ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТРОЙСТВ САМОСПАСЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА С ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Настоящее тормозное устройство относится к устройствам для самоспасения человека с высотных сооружений, а именно к устройствам с автоматической регулировкой скорости спуска человека без его участия.
Из предыдущего уровня техники известно «Устройство для самоспасения человека с высотных сооружений», патент RU 2486935, кл. A62B 1/00, 05.08.2011, которое содержит корпус, несущий запас троса, имеющий отверстия - замедлители скорости спуска, через которые пропущен трос, а также средства крепления человека к корпусу и троса к сооружению, где корпус выполнен в виде стакана с герметичным дном, внутри которого уложен трос, выполненный из высокопрочного текстильного материала, пропитанный нейтральной смазывающе-охлаждающей жидкостью, при этом трос уложен в корпус по схеме, предотвращающей его спутывание, в верхней части корпус имеет блок замедлителей скорости спуска, в блоке выполнены два отверстия-замедлителя, причем диаметры отверстий соизмеримы с диаметром троса, а также размещены два дополнительных замедлителя, один из которых выполнен в виде неподвижного барабана, охватываемого тросом, а другой - в виде горизонтально установленного с возможностью вращения барабана с тросоукладчиком для однослойной спиральной укладки троса на барабане, при этом на торце барабана выполнены зубья для взаимодействия с зубьями анкера, снабженного маятником, а отверстия-замедлители, неподвижный барабан, барабан с анкером - расположены последовательно, в верхней части блока замедлителей выполнено отверстие для выхода троса из корпуса, при этом трос выполнен диаметром 2-4 мм, а барабан с тросоукладчиком установлен горизонтально.
Недостатком этого устройства является невозможность установить при изготовлении скорость спуска при максимальной нагрузке 120 кг, меньше, чем 2,5 м/сек из-за расчетной зависимости диаметров барабанов, массы анкера с маятником и малого габарита самого устройства.
Устройство является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбрано как прототип.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении возможностей автоматического регулирования скорости спуска человека, при его самоспасении с высоты, и достижение скорости спуска, при максимальной нагрузке, (120 кг) не выше 2 м/сек при сохранении малогабаритности и мобильности предлагаемого устройства.
Данная задача достигается за счет, того, что тормозное устройство для устройств самоспасения человека с высотных сооружений, содержит корпус несущий запас троса, имеющий блок замедлителей с отверстиями замедлителями спуска, через которые пропущен трос, а также средство крепления человека к корпусу и трос со средством крепления к сооружению, согласно заявленной полезной модели, выполнен в виде стакана с герметичным дном, внутри которого уложен трос, пропитанный нейтральной консервирующей смазывающе-охлаждающей жидкостью, при этом в верхней части корпус имеет блок замедлителей скорости спуска, герметизирующий его внутреннюю полость, в блоке выполнены два отверстия замедлителя, причем диаметры отверстий соизмеримы с диаметром троса, а также размещены два дополнительных замедлителя, один из которых выполнен в виде неподвижного барабана, охватываемого тросом, а другой - в виде горизонтально установленного с возможностью вращения барабана с тросоукладчиком для однослойной спиральной укладки троса на барабане, при этом на торце барабана выполнены зубья для взаимодействия с зубьями анкера, снабженного маятником, при этом одно из отверстий, неподвижный барабан, другое отверстие и барабан с анкером расположены последовательно, при этом между тросоукладчиком и частью подвижного барабана, со стороны, где расположены зубья для взаимодействия с зубьями анкера, установлен тормозной диск, который в свою очередь соединен с тросоукладчиком разъемным соединением в виде шипа, для чего на тросоукладчике, со стороны тормозного диска, имеется ответный паз, а сам тросоукладчик зафиксирован от проворота стопором, при этом он имеет ограниченное осевое перемещение (тросоукладчик), относительно этого стопора, потому что стопор взаимодействует с тросоукладчиком через паз выполненным на нем, а в верхней части блока замедлителей выполнено отверстие для выхода троса из корпуса для крепления его в покидаемом строении.
Трос может быть выполнен из высокопрочного волокна по типу троса под маркой «Русар».
Трос может быть выполнен диаметром 2-4 мм.
Пропитку троса осуществляют кремнийорганической жидкостью типа ПМС-4.
Кроме того, указанный технический результат может достигаться тем, что в тормозном устройстве барабан с тросоукладчиком и тормозным диском может быть установлен на подшипниках в горизонтальной расточке блока замедлителей с возможностью изменения степени взаимодействия с анкером путем осевого перемещения с помощью регулировочного винта, взаимодействующего через сферический упор с барабаном.
Анкер с маятником могут быть установлены на ось качания, расположенной вертикально в плоскости оси вращения барабана.
Средство для крепления человека к корпусу может быть выполнено в виде рым-кольца, закрепленного в центре дна корпуса.
Корпус в поперечном сечении может быть выполнен в виде эллипса или круглым.
Блок замедлителей может быть выполнен в виде отдельного узла жестко скрепленного с боковой стенкой корпуса, например с помощью резьбового соединения.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение работы замедлителей в индивидуальных устройствах для самоспасения человека с высотных сооружений который заключается в большей зависимости, замедления спуска, от веса человека, делая скорость спуска более комфортной и безопасной для людей пожилого возраста и детей, а также упрощает установку скорости спуска при изготовлении устройства.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 - изображен общий вид - схема тормозного устройства для устройств самоспасения человека с высотных сооружений в разрезе;
На фиг. 2 - изображено сечение Α-A с фиг. 1, где показан узел взаимодействия подвижного барабана с анкером и взаимодействие этого барабана с тормозным диском и тросоукладчиком;
На фиг. 3 - показано сечение Б-Б с фиг. 2, где изображена рабочая поверхность тормозного диска на барабане в корпусе замедлителей.
Тормозное устройство для устройств самоспасеня человека с высотных сооружений содержит корпус 1 с отверстиями 2, 3 - замедлителями скорости спуска, через которые пропущен трос 4, размещенный в корпусе 1, а также средство 5 крепления человека к корпусу и троса 4, с креплением 31 корпуса 1 к сооружению. Корпус 1 выполнен в виде стакана преимущественно округлой формы в поперечном сечении, с герметичным дном 7, внутри которого уложен трос 4. Трос 4 выполнен плетенным из нитей, изготовленных из высокопрочного текстильного материала, пропитан кремний органической смазывающе-охлаждающей жидкостью. Трос 4 уложен в корпусе горизонтальными слоями по схеме предотвращающей спутывание троса. В верхней части корпуса 1 имеется блок 8 замедлителей скорости спуска, герметизирующей его внутреннюю полость. В блоке 8 выполнены два отверстия 2 и 3 - замедлителя скорости спуска: отверстие 2 для выравнивания троса 4, из укладки, и направления его на последующие замедлители и отверстие 3 для направления троса из герметичной полости корпуса 1. Диаметры отверстий 2 и 3 соизмеримы с диаметром троса 4.
В блоке 8 также размещены два дополнительных замедлителя 9 и 10, один из которых 9 выполнен в виде неподвижного барабана 11, охватываемого тросом 4, а другой 10 - в виде горизонтально установленного с возможностью вращения барабана 12 с тросоукладчиком 13 для однослойной спиральной укладки троса 4 на барабан 12, а также тормозной диск 19.
Барабан 12 взаимодействует с зубьями 14 анкера 15, снабженного маятником 16.
Маятник 16 выполнен в виде П-образной пластины. Причем отверстие 2 для выравнивания троса, неподвижный барабан 11, отверстие 3 для направления троса из герметичной полости корпуса 1 и барабан 12 с анкером 15 расположены последовательно. В верхней части блока 8 замедлителей выполнено отверстие 17 для выхода троса 4 из корпуса 1. Притом, между тросоукладчиком 13 и барабаном 12, со стороны нахождения его зубьев 18, взаимодействующих с зубьями 14 анкера 15, установлен тормозной диск 19 имеющий разъемное соединение 20 в виде шипа с тросоукладчиком 13 на котором имеется ответный паз 29, а тросоукладчик 13 соединен с корпусом 1 за счет стопора 21, при этом тросоукладчик 13 имеет ограниченное осевое перемещение за счет взаимодействие со стопором 21 посредством продольного паза 22, а на рабочей поверхности 6 тормозного диска 19 выполнены радиальные пазы 23 и глухие отверстия 24.
Трос 4 выполнен диаметром 2-4 мм. Отверстие 2 выполнено диаметром, равным 1,2-1,4 диаметра троса 4, а отверстие 3 выполнено 1,0-1,3 диаметра троса 4.
Барабан 12 с тросоукладчиком 13 и тормозным диском 19 установлен на подшипниках 25 в горизонтальной расточке блока 8 замедлителей с возможностью изменения степени его взаимодействия с анкером 15 путем осевого перемещения с помощью регулировочного винта 26, взаимодействующего через сферический упор 27 с барабаном 12.
Анкер 15 с маятником 16 установлен на оси 28 качания, расположенной вертикально в плоскости оси вращающегося барабана 12.
На торце барабана 12 выполнены зубья 18 для взаимодействия с зубьями 14 анкера 15.
Средство для крепления человека к корпусу 1 выполнено в виде рым-кольца 5.
Тросоукладчик 13 при укладке троса 4 на барабан 12 взаимодействует с тросом 4 поверхностью 30. Трос 4 для крепления его в строении имеет карабин 31.
Тормозное устройство для устройств, для самоспасения человека с высотных сооружений работает следующим образом. В покидаемой зоне строения закрепляется карабин 31 (фиг. 1), а человек закрепляется за рым-кольцо 5 корпуса 1.
После закрепления человек покидает строение.
По мере вытягивания троса 4 из корпуса 1 устройства человек соскальзывает вместе с корпусом 1 с троса 4 с безопасной скоростью, которая регулируется автоматически, в зависимости от веса человека, от 0,5 м/с до 2,0 м/с.
Весь запас троса 4 (фиг. 1) находится в корпусе 1 и перемещается вместе с человеком.
Для сохранения всех исходных характеристик троса 4 он пропитан смазывающе-охлаждающей, нейтральной, термохладостойкой жидкостью, при этом трос при взаимодействии с замедлителями 2, 3, 9, 10 и тросоукладчиком 13 имеет не «сухое» трение, а трение через промежуточную смазку.
Пропиточная жидкость является консервантом химико-физических свойств троса 4, исключая контакт его с кислородом воздуха и атмосферной влагой.
При соскальзывании устройства с троса 4 (фиг. 1) под действием нагрузки на корпус 1 от веса человека трос 4 вытягивается из специальной укладки в корпусе 1 через отверстие-замедлитель 2, где происходит выравнивание троса и затрата энергии на преодоление отверстия, сопоставимого с диаметром троса 4, чем замедлится движения троса.
После замедлителя 2 (фиг. 1) трос 4 меняет направление движения и спирально охватывает неподвижный барабан 11 замедлителя 9 с затратой энергии на трение проскальзывания по периметру барабана 11, чем замедляется движение троса 4.
После схода с барабана 11 трос меняет направление движения и втягивается в отверстие замедлителя 3, где за счет соответствующего соотношения диаметра троса 4 и диаметра отверстия замедлителя 3 происходит трение проскальзывания и движение троса 4 замедляется. После замедлителя 3 трос 4 втягивается на вращающийся барабан 12 (фиг. 1, 2) где он принудительно укладывается спирально тросоукладчиком 13, при этом барабан вращается в подшипниках 25 (фиг. 1, 2) и взаимодействует своими зубьями 18 на торцевой части с зубьями 14 анкера 15 с маятником 16, качающимся на поперечной оси 28 (фиг. 1, 2) по отношению к оси вращения барабана 12.
Так как анкер 15 своими зубьями 14 создает замедление вращению барабана 12 через зубья 18, в спиральной укладке троса 4, на барабане 12, создается нарастающее с каждым витком трение проскальзывания по отношению к поверхности самого барабана 12 и боковых спиральных поверхностей 30 тросоукладчика 13, так как этими поверхностями происходит сдвиг витков троса 4 вдоль барабана 12 когда спиральные витки обжимают его с усилием веса человека, на что затрачивается энергия и замедляется его движение.
Трение проскальзывании троса 4 (фиг. 1, 2) в спиральной укладке на барабане 12 создает усилие вращения барабана с торцевым сферическим упором 27 а зубья 18 на торцевой поверхности барабана 12 взаимодействуют с зубьями 14 анкера 15 (фиг. 1, 2), на котором установлен маятник 16 в виде профильной П-образной пластины.
При этом анкер 15 с маятником 16 совершает колебательные движения на величину определенного угла (фиг. 2).
При колебании анкера 15, во время возвратно-поступательного движения маятника 16, затрачивается энергия на периодическое преодоление энергии инерции маятника 16, чем создается сопротивление вращению барабана 12.
Амплитуда и частота колебания анкера 15 с маятником 16 зависит от степени взаимодействия торцевых зубьев барабана 12 с зубьями 14 анкера 15, и это устанавливается, при изготовлении устройства, осевым перемещением барабана 12, винтом 26 (фиг. 1) через сферическую опору 27.
Для прямой зависимости степени торможения барабана 12 от веса человека, между тросоукладчиком 13 и барабаном 12, со стороны расположения его зубьев 18, установлен тормозной диск 19 (фиг. 1, 2, 3) который скреплен с тросоукладчиком 13 шипом 20 входящим в торцевой паз 29 на тросоукладчике.
При возникновении усилия на боковые поверхности 30 тросоукладчика 13 (фиг. 2) за счет сдвига витков троса 4, которые обжимает барабан 12 с усилием веса человека, тросоукладчик 13 прижимает тормозной диск 19 к поверхности барабана 12 с усилием, затрачиваемым на сдвиг витков и пропорциональным весу человека создавая сопротивление вращению барабана 12 рабочей поверхностью 6 (фиг. 2, 3) тормозного барабана 19.
Тросоукладчик 13, находясь на стопоре 21 (фиг. 1, 2), который не позволяет ему проворачиваться от усилия от взаимодействия с тросом 4, имеет возможность осевого перемещения из-за нахождения стопора 21 в пазу 22 тросоукладчика, что позволяет эффективно взаимодействовать с тормозным диском 19 и через него с поверхностью барабана 12 не зависимо в каком положении он установлен винтом 26 с упором 27.
Тормозной диск 19 для исключения «схватывая» его рабочей поверхности 6 (фиг. 2, 3) с поверхностью барана 12, имеет на рабочей поверхности 6 радиальные пазы 23 и глухие отверстия 24, которые заполняются «антизадирной» смазкой типа «Шрус».
Установка степени сопротивления вращению барабана 12 анкером 15 с маятником 16 и тормозным диском 19 с тросоукладчиком 13 совместно с факторами замедления троса 4 в замедлителях 2, 9, 3 определяет безопасную скорость соскальзывания устройства с человеком с троса 4, закрепленного в строении и составляет 0,5 м/с. - 2,0 м/сек.
Предлагаемое тормозное устройство для устройств самоспасения человека с высотных сооружений имеет следующие преимущества:
- устройство мобильное, т.к. имеет малый вес и габариты из-за того, что в устройстве есть возможность использовать сверхмалые диаметры (2-4 мм.) высокопрочного текстильного троса;
- обеспечение автоматической безопасной скорости спуска без участия человека;
- упрощение установки скорости спуска при изготовлении.