СПАСАТЕЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ С ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
RESCUE VEHICLE FOR EVACUATION OF PEOPLE FROM HIGH-RISE BUILDINGS

Изобретение относится к техническим средствам и служит для спасения (эвакуации) людей из высотных зданий при чрезвычайных ситуациях (пожар, аварийная ситуация, землетрясение).
Спасательные работы в высотных зданиях и сооружениях проводятся следующими известными способами:
а) с помощью вертолетов;
б) с помощью аварийно-спасательных и пожарных машин;
в) с применением индивидуальных средств;
г) путем выпрыгивания людей из здания на пневматические спасательные маты и натяжные полотна (мембраны).
Каждый способ имеет свою область применения. Например, спасение людей с помощью вертолетов может производиться в условиях доступных для перемещения вертолета (достаточная видимость, отсутствие на пути следования различных инженерных сетей, рядом с аварийным зданием не должно быть небоскребов и пр.).
Применение индивидуальных средств спасения рассчитано на людей, физически подготовленных, кроме этого в каждом помещении здания должны быть индивидуальные средства спасения.
Для спасения (эвакуации) людей с высотных зданий наиболее широко применяются аварийно-спасательные машины и пневматические маты.
Например, известно спасательное надувное устройство, содержащее наклонный желоб, образованный из надувных цилиндров, которые соединены между собой прорезиненным материалом, и два надувных поручня (патент на полезную модель RU 109413 кл. А62В 1/00). Данное устройство служит для эвакуации людей из зданий пониженной этажности по причине ограничения угла установки устройства в вертикальной плоскости с учетом угла трения и его неустойчивости, что в итоге небезопасно.
Известен также передвижной канатный конвейер для спасения людей при пожаре с высотных зданий (патент RU 2435620, кл. А62В 1/00).
Конвейер включает подъемную пожарную лестницу и тросо-блочную замкнутую систему. К тросу цепляются платформы, носилки, пояса, позволяющие перемещать людей в пространстве (спуск с верхних этажей на землю).
К недостаткам этого устройства можно отнести:
а) сложность конструкции; ограниченная зона обслуживания (спасение людей производится конкретно из одного помещения);
б) прерывистость процесса;
в) ограничение по грузоподъемности платформы;
г) невозможность эвакуировать людей в рядом расположенное помещение.
Для спасения людей известны также пневматические спасательные маты, натяжные полотна (авторское свидетельство на изобретение №373006 кл. A62b 1/22, А.св. №552091 кл. А62В 1/00, А.св. №1386210 кл. А62В 1/22, а.св. №1729516 А1 кл. А62В 1/22, 1/00, патент RU 2150980 С1 кл. А62В 1/22, патент US 4068339 А кл. А62В 1/00, патент DE 3516676 А1 и др.).
Все эти устройства «прыжкового» типа (люди с этажей прыгают в них). Спасательные устройства №373006, №1386210, №2150980, №1729518 наземного базирования (устанавливаются на земле и в них прыгают люди), а устройство №552091 плавающего типа (заполненная газом оболочка поднимается и удерживается канатами на необходимой высоте и в нее прыгает человек).
Пневматические спасательные маты представляют собой многополостные оболочки, изготовленные из высокопрочных синтетических материалов. В рабочем состоянии в оболочках, при помощи выносных вентиляторов, постоянно поддерживается заданное давление воздуха, избыток которого автоматически сбрасывается системой клапанов.
Основными недостатками указанных устройств является ограниченная высота выпрыгивания с точки зрения безопасности для людей (некоторые конструкции допускают высоту не выше 3-4 этажей, патент №552091).
Пневматические маты позволяют спасать людей с высоты до 20 м. Интервал времени между прыжками составляет 8÷12 с.
Для улучшения условий приземления в некоторых случаях спасательное устройство выполняют в виде каскада подушек (патент №1386210).
При эвакуации людей с большой высоты с помощью прыжкового средства присутствует элемент риска и вероятность серьезного травмирования спасающих. Это связано с преодолением человеком психологического барьера (страха высоты).
Пневматические маты имеют ограниченное применение (до определенной высоты знания), эластичность матов имеет заданную величину, которую необходимо поддерживать давлением с помощью вентилятора. Кроме этого возле здания могут быть малые формы, заборы и пр. и нет возможности поместить мат в необходимом месте, т.е. в данном случае такая схема эвакуации не пригодна.
Спасательное устройство по авторскому свидетельству №1729518 А1 кл. А62В 1/22, 1/00 включает в себя пакет каркасных рам, расположенных друг над другом, на которых укреплены упругие площадки (мембраны) в виде диафрагм-ловителей с различной степенью эластичности.
Эластичность диафрагм верхней каркасной рамы наибольшая, а нижней каркасной рамы - наименьшая. Рамы соединены между собой раздвижными опорными стойками в виде упруго-деформируемых элементов с дугообразным поперечным сечением, которые укреплены на рамах равномерно по периметру.
В собранном виде рамы примкнуты друг к другу и зафиксированы накидными стопорами, сдерживающими усилия упругой деформации опорных стоек. Упругие диафрагмы-ловители снабжены боковыми эвакуационными отверстиями, кромки которых соединены между собой канатными лестницами или спасательными рукавами.
К недостаткам этого известного устройства можно отнести:
а) сложность конструкции в части выбора материалов деталей с необходимыми физико-механическими характеристиками в зависимости от высоты прыжка человека, его массы;
б) ограничение высоты каркасного сооружения его устойчивостью (устройство может колебаться от ветра, от падения человека и пр.);
в) потребность специального крепления устройства к земле;
г) неустойчивость сооружения (натяжение диафрагм и их площадь не регулируются и при падении человека стойки изгибаются от сил инерции).
Наиболее близким к заявляемому объекту является техническое решение по патенту RU №2414261 кл. А62В 21/00 «Передвижной комплекс для эвакуации людей из высотных зданий» включающее автомобиль с платформой, на которой установлено следующее технологическое оборудование:
а) устройство с приспособлениями для приема из здания и спуска вниз людей;
б) механизм подъема аэродинамического типа;
в) лебедки;
г) вертикальная балка, в верхней части которой через блоки подвешена на проволочных тросах кабина;
д) опорная рама для поддержания консольной фермы в исходном положении.
Данное техническое решение имеет ряд недостатков. Конструкция неустойчива, в особенности при ветреной погоде или при снегопадах, т.к. устройство для приема и спуска людей связано с платформой автомобиля с помощью гибких элементов (тросов) и держится на определенной высоте за счет аэродинамики, которую создает лопастной механизм, причем силы аэродинамики должны регулироваться в зависимости от условий.
Консольная ферма передвижного комплекса имеет вылет постоянной длины, это требует размещения автомобильного шасси к зданию на заданное расстояние, что не всегда возможно технически выполнить (возле здания, как правило, расположены клумбы, газоны, деревья, пандусы, заборы и пр.).
Конструкция сложна в изготовлении и эксплуатации (изготовление лопастей с определенными аэродинамическими характеристиками возможно на специальных заводах).
Эвакуация людей с помощью данного комплекса может производиться только с одного помещения, для эвакуации людей с рядом расположенного помещения передвижной комплекс необходимо переустанавливать.
Эффективность снижается также за счет потери времени на спуск кабины с людьми и поднятие кабины к месту очага, кроме этого, кабина имеет ограниченный объем, что не позволяет эвакуировать большее число людей за короткое время.
В предлагаемом изобретении поставлена задача - повысить эффективность процесса эвакуации людей с высотных зданий за счет применения новых технических решений.
Для этого технологическое оборудование расположено на платформах автомобильного шасси и прицепа, входящего в состав машины, и включает опорные стойки телескопической конструкции, установленные на выдвижных балках коробах.
На концах стоек размещены поворотные рычаги, при этом рычаги каждой платформы связаны между собой перемычками переменной длины. Причем перемычки рычагов, расположенных на автомобильной платформе, соединены с перемычками рычагов, расположенных на платформе прицепа, посредством устройства для приема людей (мембраны).
Это устройство выполнено из гибкой мембраны, которая состоит из трех (минимум) амортизирующих сеток, имеющих разную эластичность и расположенных друг над другом. Наибольшую эластичность имеет верхняя амортизирующая сетка, а наименьшую - нижняя сетка.
Один из блоков перемычек поворотных рычагов выполнен в виде барабанов с намотанной амортизирующей сеткой, и каждый барабан снабжен храповым механизмом и приводом поворота. В другом блоке каждая перемычка имеет крючки для крепления мембраны устройства для приема людей.
Натяжение мембраны устройства для приема людей в продольном направлении выполняется перемещением прицепа с платформой по отношению к платформе автомобиля с помощью гидроцилиндра телескопической балки, которая соединяет платформы между собой, а в поперечном направлении - с помощью поворотных рычагов.
Для поперечного перемещения опорных стоек технологического оборудования по отношению к продольной оси автомобильного шасси и прицепа они имеют два идентичных механизма, один из которых расположен на платформе автомобиля, а другой на платформе прицепа, при этом каждый механизм выполнен в виде неподвижной балки и балки коробчатого сечения, внутри которой расположены опорные ролики. По торцам балки коробчатого сечения установлены выдвижные опорные элементы, при этом одна вертикальная стенка короба выполнена в виде зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым колесом мотор-редуктора. Другими словами перемещение опорных стоек производится с помощью зубчатой механической передачи по роликовым направляющим.
2
Устройство для приема людей по периметру верхней сетки мембраны снабжено проблесковыми маячками, причем площадь мембраны регулируется и может достигать 45÷55 м, при этом к указанной сетке прикреплены гибкие лестницы, а платформы автомобиля и прицепа с целью повышения их устойчивости снабжены опорными элементами, например, аутригерами.
Поворот рычагов опорных стоек и выдвижение самих стоек осуществляется, например, с помощью гидроцилиндров. Высота стоек регулируется и независимо от профиля опоры или площади (земля, асфальтобетон) они устанавливаются в горизонтальной плоскости.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 (вид сбоку) и на фиг.2 (вид по стрелке А фиг.1, вариант 1) показано рабочее положение спасательной машины; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2; на фиг.4 - вид по стрелке В фиг.1; на фиг.5 вид по стрелке Г фиг.1; на фиг.6 - транспортное положение машины и на фиг.7 - вид по стрелке А фиг.1 (положение машины при перемещении опорных стоек в направлении перпендикулярном продольной оси платформы автомобиля и платформы прицепа, вариант 2).
Спасательная машина для эвакуации людей с высотных зданий включает: автомобиль 1 с платформой 2 и прицеп 3 с платформой 4 и устройство для приема людей 5 в виде мембраны (набора амортизирующих эластических сеток) 6. На платформах 2 и 4 размещено технологическое оборудование, включающее выдвижные опорные стойки 7 (пара стоек на платформе автомобиля 2) и 8 (пара стоек на платформе прицепа 3), на концах которых установлены поворотные рычаги 9 и 10 и привод поворота рычагов 11 (гидроцилиндр). Рычаги 9 стоек 7 связаны между собой телескопическими перемычками барабанного типа 12, причем на каждом барабане установлена (намотана) амортизирующая (эластическая) сетка 6, при этом каждый барабан имеет храповой механизм 13 с ручкой поворота 14. Барабаны 12 установлены друг над другом параллельно.
Количество амортизирующих сеток выбрано три, при этом их эластичность увеличивается снизу вверх, т.е. наиболее эластична верхняя амортизирующая сетка. На ободе верхней сетки по периметру расположены проблесковые маячки 15.
К платформе 2 автомобиля 1 примыкает, посредством телескопической балки 16, прицеп 3 с платформой 4 и опорными выдвижными стойками 8, которые идентичны стойкам 7, установленным на платформе 2 автомобиля 1.
Рычаги 10 прицепа 3 также связаны между собой телескопическими перемычками 17 и снабжены крючками 18 и пазом 19. К верхним частям рычагов 9 и 10 прикреплены гибкие лестницы 20.
Опорные стойки 7 и 8 технологического оборудования могут перемещаться и поперек, т.е. в перпендикулярном направлении по отношению к продольной оси платформ автомобиля и прицепа с помощью двух идентичных механизмов 21, один из которых расположен на платформе 2, а второй на платформе 4. Каждый механизм 21 состоит из неподвижной балки 22, контактирующей с подвижной балкой 23 коробчатого сечения посредством роликов 24, которые расположены в горизонтальной и вертикальной плоскостях внутри коробчатого сечения. Одна из вертикальных стенок короба балки 23 с нижней стороны выполнена в виде зубчатой рейки 25, которая контактирует с зубчатым колесом 26 мотор-редуктора 27. В коробе балки 23 установлено, по крайней мере, пять горизонтальных роликов и три пары вертикальных, что позволяет обеспечивать надежность работы механизма поперечного передвижения стоек 7 и 8. По торцам передвижной балки 23 установлены опорные выдвижные элементы 28. Для повышения вертикальной устойчивости балка 23 имеет выступ 29, входящий в паз балки 22.
В транспортном положении опорные стойки 7 и 8 с рычагами 9 и 10 - опущены (фиг.6).
Работа спасательной машины заключается в следующем. Прибыв на место происшествия, и оценив обстановку, машина располагается возле здания, где произошла авария, т.е. требуется эвакуация людей. С помощью гидроцилиндра (на чертежах не показан) телескопической балки 16 выдвигается прицеп 3 на необходимую длину L.
Одновременно с перемещением прицепа 3 происходит натяжение мембраны (амортизирующих эластичных сеток) 6, т.к. одна сторона сеток прикреплена крючками 18 к перемычкам 17 прицепа 3, а второй конец сеток 6 намотан на барабаны 12 рычагов 9 стоек 7, расположенных на платформе автомобиля 1. Фиксация амортизирующих сеток производится с помощью храпового механизма 13 (конструкция и принцип его работы общеизвестны). После чего, в вертикальной плоскости разводят рычаги 9 и 10 с помощь гидроцилиндров 11. Затем выставляют аутригеры 30 автомобиля 1 и аутригеры 31 прицепа 3.
В зависимости от того, на каком этаже произошла авария опорные стойки 7 и 8 с рычагами 9 и 10 и сетками 6 поднимаются вверх, поближе к очагу аварии.
Каждая стойка имеет индивидуальный привод выдвижения (на чертежах не показан), что позволяет устанавливать амортизирующие сетки 6 горизонтально на любой заданной высоте, независимо от ровности опорной площадки.
Люди по указанию спасателя прыгают на верхнюю сетку 6 мембраны. Сетка при этом сильно деформируется, тем самым смягчает удар. Прогиб верхней сетки такой (зависит от величины эластичности), что человек с верхней сеткой касается средней сетки, где также гасится кинетическая энергия. И наконец, средняя сетка также прогибается на небольшую величину и взаимодействует с нижней сеткой. Таким образом, происходит постепенное гашение кинетической энергии человека одновременно на трех сетках 6, что обеспечивает безопасность прыжка.
Регулировка амортизирующих сеток 6 по высоте позволяет уменьшить высоту падения человека, тем самым снизить скорость падения и смягчить удар в сетку.
Боковое отклонение рычагов 9 и 10 позволяет увеличить площадь мембраны (площадь амортизирующих сеток 6 для приземления людей при их эвакуации. Кроме этого стойки 7 и 8 могут выдвигаться в направлении перпендикулярном к продольной оси платформы 2 автомобиля 1 и платформы 4 прицепа 3, вследствие чего устройство для приема людей из здания может ближе находиться к вертикальной стене здания (фиг.7).
Выдвижение опорных стоек 7 и 8 с мембраной производится с помощью зубчатой передачи 25 и 26 с приводом от мотор-редуктора 27, при этом балка 23 перемещается на роликах 24 по неподвижной балке 22. Когда достигнуто необходимое положение стоек 7 и 8 по отношению к зданию выдвигаются опорные элементы 28 (варианты показаны на фиг.7). Все это позволяет повысить устойчивость машины.
2
Возможность поворота рычагов 7 и 8 в вертикальной плоскости позволяет производить натяжку амортизирующих сеток 6 поперек, т.е. регулировать их упругость. Площадь амортизирующих сеток 6 устройства для приема из здания людей при их эвакуации регулируется в зависимости от высоты 1 - помещения, где произошла авария. Площадь может достигать 45÷55 м. Рабочая площадь, которую может перекрыть устройство с мембраной (сетками) с учетом смещения его влево и вправо от продольной оси платформы автомобиля и прицепа может достигать 80÷85 м. Все это позволяет снизить риск для выпрыгивающего человека из помещения здания.
Наличие в устройстве для приема людей мембраны, состоящей из трех амортизирующих сеток, позволяет обеспечить надежное и безопасное приземление людей.
Верхняя сетка, имея наибольшую эластичность (упругость) в большой степени гасит удар и не способствует возникновению сильных колебаний, т.е. человек под действием реактивных сил не будет выкинут из сетки.
Средняя сетка служит для основного смягчения удара и менее эластична, т.е. более упругая, чем верхняя.
Нижняя сетка - наименее эластична и полностью гасит кинетическую энергию падения человека.
Наличие на верхней сетке по ее параметру проблесковых маячков 15 позволяет более четко ориентироваться людям при эвакуации, что особенно важно при плохой видимости.
Машина из рабочего состояния приводится в транспортное состояние в следующей последовательности. На прицепе 3 снимаются аутригеры 31 и он, с помощью гидроцилиндра телескопической балки 16, приближается к автомобилю 1 на заданное расстояние. Затем опускаются стойки 7 и 8 с рычагами 9 и 10, при этом эти рычаги занимают вертикальное положение. После чего с помощью поворотной ручки 14 рабочий вращает барабан 12 и тем самым сматывает амортизирующую сетку 6, храповой механизм 14 фиксирует барабан в нужном положении. И так все три сетки сматываются на барабаны. Затем убираются аутригеры 30 автомобиля, опускаются (занимают горизонтальное положние) рычаги 9 и 10 и спасательная машина готова к перемещению.
Предложенная машина, по сравнению с прототипом, быстро устанавливается в рабочее положение, имеет расширенные технологические возможности и более эффективна в применении для эвакуации людей, т.к. ее работа не зависит от технического состояния здания и околодомовой территории (загромождение территории возле здания и пр.).
Кроме этого, и это самое главное, значительно сокращается высота падения людей за счет подъема устройства для приема людей на необходимую высоту.
Повышается безопасность приземления людей за счет большой площади мембраны и исключается вероятность выброса людей после падения на мембрану за счет наличия трех амортизирующих эластических сеток, расположенных друг над другом и имеющих разную эластичность.