長さであって、自由端を有していて、その自由端を上記の起点に近接する固定体に取り付けるための固定部材を含み、
ハウジング内にあるエネルギー放散機構であって、人が降下するにつれてハウジングから繰り出されるケーブルによって駆動され、放散されるエネルギー率の勾配が、降下速度の関数としての放出される位置エネルギー率の勾配を、それらの交差点で追い越し、その交差点は、人の制御なしの十分に遅い降下速度で生じることを特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、降下中に得られる上記の降下速度が毎秒４ ft未満であるもの。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、ハウジング内の回転部材を含み、ハウジングからケーブルが繰り出されて上記の回転部材が回転するもの。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、上記の回転部材が上記のケーブルを収容するスプールであるもの。
【請求項５】
請求項３に記載の装置であって、上記のエネルギー放散機構が、加速器を介して上記の回転部材の回転によって駆動されるもの。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、上記の加速器がギア装置からなるもの。
【請求項７】
請求項５に記載の装置であって、上記の加速器がベルトとプーリとの装置からなるもの。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、エネルギー放散機構が、複数個の翼を備えた空気抵抗ファンからなるもの。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、ファンの翼の形状がほぼ半円筒形であるもの。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、エネルギー放散機構が、発電機と抵抗とからなるもの。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、上記の抵抗が、降下前にスイッチで選択できる複数個の抵抗器からなるもの。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、上記のエネルギー放散機構が、渦流ブレーキからなるもの。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、上記の渦流ブレーキが、間隙がそれらの間にある固定子と回転子とからなり、その間隙は降下前に調節できるもの。
【請求項１４】
請求項４に記載の装置であって、更に、ハウジング内のケーブル弛み取り機構を備えるもの。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、上記のケーブル弛み取り機構が、降下前にケーブルから弛みを取るもの。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、上記のケーブル弛み取り機構が、所定の高さ以下に位置するその他の支持面からのその後の降下前にもケーブルから弛みを取るもの。
【請求項１７】
請求項１４に記載の装置であって、上記のケーブル弛み取り機構が、ケーブルを収容するスプールを再度巻く、ほぼ一定のトルク・スプリングからなるもの。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置であって、更に、ケーブルを瞬間的な過負荷(transient overloads)から保護するケーブル力制限機構を備えるもの。
【請求項１９】
請求項３に記載の装置であって、更に、ケーブルを瞬間的な過負荷(transient overloads)から保護するケーブル力制限機構を備えるもの。
【請求項２０】
請求項１８に記載の装置であって、上記のケーブル力制限機構が、ケーブルにインラインに配置された少なくとも１つのエネルギー吸収用ウェブであるもの。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置であって、上記のケーブル力制限機構が、回転部材に当てがわれたトルク制限機構であるもの。
【請求項２２】
請求項１８に記載の装置であって、上記のケーブル力制限機構が、繰り出されたケーブルの低減バネ定数であるもの。
【請求項２３】
請求項２１に記載の装置であって、更に、熱クラッチを備えるもので、この熱クラッチは、周囲の温度が前もって設定された温度以上になると上記のエネルギー放散機構を自動的に離脱するもの。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、上記の熱クラッチは、周囲の温度が前もって設定された温度以下になるとエネルギー放散機構を再結合するもの。
【請求項２５】
請求項１に記載の装置であって、上記のハーネスが、人の大きさに順応するストラップ、ロープ、つなぎ縄、クリップ、バックル、スナップ、縄、リング、面ファスナー、緊張手段、バンジー、帯、ループおよびベルトのうちの少なくとも１つを含むもの。
【請求項２６】
請求項１に記載の装置であって、上記のケーブルが、最大降下重量の少なくとも２倍半を支持することができるもの。
【請求項２７】
請求項１に記載の装置であって、上記のケーブルが、鋼製ワイヤ・ロープであるもの。
【請求項２８】
請求項１に記載の装置であって、上記のケーブルが、高強度ポリマー・ケーブルであるもの。
【請求項２９】
請求項１に記載の装置であって、上記のケーブルが、複合材料からなるもの。
【請求項３０】
請求項１に記載の装置であって、上記の固定部材がカラビナであるもの。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置であって、上記の固定体が、複数個のカラビナを収容できるもの。
【請求項３２】
請求項１に記載の装置であって、上記の固定体が、ビルの退出出口に近接して位置するもの。
【請求項３３】
請求項１に記載の装置であって、上記の固定体が、ビルの構造部材に固定されているもの。
【請求項３４】
請求項１に記載の装置であって、更に、人が被る保護ヘルメットを含むもの。
【請求項３５】
請求項１に記載の装置であって、更に、エアー・フィルター装置を含むもの。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置であって、上記のエアー・フィルター装置が３０分以上煙とその他の燃焼生成物をフィルターするもの。
【請求項３７】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ十分に遅い速度で、前記起点から前記支持面までに届くに足る長さのケーブルを含むハウジングと、エネルギー放散機構とからなり、上記のケーブルが、起点に近接する固定体に取り付けるための固定部材を備えた自由端と、ハーネスとを有し手いる避難装置を用いて、人を降下させ無傷で着地させることのできる方法であって、
ハーネスを使ってしっかりとハウジングを人に固定し、
ケーブルの自由端を固定体に取り付け、
降下の起点でビルから脱出し、
十分に遅い速度で下方の支持面に降下することからなるもの。
【請求項３８】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ十分に遅い速度で、人を降下させ無傷で着地させることのできる避難装置であって、
ケーブルと減速手段とを含むハウジング手段と、
ハウジングを人にしっかりと固定させるハーネス手段と、
上記の起点から下方の支持面に届くに足る所定長さのケーブルであって、自由端を有していて、その自由端を上記の起点に近接する固定体に取り付けるための固定手段を含み、
エネルギー放散機構であって、人が降下するにつれてハウジングから繰り出されるケーブルによって駆動され、放散されるエネルギー率の勾配が、降下速度の関数としての放出される位置エネルギー率の勾配を、それらの交差点で追い越し、その交差点は、人の制御なしの十分に遅い降下速度で生じることを特徴とするもの。
【請求項３９】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ複数の人を救命するための大量避難装置であって、その装置は複数個の避難装置を含み、各避難装置は、十分に遅い速度で、人を降下させ自分自身も他の人も無傷で着地させることのできる装置であって、
ハウジングと、
ハウジングを人にしっかりと固定させるハーネスと、
ハウジング内のケーブルであり、上記の起点から下方の支持面に届くに足る所定長さであって、自由端を有していて、その自由端を上記の起点に近接する固定体に取り付けるための固定部材を含み、
ハウジング内にあるエネルギー放散機構であって、人が降下するにつれてハウジングから繰り出されるケーブルによって駆動され、放散されるエネルギー率の勾配が、降下速度の関数としての放出される潜在エネルギー率の勾配を、それらの交差点で追い越し、その交差点は、人の制御なしの十分に遅い降下速度で生じることを特徴とするもの。
【請求項４０】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ、人を降下させることのできる避難装置であって、ケーブルの弛みを取り除くためケーブルを伸縮自在に操作する機構と組み合わせたケーブルを含み、当初およびその後の可能な降下の間の自由落下を減少するもの。
【請求項４１】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ、人を降下させることのできる避難装置であって、降下中ケーブルをその能力を超える一時的過負荷から守る機構と組み合わせたケーブルを含み、その機構が、一直線上に並ぶエネルギー吸収ウェブと、トルク制限機構と、繰り出されたケーブルの低減有効バネ定数のうちの少なくとも１つからなるもの。
【請求項４２】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ、人を降下させることのできる避難装置であって、ビルから脱出する前の間中人が安全な空気を吸うことができるように煙およびその他の燃焼産物をフィルターするエアー・フィルター装置と組み合わせたもの。
【請求項４３】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ、人を降下させることのできる避難装置であって、熱に晒されて傷を負うことから守るための装置と組み合わされてものであって、その装置が、利用できる熱変形遮蔽体、熱変形ボディ・スーツ、加熱地域では装置の降下率を増加させる熱機構のうちの少なくとも１つからなるもの。
【請求項４４】
高層ビルの所定高さの起点から下方の支持面へ、人を降下させることのできる避難装置であって、降下中落下する瓦礫や障害物との偶然の接触から守るための頭部全体を保護するヘルメットと組み合わせたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
(関連出願に関する記載)
この出願は、２００３年２月２１日出願の仮出願第６０／４４９,１２５号、２００３年５月８日出願の仮出願第６０／４６８,８４５号および２００３年８月４日出願の仮出願第６０／４９２,３９８号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
２００１年９月１１日にニューヨークで起こったワールド・トレード・センターの大惨事は、吹き抜け階段が、接近しにくいとか、使用できないとか、混雑しているとか、煙が蔓延しているとか、障害があるとか、その他の理由で安全でない場合、大火事やその他の命に関わる緊急時に高い建物の外部に沿って大多数の人を素早く且つ安全に避難させるための装置の必要性を強く主張するものである。
【０００３】
高層ビルやホテルでの多くの火災は人々を上の階へと向かわせ、立ち往生させて煙や、一酸化炭素および火を吸い込んでしまうか、跳びこんで死にいたることがたびたびである(ワールド・トレード・センターの大惨事では200人ちかくもの人が跳びこんで死に到っている)。 そこで、大多数の人を燃えているビルの危険な内部から素早く、ビルの煙のない側の新鮮な空気の中へ逃し、ビルの高さや形に関係なく、ビルの正面及び相互によってできる障害地域を安全に無傷で通過できるように非常にゆっくりと地上(または火の下方のその他の安全面に)におろすことのできる装置が必要である。外部へ最も早く逃げても、少なくとも少しの間は死に至るガスの中に居る勇気を持たなければならない。そこで、その装置にはその間吸える空気を提供する手段を含む必要がある。
【０００４】
高層ビルから避難するための多くの装置は、低高度パラシュートと、筒状網製救命シュートと、空中垂直離着陸(VTOL)救助プラットフォームおよび制御される降下装置とを含む。低高度パラシュートは１５階以下では使用できず、初心者だとそのビルあるいは隣接するビルの側部に流されると萎む。経験者でもやりそうなことである。筒状網製救命シュートは数とビル内の位置に限界があり、救命できる人間の数がかなり限られる。また、強い風では制御できないほど膨らみ、非常に高いビルでは使用し難い。VTOL救助プラットフォームが唯一提供できる段階にあり、でもせいぜい１０人程度しか乗れない。制御される降下装置は使用者が制御するものでも、自動でもよい。使用者が制御するタイプのものでは、出発点から地上まで吊り下げられているロープに加えられる摩擦を連続的に調節することによってその速度を制御する。然し、それには訓練と技術が必要であり、非常に高い所からだと使えない。自動式のものは訓練していない者でも使用できるが、重くてコスト高である。
よって、ロープやケーブルが届く出発点で用いられる。通常は、ビルの正面に沿って安全に降下するには非常に早いが、各制御器は一度に一人しか降ろせないので、何百人ものひとを避難させるには未だ遅すぎる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最も遅い降下速度で最も早く大勢の人を避難をさせるためには、各人が自分自身で着れて、軽量かつ低速の自動制御器とケーブルが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡単に述べると、本発明は、人間を高層ビルの所定高度の出発点から十分な低速度で下方の支持面に降下させ、無傷で地上に降ろすことの出来る装置からなる。この装置は、ハウジングと、このハウジングを人に固定させるためのハーネスと、出発点から下方の支持面まで届くに足る所定長さで、ハウジング内にあり、自由端を有して、その自由端を出発点に近い固定拠点に取り付けるためのケーブルと、ハウジング内にあるエネルギー放散メカニズムとからなる。このエネルギー放散メカニズムは、人が降りるにつれてケーブルを繰り出して駆動され、放散されるエネルギーの勾配率が、交差点でその降下速度の関数として放散される潜在エネルギーの勾配率を越え、その交差は人が制御しなくても十分に遅い降下速度で生じることを特徴とする。
【０００７】
好ましい実施例は、着ている被服のうえに素早く着れる内蔵装置であって、人がビルから出るのを待っている間その人に吸気できる空気を提供する空気フィルター・システムを含んでいるヘルメット・アセンブリを有している。ついで、毎秒約１フィートの平均速度でビルの外側に沿って高強度ケーブルの自分自身のスプールで自動的に地面に降りる。そのような非常に遅い速度でも、１,４３１フィートのシカゴのシアーズタワーや、世界で最も高い占有フロアーとの最新の栄誉を受けた、１,４４１フィートの台北１０１の最も高い占有フロアーから地面に着くのに２４分しかかからない。簡単な掛かり場を各フロアーに据え付けた後、本発明はそのような高いビルから何千人もの人が素早く且つ安全に避難するのに良く適している。要するに、本発明は、１）各階の各人が、その人の体格や運動能力に関係なく、命にかかわるようなビルの内部から素早く脱出でき、２）脱出を待っている間は煙やその他の命にかかわるようなガスから守り、３）ビルの形状や高さに関係なくビルの外側に沿って地面にゆっくりと自動的に降ろし、引き続き煙、熱、および落下する瓦礫から守る装置である。この装置は(１人につき１つであり)全ての迷ったひとをビルの内部から数分で逃し、 最も高いビルからでも半時間より短い時間のうちに全く無傷で地面に静かにおろすことができる。筒状のシュートと違って高さの最大高さの制限も無ければ、パラシュートと違って最小高さの制限も無い。使用者の制御を必要とする装置と違って、事前の訓練なくても全く安全である。また。同じサイズの装置が全てのサイズで、体重が６０ポンドから３６０ポンドまでの誰でもに使用できる。
【０００８】
ここに記載した好ましい実施例では、エネルギー放散メカニズムは小さくて、内蔵されており、半筒状の翼を備えた、高速度ファンで、自動的にケーブルを非常に安全に、６０から３６０ポンドまでの人を“１サイズで全てにフィットする”装置で平均降下速度約毎秒１フィートで繰り出すことができるものである。本発明の発明原理を満足するその他のエネルギー放散メカニズムは、別の実施例で用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上記の要約ならびに、従来例と比較しての以下の詳細な物理原理の説明は全て添付の図面とともに読めばより良く理解される。本発明を例示するため、特定の装置と方法が図面に示されているが、本発明は図示されている正確な装置や詳細な説明の方法に限定されるものではない。
【００１０】
２００ポンドの人が高さ１,０００フィートの燃え盛るビルの窓から飛び降りようとしているのを頭で描いてみてください。その人の運動エネルギーは０である。然し、彼は２００,０００フィート・ポンドの位置エネルギーを有する。もし彼が飛び降りると−降下速度が増すにつれ、空気抵抗によって熱エネルギーに変換される少量部分の位置エネルギーを無視する−全ての潜在エネルギーは２００,０００フィート・ポンドの運動エネルギーに変換され、その運動エネルギーは、不幸な人なら８秒後に地面にたたきつけられる時までに毎秒２５２フィート(172 MPH)までに降下速度を増加する。彼を助けるものは、降下速度を増加するのに向けられる放出された位置エネルギーの全てを放散させるメカニズムである。降下速度を遅くし、エネルギーを放散するメカニズムは放出された位置エネルギーを、そのメカニズムを取り囲む個々の空気分子の増加した不規則エネルギーに変換し、１部分は、一時的にメカニズムそれ自体の個々の空気分子の増加した不規則運動エネルギーとなって、その温度を上昇させる。その温度上昇は、限られた空気流の場合かなり大きいか、あるいは大容積空気流の場合限定される。
【００１１】
そのような降下速度を遅らせ、エネルギーを放散させるメカニズムのパラメータを決定するにあって、問題をワットの観点からみると有益である。
以下の変換式を使うと、
１フィート・ポンドは１.３５５ワット秒に等しい。上記の約２００ポンドの人に対する最初の位置エネルギーは２７１,０００ワット秒に等しい。この数字はそのメカニズムによって放散され、地上に到着するまでの時間を掛けた平均パワーに等しい。
【００１２】
１秒当たりのフィートでの降下速度は、１秒につきワット秒(ワット)での降下を遅らせ、エネルギーを放散させるメカニズムによって放散させられるエネルギー率に対する１秒当たりのフィートでの降下速度を記述する曲線と、１秒につきワット秒(ワット)での放出せられる潜在エネルギー率に対する1秒当たりのフィートでの降下速度を記述する(所定の重量に対する)線との交差によって決定され、前者の傾斜が後者の傾斜を上回ると安定した状況を確実にする。
【００１３】
（従来技術としてのＲｅｓＱｌｉｎｅTM  の分析）
最初に分析するのは、本発明でなく、Ｍ.Ｍｅｌｌｅｒ (エム  メラー)によって発明されたSafir-Rossetti ResQlineと称される装置(アメリカ合衆国特願Ｎｏ. ２００３／００７０８７２Ａ１とＮｏ.２００３／００７０８７３Ａ１)である。これと本発明とを比べると分かり易い。この装置は、基本的には、一巻きの、地面に到達するに足る長さの鋼ケーブル(一人につき一巻き)と、数人の人がビルから脱出するための窓の下方の床に永久に且つしっかりと取り付けられたエネルギー放散ファンとからなる。このファンは、保護網を備えた枠内に囲まれている。この枠は台を支持し、この台は使用時には窓の外側へ延出する。この台を押し出す前に人は台の上に登るが、台に登る前に、スプールをファンの軸延長部に固定させ、ケーブルの自由端をハーネスに取り付ける。降下するにつれて、ケーブルは繰り出され、スプールを回転して、ファンを駆動する。ファンの４枚の等間隔に配置された平らな翼は回転運動に対して直交するように向けられていて、その回転に抵抗して、降下速度を制限する。ファンが最終的に回転を停止すると、次の人が、(ケーブルの端は装着したまま)前の人のスプールを取り外し、自分自身のスプールを固定する前にそれを安全に取っておき、自分自身のケーブルをハーネスに取り付け上記のプロセスを繰り返す。
【００１４】
この分析の目的は色々な重さの人に対する降下速度を計算することである。ファンの各翼によって放散されるエネルギー(ワット)率は以下の式によって得られる。
2007524428.tif 000003
ここで、
Ｐ＝単一の翼によって放散されるエネルギー(パワー)率。
1.355＝１秒当たりのフィート・ポンドをワットへ変換する係数。
Ａ＝１平方フィートの翼の前方あるいは突出領域。
ＣＤ＝翼の形に対する抗力係数。
Ｐw＝所定の温度と圧力での空気の重量密度。
ｇ＝重力加速度、３２.２フィート/sec2に等しい。
ＲＰＭ＝ファンの１分間の回転速度。
ＲEFF＝翼のフィートでの有効半径。
【００１５】
ＣDは、１枚の平板翼について１.２である。４枚の等間隔に配置された翼の各々は、長さ約１５インチで、幅７.５インチ、１インチのシャフトに取り付けられている。よって、Ａは、１１２.５平方インチとなり、０.７８１平方フィートに換算され、ＲEFFは、１０.０インチに等しく、０.８３３フィートに換算される。
【００１６】
空気の重量密度は、以下の式から決定される。
2007524428.tif 000004
ここでは、
ρW＝１立方フィート当たりのポンドでの空気の重量密度。
1.325＝空気のin-Hg（水銀のインチ）/°Ｒを１立方フィート当たりのポンドに変換する係数。
Ｐb＝水銀柱のインチでの気圧(ここでは２９.９２と仮定する)。
Ｔ＝ランキン温度での空気温度で、５０９.７°Ｒ(華氏５０度)と仮定する。
(上記の値を挿入すると、ρWは１立方フィート当たり０.０７８ポンドとなる。)
【００１７】
放散されたエネルギー率と降下率との曲線を確立するため、上記の全ての値を、スプールの最初と最後でのファンのRPMと降下速度との関係と共に式(１)に入れなければならない。
【００１８】
その関係は、ケーブルの巻かれた直径によって決定される。ケーブルの最初に巻かれた直径は約５インチで、完全にほどかれた時の直径は約２.５インチである。この結果は、以下の一覧表になった１秒当たりのフィートでの降下速度と、直径５インチでのファンのＲＰＭと、直径２.５５インチでのファンのＲＰＭとの関係になる。
【００１９】
2007524428.tif 000005
【００２０】
これらのＲＰＭ値をその他のパラメータと共に式(１)に挿入して、最初の直径と最後の直径における単位翼で放散されるエネルギー率(ワットでの)と降下速度(ft/sec)との曲線を決定する。図１は、４Ｐの図で、４つの翼全てによって放散されるエネルギー率(ワット)と降下速度(単位フィート/秒)で、どちらも最初(５インチの直径)と最後(２.５インチの直径)におけるものである。
【００２１】
次の工程は、放出される位置エネルギー率(ワット)に対する降下速度を記述する線を決定することである。前の計算と違って、これは降りる人の体重に依存する。１フィート降下すると、１ポンドの体重に対し１フィート・ポンドの位置エネルギーが放出される。だから放出される位置エネルギー率は１ポンドの体重につき１秒・１フィートの降下で１.３５５ワットである。よって、毎秒１０フィートで降下する１００ポンドの人は、１,３５５ワットの割合で潜在エネルギーを放出すると、毎秒２０フィートでは２,７１０ワットの割合で位置エネルギーを放出する。毎秒１０フィートで降下する２００ポンドの人は２,７１０の割合で位置エネギーを放出し、毎秒２０フィートでは、５,４２０ワットのエネルギーを放出する。３００ポンドの人では、毎秒１０フィートで４,０６５ワットの割合で潜在エネルギーを放出し、毎秒２０フィートでは８,１３０ワットである。
【００２２】
図２は、１００、２００、３００ポンドの人の、放出された位置エネルギー率(ワット)と降下速度(ft/sec)とを記述する線を示す。図３は、同じ３本の線と図１の、スプールの最初と最後で放散されたエネルギー率(ワット)を記述する曲線に重ね合わせたものを示す。前記したように、これらの線と曲線との交差が実際の降下速度を決定する。
【００２３】
１００ポンドの人が、最初５インチのスプールの直径で毎秒１８.５ftで開始し、スプールが直径２.５インチまでほどかれると毎秒６.５ ftの遅い速度で終わる。２００ポンドの人は、毎秒２６ftで開始し、毎秒９ftの遅い速度で終わる。３００ポンドの人であれば、毎秒２９ftで開始し、毎秒１１ftの遅い速度で終わっている。これらの値は、レスキューラインの公開デモンストレーションの結果と一致しているが、単に中くらいの高さのビルから降りる比較的細い実験者を使ったと思われる。これには最初は５インチの直径で地上に降りた際は３インチの直径のスプールしか必要としない。レスキューライン・システムでの降下中は、スプール上で静止していない全てのケーブルは実験者と共に降下し、実験者の重量を増加する。これにより特により細い人には最後における速度を僅かに増加する。これらの最初と最後の全ての速度を考慮すると、全ての避難計算では、レスキューラインでは、毎秒15 ftの平均降下速度を用いていることと関係する。
【００２４】
毎秒２９ft(３００ポンドの人の場合の)の最大降下速度は、１秒で２階分以上降下することになる。毎秒１５ft(完全な降下での全ての人の平均)ですら、１秒で１階分以上である。このような高速では、以下の項でのべるように重傷を負うことになる。
【００２５】
これらの降下速度は、ファンのサイズを大きくすることで、減少できると思われる。例えば、翼の長さを１５インチから１８インチに増加すると、３００ポンドの人の降下速度を毎秒２９ftから毎秒２３.５ftに減らせるだろう。然し、この降下速度の正の減少は実質十分でなく、より少ない人しか避難できないという負の結果と相殺される。それは各人が、前のスプールを外して、保管し、自分自身のものと取り替えて自分が避難する前に、前の人が地上に降り、ファンが完全に停止するのを待たなければならないからである。
【００２６】
(本発明の分析)
本発明の好ましい実施例は、それ自体とケーブルのスプールとの両方を降下する人が装着できるほど小さいエネルギー放散メカニズムを用いて、全ての人にたいして毎秒２ft未満の降下速度を達成する。これにより、各人が、自分自身のケーブルと非常に遅い降下メカニズムを有することが出来る。よって、(前の人が完全に降りたのを待つ必要なく)各階の各人がビルの危険な内部から素早く脱出でき、ビルの外側の形状に関係なく、最高層ビルからでさえその外側にそって(全ての他の人達と一緒に)ゆっくりと安全に地上に降り立つことができる。
【００２７】
全ての人に対して、とてつもなく早い毎秒１５ftの平均降下速度で、エネルギー放散ファンは大きすぎで装着できないレスクリン・システムを分析した後では、本発明の請求の範囲はこじつけのように思えるかもしれない。
【００２８】
物理面を理解するに当たって、前に戻ってみると、２００ポンドの人を１０００ftの高さから安全におろすには、２７１,０００のワット秒の位置エネルギーを放散する必要があることが分かる。すなわち、１０秒で平均２７,１００ワット、あるいは１００秒で２,７１０ワット、あるいは１,０００秒で２７１ワットである。最長の時間(すなわち、最も遅い降下速度)は、最小のパワー放散を必要とする。よって、低いパワー放散と遅い降下速度とは相互に排反するものではない。逆も真である。実際、前で提案した、レスキューラインのファンの長さを１５インチから１８インチに大きくするとの変形例は、降下速度が１９％減少するだけでなく、ファンで放散されるパワーも１９％減少する。
(図３を見ると、エネルギー放散率曲線のスロープが放出エネルギー率の線のスロープを越えるので、降下速度と放散パワー(エネルギー率)を決定する交差点は、式(１)でのＰの値が増加するにつれて、上向きでなく下向きとなる。)
【００２９】
然し、それにはファンの大きさを大きくすることになる。それでは、本発明はどうしてその大きさを減少させるのか。ポイントはエネルギー放散メカニズムをほどけるケーブルのスプールより早く回転させることである。エネルギー放散メカニズムの回転速度を増加させることは歯車、ベルト、チェーン、ホイールあるいはプーリを用いてできる。然し、ベルトとチェーンは破損するし、ホイールとプーリはスリップするので歯車が好ましい。速度増加方法を用いることにより、幾つかの種類のエネルギー放散メカニズムを人が装着できるほど小さくできる。大きさが小さいことに加えて、実際上の目標として降下する重量の１ポンド当たりのパワー放散は１ポンドにつき５.４ワット未満である。だから大きな空気流があっても、(４００ポンドの降下重量でさえ) 化粧室のハンド・ドライヤ以上熱くならないし、(多くの場合、負傷を回避するに足る遅さである)毎秒４ftより早く降りない。これから論じようとしている好ましいその他の実施例は、更に低いパワー放散レベルでより遅い(もっと安全な)降下速度を達成できる。
【００３０】
好ましい実施例では、エネルギーを放散するのに小さなファンを使用している。所望の速度増加は、２つのギア・シャフトで達成できるが、３つのギア・シャフトを用いている。中間のギア・シャフトが必要な距離間隔と共により合理的な歯車と歯車とのかみ合わせの割合を提供する。全ての３つのシャフトは共通の支持枠に固定されている。頂部の駆動シャフトがケーブルのスプールと非常に大きな歯車を含んでいる。この大きな歯車が中間シャフトの小さい方の歯車と噛み合う。中間シャフトは更に幾分か大きめの歯車を含んでいて、その歯車がファン・シャフトのもっと小さな歯車を駆動する。
【００３１】
このデザインでは、スプールのあるシャフトの大きな歯車は幅３／４インチの１２ピッチの平歯車で、ピッチ直径１２インチ、１４４の歯を備える。このギアは、中間シャフトの、幅３／４インチで、ピッチ直径３インチ、３６の歯を備える１２ピッチの平歯車と噛み合う。また中間シャフトには、幅１／２インチで、ピッチ直径５インチ、１００個の歯を備える２０ピッチの平歯車がある。この歯車は、ピッチ直径１インチで２０の歯を備える幅１／２インチで２０ピッチの平歯車であるファン軸の小さな歯車と噛み合う。スプール軸が１回転する毎に中間シャフトは４回転し、ファン軸は２０回転する。
【００３２】
またファンは４個に代え、８個の翼を有する。この翼は平ら(ＣＤが１.２)ではなく、半円筒形で開放側を前にしている。これは抗力係数ＣＤを２.３に増加する効果を有する。翼の数を８個に増やせたのは、その半円筒形状によるもので、平板の数を増やさせない隙間風の問題を軽減するからである。各半円筒形の翼は、式(１)のように２.５インチｘ ８インチ、よって、Ａが２０平方インチあるいは０.１３８９平方ftの前方突出領域を有する。そしてＲEFF、翼の中心までの有効半径は式(１)では４.９インチあるいは０.４０８ftである。
【００３３】
その後の図は、歯車の噛み合わせとファンとを図示するとともに、ビルから避難しようとしている人が装着する背おい袋装置のなかにその他の重要な物品と共にどのように包まれているかを示す。然し、さしあたり、この基本的な情報で、１００ポンド、２００ポンド、３００ポンド、加えて４００ポンドの降下重量に対する降下速度を決定するため、式(1)を用いて別の分析をなすのには十分である。
【００３４】
最初における最大のケーブルスプールの直径は今回６インチで、ほどかれたスプールの直径は３.２５インチである。ケーブルの全長は、シアーズ・タワーの最上階から地面にまで十分延びる。歯車の噛み合わせにより、スプール１回転に対しファンは２０回転し、これにより降下速度をレスキューライン・システムと同じファン速度に対し(同様のスプール直径で)２０分の１にしている。以下の表は、新たな降下速度(ft/sec)と、ケーブル・スプールに残っている６インチの巻かれた直径と３.２５の直径に対するファンのＲＰＭと間の関係を示す。
【００３５】
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【００３６】
図４は、ケーブルのスプールが直径６インチである最初と、３.２５インチである最終端近くでの８Ｐ(８個の全ての翼によって放散されるエネルギー率)に対する曲線を示す。新たなＲＰＭ値を、Ａ、ＣＤおよびすＲEFFに対する訂正値と共に式(１)に挿入し、新たな対応する降下速度での(８をかけた)結果を点で示し、それを結んで曲線で描くと到達する。
【００３７】
図５は、これらの曲線と、１００ポンド、２００ポンド、３００ポンド、４００ポンドの降下重量に対する降下速度を関数として放出された潜在エネルギー率を示す前もって計算された線とを重ね合わせたものを示す。前で述べたように、交差点が、スプールが満杯の場合の最初の最大降下速度と、スプールが空になった場合の最後の最小降下速度とを決定する。でも今は、レスキューライン・システムと違って、スプールに残っていないケーブルの重さは、最早降下しないので、最初の全重量から引いている。これにより、最終端に近づくと僅かに遅延効果が増す。これは最も軽い人には最も明らかである。
【００３８】
より小さなエネルギー放散ファンでさえ、全重量が４００ポンド(体重が３６０ポンドで、ケーブルとその装置の重量が４０ポンドである背負い袋を持った人)が最初毎秒１.９ft(１２００ワット未満のパワー放散)の非常に遅い速度で降下し、ついで最後には毎秒０.８ftにまで遅くなる。これを、３００ポンドの体重の人が最初(パワー放散がほぼ１２,０００ワット)毎秒２９ftで降下するレスキューラインと比べて見て下さい。
【００３９】
本発明の最低の体重は、全体重が１００ポンド(４０ポンドの背負い袋を背負った体重６０ポンドの子供)は最初毎秒１.０ftの非常に遅い速度で降下し、最後には毎秒０.３５ftにまで遅くなる。このより遅い降下速度は、この体重の範疇に入る唯一の者であろう子供にはかなり望ましい。
【００４０】
これらの間の体重では、全体重が２００ポンド(４０ポンドの背負い袋を背負った体重１６０ポンドの人)は最初毎秒１.３５ftで降下し、最後には毎秒０.５５ftにまで遅くなる。全体重が３００ポンド(４０ポンドの背負い袋を背負った体重２６０ポンドの人)は最初毎秒１.７ftで降下し、ついで最後には毎秒０.７ftにまで遅くなる。これら全ての降下速度は、確実に人がビルに沿って安全に降りれる遅さである。
【００４１】
抗力係数ＣＤが全速度範囲に亘ってその値２.３を維持することを確信するためもう１つの計算をしなければならない。その計算とは、レイノルズ数が実質 ２ｘ１０5 未満を維持することを確認するためである。そして確かに、この計算をすると、最低の速度で０.１６ｘ１０5であり、最高の速度では０.８ｘ１０5まででしかない。この結果、半円筒形の翼の表面が滑らかで(特に、凸面で)あることを確信すると、ＣＤがその高い値２.３を維持することを保証する。
【００４２】
放出された潜在エネルギー率に対する降下速度を示す線と、放散されたエネルギー率に対する降下速度を示す曲線との交差点が実際の降下速度を示すことが記載されている(まだ実際にやってみてはいない)。でも見せることは簡単である。図５を見ると、２００ポンドの降下する体重に対する放出された潜在エネルギーは毎秒１.３５ftの降下速度での６インチのスプール直径に対するエネルギー放散曲線率と交差するのが分かり、３６６ワットが放出され、３６６ワットが放散されていることを示す。トランジェント(過渡的力)が降下速度を少し高く押し上げると、例えば、毎秒１.４０ftに上げると、３７９ワットが放出され、４００ワットが放散される。そこで、２００ポンドの重量はまさしく毎秒１.３５ ftにまで遅くなる。逆に、トランジェントが降下速度を僅かに押し下げると、例えば毎秒１.３０ftに下げると、３５２ワットが放出され、３３５ワットしか放散されない。そうすると２００ポンドの重量はまさしく毎秒１.３５ftに速度が速まる。ケーブルが繰り出され、スプールの直径が減少すると、放散曲線は左に移動し、降下速度が、所定重量に対する放出潜在エネルギーの固定スロープに沿って下降する。(但し、ケーブルがほどけて最早降下しなくなった際の重量の僅かな減少、あるいはレスキューライン・システムにおける、ほどけたケーブルが降下する際の重量の僅かな増加は考慮しなものとする。)
【００４３】
上記は本発明の基本的原理の１つ、すなわち安定した降下速度は、放散されたエネルギー(パワー)率を示す曲線のスロープが、交差点で放出された潜在エネルギー率を示す線のスロープを越える場合生じることを示している。放散されたエネルギー(パワー)の率が単に増加する降下速度と比例して増加するだけでは十分でない。本発明もレスキューラインも両方とも安定した降下速度を示している。
【００４４】
(レスキューラインシステムでの大量脱出)
レスキューライン・システムの降下速度は非常に早いので、降下中ビルと接触すると負傷する。着地時の毎秒１０ftの減速でさえ２ftの台から飛び降りるようなものである。着地が正しく行われなければ、足首を折るに十分である。これらの問題を複合すると、人が落ちたり、あるいは着地時に直ぐに前に走り出なければ、その周りでほどけ続けている残ったケーブルにからまる。然しながら、レスキューラインはその降下速度を減少できず合理的な脱出率を維持している。降下中ビルと接触するのを避けるため、ビルから延びる押し出し台を設けている。
【００４５】
でも、以下に示すようにその効果は限られている。
１０２階のエンパイヤ・ステート・ビルディングの７０階に人がいることを仮定すると、約２４０人の人がその階で働いている。北側と南側に２０の窓が、東と西に１４の窓がある。各側に２つづつ合計８個のレスキューライン・システムが８個の窓に前もって据え付けられているとする。脱出窓は、緊急時に簡単に開けられる窓である。８個のレスキューライン・システムと８個の脱出窓がビルの各階に据え付けられている。すると、７０階の各システムは直ぐ上方には１つ以上、おそらく２つのシステムが、そしてその直ぐ下方には２つ以上、おそらく４つのシステムを有する。台はビルの側面にぶち当たる機会を軽減するが、もう１つの台にぶち当たることが想定され、同様に危険である(なければ、もっと危険だが)。
【００４６】
けれど、ビルの下の階に行くほど、ビルの片側(風上)だけが煙も火もないので、ビルから脱出するのに適しているから、システムの数を減らすことは任意でない。よって仮定した８個でさえ、２つしか稼動しないことになる。上記の例では、１２０人の人が２つの窓の各々の前に列をなしている。列の次の人が前の人のスプールを外し(５秒)、備え付けられている貯蔵ラックに収める(１５秒)。自分自身のスプールをシャフトに置きそれを固定する(５秒)。ケーブルの端のループに、ハーネスに有るカラビナを挟む(前もってやっておく)(５秒)。台にのぼり注意深く端まで進む(２０秒)。そして躊躇せず降下を開始する。７０階からだと６０秒かかる。ついで最小２０ftの安全のための追加のケーブルがスプールの端までほどける(２秒)。ファンが停止する迄巻き戻し始める(１０秒)。そして次の人が、窓から釣り下がっている２０ポンドのケーブル押さえによって引き寄せられた、そのケーブルが再びほどける前に次の人がスプールを外す。躊躇なく、事故もなく、遅延もなければ、すべての工程は１人当たり２分かかる。これは１つの窓で１時間当たり３０人未満である。７０階の各窓に列を作って待っている１２０人の人を避難させるには、４時間かかる。これは、上記の工程全ては事故がなければ可能であるが、おそらく、台にどっと押し寄せるから可能ではないし、以下の追加の問題がある。
【００４７】
その他の問題の１つは(特に高いビルにある)強い風である。風上の風は人をビルに押し当てたり、相互にぶつかり合い、移動しているケーブルが他のもの、台、ビルからの突出物と絡み合う。
【００４８】
また、ビルから脱出しようとして４時間も待っている人は煙を吸い込み、一酸化炭素中毒になる。煙は、その温度が周囲の空気の温度に下がるまでビルを上昇し、一酸化炭素は空気より軽いので別個にビルを上昇する。これにより、パニックが起き、死に到る。思考が鈍るのはいうまでもなく、これにより負傷したり死亡したりする。上記の例では、人は、前のスプールを適切に固定できず、その２０ポンドものケーブルはスプールを窓から外そうとする。それが窓から飛び出て、スプールとその約１,０００ftの鋼製ケーブルが下側に向くと、降りている人だけでなく、地上での救命者にとって致命的な武器となる。
【００４９】
もう１つの問題がある。幾つかの高いビルは先細りになっている(例えば、トランスアメリカ・ビルやジョン・ハンコック・センタ)。もっと多くのものは階段状である(例えば、シアーズ・タワー)。レスキューライン・システムは、地上あるいは地上より幾階か上方の段になった屋根に降りた後もケーブルはほどき続けるので先細りのビルにも段差のあるビルのも対応できない。その結果、不幸な人が下方から降下を続けようとすると、幾階か自由落下して死んでしまうであろう。
【００５０】
(本発明の大量脱出)
これに反し、本発明は上記の全ての問題を解決するのに成功した。レスキューライン・システムの場合のように、各フロアに脱出用窓を据え付けるのが望ましい。これにより窓を破る必要がない。窓を破ると、破っている人もその下方の人も危険である。前記したエンパイア・ステート・ビルのように、７０階に各側に２つづつ計８個の脱出用窓がある。各脱出用窓に沿って、２０トンもの重さを支持できる鋼製チェーンによって支持されている固定箱がある。チェーンの頂部は前もって、窓の上方のＩ型梁のガーダあるいは同様の強い支持体に固定されている。
【００５１】
前記のように、(その場での消防隊長の指示に従って)ビルの風上(煙も火もない側)の２つの脱出窓が使われ、１２０人が各窓から脱出する。しかし、今回は、固定箱にカラビナを挟むだけで窓から次から次へと出来るだけ素早く降りて行く。(カラビナは自分自身が既に装着した背負い袋の中の巻かれたケーブルの端に固定されている。)この工程は１人につき１５秒以下しかかからず、だから１２０人で(レスキューライン・システムの４時間に対し)３０分である。
【００５２】
然し、３０分でも煙と一酸化炭素は集積する。よって、本発明は１時間まで吸える空気装置も含んでいる。この装置は煙、一酸化炭素およびその他の燃焼物を取り除く。髭を生やした人でさえ被ることのできる透明な保護ヘルメットに組み込まれていて、見ることも、聞くことも、話すことも、眼がねを着けることも補聴器をつけることもでき、また携帯電話器さえ使える。ヘルメットは、１つのサイズで全ての人に合うデザインである。背負い袋とは別個になっていて、首の所で可撓的にシールされていて、頭を動かすことも出来る。
【００５３】
ビルの外側での場面は、(全てのフロアから)何百人もの人が、あるいは何千人もの人がビルの側面を徐々に安全に降りている。彼等の降下速度は、毎秒２ft以下で、相互に異なっても毎秒１ft未満である。ということは、１人が他人を追い越すのに５秒以上かかることになる。ゆっくり降りれば、互いに蹴りあいになるが頭を蹴ってもヘルメットが有るから問題ない。(開放された脱出用窓を含む)ビルからの突出物も簡単に通り越せる。また工程中ケーブルが破損しても、捩じれても、完全に他のケーブルに巻きついても、問題ない。レスキューライン・システムと違って、本発明では既にほどかれたケーブルは動かないからである。
【００５４】
また、先細りや段差のあるビルも問題ではない。下方の屋根や、段差のあるプラトー(plateau)や出っ張りに静かに降り立ち、側部まで歩いて行って、縁を越えて降りる。そのゆっくりとした降下はケーブルにたるみがないので即座に始まる。この工程は必要なだけ繰り返すことができる。
【００５５】
また、窓から下降する致命的な鋼製ケーブルによる危険もない。一度ケーブルが(カラビナーを固定箱に取り付けて)取り付けられると、決して外れない。また、上の人が落ちてくるという何等かの偶然の物体があるかもしれないが、ヘルメットが怪我から彼等を守る。また、風向きが変わった場合も引き続き煙から守る。
【００５６】
最後に、地上への着地は非常に穏やかで、１インチ未満の高さから飛び降りるようなものである。これにより、地上に障害物があっても回避するのは簡単であり、着地により負傷することもない。多数の人が避難する状況では、救命者は非常に重いワイヤ・カッターを用いて人が着地する際そのケーブルを切り、着地地域から遠のくよう導いて、(１分につき数百人の割合で)着地しようとしている他の人のためにその場をあける。火の下方の低い屋根の上でもこのようにでき、そうすることが安全であれば、ビルの中に戻して階段に誘導する。
【００５７】
(好ましい実施例の詳細な説明)
図６ａおよび図６ｂは、救命ハーネス２に固定され、ヘッド・ギア・アセンブリ３を加えた背負い袋体１を装着した６ftの人の背面図と側面図である。
【００５８】
背負い袋体１は、前もって完全な長さの鋼製ケーブル５を巻いたケーブル・スプール４と、８枚の翼を持った半円筒状ファン６と、全ての連携ベアリング、歯車およびシャフト(図示略)、ケーブルの弛みを取るバネ７と、ケーブルガイド８と、ケーブル５の自由端に固定されたカラビナ９とを含む。背負い袋体１は、ファン６を囲む格子状部11を備えた、薄い、アルミニウムあるいは硬性プラスチック・ケーシング10に入れられている。起こり得る加圧ポイントを緩和するため、完全に被覆された形状記憶発泡プラスチック・パッド12が背負い袋体１の使用者側に固定されている。８本の取り付け用ロープ13が背負い袋体１に固定されていて、これを救命ハーネス２の救命支持・ループ14に固定されている。各ロープには緊張装置１５が装着されていて、一旦引き締められると、ロープをピンと張り背負い袋体１を降下するまで固定し、降下中人を固定する。(ベルト、バンジー(bungees)、バックル、ケーブル、クリップ、つなぎ縄(tethers)、リング、スナップ、ループ、タイ、面ファスナー(商標名：ベルクロ)、及びその他のものがロープとその緊張装置の代わりに使われる。)
【００５９】
救命ハーネス２は、簡単に手に入る標準アイテムで、イエイツ救命ハーネスモデル３１０とＣＭＣタクティカル・ラペル・ハーネスが２つの使える例である。どちらも１つのサイズで全てに合い、脚ストラップおよび腰ストラップは簡単に装着される。脚ストラップのため、婦人はズボンを保持しておくよう奨励する。そうしておかなければ、救命ハーネス２は、スカートやドレスの下に取り付けられ、救命支持ループ14はスカートの上部やドレスの前を通って持ち出される。(同じ問題がレスキューライン・ハーネスや救命パラシュートにもある。)
【００６０】
ヘッド・ギア・アセンブリ３は、透明プラスチック・ヘルメット16と、頭の頂部に合い、ヘルメット16を(その頂部でなく)その内径で支持する形状記憶発泡プラスチック挿入体17と、首とヘルメット16の底部との間の空気の漏れを防ぎ、頭が自由に動けるように、下方側を除いて全てにシール用皮を備えた形状記憶発泡プラスチック首シール18とを含む。２つのキャニスタ保持具19がヘルメット16の各側に位置し、各々２つのフィルター・キャニスタ20を保持している。キャニスタ保持具19とマウウピース21はフラップ型逆止弁を含んでおり、フィルター・キャニスタ20を通っての吐き出しを阻止すると共にマウスピース21を通っての吸い込みを阻止する。
【００６１】
図７は、背負い袋体１の作動部品の展開斜視図である。全ては、３本の非回転シャフト、すなわち上方あるいはスプール・シャフト23、中間シャフト24と下方あるいはファン・シャフト25を介して背板に22に取り付けられている。各シャフトは厚さ１／４インチのフランジを有しており、このフランジは、１／２インチのアルミニウム背板22の、それと契合する１／４インチの凹所に８個のボルトと８個のロック・ワッシャ27でボルト結合されている。全てのシャフトは高弾性係数および高強度係数のステンレス鋼で形成されている。上方シャフト23は名目上直径１と５／８インチ(１ ５／８インチ)で、曲げ鋼性をかなり失うことなく重量を減少するため直径１インチの孔があけられている。
【００６２】
上方シャフト23を見ると、背板22に最も近いＴＳ型テーパー・ローラベアリング・コーン28は、ＮＴＮ−Ｂｏｗｅｒ社の番号３３６で、それと契合するカップ29は番号３３２である。ベアリング・カップ29は、中央のスプール部分でなく、内側のフランジ部分の、ケーブル・スプール４の機械加工された開口部に押し入められている。内側のフランジ部分は12個のボルト31で第１ギア30内にはめ込まれボルト結合されて、両者とも強制的に一緒に回転される。ケーブル・スプール４の外側フランジ部分に押し込まれているのは、ＮＴＮ−Ｂｏｗｅｒ社の番号３３２Ｂのベアリング・カップ32であり、そこに番号３３９のベアリング・コーン33が載っている。ベアリング・コーン33は、上方シャフト23の外端に近い直径１と３／８インチ(１ ３／８インチ)の部分に取り付けられている。特定のテーパー・ローラ・ベアリングは半径方向の力４,２９０ポンド、５００ＲＰＭで３０００時間に対し軸方向スラスト２,０１０ポンドに定格されている。これらのレベルはベアリングが作動中受ける力を十分上回っている。速度は、１時間未満で、１００ＲＰＭ未満である。けれど、後述する段落[０１１２]の項で述べているように最初の短時間の自由落下に続くと、１秒未満で５００ＲＰＭを越えることが出来る。上方の回転体は、上方シャフト23のネジ端に螺合しているベルビル・ワッシャ34とナット35とによって保持されている。
【００６３】
アルミニウム・ケーブル・スプール４の中間部分は８インチの長さで、内径３.２５インチ、７インチの直径のフランジを備えている。その直径の６インチのところで、１,０００ポンドの最小破壊強度−ルース・アンド・カンパニーＧＦ０９４７９ (軍事仕様Ｍil-Ｗ-８３４２０)−で７ｘ１９の可撓性で、１,５５５ftまで直径３／３２の炭素鋼ワイヤ・ロープを保持している。または、ケーブル５は、高強度ポリマーあるいは複合体であってもよい。１,５５５ftのケーブルはシアーズ・タワーあるいは台北１０１の最上階から地上まで到達するのに十分の長さである。スプール４の余分な直径により、複数の下方の屋根部分および未だ建てられていないもっと高い高層ビルに対応するに足るケーブルを追加できる。ケーブル５は、背板22の頂部にしっかりと固定されたアルミニウム・ブロックである、ケーブル・ガイド８(図示略)を通って外に出る。滑らかな孔が両端で末広がりになっていて、硬度と低摩耗のため無電解ニッケルメッキされている。
【００６４】
図７の上方には、弛み取りバネ７と蓋板36が示されている。弛み取りバネ７は、ケーブル・スプール４の外側フランジ部分にはまり込む。その目的は、窓から降りる前およびその後下方の屋根から再び降下を続けなければならない時の前にケーブル５から自動的にどんな弛みも取り除くためである。これは重要な特徴である。というのは、もし何等かの機会にケーブル５に弛みが有ると、弛みが完全になくなるまで、人は自由落下する。６ft以上自由落下すると、人は毎秒２０ftの非常に早い降下速度に達する。
【００６５】
弛み取りバネ７のデザインは、伸縮自在の犬のリードに用いられるのと、後で述べる一点を除いて同一である。そのバネは、高強度鋼、りん青銅あるいはベリリウム銅製の長い帯から形成されており、放っておくと図７に示されているのとは反対のきつい螺旋状に巻くように前もって応力をかけておく。これは、犬のリードと同様に、弛み取りバネ７に、ケーブル・スプール４の外側フランジ部分の内周の曲率に対抗する前もって強制された曲率を備える。その結果、帯の内側ループがはまる、スプール・シャフト23の溝付き延長部分でなく、ハウジングの周囲を抱くことになる。上記の例外とは、帯の他端に関する。犬ケーブルの場合は、帯の他端がハウジングの周囲に永久に取り付けられているが、これは許される。その理由は、犬のリードは、それが溝付きシャフトの周りに完全に巻き取られる前に停止するからである。然し、本発明では、ケーブル５は、その帯をスプール・シャフト４の溝付け端の周りに完全に巻付けていて、人が完全に降りる迄の長い間永久に周方向の装着を止めている。よって、帯の他端には、図示のように前もって打ち抜き加工されている３つの三角形の畝37が形成されている。この畝は、ケーブル・スプール４の外側端の内周に機械加工された三角形のぎざぎざにはまり込むよう間隔を開けられている。十分な巻き数の帯が周囲に残っている限り所定のぎざぎざの中に留まっており、十分な径方向の力を出して、それらを保持している。然し、人が更に降りると、ケーブル・スプール４は更に帯を、不十分な巻き取りが周囲に沿って残るまで中央シャフトの回りに巻きつけ、小さい三角形の畝を所定箇所に保持する。すると突然スリップし、弛み取りバネ７の外端を開放する。けれど、スリップは、十分な巻き取りが周囲に戻ると停止し、３つの小さな三角形の畝37を強制的に３つのその他のぎざぎざにはめ込む。この工程は、降下が続く限り何度も繰り返される。
【００６６】
帯がほぼ完全に周辺の周りに巻かれている状態(ほどかれた状態)と、帯がほぼ溝付きシャフトの周りに巻かれていて、周期的に周辺でスリップしている(完全に巻かれた状態)との間で、弛み取りバネ７は、ほぼ一定のトルクをケーブル・スプール４に与え、ケーブルを再び巻き取る方向に回転させる。弛み取りバネ７の帯の材料、長さ、幅、厚みはこのトルクが、３０回転以上で、ほぼ１０インチ・ポンドとなるようなものである。これだと、３０〜４５ftまでの弛みを取れる。
【００６７】
弛み取りバネ７がなければ、ケーブルの弛みが色々な面で生じるであろう。カラビナ９が固定箱に取り付けられる際、繰り出されるケーブルの量が窓から出るのに必要最小限の量を超えると、ケーブルの弛みが生じる。繰り出し力がケーブル・スプール４を回転させつづけ、その慣性により、力が最早加えられなくなった際も暫くの間回転させつづけると、もっと弛みが生じ、背負い袋体１内のどこか見れない所に溜まる。１０インチ・ポンドの一定のトルクを出す弛み取りバネ７があると、この回転を素早く停止させ、逆転させて弛みを巻き取る。人は、カラビナ９を数ft繰り出すと約３ポンドの抵抗を、そして３ポンドの力がそれを引っ張り戻そうとするのを感じる。ケーブル５がその量の力で固定箱の方へ引っ張り戻そうと感じると窓から出る前に全ての弛みが取り除かれたことを確信できる。上で述べた３０〜４５ftの弛みを取り除く能力が必要だというのには２つの理由がある。１つは、人はカラビナを付けて、戻ってくる前に部屋のどこかに行かなければならない。２つには、その量の弛みは下方の屋根の部分で、自分自身の状況を見るため１つの縁に歩いて行き、当初降り立った所により近い縁から降りようと決心するために歩くことで生じる。(あるいは当初降り立った所から歩いて行くとその後帯の周囲がスリップして生じる。)  ３角法により、下方の屋根が２００ft下にあり、１１４ft歩くと３０ftしかケーブルを繰り出さない。これは、２００ft下方の誰かが縁まで１１４ft以上歩いてはいけないことではない。単に、弛み取りバネ７が全ての弛みを再びまき戻すには、当初開始した方向で１１４ft以上バックしてはいけないことを意味する。
【００６８】
図７では、上方シャフト23の第１歯車30は中間シャフト24の第２歯車38と噛合し、中間シャフト24の第３歯車39は、ファン・シャフト25の第４歯車40と噛合する。第１歯車30は、幅３／４インチ、１２ピッチ、圧力角度１４と１／２度(１４ １／２°)の平歯車でピッチ直径１２インチ、１４４の歯を有する。第２歯車38は、幅３／４インチで、１２ピッチ、圧力角度１４と１／２度(１４ １／２°)の平歯車で、ピッチ直径３インチで、３６の歯数を有する。第３歯車39は幅１／２インチで、２０ピッチ、圧力角度１４と１／２度(１４ １／２°)の平歯車で、ピッチ直径５インチで１００の歯数を有する。第４歯車40 は幅１／２インチで、２０ピッチ、１４と１／２度(１４ １／２°)の平歯車で、ピッチ直径１インチ、２０の歯数を有する。全ての歯車はアルミニウムが好ましいが、フェノール樹脂あるいはマグネシウムなら重量を減少できる。
【００６９】
第１歯車30が１回転すると、第２歯車38および第３歯車39は４回転し、第４歯車40は２０回転する。ケーブル・スプール４のケーブル５が最大直径６インチの場合、最大全降下重量４００ポンドで最大歯力が生じる。最大歯力は、第１歯車30 および第２歯車38では２００ポンドで、第３歯車39および第４歯車40では１２０ポンドで、十分所定の歯車の能力範囲内である。連携最大トルクは、上方シャフト23で、１,２００インチ・ポンド、中間シャフト24では３００インチ・ポンド、そしてファン・シャフト25では６０インチ・ポンドである。後者の最大トルクは、ファン６の８個の翼が有効半径４.９インチの場合で、最大全牽引力約１２.２ポンドで、各半円筒形翼では１.５３ポンドの最大牽引力に換算される。
【００７０】
ケーブル・スプール４のケーブル５が、４００ポンドの全降下重量に対し直径が最小３.２５インチであると、歯力は第１歯車30と第２歯車38とでは、１０８.３３ポンドに、第３歯車39と第４歯車40では、６５ポンドにそれぞれ減少する。連携トルクは上方シャフト23で、６５０インチ・ポンドで、中間シャフト24では、１６２.５インチ・ポンド、そしてファン・シャフト25では３２.５インチ・ポンドである。後者のトルクは８枚翼のファン６の有効半径約４.９インチの翼で約６.６３ポンドの全抗力、そして各半円筒形翼では０.８３ポンドの全牽引力を必要とする。ここおよび前項で言う速度と力とは、色々の作動部品が受ける速度と力に対する“感じ”を提供する。
【００７１】
また、前記のエネルギー分析の有効性を演じてみせる手段を提供する。図５から、エネルギー分析により、ケーブル５が、ケーブル・スプール４の最大直径が６インチ、４００ポンドの重量で毎秒１.９２ftで、ケーブル５が最小直径３.２５インチ、毎秒０.０７９ftで降下する。毎秒１.９２ftの降下率は、スプール速度が７３.４ＲＰＭで、ファン速度が１,４６７ＲＰＭで、翼速度が、有効翼半径４.９インチで毎秒６２.６８ ftで生じる。毎秒０.７９ftの降下率は、スプール速度が５５.７ＲＰＭで、ファン速度が１,１１４ＲＰＭで、翼速度が、有効翼半径４.９インチで毎秒４７.６１ftで生じる。確認のため、上記の翼速度値、毎秒６２.６８ftと４７.６１ftとを牽引力の周知の式に挿入して直接計算し、必要力値１.５３ポンドと０.８３ポンドと比べてみる。
【００７２】
2007524428.tif 000007
ここでは、
Ｄ＝１つの翼についての牽引力(ポンド),
ＣＤ＝半円筒形の抗力係数２.３
ＰＷ＝空気の重量密度で、1立方ft当たり０.０７８ポンド
ｇ＝重力の加速度で、３２.２ft/sec2
Ｖ6in＝(４００ポンドに対して)６インチのスプール直径での翼速度毎秒６２.６８ft
Ｖ3.25in＝(400ポンドに対して)３.２５インチの直径での翼速度毎秒４７.６１ft
Ａ＝２.５インチＸ８インチの翼の前方地域、０.１３８９平方ft。
【００７３】
式(３)での抗力は、速度の２乗に比例している。然し、パワーは力×速度であるので、これは、抗力ＲＰＭ速度値の３乗に比例することを示す式(１)と一致する。上記の値を挿入すると、牽引力が各々１.５２ポンドと０.８７ポンドであると決定され、前記のエネルギー分析を確認する。
エネルギー分析のこの確認は、本発明の原理の確認もし、その原理は、段落[００４３]で述べた原理と組み合わされて以下のようになる。
・毎秒１０ftの非安全速度ではなく、毎秒１ftの安全速度で人を降ろすには、エネルギー放散メカニズムの１０倍以上のパワー放散を必要とはせず、１０倍以下でよい。
・この遅い降下速度は、その回転速度が十分に大きければ、例えばケーブル・スプールの回転より大きければ小型のエネルギー放散メカニズムで達成できる。
・エネルギー放散メカニズムをそれ自体とケーブルとを装着できる程小さくすることによって、前の人がその降下を完了するまでの長い待ち時間を減らし、よって、大勢の人が次から次へと待つことなく同じ出口点から素早く避難できる。
【００７４】
簡単だが重要な脱線の後図７に戻ると、第２歯車38が回転しているスリーブ41に取り付けられているのが図示されており、このスリーブはまた、２つのニードル・ベアリングに取り付けられている。これらのニードル・ベアリングは、直径１／２インチの非回転中間シャフト24に取り付けられている。第３歯車39は、直接スリーブ41に取り付けられていないが、その代わりにローラ・クラッチとベアリングのアセンブリ43に取り付けられており、そのアセンブリがスリーブ41に取り付けられている。３０４ステンレス鋼スリーブ41は、長さ２.０インチで、内径が０.６８８インチ、外径は１.１７８インチである。全アセンブリがワッシャ44とボルト45とで保持されている。
【００７５】
ベアリング42は、トリントン(Torrington)のドローン・カップ・ニードル・ローラ・ベアリング番号Ｂ-８１２で、１／２インチの孔と、１１／１６インチの外径とを有し、幅３／４インチで、最大作動負荷３,２９０ポンドで、最大速度５,５００ＲＰＭである。ローラ・クラッチとベアリング・アセンブリ43は、トリントンの番号ＦＣＢ-３０で、１.１８インチの孔と、１.４６インチの外径と、定格トルク８４５インチ・ポンドで、定格作動負荷１,５１０ポンド、オーバーラン制限速度７,３３０ＲＰＭである。これら全ての値は、前で述べた必要条件を十分越えている。
【００７６】
ローラ・クラッチとベアリング・アセンブリ43により、トルクは第２歯車38から第３歯車39まで単一方向で伝達される。これにより、高速ファン６を停止して再度巻く必要がなく、遅い速度のケーブル・スプール４、第１歯車31と第２歯車38とを停止して再度巻くだけでよいので弛み取りバネ７7の作動を最適化する。
【００７７】
第３歯車39は、ファン・シャフト25の直径７／１６インチの細い部分に位置する第４歯車40と係合する。第４歯車40は接続リング46に溶接あるいは接着されて、これら２つは剛性アセンブリを形成する。このアセンブリは、トリントンのドローン・カップ・ニードル・ローラ・ベアリング番号Ｂ-７８のニードル・ローラ・ベアリング47に乗っている。この幅１／２インチのベアリングは７／１６インチの孔と５／８インチの外径を有し、最大作動負荷１,６９０ポンドで、最大速度６,３００ＲＰＭである。８個の精密ピンが接続リング46をファン・アセンブリ６に連結している。
【００７８】
ファン６は、中央管48と、８本のスポークを備えた２枚の支持板49と、８枚の半円筒形翼50とからなる溶接アルミニウム(あるいは成形プラスチック)アセンブリである。中央管48は、トリントン番号ＢＨ-７８であって、７／１６インチの穴、１１／１６インチの外径、最大作動負荷１,６００ポンド、最高速度８,３００ＲＰＭの２つのドローン・カップ・ニードル・ローラ・ベアリング51の上に載っている。ファン・アセンブリ６と、接続リング46と第４歯車40とから形成されたアセンブリは端部ナット52によって適所に保持されており、端部ナット52は、シャフト25のネジ端部に螺合されている。長さ３.９インチの中央管48は、内径０.６８８インチで、外径１.５インチである。厚さ１／８インチの２本の厚い支持板49は、その中央に０.７５インチの孔を備えている直径１.５インチの中央部を有し、その直径１.５インチの中央部から一体に半径方向に８個の等間隔に開けられて腕(あるいはスポーク)が出ており、各々は、幅１／４インチで、１２インチの直径にまで延びている。２本の支持板49は、中央管48の各端部に中心を持ってきて、完全に角度が合致するよう芯合わせされて、そこに溶接されている。一端には８個の等間隔に開けられた直径１／８インチの精密孔が直径１と１／４インチ(１ １／４インチ)の中央部に開けられていて、接続リング46に溶接されている８個の直径１／８インチの精密に位置決めされたピンを受ける。８個の翼50の各々は、直径２.５インチで、長さ８インチ、厚さ３／３２インチの研磨されたアルミニウム半円筒形片である。そして、図７に示されているように、２本の一直線状に並んだスポークの下側の４箇所に溶接されている。この大きさのスポークだとほぼ安全に必要な力を供給し、空気の流れの性質には殆ど影響しない。
【００７９】
図８ａ１から図８ｆまではヘッド・ギア・アセンブリ３の色々な特徴を示す。図８ａ１と図８ａ２とは２つキャニスタ保持具19とマウスピース21とを加える前の基本的な透明プラスチックのヘルメット16の側面図と正面図である。図８ｂは頭の頂部用の形状記憶発泡プラスチック挿入体17の側部横断面図。図８ｃは、形状記憶発泡プラスチック製首のシール18の側部横断面図である。図８ｄは、フィルター・キャニスタ20の横断面図である。図８ｅ１と図８ｅ２とはキャニスタ保持具19の側部及び正面の横断面図である。図８ｆはマウスピース21の側部横断面図である。
【００８０】
図８ａ１および図８ａ２は直径１２インチ、厚さ１／８インチの透明なポリカーボネイト(高温度ポリスルフォン)ヘルメット16の側面図および正面図である。正面図には、マウスピース21用の直径１／２インチの孔53が示されている。側面図には、２つのキャニスタ保持具19用の直径１／２インチの２つの孔54が示されている。これら３つの全ての孔の内縁は、丸くされていて発泡挿入体17を挿入する際引き裂いたり、切ったりしない。
【００８１】
図８ｂに、頭の頂部への形状記憶発泡プラスチック挿入体17の横断側面図が示されている。その外径１２と３／４インチ(１２ ３／４インチ)、内径５インチはヘルメット16の内側に１インチの間隔を開けてフィットし且つ非常に支持性の高いものであり、頭のサイズが５と１／４インチ(５ １／４インチ)以上の人には不快なものではない。その挿入体17は、Tempur-Pedic(登録商標)として周知のTempur(登録商標)材料である開放細胞形状記憶発泡プラスチックから成形されるか、または少しコストが高いConformと称されるものから成形される。使用に際しては、発泡挿入体17はヘルメットを被る前に装着され、その頂部でなく、その内径でヘルメットを支持する。
【００８２】
形状記憶発泡プラスチック首シール体18の側部横断面図が図８ｃに示されている。それは、発泡挿入体17と同じ形状記憶発泡プラスチック材料から成形される。首シール体18としては、成形表面によって生じる皮は適所に残されシール用空気遮蔽55を底面を除く全ての面に形成する。これにより、首シール体18は、首およびヘルメット16の内面での空気洩れをシールすると共に快適な開放細胞材料としての作用もする。また、音も比較的自由に通過でき、携帯電話を使えるし、話すこともできる。１／４インチのリップが、成形片の１部であり、首シール体18がヘルメットのあまり内部の方まで押し上げられないようにしている。頂部の成形で形成された同心の皺により、皮は折り曲げられるが、伸びることがないので、首のシール体18は、首とヘルメット16との間の空間に合致する。使用に際し、首のシール体18(前と頂部に印がつけられている)を最初に着け、次いで挿入体17そして最後に、既に４つのフィルター・キャニスタ20を備えたヘルメット16を着ける。
【００８３】
フィルター・キャニスタ20とその内容物は、米国特許第5,186,165号に教示されているように、Brookdale International Systems, Inc. 社製のEvac-U8 Emergency Escape Smoke Hoodに使用されているものに類似しているが、鼻クリップ、入口弁および出口弁を備えた口内マウスピース、可撓性フード及び暗闇でも見える光ルミナス・ディスクは、上記のEvac-U8製品から使用したものではない。Evac-U8製品では、１つのキャニスタしか使用されておらず、これは毎分約４０リッターの空気流率−１人が歩く早さでの呼吸率にほぼ等しい−での１０分以上の保護に足る数層のフィルター材料を有する。本発明では、ヘルメット16のキャニスタ保持具19はそのようなフィルター・キャニスタ20を４個保持しており、４０分以上の保護用のフィルター材料の４倍であり、あがき率が低ければもっと長くなる。フィルター・キャニスタ20は、直径２と１／４インチ(２ １／４インチ)、長さ２と３／４インチ(２ ３／４インチ)である。フィルター材料はプラスチック・ハウジング(ＡＢＳ、ポリカーボネイトあるいはポリスルフォン)内に含まれており、２枚の板56を有する。板56は底部の空気入り口用と、キャニスタ保持具19とヘルメット16の方へ行く頂部の空気出口用との小さな開口部を備えている。保管中フィルター材料を保護するため、板56の開口部は、上下板56に接着剤で固定されている2枚の金属性フォイル57で塞がれている。各フォイルは引っ張りタブ58を有しているので、フィルター・キャニスタ20をキャニスタ保持具10に挿入する直前に簡単に外せる。フィルター・キャニスタ20の頂部には小さなリップがついていて、このリップはキャニスタ保持具19の底部にはまりキャニスタ保持具を整列させて、適所に保持する。
【００８４】
図８ｄは、上下板56の間の３層の材料を示すフィルター・キャニスタ20の横断面図である。下板の上方、上板の下方でその間の３つの材料各々を、静電負荷したファイバー・フィルター59が分離している。このファイバー・フィルター59は煙の微粒子のような粒子を吸収することが出来る。最下位のファイバー・フィルター59の上方には、天然材料、人工材料あるいは合成材料が、燃えている典型的な火事の濃い煙に見られる極性を持った有機ガスを取り除くための活性炭顆粒60(例えば、Calgon type ＡＳＣ Grade III、１２×３０メッシュ)の層である。次の上のファイバー・フィルター59の上方には、空気から水分を、水分が最終材料層にまで通過する前に取除く乾燥剤層61がある。乾燥剤61は、ゼオライトタイプのもので、Ｚ ３−０１／３Ａ、８×１２メッシュである。最終層の材料62は、一酸化炭素を二酸化炭素に換えるためのもので、カルライトタイプ２００、即ち酸化マンガン銅ホップカライイト触媒である。各フィルター・キャニスタの色々の材料のおおよその量は、あがいていると４０分以上で、殆どあがいていなければ１時間までの目標を４つのフィルター・キャニスタが達成するには次のようである。
活性炭素顆粒60を１０ｇ、ゼオライト乾燥剤61を５５ｇ、カルライト触媒62を８０ｇ。これらの材料は、端部の保護フォイル・シール57が適所に有る限り、無限の寿命である。使用する際には、端部のフォイル・シール57を、フィルター・キャニスタ20をキャニスタ保持具19に据え付ける直前に取除く。
【００８５】
２つのキャニスタ保持具19は、図６に示されているように、ヘルメット16の各側に永久に固定されている。各キャニスタ保持具19の１／２インチの孔とへルメット16の１／２インチの孔とは一直線上にある。図８ｅ１と図８ｅ２とは、外側ハウジング63と、バルブ・シール板64とからなる左側のキャニスタ保持具19の側面図及び正面図を示す。ハウジング片63は前後一体となったバネ部分を有し、この部分は２つのフィルター・キャニスタ20の上部リップを案内し固定し、バルブ・シール板・アセンブリ64に位置する２つのＯリング・シールに対し位置決めする。バルブ・シール板・アセンブリ64の上方には、２つの平らなバルブ・フラップ66があり、各々、１インチ×１インチの平なランドを横切ってバルブ・シール板・アセンブリ64の１／２インチの孔の上に載っている。２つのバルブ・フラップ66は、３ milのKapton(ポリイミド)フィルムから形成され、長さ３インチで、幅１インチであり、１インチ×１インチ、高さ１／８インチのプラスチック・ブロック67によって中央の適所に保持されている。ブロック67は４つの０−８０ネジでバルブ・シール板・アセンブリ64に固定されている。吸い込む毎にバルブ・フラップ66が上がり、フィルター・キャニスタ20を通ってヘルメット16に空気を通過させる。吐き出すとバルブ・フラップは閉じたままになり、吐き出した空気はマウスピース21を通って出てゆく。
【００８６】
マウスピース21は、図６に示されているように、ヘルメット16の前部に永久的に固定されている。図８ｆは、マウスピース21の横断側面図を示し、マウスピース21は、外側ハウジング68とバルブ板アセンブリ69とからなる。バルブ板アセンブリ69の後側の１／２インチ孔は、ヘルメット16の前部の１／２インチ孔と整列する。平らな１インチ×１インチのランドが、バルブ板アセンブリ69の前部の１／２インチ孔を囲んでおり、長さ１と１／４インチ(１  １／４インチ)、幅１インチの３ mil Kaptonフィルム製の１枚の細片で形成されているバルブ・フラップ70で覆われている。バルブ・フラップ70は、上方の１端に、１インチ×１／４インチで高さ１／８インチの小さなプラスチック・ブロック71で固定されている。ブロック71はバルブ板アセンブリ69に２つの０−８０ネジで固定されている。外側ハウジング68は、小さな孔の２つの円形列を含み吐き出した空気を外に出している。１方の列は、前方の１と１／２インチ(１ １／２インチ)直径の所に位置し、他方は、その周囲に有る。吐き出す毎にバルブ・フラップ70は外側に上がり、費やされた空気と水分とを外側に出している。吸うとバルブ・フラップ70はその位置に残り吸った空気をフィルター・キャニスタ20を通って強制的に入れる。
【００８７】
ヘッドギア・アセンブリ３は、以下の順で装着しなくてはならない。先ず、形状記憶発泡プラスチック首シール体18を、上の皺になった光っている皮を上にそして下方部を前に(上と前とが記されている)して着ける。首の周りに心地よくフィットし不快ではない。そして形状記憶発泡プラスチック挿入体17を、頭にその前部を丁度頭の上方に載るよう、然し眼を覆わないよう心地よくつける。ついで、保護フォイル・シール57を、タブ58を引っ張って４つのフィルター・キャニスタ20から上下に取除く。そして、フィルター・キャニスタを、各キャニスタ保持具19に２つづつ入れてヘルメットに挿入する。そしてヘルメット16をゆっくりと頭の上から引き下げる。でも完全に下までではない。形状記憶発泡プラスチック挿入体17はある高さにヘルメットを支持するが、挿入体を入れ直さなければ簡単に上げることができないからである。ヘルメット16を十分下に下げると、首シール体18をヘルメットの下方リップの所まで押し上げる(ヘルメット16が高いと感じると、更に下げる)。ヘッドギア・アセンブリ３は、空気の質が疑わしい場合は、背負い袋アセンブリの前に着けるべきである。
【００８８】
救命ハーネス２は、背負い袋アセンブリ１の前に着けなければならない。背負い袋アセンブリ１は普通の背負い袋より大きくて重いがその包みを机の上に垂直に立てると簡単に装着される。その位置から装着ロープ13を体に巻きつけ、バネクリップ72を備えた救命支持ループ14に固定し、緊張装置15を用いて締め付ける。図９ａに示すように、２つの肩紐73を肩紐ベルト74と一緒にすると装着は完了する。肩紐73は、背負い袋アセンブリ１の背板22に固定されており、形状記憶フォームを備えた底部スリーブと肩の装着ロープを案内するための上方スリーブを含む。夜用に、下向きの２つのペンライトを肩紐に挟むことが出来、降下用に光を提供する(またこれは救命者が降りてくる人を見るためのバックライトでもある。)  図９ｂに示されているように、装着ロープ13はどれもが１／２インチアルミニウム背板22に固定されていない。その代わりに、緊張装置15が締め付けられるにつれて背板22に機械加工された孔内を移動する。これらの孔の縁は丸く且つ滑らかにされていて、直径３／１６インチの装着ロープが千切れないようにしている。これらのナイロン(ポリエチレン)ロープはかなり伸びることができ、重量が変化してもロープがピンと張るようにしている。図９ｃは、緊張装置15のクローズアップである。これは、小さなロープを緊張するため用いられるLine-Lokと呼ばれている標準品を変形したものである。この変形品は、不用意に放れるのを防止するため後端に小さな金属製ロープ・ガイド75を追加したもので、通常は後端から出ている２つの隣接するロープを分離させることにより為されている。図９ｄは、Line-lok緊張装置15がどのように装備されるかを示している。そして図９ｅは、それが使用者によってどのようにして緊張されるかを示している。１本の小さなナイロンLine-lok装置が２００ポンドの人を支持でき、その８本がここで使用されている。
【００８９】
(大勢の避難のための固定体)
１人や２人のためなら、特別の固定体は必要ではない。部屋内にある開放扉の蝶番の周りの空間、あるいは机やその他の大きな物体が、カラビナ９をとめつける鋼製のケーブルを巻きつける固定体の役割をする。然し、１００人ぐらいの人が１つの窓から出て行かなければならない大勢の人の避難の際には、本当に特別な固定体が出口窓に沿って必要である。１２０人では、そのギア・アセンブリを入れて平均３３０ポンドになるので、固定体は、１２０個のカラビナ９でなくて２０ｔ支えることが出来なくてはならない。(１人につきおおよそ平均２００ポンドの場合では、１２トンで十分である。)
【００９０】
水平ガーダと垂直柱とから構成されている鋼製Ｉ型ビーム骨組が大抵の高層オフィス・ビルの外側の枠を形成している。(１つの例外は、ワールド・トレード・センター・タワーズであった。)よって、鋼製Ｉ型ビーム・ガーダが全ての出口窓の上方にある。１本の型ビームで簡単に２０ｔを支えることができる。幅８インチから２４インチまでのビーム・フランジ・サイズに調節できる２０ｔの作動負荷を保持する標準のガーダ・クランプが手に入る。ガーダ・クランプ76が図１０ａ１および図１０ａ２に示されており、掛け金77が底部に組み込まれている。これらのガーダ・クランプ76は各出口窓の隣の天井の上方のＩ型ビームの底部フランジに取り付けられるべきものである。(上部フランジは上方の階を支持するのを助けるのに使用される。)  ガーダ・クランプ76の掛け金77に、もう１つの掛け金78が取り付けられており、この掛け金78のクレヴィス・ピン79がチエーン80の上部を支持している。１つのチェーンは、３０トンの保証負荷に定格されている。チェーン80は天井タイルの溝穴を通って下がっており、チェーン80が窓の方へ動けるようにしている。チェーンは出口窓の横の外壁に沿って下がっている。連続するガラス外面を有するビルでは、外側壁ではなく外側柱が有る。その場合、選択された出口窓は、外側柱の隣に位置するものである。鋼製ガーダが無いコンクリート枠組みの高層ビルでは、通常チェーンに固定されている(以下に記載する)固定箱は鋼製スリーブに固定されており、このスリーブは外側柱に嵌められている。
【００９１】
図１０ｂ１と図１０ｂ２とは、チェーン80の底部に取り付けられている固定箱81を示す。各人は、窓から出る前にそのカラビナ９を固定箱81に取り付ける。１２０人分のカラビナを収容し、２０ｔを支持することが出来る。固定箱81は、高さ２１インチで、幅１２インチの構造で、後部と両側に厚さ１インチの鋼板を有する。前部には、両側に架設された直径１インチの５本の鋼ロッドが有る。最下位のロッドは、壁から４インチで、底部から３インチである。その次の上のロッドは壁から６インチで、底部から６インチである。その上のものは、壁から８インチで、底部から９インチ。その次は、壁から１０インチで、底部から１２インチである。最後は壁から１２インチで、底部から１５インチである。頂部で、チェーン80は固定箱81に、直径１インチで中央の長さが１インチのクレヴィス・ピン82で連結されている。ず１０ｃは、出口窓の横に据え付けられた全装置を示す。固定箱81はロッドが外側を向くようになされている。カラビナ９は、底部のロッドから始まって１度に１個づつ引っ掛ける。最初の人がカラビナ９をひっかけて、窓側に押し付け、外にでる。他の者も約２５個のカラビナが最初のロッドを一杯にするまで同様にして続く。ついで、第２番目のロッドが一杯になり、次いで３番目が、次いで４番目が、必要なら最後に５番目がしようされる。固定箱81は、出口窓の横で、外壁に下がっているのが示されている。出口窓が外側柱の壁の横に位置すれば、固定箱81は外側柱の壁に下がっていても十分の同等の作用をなす。ガーダ・クランプ76、ぶら下がりチェーン80および固定箱81はそれらが必要となる前に適所にあり準備態勢にあらなければならないのは明白である。美的目的で、チェーンや固定箱は必要な際は簡単に使えるようにパネルやカーテンの襞に隠しておいても良い。
【００９２】
補助として、火災の場合は避難工程を補助するため標準の金属製机を出口窓に押し当てる。図１１ａには、１２０番目の人が、窓から出る前に固定箱81にそのカラビナ９を引っ掛けているのが見られる。彼は、１１６人の他の人を窓から脱出するのを助ける４人の訓練を受けたボランティアの被雇用者の１人である。避難が始まって約半時間後、全ての人(彼の３人の仲間)が脱出し、彼が最後の１人である。既に脱出した人の全てのカラビナ９とケーブル５を見てください。固定箱81を窓の上方でなくそれに沿って置くことにより、窓の開口部の単に１つのコーナーに鳥の巣のように寄せられ、どれだけ多くの人が脱出を必要としても開口部を開いた状態に維持する。図１１ｂでは、１２０番目の人が、机の上に屈みこみ、ゆっくりと窓の方へバックしている。彼の弛み取りバネ７がどのようにして彼のケーブル５をピンと張った状態にしているかを見てください。図１１ｃでは、彼は完全に背中を後ろにして窓から出て、机に掴まっていて、彼自身のゆっくりとした降下をしようとしており、まもなく何百人、おそらくは(他のフロアからもくるので)何千人もの安全に地上に降りた人に加わる。
【００９３】
(代替実施例)
ここに提供された本発明の代替実施例はエネルギーを放散させるための別の機構を記載する。各々は先に詳細にそして段落[００４３]および[００７１]から段落[００７３]に要約されている広い発明の原理に固執するものである。各代替エネルギー放散機構の実施例はケーブル・スプール４より早く放散機構を回転させる。
【００９４】
第１代替例は、エネルギーを放散するため永久磁石電気発電機と積みかさなった抵抗器とを利用している。発電機は単に好ましい実施例でのファン６と換わっている。この代替例では、エネルギーの放散率あるいはパワーは回転速度の２乗に比例し、好ましい実施例の場合のように回転速度の３乗には比例するものではない。(その理由は、電圧は速度に比例し、パワーは、電圧の２乗に比例するので [Ｐ＝Ｅ2／Ｒ]、パワーは、速度の２乗に比例する。)
【００９５】
その結果、所定のパワー抵抗値に対し(上記の式でＲ)、好ましい実施例の場合より広い、全重量範囲をカバーする降下速度範囲がある。抵抗値は変えることができるので、降下速度の範囲は、全重量範囲をより小さな重量範囲に分け、各々に異なる抵抗値を割り当てる(スイッチにより選択可能である)ことでかなり小さくできる。これを最も良く達成するためには、８つの重量範囲(各々にそれ自身に対応する抵抗値を備えた)が必要である。背負い袋ケーシングは全てアルミニウムの殻となる(アルミニウムのスーツケースの半分のようなもの)。ワイヤを巻いたパワー抵抗器が、適当なヒート・シンク(吸熱器)材と共にその殻の内側に取り付けられており、熱伝達工程を増加する。最も高い抵抗値は最も低いパワー放散と最も低い重量範囲に対応する。背負い袋の重さが４０ポンドだとすると、(適切な発電機は５ポンド以下であり)、以下の表は８個の全重量範囲とそれに対応する人の重量範囲を示唆する。範囲の幅は重量に比例して上がっている。
【００９６】
2007524428.tif 000008
【００９７】
好ましい実施例のファンに換わる発電機が、１,２５０ＲＰＭで４８ボルトの電圧を出し、その他の全ての設計パラメータが前記したのと同じであれば、発電機の出力インピーダンスが非常に低いと仮定すると、８個の重量範囲に対するパワー抵抗器の以下の値は全ての降下速度を、スプールの直径が６インチである最初では、毎秒１.５ftと１.８ftとの間におき、スプールの直径が３.２５インチである最後ちかくでは毎秒１ft未満にする。範囲１] １０.００オーム；範囲２] ８.４２オーム；範囲３] ６.９６オーム；範囲４] ５.８０オーム；範囲５] ４.８２オーム；範囲６] ４.０２ オーム；範囲 ７] ３.３５オーム；範囲８] ２.７９ オーム。
好ましい実施例のファンの場合のように、安定状態のパワーは１,２００ワット以下に維持され、安定状態の発電機の速度は、１,５００ＲＰＭ以下に維持される。
【００９８】
勿論、1つの潜在的問題は、降りる前に適切なパワー抵抗を与える為、各人が正確に(誠実に)背負い袋上にある８つの位置のロータリ・スイッチを選ばなくてはならないということである。それだけで好ましい実施例を選ぶ十分な理由である。然しもう１つの理由は、ハンダ付けが不良だったり、ワイヤが外れたり、抵抗器が燃えたり、発電機の巻きがショートしたりひらいたりして絶対的安全性が無いということである。またより複雑で費用も高くつく。
【００９９】
好ましい実施例の第２の代替例では、エネルギー放散機構として調節自在な渦流ブレーキを用いる。発電機と抵抗器と同様に、ブレーキ力は速度に比例し、よって、ブレーキ・パワーは速度の２乗に比例するので、異なる重量範囲で調節できることが必要である。米国特許第５,７１１,４０４号はそのようなブレーキについて教示している。その回転子は金属製コンダクタで作製されている。そのスタータは永久磁石を備えた板である。これら２つの間隙は使用者が降下の前に機械的セッティングをすることにより調節される。その装置が全く機械的であることは、上記発電機と抵抗器との箇所で述べた潜在的電気的確実性の問題を無くす。然し、各使用者は誠実な重量選択とそれに対応する正確な機械的セッティングをする必要がある。
【０１００】
エネルギー放散機構に簡単な摩擦ブレーキを用いることは、ブレーキ力が速度とは無関係であり、よってブレーキ・パワーのみが速度に比例することになるので、許容できる代替例でない。段落[００４３]で述べた安定した降下速度の条件を満足しないだろう。そして静的摩擦は動的摩擦より大きいので、そのような装置は降下の途中で簡単に停止し、降りている人を立ち往生させる。段落[００４３]の(自動ガバナ・ブレーキ)を含む条件を満足する幾つかの代替エネルギー放散機構が、段落[００７１]で要約されているその他の発明原理も満足する限り、用いることができる。
【０１０１】
(その他の問題)
出口窓の問題がある。２００１年９月１１日前には、大抵の人が上方階の窓から高層ビルを脱出することを思い浮かべたことは無いであろう。けれど、実際は、新たな避難の補助手段計画はそれを必要としている。最も高いビルでさえその幾つかの窓を変える事が容易であることを示すため、シアーズ・タワーで行われている計画を見る必要がある。そこでは、トライゼックハン・コーポレーションがビルの１６,０００の全ての窓を新しいDuPont(登録商標)のButacite(登録商標) ポリビニール・ブチラール中間層で作成されたエネルギー有効性の積層安全ガラスと交換する作業を始めた。夜間作業員がテナントの邪魔にならないよう夜６時から朝６時まで働いている。その計画が完了するのは、２００７年の後半の予定である。そのような努力がビルの冷房費および外側の騒音を減らし、カーペットを保護し、家具が褪せないようにすると分かれば、確実にビルの管理者はテナントの命を守り、その不安を減らすために幾つかの窓を変えるても良いと思う。そしてテナントの不安を減らせばその費用は、ビルの占有率が上がることにより妥当とも思える。
【０１０２】
背負い袋アセンブリ１の重量が問題であるが、降りてみればそうではない。というのは、その際は、使用者は背負い袋から吊るされているのであって、それを支持しているのではない。４０ポンドといえば、重たいと思えるが、多くのハイカーがリュックで運ぶのより重たくなく、数人の子供が学校へ運ぶのよりもそれ程重くない。また、その重量にするには、それが可能である機械部分に穴をあけることである。加えて、スプール、歯車、背板をフェノール、マグネシウム、あるいはその他の軽量材料と換えれば重量の多くを減らせる。あるいは(ベルトが安全を維持できるに足るほど余分に有る限り)歯車に換えてベルト駆動することである。４０ポンドの多くの部分は(１１０階のシアーズ・タワー用)の長さ１,５５０ftの鋼製ケーブルである。その重さは２６ポンド(１００ftで１.７ポンド)である。横断しなければならない下方の屋根を考慮して、それを用いる特定の高さ(段落[０１２１]参照)用に丁度十分なケーブルをケーブル・スプールに据え付ければ、多くの場合かなり重量節減が出来ることは明らかである。
【０１０３】
確かに、この装置は、大きな職場に限られない。高層アパートやホテルはまた、この救命装置を使用するため置くことの出来る地域である。これらの場合では、数人がアパートや部屋から脱出するので、固定体は、上記のものほど頑丈でなくて良い。確かに、多くの大きくて頑丈な物体が部屋にあるので、特別な固定体は据え付ける必要は無い。
【０１０４】
子供はこの装置をつけるときは助ける必要があり、窓の外に下ろしてやらねばならない。非常に小さな子供や乳児は上記の実施例を使うことはできない。然し、本発明の全ての特徴を有するように小さな弾丸型のくるみをデザインすることができる。このくるみをシールする上カバーにはエアー・フィルター・システムをも含む。このくるみにいれて乳児や小さな子供は、おそらくは熱から守る断熱毛布に包んで降りる。
【０１０５】
周辺の補助具が上で述べた実施例の使用性を向上させる。例えば、ビルの外側をゆっくりと通過しながら、そこからそらすための重量級の手袋、固定箱に固定されていて、窓の外側に伸びて窓から出るのを容易にするためのガイド・ロープ、そしてTotes(登録商標)のような閉じている時は小さくて、簡単に開き、簡単に閉じ、金属処理した箔で、熱を反射する傘型遮蔽体。これは、燃えているフロアを通る時必要なら利用されるようハーネス・ベルト側で伸縮自在なコードに取り付けられている。熱反射遮蔽体に代わるものは、この装置を着ける前に今着ている被覆の上に着れるNomex(登録商標)のような断熱性の耐火材料で作製された、つなぎ服である。風上では熱からの保護は必要ではないが、風上以外では必要である。というのは、好ましい実施例の降下速度は、空気温度が大きく上昇すると[式(１)、(２)および図５参照]増加するが、その増加速度は小さすぎて、外側の舐めるような炎を通って人を安全に運べない。然し、降下速度を自動的にそして劇的に増加して灼熱地帯を通させる１つの実用的な手段が段落[０１１８]に記載されている。
【０１０６】
最初の自由落下は潜在的な危険をもたらす。でも図１１にしめされているように固定箱81(固定箱81に代わる何であれ)が十分高く、そして出口窓に隣接して位置していて、(弛み取りバネ７により)降下前にケーブル５がピンと張っていればそのような危険はない。そのような場合は、ケーブルが解かれて、窓の出っ張り上の最終支持位置に到る前にファンを駆動するので、最初の自由落下は起こらない。然し固定体がずっと部屋の内側にある、あるいはバルコニから出るなど固定体がレール上にない場合は、ケーブルがピンと張っていても、ピンと張ったケーブルが窓の出っ張りあるいはレール上にきて解かれ始めてファンを駆動するまで、短時間の自由落下がある。１ftの自由落下は、降下速度を毎秒８ftに膨れ上がらせ、２ftは毎秒１１ft以上に、３ftは毎秒ほぼ１４ftに、４ftは約毎秒１６ftにさせる。自由落下の最後に、ファン６は自動的により早い速度に加速されて、その人の全重量に適した降下速度に素早く減速する。不幸なことに、この工程よると、高いトランジェント(過渡的力)がケーブルに溜まりその１,０００ポンドの最小破壊強度を越してしまう。固定体の位置が出口点の上方かそれに隣接していることが確信できない時は、その潜在的解決策は、(カラビナ９の真下の)ケーブルと一直線上になる負荷制限エネルギー吸収器を据え付けることである。幾つかの簡単で、高くなく効果的なエネルギー吸収装置が市場で得られ、登山家達が短時間の自由落下の運動エネルギーを安全に放散するのに通常用いている。そのような装置の１つは、イエイツの”Zipper Screamer”という小さな負荷制限紐である。その６インチの引き離すスリーブを備えていても重さは３オンスしかない。内側には２列のウェブがあり、折り重ねられていて、３列(合計６列の)並行な特別の引き離し用ステッチが縫われていて、ウェブにかかる力が或る値になると、ステッチが引き離され始め、ウェブの長さを伸ばして、工程でのエネルギーを吸収する。イエイツのZipper Screamerについては、作用力は６００ポンドで、最大伸長は２ftで、ウェブが完全に伸びた際の負荷強度は６,０００ポンドである。
【０１０７】
以下の数字をあげての例はそれがどのように作用するかをより良く示している。
例えば、(４０ポンドの背負い袋を背負った)２６０ポンド、合わせた重量が３００ポンドの人がホテルの窓から脱出しようとしている。彼の背負い袋には、ケーブル５の端部とカラビナ９との間に据え付けられた小さなZipper Screamer負荷制限紐を備えている。部屋に張られた指示に従って、カラビナ９を部屋の中の適切な固定体に取り付け、窓のほうに歩いていき窓を開けて、机を開いた窓の方へ滑り寄せ、机に上って、背中を後ろに向けて窓からでる。その間中、ケーブルはピンと張ったままである。けれど、ケーブル５が窓の出っ張りによって支持されるまで、２ft自由落下し、その降下速度は毎秒１１.３５ftに達する。自由落下の最後に、(６インチの最初のスプール直径を有する)ケーブル・スプールが回転し始める。ファン６の回転速度が１,７９７ＲＰＭに到達するだけで、ケーブルの力は６００ポンドに達し、Zipper Sceamerのステッチは引き裂かれ始め、ケーブルの力を約０.２８秒間約６００ポンドに保持し、その間人は、毎秒２.３５ftに減速される。その０.２８秒の間に、１.９２ft降下する(Zipper Screamerからは１.２６ftの伸長、ケーブル・スプールからは０.６６ftの伸長)。０.２８秒の最後では、Zipper Screamerは伸長せず、ファン６は(それ自体でだけで)、その力を６００ポンドから３００ポンドに落とし、降下速度は、毎秒２.３５ftから(全重量３００ポンドの人には安定した降下速度である)１.６６ftに落とす。この例は、全重量３００ポンド(４０ポンドの背負い袋を背負った２６０ポンドの人)が２ft自由落下する際、小さなZipper Screamerがケーブルの力を６００ポンドを超えないことに成功していることをしめす。より長い自由落下あるいはもっと重い人用には、２つ以上のZipper Screamer を直列に集める。
【０１０８】
直列に集められた複数のZipper Screamersは、ケーブルの力を、最短で最初の自由落下の後１,０００ポンド以下に保持できるが、けれど、もっと良い解決策がある。それは、自由落下の回数や長さに関係なく、複数の装置を連結する(連結ミスが在り得る)必要のないものである。それは、ケーブル・スプールと第１歯車との間に据え付けられた組み込み式のバネ・クラッチ・トルク・リミタである。前に、図７で示すように、スプールと第１歯車は、１２個のボルト31で、結合されていた。この提案されているトルク・リミタの基本概念は、Ringspann RT シリーズのベルビル・スプリング・トルク・リミタとRuflex(登録商標)の摩擦トリク・リミタによって用いられるものと同じであるが、ベルビル・スプリングが２つのダイヤフラム・スプリングに換えられている。これら２つの同一のバネは、その新しい内部ウェブ上で変形第１歯車の各側を前もって設定された大きな軸方向の力で把持し、通常の操作で、トルクがスリップすることなくスプールから伝達される、組み込み式の摩擦ライニングを有している。然し、トルクが、(軸方向の力、ライニングの幾何学、それらの摩擦係数によって決定された)値を超えた場合、スリップが生じトルクを前もって設定された値に制限する。尚エネルギーは (スリップ・トルクによって決定された固定速度で駆動されている)ファンと、トルク・リミタのスリップ摩擦により放散されている。降下速度が減速するにつれて、スリップ速度も減少し、最終的には０に達し、そこでは、把持作用が自動的に戻る。スリップ・トルクは、ケーブルの力が最も重たい人を減速するのに足る程高く、ケーブルを保護出来るほど低くなるように設定されている。
【０１０９】
本発明の基本形態について前でなしたように、この応用にトルク・リミタを用いる実用性を演じてみせるために詳細な設計がなされている。図１２は、変形ケーブル・スプール４ａ、変形シャフト23ａ(約１／１０インチ長くなっている)、変形第１歯車30ａ(支持ウェブを備える)、内向きのテーパー・ローラ・ベアリングのローラ・コーン28とそれと係合するカップ29、背板22、８個の取り付けようボルト26(２個図示)と変形ケーブル・スプール４ａの内向き端に位置する、トルク・リミタの色々の部品とからなる新たなアセンブリの部分断面図を示す。左から右に示されているのは、摩擦ライニング84を備えた外向きのダイヤフラム・バネ83、スペーサ・リング85とテフロン(登録商標)Ｏリング87を備えた第１歯車86の支持ウェブ、摩擦ライニング89を備えた内向きのダイヤフラム・バネ88、キー・ロッド90、ネジ・リング91とロック・ピン(図示略)である。
【０１１０】
２つのダイヤフラム・バネ83と88は同一であって、同一の摩擦ライニング84と89を収容している。各バネは、内側ハブと、ダイヤフラムと、摩擦ライニングを保持する外側ハブを有する。内側ハブの穴は、４.００２インチで、変形ケーブル・スプール伸長部の４.０００インチ直径に密にスリップ・フィットする。内側ハブの外径は、４.４００インチ。ダイヤフラムは、直径４.４００インチから６.０００インチに伸びる。外側ハブは、直径６.０００インチから７.０００インチに伸びる。ダイヤフラムは、厚さ１００ mil(００.１００インチ)で、ハブの軸方向の幅０.３８０インチ内の中心に位置する。１つの小さな直径１／１６インチの孔を、ダイヤフラムの最も応力の低い直径５.２０インチの箇所に開けて、トルク・リミタの作動中にでき得る空気圧を削除する。各外側ハブの１面には、直径６.１２５インチから６.８７５インチに亘る深さ９０milの溝が形成されている。これに、厚さ０.１２５インチの摩擦ライニングが入れられて接着剤で固定され、よって、外側ハブの面から３５mil (０.０３５インチ)突出する。深さ９０ mil、厚さ１２５ milの溝に窮屈に入らないように、厚めの摩擦ライニングを用いて、機械加工し、接着剤で固定した後正確に３５ mil 突出するようにする。
【０１１１】
変形第１歯車30ａは２５０ milの内部ウェブを有していて、これは幅３／４インチの歯部分に軸方向に中心がくるよう配置されている。ウェブの目的は、摩擦ライニングが作動し、第１歯車を、摩擦ライニングがスリップする場合それを中心に保持するよう、半径方向に支持する領域を設けるためである。それを達成するため、厚さ２５０ milのウェブの穴はテフロン(登録商標)Ｏリング87(パーカー・サイズ#246で、内径４.４８４インチ、外径４.７６２インチ、横断面の直径０.１３９)用の溝を含む。Ｏリングは圧力をシールするためのものではないので、軸方向に間隙を備えた典型的なＯリングではない。その代わり、上記溝がＯリングを軸方向に圧縮し、ウェブとＯリングとがアセンブリとしてスペーサ・リング85に据え付けられる場合通常以上半径方向に圧縮する。ギア・ウェブとスペーサとは両方共厚さ２５０ milだから、ギア・Ｏリング・スペーサのアセンブリは共に平面に押さえ付けられる。(スペーサは、各端部に面取りがしてあって、そのアセンブリを容易にする。)ダイヤフラム・バネのように、スペーサの穴は変形ケーブル・スプール延長部に密にスリップ・フィットする。これら３つの全ての穴は、変形ケーブル・スプール延長部の外面と同様、幅０.０９６、深さ０.０４８インチの軸方向の溝を有していて、キー・ロッド90を収容する。このキー・ロッドは、直径０.０４インチ×長さ１.０００インチで、端部を丸くした３１６ステンレス鋼ロッドである。このキー・ロッドは、ケーブル・スプールに対してのダイヤフラム・バネあるいはスペーサの回転を阻止する。スリップしている間、Ｏリングはスペーサの外面上を低摩擦で摺動しなくてはならないので、それを容易にするため、スペーサの外面は研磨し、厚さ５ミクロンに無電解メッキして平滑さと硬度とを向上させている。テフロン(登録商標)の良く知られた特性は、時間が経つと反り、スペーサでの圧縮力を減少させるが、スリップ中は同中心を維持する能力を増加する。ケーブル・スプールの延長部の長さ１.３７５インチの最後の０.３７５インチは、ネジ・リング91の穴と同様、外径および内径共に４インチにそって、１インチにつき１６個のネジが切られた、一体化せられた左ネジである。左ネジは、トルク・リミタがスリップしている間ネジ・リングが緩もうとするのを防ぐ。
【０１１２】
トルク・リミタの部品のケーブル・スプール延長部への組み立ては以下の通りである。
ダイヤフラム・バネの１つ(その摩擦ライニングが接着固定されて、３５ mil突出している)は非ラインニング側をスプールに向けて摺動し、その軸方向の溝が変形ケーブル・スプール延長部の軸方向の溝と係合するよう回転される。ついでキー・ロッドが挿入され、ギア・Ｏリング・スペーサのアセンブリをキー・ロッドと一直線上に並べ、摺動させる。(３５ milの間隙が第１ダイヤフラム・バネの内側ハブとスペーサとの間に存在する。) これに続いて、(摩擦ライニングが接着固定され、３５ mil突出する)第２のダイヤフラム・バネがキー・ロッドと一直線上に並べられ、ライニング側をスプールに向けて摺動させる。(３５ milの間隙が第２ダイヤフラム・バネの内側ハブとスペーサとの間に存在する。)次いで、ネジ・リングが、直径３／８インチのスパナ・レンチ孔911を用いてネジ込まれ、締め付けられる。このネジ・リングが第２ダイヤフラム・バネの内側ハブを内方に押すにつれて、２つの３５ mil間隙は共に大きさが減少し、それに伴い、ダイヤフラム・バネも同様に変形する。内側ハブに間隙がなくなる最後に、各ダイヤフラム・バネは３５ mil変形せられる。それらの外側ハブは歯車のウェブと面一にあり、摩擦ライニングを介してウェブに１,１５０ポンドの圧縮力を与える。その点では、アルミニウム・ダイヤフラムの最大応力は、１８,７８１ psi (ダイヤフラム・バネを作製するのに使用される７０７５ Ｔ６のアルミニウムの出来高強さ７３,０００ psiの十分範囲内であるから、かなり安全である)。ネジ・リングをそれ以上締め付けてもダイヤフラムの変形、圧縮力あるいは応力はそれ以上増加しない。ただネジを緩めると力を減少できる。よってスパナ・レンチで締め付けた後、そして名目上の２,０００インチ・ポンドのトルク・スリップ値(段落[０１１３]参照)を確認する為の工程内検査の後、ネジのどこかに、直径１／１６インチの孔を軸方向の長さで０.２０インチ、ドリルで開け、ネジが緩むのを絶対阻止するためロック・ピンを押し込む。このロック・ピンとして、市場で得られる長さ１／１６×３／１６の圧延鋼製バネ・ピンが用いられる。
【０１１３】
この設計の為の特別の摩擦ライニング材は、Raybestos Ｒ−２４８で、アスベストが無く、金属も無く、無機充填材を備えた樹脂接着剤である。その高い温度抵抗と、広い範囲の接触圧力(３０N/cm2から１２０N/cm2)に亘っての安定した摩擦係数０.２８および長いスリップ時間(９分まで)により、ブレーキ・クラッチ組み合わせに良く適している。Ｒ-２４８に勧められる表面圧力は(１５〜２５０)N/cm2この場合の接触圧は１５０ psi (１,１５０ポンドを７.６５８平方インチで割ったもの)で、１０３.５N/cm2 (丁度範囲の真ん中)である。上記Ｒ-２４８材は、１.７４ Million psiという非常に高い圧縮弾性モヂュールを有しているので、１５０psiの接触圧力は、厚さ１２５milの各摩擦ライニングを約０.０１milしか圧縮させない。これは３５milに比べると完全に無視できるものである。Ｒ-２４８については、スリップ速度を毎秒２５m以下に保持することを勧める。６ftの最初の自由落下に対する実際のスリップ速度は毎秒６mで開始し、１秒未満で０に減少する。殆ど不可能である１５ftの自由落下に対するスリップ速度は毎秒１０mで開始し、数秒で０に達する。２つの摩擦面の０.２８摩擦係数値をそれらの領域と位置と共に用いると、スリップ・トルクは２２２.７Nmあるいは１,９７１インチ・ポンドであることが計算される。最初の３インチのケーブル・スプール半径(直径６インチ)では、そのトルクはケーブル力が６５７ポンドで生じる。然し、０.２８は動的摩擦係数で、より高い静的摩擦係数ではないので、真の始動トルクは、７００ポンドの始動ケーブル力では、２,１００インチ・ポンドにより近い。その設定点では、自由落下がなくても、最も重たい人はトルク・リミタを少し遊ばす(問題ではない)かもしれない。それは、突然無負荷バネ(この場合ケーブル)に重量がかかると、そのバネ(ケーブル)にその重量の２倍までのトランジェント(過渡力)が生じるためである。
【０１１４】
数字を用いての例は上記トルク・リミタの能力を更に示す。
(４０ポンドの背負い袋を背負った)３６０ポンドの人が、そのケーブルを部屋の十分内側に固定したとする。彼は窓の出っ張りに立ち、飛び降りる。その結果、６ft自由落下し、自由落下の速度は、彼のケーブル(部屋の内側に固定されている)が窓の出っ張りによって支持される前には、毎秒１９.７ftに達している。即座にケーブル・スプール(最初の６インチのスプール直径で)が回る。９７ＲＰＭになると、ケーブル力は、７００ポンドまでに、トルクは、２,１００インチ・ポンドまでになり、トルク・リミタをスリップさせる。すぐに、動的摩擦が静的摩擦に換わり、トルクは１,９７１インチ・ポンドに、ケーブル力は、６５７ポンドに減少し、ファンの速度は、１９４１ＲＰＭから１,８８０ＲＰＭにまで減少する。ケーブルの解ける速度が、降下速度に合致する毎秒１９ft以上にまで上がるにつれて、全てのこれらの値は一定となる。これにより、第１歯車の速度が約９４ＲＰＭに留まっている間に最初のケーブル・スプールは７００ＲＰＭに加速する。トルク・リミタに生じる摩擦とファンのエネルギー放散とが合わさって降下速度を毎秒１９.７ftから２.４６ftまでに約０.８３３秒そして約９と１／４ft(９ １／４ft)で素早く減速する。その点で、スプール速度は(第１歯車の回転速度に合致する)９４ＲＰＭに減速され、トルク・リミタは最早スリップしない。ついでファン６は(それ自体で)その力を６５７ポンドから４００ポンドに落とし、降下速度は毎秒２.４６ftから１.９２ft(全重量４００ポンドの人には安定した降下速度)に減速する。この極端な例は、正しく向こう見ずな方法と考えられる方法で用いられても(パニックに良く起こる)、組み込み式のトルク・リミタの、本発明の絶対安全性を保証するという素晴らしい能力に焦点をあてるものである。
【０１１５】
トルク・リミタがその日を救うもう１つの状況は、既にゆっくりとした、安全な降下速度で降りている人が、窓から自由落下しているもう一人の人によって落とされる場合である。明らかに、これは避けるべき状況であるが、簡単に生じることである。トリク・リミタが無ければ、そのような状況は、第１の人のケーブルを過負荷し破損してしまい、その人だけでなくその下方のその他全ての人にとって大惨事となる。然し、トルク・リミタが所定箇所に備えてあれば、彼のケーブル力が７００ポンド(あるいは、彼のケーブルがより長ければ、もう少し大きい値)になるやいなや、トルク・リミタはスリップし、ケーブルを保持し、彼とその他の工程中の人たちの速度を落とすのに役立つ。更には、必要なら、その後の自由落下のためのように何度でもこれを行うことが出来る。
【０１１６】
けれど、下方の屋根から引き続いて自由落下する可能性は薄い。それは、ケーブルは弛み取りバネ７の作用でピンと張っているし、人が屋根の縁を背中を後ろにして降りる際はほぼ真っ直ぐになっているからである。最初の落下点から何百ftも下では、減少したスプール直径が必要なケーブルの力を２,１００インチ・ポンドの設定点に達するよう増加させ、その設定点では、トルク・リミタはスリップする。６２８ft下では、スプール直径は５インチで、その力は７００ポンドから８４０ポンドに増加している。そして１,０００ft下では、スプール直径４.２インチで、その力は１,０００ポンドにまで上がる。１,０００ft以上下では、直径(1000+foot)０.０９４インチのバネ定数では、７×１９の亜鉛メッキした鋼製ケーブルは、１ft当たり６３ポンド未満に減少する。それは、５ftまで自由落下した(４０ポンドの背負い袋を背負った)３６０ポンドの人に対しケーブルの力を１,０００ポンド以下に確実に維持するのに足る低さである。然し、自由落下の問題の解決策として、そのような弱いバネをカラビナによってケーブルと直列に置くことは非実用的である。というのは、それは長すぎるし、加えて１６ftまで変形しなくてはならないからであり、また可能な長さの自由落下をカバーするものでもないからである。背負い袋の中(または上)の弾性ケーブル・ガイドあるいはケーブル・スプールと第１歯車との間に位置する曲げバネもまたそうではない。これらのいずれもバネ・クラッチトルク・リミタの可能性に合致するようにはならない。
【０１１７】
前項から、トルク・リミタの最初のスリップが７００ポンドを越えないよう、最初の６インチのスプール直径を維持する重要性が分かる。降下が短いと予想されて短いケーブルをケーブル・スプールに巻かなくてはならない場合は何時でも、より大きな直径の心棒に巻くべきである。以下の大きさの心棒が以下の必要とされるより低い降下高さ(示しているビルの上方階に適している)に用いることができるが、追加の傾斜距離は含んでいない。
直径３.６２６インチ −１,３９４ft (エンパイアーステートビル、バンク・オブ・チャイナタワー)
直径４.００２インチ −１,２２４ft (シカゴズ・エイオン・センター・アンド・ジョンハンコック・センター)
直径４.３７８インチ −１,０３８ft (トランプ・ワールド・タワー、ワン・リバティ・プレイス、ＧＥビル)
直径４.７５４インチ −   ８３５ft (ラッポンギ・タワー、ハーバアーフロント・ランドマーク、ＡＸＡセンター)
直径５.１３０インチ −   ６１５ft (ユナイテッド・ネイションズ・プラザ・タワー、ＮＴＣ ウェスティン・ホテル)
直径５.５０６インチ −   ３７８ft (典型的な２５階建てアパート)
直径３.２５０インチのケーブル・スプール４aに直接巻くと、シアーズ・タワー、ペトロナス・タワー、および台北１０１に適した１,５４７ft(あるいはこれ以上)となる。もっと大きな直径の心棒に対しては、現在のケーブル・スプール４aが(ケーブルの端を内側に固定したら)未だ使用できる。そしてもっと大きな直径が２つの成形された、相互に固定し合う、３.２５０インチの穴を有する(図示略)軽量のDelrin(登録商標)製の半円筒形を用いることによって得られる。成形された半円筒形がなければ、直径３.２５０のケーブル・スプールは１５列の直径０.０９４のワイヤ・ロープ・ケーブルを含む。然し、Delrin(登録商標)挿入体があれば、３.６２６インチの心棒は１３列のワイヤ・ロープ・ケーブルを含み、４.００２インチの心棒は１１列を、４.３７８インチの心棒は９列を、４.７５４インチの心棒は７列を、５.１３０インチの心棒は５列を、５.５０６インチの心棒は３列をそれぞれ含む。全て、(長さ８インチの空間内で)各列には８５巻きあるが、但し、各場合最後の列には８０巻きしかない。これは、弛み取りバネ７が再案内機構を使わず、丁度ほどかれたように８０から５５巻きまでを再度まくことができるからである。 (トルク・リミタが遊ぶ箇所では最初のケーブル力が少しだけ減少するが) 直径７インチの壁内にはケーブルがその上に再度巻かれる十分なスペースがあるが、そのような上への再巻回は(好ましくないことは無いが)最初の再巻回には避ける。然し、より小さい直径(避けられない場合)での再巻回としては、ケーブルの上に幾巻きか再巻回することは、そうでなかったら増加する遊び力を僅かに減少するので、本当に好ましい。
【０１１８】
バネ・クラッチ・トルク・リミタは人を複数回長い距離自由落下(複数回落下させる)させることができるので、もう１つの追加のタイプのクラッチが可能となる。すなわち周囲の空気温度が非常に高くなりすぎる場合は何時でもファン６を離脱させるための繰り返し可能な自動的に作動する熱クラッチである。それは、ビルの風上でない側から脱出しなければならない人に対しては、１階以上の火事のための灼熱により降下速度を自動的に自由落下状態までに押し上げる。耐熱性の保護被服あるいは利用できる遮蔽体が無くても、サーカスの虎が、燃え盛る円形の輪を通り抜けるように、そのような体験から火傷を負うことなく生き残れる。燃えている階を通過すると直ぐに、熱クラッチはファンを再係合し、よって、バネ・クラッチ・トルク・リミタがスリップして、ケーブルを高い過負荷から守りその間、再係合したファンが(段落[０１１４]で記述したように)取る速度に人を減速させる。熱クラッチとバネ・クラッチ・トルク・リミタの両方共、複数階の火事から人を守るために必要なら、何度でもこのように作動する。多くの熱クラッチのデザインが実用可能である。(図面がなくても)言葉での記述で足る簡単なものは、ファンの長さ３.９インチの筒状中央ハブを挿嵌した筒のように同心にすることであり、その場合外側ハブの長さ３インチの中央部分は、厚さ１／６４インチのアルミニウムである。(その両端では、８本のスポークからなる支持板49を支持するためより厚くなければならない。)外筒と今やより大きくなった直径２.１の内筒(前は外径１.５インチ)との間の狭い環状スペース(１／３２インチ)は、ＩＧＩの微小結晶ワックス、マイクロシアー５９９９で充填されている。これは丁度華氏１９４度(最小華氏１９２度)で溶ける。その他の化合物も使用できるが、マイクロシアー５９９９はサウナの温度の高温端に近い十分確定した融点を、良い硬度と表面接着で提供する。環状スペースの両端は、テフロン(登録商標)Ｏリング(あるいはテフロン(登録商標)あるいはナイロンの挿入体)でシールされていて、中心に置かれた外筒とそれに含まれたワックスとを、ワックスが液化する際保護する。ワックスそれ自体は断熱剤として作用するので、ワックスの外側の数milが実際には液化するだけである。非常に薄い１／６４インチ・アルミニウムおよびワックスの外側の数milのみの液化はその液化と再固化が非常に急速に生じる。高速シャフトには非常に低いトルクしか必要でないので(バネ・クラッチ・トルク・リミタによって約１００インチ・ポンドに維持されている)ワックスは、５ポンドのせん断力しか必要としないので、簡単にそのトルクを伝達することができる。バネ・クラッチ・トルク・リミタと結合した熱クラッチは、ビルの風上でない側に居る場合、その他の方法で保護されていない人を火傷から守るが、全ての人は風上に居ることが勧められる。
【０１１９】
本発明は、命を救うために用いられるものであるから、その救命作用の達成を、必要とされる場合、絶対安全な方法で確実の遂げることを最も包括的なやり方で最終的にテストされるべきである。総合的な実績だけでなく段落[０１０８]から段落[０１１７]までに記載されている全ての特徴を含む各特徴の実績を提供する最終的な機能テストをここに記載する。(１つの例外は、段落[０１１８]に丁度記載されている熱クラッチで、その適切な機能は各ユニットでの工程中のテストで証明される。)最終機能テストとして、各生産ユニットは３６０ポンドのダミーを６ft自由落下させ、更に１８ft降下させ、加えて弛み取りバネ７で３０ft以上のケーブルをその後再度巻くことを必要とする。据付、破壊および評価を含むここで記載されている完全なテストは１分未満しかかからない。ダミーは、まるで生きているような重い人形の形をして、本物のハーネスを着けている。特別なリニア・ベアリング装置によりこのダミーを２本の平行な垂直ポール上を殆ど摩擦なしで２４ft降下させる。(床の高さより１８ft以下)の底部では、ダミーの降下を停止させる重量型圧縮バネがある。ダミーの中には、鋼製ブロックが入れられており、それが３６０ポンドの塊となる。２Ｇストレイン・ゲージ加速度計がダミーに取り付けられており、上下に向けられていて、その出力は、下方加速に対して正の方向に働く。それは、それ自体動力供給源と調整回路とを有し、調整回路は高解像度自動ゼロ特徴を有する。ダミーだが水平に向けられたものにはそれ自身の負荷増幅器を備えた高自然周波数(＞５kHz)圧電式加速度計が取り付けられている。床から６ft上方に位置する電磁石は、ポールの上部にダミーを保持する。台に乗って技術者が、ストラップとハーネス・サポート・ループとを使ってダミーに背負い袋を据えることができる。ケーブルが延ばされ、そのカラビナ９は１２ft離れた縁に向けられている２,０００ポンド精密ロード・セルに取り付けられており、床上３ftのところにボルトで固定されている。用意ができれば、釦を押す。すると急速に連続して、ストレイン・ゲージを自動ゼロにし、(反偽信号フィルタを備えた)デジタル・データ・収集ユニットの開始をトリガーして、毎秒１,０００サンプルで、ロード・セルと２つの加速度計の出力を(３２ビット解像度で)採集し、ついで、電磁石への電流を切断し、ダミーを離す。ダミーは０.６１０秒で６ft自由落下し、ケーブルが床の丸いコーナに載り、ケーブル・スプールを回転させ始める。ファンが回転するにつれて、ロード・セル出力(ケーブル力を示す)は最初ピークに来てそれから平坦になる。これはトルク・リミタのトリガーと第１歯車のウェブに対する摩擦ライニングのスリップを示す。段落[０１１２]は、ダミーが約９.２５ftで毎秒１９.７ftから毎秒２.４６ftに減速する間スリップは０.８３３秒連続すべきで、これにより自動的にファンがそれ自体で速度を安定した１.９２ftの低降下速への減速できる。それには０.０５０秒と約０.１１ftしかかからない。その後、ダミーは、毎秒１.９２ftの安定した速度で約４.４５秒で最終の８.６４ftを降下する。全降下は、６ftの自由落下を含めて６秒かかる。別のケーブルがダミーを毎秒約２ftで約１２秒で元に戻すのに用いられ、その間弛み取りバネ７がケーブルをケーブル・スプールに再度巻く。１分の時間割り当てに合致するには４２秒で背負い袋をダミーに着せて脱がせる必要があるが、これは十分でき得ることである。
【０１２０】
１人の技術者が雑用をし、2人めがコンピュータ化したデータの収集と、分析と保管を担当する。データ入力は、背負い袋に固定され、バーコード化された連続番号の走査から始まる。ケーブル・データについては、コンピュータ記録が既に存続している。ケーブル・スプールに巻く前の１,０００ポンド保証テスト、その長さ、その表示された長さ、その重さの確認(例えば、シアーズ・タワーの背負い袋はエンパイヤ・ステートビルのより僅かに２ポンド以上重い等である。)  この最終の証明テストで、データの採集は電磁石がダミーを離す約１秒前に始まり、底部のバネに接触した１秒後に停止する。よって、３つの採集した記録は長さ約８秒のものである。３２ビットのサンプルの解像度では、３つの記録はほぼ１００キロバイトのデータになる。ついでコンピュータ・プログラムは計算し、２つの追加の時間領域記録を記憶する。時間に関し２Ｇストレイン・ゲージ加速度計を集積させることによって得られる速度記録と、時間に関し速度記録を集積させることによって得られる移動記録とである。これらの全ての記録は開放前にゼロしておく。プログラムは、２つの既知の情報片、すなわち、自由落下間の加速(開放後の最初の６００個のサンプル点)が丁度１Ｇ(３２.２ft/sec2)で、最終移動が丁度２４ftでなければならない、を用いて加速度計の正確な校正を確認する。ロード・セル記録は開放前に丁度ゼロではないがゼロ近くを読む(それは弛み取りバネは、ロード・セルを数ポンド引っ張るからだろう。)ノイズ・スパイクを除去後、プログラムは最初の大きなピークをロード・セル記録に置き、それを読み、そのサンプル・ポイント番号を“サンプル・ポイントＡ”と称して記録する。(同時にその他の点がこの力値を越さないことを確認する。) これがケーブルの最大力であり、７００ポンドであって、所定の許容値内である。サンプル・ポイントＡは、またトルク・リミタがスリップし始める点であり、プログラムは、 高周波加速度計記録に、対応する出力の突然の増加レベルを探し、確認する。サンプル・ポイントＡでは、プログラムはまた、約６ftの移動と、毎秒２０ftの速度の読みを確認する。ついで、プログラムは高周波加速度計の出力のレベルが突然減少する箇所を発見し、それをサンプル・ポイントＢと呼ぶ。これは摩擦ライニングが第１歯車のウェブを再把持する箇所である。次いで、プログラムはポイントＢでの速度が所定許容範囲内の毎秒２.４６ftであることを確認する。その後プログラムはポイントＡとポイントＢとの間の全ての加速サンプルを平均化し、それが所定許容範囲内の−０.６４Ｇ(−２０.６９ft/sec2)であることを確認する。次いで、オーバーラップ・プロセス(約８００個のサンプル点の一時における５１２点)を用いてポイントＡとＢとの間の高周波加速度計記録について高速フーリエ変換を行い、２２６Hz近辺の３つの隣接する周波数点の振幅を介入させる計算式を用いて、ＦＥＴ解像度(１.９５３１２５Hzでしかない)よりももっと良い解像度で、第１歯車と第２歯車との正確な噛合周波数を計算する。次いで、その結果に６０を掛け、１４４で割って、第１歯車のＲＰＭを計算し、それが所定許容範囲内の９４ＲＰＭに等しいことを確認する。ファン６のＲＰＭはその計算値の６０倍で���る。プログラムは次いで“ポイントＢプラス１００個のサンプル点”をポイントＣと呼び、ポイントＣでの加速が所定許容範囲内の０Ｇに戻った事を確認する。それからプログラムは加速が再び負の方向にピークになる(底部の圧縮バネと接触する)箇所を発見し、それをポイントＤとして示す。次いで、ポイントＣとポイントＤとの間で読まれる全ての速度を平均化し、それを１０の連続グループに分割し、各グループの平均が、所定許容範囲内の１.９２／secであることを確認する。その後プログラムは同様にポイントＣとポイントＤとの間のロード・セル力を平均化する。
【０１２１】
段落[０１１９]のロード・セル力とその他の値は全重量により僅かに変動する。全重量は勿論背負い袋のケーブルの長さに依存する。コンピュータ・プログラムはバーコード記録からこれを知り、自動的にこれを考慮する。プログラムが許容範囲外状態をフラッグしなければ、技術者は全てが許容範囲内であると仮定する。ケーブルが弛み取りバネ７によってそのケーブル・スプールに適切に再度巻かれたことを確認するため格子枠を通して眼で検査した後、背負い袋は包まれて、(オフィス・ルームに邪魔にならないようフィットするよう設計された)その保管ケースに、この１分のコンピュータによるテストは以下のことを証明したと確信して密封する。
最も重たい人(３６０ポンド)の人でさえ、トルク・リミタは適切な力レベルでスリップして、長い最初の自由落下の後ケーブルを保護する。トルク・リミタはスリップ中適切に作用した。その後摩擦ライニングは第２歯車のウェブを適切な速度とトルクで再度把持した。ファンは(それ自体で)、速度を適切な降下速度に減速間、ケーブルの力を全重量に素早くそして簡単に落とした。降下速度は安定し、弛み取りバネ７は３０ftのケーブルを再度巻き、最後にバネ・クリップ72、装着ロープ13と緊張装置15は全て適切に作動した。
【０１２２】
全てのサンプル・データに加えテストの後プログラムによって自動的に遂行された全ての計算は背負い袋の連続番号のもとに保存されている。その量のデータはメガバイトまで加えられて、各テスト状況は非常に処理しやすい１日につきギガバイトを記憶する(２回の８時間シフトのテスト状況につき、１つのテスト・ステーションで１分で１ユニットのテストである。)  各ユニットの実績はコンピュータ化された機能テストに依存するものではないことが分かる。テストは単にその実績が非常に効率がよいことを確認し、そしてもっと低レベルの技術テストでも、実績は同様に同じであることを確認するという最終目的を達成できる。
【０１２３】
背負い袋、ヘッド・ギア・アセンブリ、トルク・リミタ、包括的な機能テスト、および全ての他の事項は本願に詳細に記載され特記されているが、本発明の範囲内での別の装置も簡単であることを認識することが重要である。当業者であれば、本発明の広い発明概念から逸脱することなく上記の実施例を変更あるいは変形できることはわかることである。よって、本発明は、開示された特定の実施例に限定されず、記載された発明の範囲あるいは精神の範囲内の全ての実施例をカバーするものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】従来例によって放散されるエネルギー率と下降速度との関係を示すグラフである。
【図２】異なる下降重量によって放散される位置エネルギー率と下降速度との関係を示すグラフである。
【図３】従来例の装置の、放出エネルギー率および放散エネルギー率と下降速度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の好ましい実施例によって放散されるエネルギー率と下降速度との関係を示すグラフである。
【図５】好ましい実施例の、放出エネルギー率および放散エネルギー率と下降速度との関係を示すグラフである。
【図６】背負い袋と、救命ハーネス、およびヘッド・ギア・アセンブリとからなる好ましい実施例を装着した人を示す図での図６ａは背面図、図６ｂは側面図である。
【図７】基本的な背負い袋の操作部分の展開斜視図である。
【図８】ヘッド・ギア・アッセンブリを示す図であり、図８ａ１は透明プラスチック製ヘルメットの正面図、図８ａ２はその側面図、図８ｂは頭頂部用の形状記憶発泡樹制脂挿入部の横断側面図、図８ｃは形状記憶発泡樹脂製首部シールの横断側面図、図８ｄはフィルター・キャニスタ(煙収容缶)の横断面図、図８ｅ１はキャニスタ・ホルダーの前横断面図、図８ｅ２は横断側面図、図８ｆはマウスピースの横断側面図である。
【図９】9a図は、特定の装着装置を備えた好ましい実施例を装着した人を示し図９ａは正面図、図９ｂは八本の装着ロープがどのように背板の孔内を動くのかを示す図、図９ｃは緊張装置のクローズアップ図、図９ｄはどのようにして緊張装置を装備するのかを示す図、図９ｅは、どのようにして緊張装置が使用者によって緊張されるかを示す図である。
【図１０】避難装置を示し、図１０ａ１および図１０ａ２はガーダ・クランプを示す図、図１０ｂ１と図１０ｂ２とは、固定箱を示す図、図１０ｃは出口窓の横に据え付けられた全装置を示す図である。。
【図１１】避難状態を示す図で、図１１ａは窓から出る前にカラビナを固定箱に固定させている人を示す図、図１１ｂは窓に背を向けている人を示す図、図１１ｃは安全に下降を開始しようとしている人を示す図である。
【図１２】連携する部品を備えた組み込み型トルク・リミタ機構の組み合わされた部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図１２】
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