УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАВИТАЦИОННОГО СПУСКА ЛЮДЕЙ И ГРУЗОВ

Техническое решение относится к устройствам для экстренного спуска людей и грузов с высотных объектов, например, строительных сооружений: зданий, башен и т.п., т.е. для быстрой эвакуации при пожарах, землетрясениях, разрушениях и т.д.
Известны устройства для гравитационного, аварийного спуска людей, состоящие из стационарно закрепляемого на высоте корпуса с установленным в нем вращающимся барабаном, на котором запасован страховочный трос. При этом барабан снабжен фрикционным тормозом в виде подпружиненных колодок. Усилия прижимания колодок к тормозной поверхности барабана регулируются с помощью упорных гаек, которые настраиваются на определенную величину веса спускаемого груза по специально нанесенной градуированной шкале (См. А.с. СССР №1563708, от 15.05.1990 г.).
Недостатком такой конструкции является необходимость ее ручной предварительной регулировки перед применением, что не всегда представляется возможным в критических, аварийных ситуациях. Кроме того, на коэффициент трения во фрикционном средстве торможения могут влиять различные, случайные факторы, такие как температура, влажность и др., автоматическая компенсация изменений которых не предусматривается в этих известных конструкциях.
Известно также устройство для гравитационного спуска людей и грузов, содержащее стационарно устанавливаемый корпус с тросовым барабаном, спусковой тормоз, выполненный в виде гидравлического цилиндра с системой перепускных дросселирующих каналов, заполненного рабочим
телом, и механическую винтовую передачу для приведения в движение поршня гидроцилиндра от вращения барабана (См. П-т СССР №402197, от 12.10.1973 г, фиг.1, 2, 4). Это устройство принято в качестве прототипа для заявляемого технического решения.
Недостатком такого известного технического решения является невысокая надежность работы устройства из-за отсутствия резерва рабочего тела гидросистемы. Вследствие этого, такое устройство требует периодически частого контроля его постоянной готовности к использованию, поскольку во время нахождения его в резерве из гидроцилиндра может произойти некоторая утечка рабочего тела, что в лучшем случае ухудшит плавность хода нагруженного троса, а, в худшем - может привести к отказу в работе. Это обстоятельство усложняет эксплуатацию устройства. Плавность хода в любом случае нарушает наличие неизбежного временного лага при создании необходимого давления в гидроцилиндре.
Технической задачей предлагаемого устройства является повышение его надежности, безопасности и эксплуатационной технологичности, путем уменьшения объема контрольных и регулирующих мероприятий, а также за счет введения дублирующих элементов в систему торможения.
Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемой конструкции спускового устройства, содержащего стационарно устанавливаемый корпус с вращающимся тросовым барабаном, гидравлический тормоз с рабочей жидкостью, связанный кинематически с вращением барабана, последний совместно с гидротормозом установлены на подпружиненной раме, обеспечивающей радиальное смещение барабана в корпусе под действием спускаемого груза. Причем гидротормоз выполнен в виде роторного гидронасоса, перекачивающего рабочую жидкость из резервной емкости через систему обратных клапанов, переключающий клапан с логической функцией «или» и управляемый по проходному сечению переменный дроссель, связанный кинематически с корпусом посредствам тяги и поворотного рычага.
Кроме того, предложенное устройство может иметь второй, дополнительный (резервный) насос, аналогичный имеющемуся и установленный симметрично ему, относительно тросового барабана, с вращением которого он также связан кинематически.
Кроме того, тросовый барабан предложенного устройства, для обеспечения непрерывности его действия, снабжен ребордой, разделяющей его поверхность на две равные части, причем спусковой запасованный трос намотан на обеих частях встречно и имеет два свободных тангенциальных конца с противоположных концов барабана.
Кроме того, корпус спускового устройства, для страховки и большей надежности, может быть снабжен фрикционными тормозными колодками, взаимодействующими с фланцами вращающегося барабана при радиальном смещении последнего под действием веса спускаемого груза.
Кроме того, натяжение пружины, возвращающей перемещаемую в корпусе раму в исходное положение после прекращения действия спускаемого груза, может изменяться регулировочной гайкой.
Кроме того, механическая тяга может соединяться со стационарным корпусом и рычагом управления проходным сечением переменного дросселя через серьги с правой и левой резьбой, что позволяет регулировать начальное проходное сечение дросселя путем вращения тяги и регулирования длины кинематической связи.
Конкретное конструктивное выполнение предлагаемого устройства для аварийного гравитационного (под действием собственного веса) спуска людей и грузов иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами:
На фигуре 1 и фигуре 2 изображены две проекции предлагаемого спускового устройства, т.е. фронтальная проекция и вид с боку (в соответствующем сечении), в стационарно установленном состоянии с креплением к строительной конструкции.
На фигуре 3 изображена третья проекция предлагаемого устройства (вид сверху с разрезом одной из симметричных половин конструкции).
На фигуре 4 в увеличенном виде изображено крепление запасованного троса в реборде барабана.
На фигуре 5 в увеличенном виде изображена в разрезе кинематическая связь тросового барабана с ротором гидравлического насоса (установка шипа барабанного вала с помощью шлицевого соединения в роторе гидравлического насоса).
На фигуре 6 в увеличенном виде изображена механическая система регулировки проходного сечения переменного дросселя (жиклера) с регулируемой по длине кинематической тягой.
На фигуре 7 представлена гидравлическая схема перекачки рабочей жидкости в процессе работы гидротормозной системы спускового устройства.
Предлагаемая конструкция спускового устройства, изображенная на представленных чертежах, состоит из корпуса 1, стационарно установленного на элементе строительной конструкции (посредствам анкерных крепежных элементов). В корпусе подвижно установлена подпружиненная рама 2 с помощью роликов 3 качения в направляющих корпуса. Рама имеет штырь 4, соединяющий ее с корпусом через пружину 5, размещенной в стакане 6. Натяжение соединительной пружины регулируется гайкой 7. При этом на раме установлен тросовый барабан 8, с роторными гидронасосами 9, связанными кинематически с валом барабана шлицевыми соединениями, и другие элементы тормозной гидросистемы: резервная емкость 10 с рабочей жидкостью, гидравлические трубопроводы 11, переключающий клапан с логической функцией «или» в виде автоматического золотникового элемента 12, обратные клапана 13 и регулируемый переменный гидравлический дроссель (жиклер) 14. При этом поворотный рычаг 15 управления дросселем соединен кинематически с
неподвижным стационарным корпусом с помощью механической регулируемой по длине тяги 16, закрепленной с помощью левой и правой резьбы в серьгах, шарнирно соединенных с корпусом и с рычагом дросселя. Рабочая поверхность тросового барабана делится на две равные части ребордой 17, в отверстии которой закреплен (зажат) спусковой трос 18 с двумя противоположно намотанными концами. В качестве страховочных тормозных элементов корпус 1 содержит фрикционные колодки 19, взаимодействующие с цилиндрическими, периферийными поверхностями фланцев 20 тросового барабана 8.
Заявляемое спусковое устройство работает следующим образом:
Спускаемый груз крепится за петлю одного из концов спасательного троса 18 и разматывает одну из половин последнего запасованную на половине рабочей поверхности барабана 8. При этом тросовый барабан получает вращение и радиальное смещение вместе с рамой 2 и элементами гидравлического тормоза под действием силы тяжести спускаемого груза. Вращение барабана 8 передается установленным на его валу роторным гидронасосам 9, которые при этом перекачивают рабочую жидкость в гидросистеме по замкнутому контуру из резервной емкости 10 через переменное гидравлическое сопротивление дросселя 14 величина которого пропорциональна радиальному смещению барабана 8 с подвижной рамой 2. Это соотношение (смещения барабана и гидросопротивления дросселя) обеспечивается кинематической связью через механическую тягу 16 и рычаг управления проходным сечением дросселя 15. Таким образом в предлагаемой конструкции функционирует автоматическая отрицательная обратная связь, обеспечивающая торможение раскрутке тросового барабана 8. После использования одного конца запасованного спускаемого троса 18 можно перейти к использованию другого, вращая тросовый барабан 8 в противоположную сторону. Поскольку используемые роторные гидравлические насосы обладают реверсивностью, то процесс сопротивления весу спускаемого груза повторяется, что обусловлено конструкцией
используемой гидросистемы, которая обеспечивает перекачивание рабочей жидкости через тот же регулируемый механической тягой 16 дроссель 15, снова обеспечивая автоматическую отрицательную обратную связь в системе торможения спуска груза. При этом, в случае разматывания второго конца спасательного троса 18, первый освободившейся конец этого троса снова наматывается (запасовывается) на свою половину рабочей поверхности тросового барабана 8, так что устройство готово к повторному использованию, попеременно используя концы троса противоположной намотки.
В случае перегрузки предлагаемого устройства спускаемыми грузами, или отказа гидравлической тормозной системы, смещающийся радиально спускаемым грузом барабан 8 своими фланцами входит во фрикционное взаимодействие с тормозными колодками 19 корпуса 1 и замедленный спуск осуществляется в режиме фрикционного торможения.
Использование предлагаемого спускового устройства позволит максимально обезопасить экстренную эвакуацию терпящих бедствия людей в обстановке чрезвычайных ситуаций: пожаров, землетрясений, техногенных аварий, нападений и т.п., а также обеспечивать сохранность других ценных грузов в процессе незапланированного спуска. Предполагается включить предлагаемые стационарные спусковые устройства в содержание строительных норм для сооружения высотных объектов, а также оснащать ими подразделения министерства по чрезвычайным ситуациям. Значительный эффект предлагаемое спусковое устройство также может дать при его использовании при спуске необходимых полезных грузов в горнодобывающей отрасли в качестве вида шахтного оборудования, а также в транспортной, грузовой авиации, например, при разгрузке вертолетов или дирижаблей без совершения посадки летательными аппаратами.