Устройство для экстренной эвакуации людей из высотных зданий
DEVICE FOR EMERGENCY EVACUATION OF PEOPLE FROM HIGH-RISE BUILDINGS

Изобретение относится к области конструирования и эксплуатации противопожарных средств для жизнеобеспечения проживающих и работающих на высоких этажах зданий при экстремальных пожарных условиях.
К важнейшим факторам обеспечения безопасности людей, находящихся внутри высотного здания, относится противопожарная защита. Требования к противопожарной защите высотных зданий могут варьироваться в зависимости от его функционального назначения, общей высоты, используемых конструкций, средств и оборудования, применяемых при пожаре.
Особенность пожарной безопасности для людей, находящихся в высотном здании, заключается в значительном затруднении их эвакуации при возникшем пожаре и сложностях при борьбе с самим пожаром. Одним из путей эвакуации в высотных зданиях являются лестницы, в которых с увеличением числа этажей увеличивается и опасность задымления. Для обеспечения безопасности пользования лестничными клетками их делают незадымляемыми. Для этого лестничные марши и особенно выходы наружу проектируются с учетом недопустимости попадания туда огня и дыма, а также быстрого его удаления при попадании в пространство маршей при эвакуации с этажа на этаж.
Другим путем эвакуации в высотных зданиях могут быть пожарные лифты, которые должны оставаться незадымляемыми в случае пожара. Это обеспечивается системой вентиляции, которая создает избыточное давление в шахтах лифтов и не позволяет дыму и огню распространяться через шахты лифтов на этажи.
Определенные возможности для спасения людей представляют плоские крыши высотных зданий, на которые должен быть обеспечен доступ с лестничных клеток. При оборудовании крыш под вертолетные площадки есть возможность организации эвакуации людей с крыш во время пожара. Однако применение таких площадок затруднено или невозможно при сильном ветре или большом задымлении.
В настоящее время практически не существует надежной системы, обеспечивающей быструю и безопасную эвакуацию большого количества людей в случае чрезвычайной ситуации, особенно стариков, детей, инвалидов, беременных женщин, больных и раненых людей, сопровождающих их лиц - далее по тексту «маломобильных групп населения».
Известен многофункциональный самоэвакуатор (патент РФ №2319525, МПК А62 В 1/00, опубл. 20.03.2008 г., бюл. №8), содержащий тросовую лестницу, выполненную из огнеупорного материала с жесткими ступенями. Лестница имеет крепление в оконных проемах и отвес для обеспечения устойчивого положения. Страховочный пояс для соединения с рюкзаком имеет карабины для попеременного соединения с тросами лестницы. Огнеупорная экран-штора закрепляется в свернутом виде на боковинах рюкзака.
Недостатком данного устройства является то, что его использование требует большого мастерства при спуске, особенно при оказании помощи маломобильным группам населения.
Известно устройство эвакуации людей с высотных сооружений (патент РФ №2305577, МПК А62 В 1/02, опубл. 10.09.2007 г., бюл. №25), содержащий кабину, выполненную в виде шарнирно складывающейся площадки с эластичным, замкнутым, самонадувным ограждением по периметру. Кабина размещена в нерабочем состоянии в выемке нижней части оконного проема.
На торцах площадки установлены телескопические несущие элементы с ограниченным запасом хода, шарнирно связанные с несущими балками и площадкой. Вдоль несущих балок закреплены тросы, связанные через блоки, установленные в верхней части оконного проема, с самотормозящими лебедками, расположенными в нижней части оконного проема. На поверхности площадки закреплен монтажный ключ для отсоединения площадки.
Недостатками данной конструкции являются сложность и ограниченное количество пассажирских мест для эвакуации.
Известно устройство эвакуации людей с высотных сооружений (патент РФ №2311934, МПК А62 В 1/02, опубл. 10.12.2007 г., бюл. №34), содержащее кабину, закрепленную на тросе, лебедку для ее подъема, электродвигатель с автономным приводом, соединенный с лебедкой вытяжной трос, ограничители хода, пульт управления, связанный с электродвигателем. Устройство снабжено горизонтальным монорельсом, закрепленным на несущих элементах под крышей высотного сооружения, рамой с блоком, установленной с возможностью перемещения по монорельсу при помощи несущих и направляющих роликов, маневровой лебедкой, установленной в одном корпусе с лебедкой для подъема кабины, жестко закрепленной на монорельсе. Маневровая лебедка связана с рамой через маневровый блочок, закрепленный на противоположном от корпуса лебедок конце монорельса, маневровым тросом. Ограничители хода кабины расположены на ее крыше и выполнены в виде стоек с роликами. Кабина в нерабочем состоянии расположена в помещении для укрытия в нише в грунте у фундамента высотного сооружения, его верхняя часть защищена легкоразрушающимся перекрытием. Пульт управления связан с лебедками с помощью радиосвязи. Лебедки снабжены пневматическим приводом, связанным воздуховодами с компрессором, расположенным в нише помещения для укрытия.
Недостатками данного устройства являются громоздкость конструкции, большие затраты на изготовление, ограниченное количество спасаемых людей.
Известна самоходная противопожарная экранированная лестница Н.Р. Янсуфина (патент РФ №2326226, МПК Е06С 9/06, опубл. 10.06.2008 г., бюл. №16), содержащая несущую раму, торцовые несущие решетчатые ограждения, фронтальное решетчатое ограждение, между зданием и лестницей экранированное ограждение из жаропрочного стального листа, омываемого и остужаемого струей воды из перфорированной п-образной трубы, маршей с полуплощадками, образующими в сборе вдвое большую лестничную площадку, снабженную с торцевых сторон водоводными стояками с патрубками и вентилями, а также полугайкой Рота /богдановская полугайка/ с прикрепленными к ним пожарными рукавами и брандспойтами. На несущей раме, на продольной оси симметрии на вертикальных осях, равноудаленно от торцов рамы прикреплены обоймы с двумя парами монорельсовых колес, скомпонованными с электродвигателями и планетарными редукторами. На поперечной оси симметрии несущей рамы прикреплен кабелеукладчик, содержащий барабан, токосъемные кольца, гидромуфту и вращающийся в одну сторону электродвигатель, независимо от того, в какую бы сторону по монорельсу не двигалась лестница. На стене здания по периметру равноудаленно друг от друга в пространстве между барабаном кабелеукладчика и несущей рамой прикреплены кронштейны против провисаний кабеля. На выступающих углах здания между уровнями защемленных консольных двутавровых балок и кронштейнов прикреплены полуцилиндрические предохранители кабеля с крюками внизу и на конце кронштейнов, на 180(повернутые к зданию. Для вызова лестницы, в результате которого она подходит к окну и перекрывает все окна по вертикали здания, имеется кнопка, которая расположена на пульте управления передвижением лестницей, который может быть вынесен на нижнюю площадку.
Недостатком самоходной противопожарной экранированной лестницы является сложность ее изготовления и использования в чрезвычайных ситуациях.
Известен пожарно-спасательный комплекс с подъемником для применения снаружи высотных зданий (патент РФ №2442621, МПК А62 В 1/00, B66F 11/00. опубл. 20.02.2012 г., бюл. №5), образованный модульным каркасом, его модули крепятся к зданию один над другим и образуют единую конструкцию, обеспечивая комплектование сколь угодно высоких зданий устройством, обеспечивающим выполнение трех задач - подъем пожарных и спасателей со снаряжением, спасение людей и тушение пожара - тремя компонентами (это подъемники съемные переносные на жестких и/или гибких направляющих, площадки для оборудования съемные и/или несъемные и лестницы вертикальная и/или маршевая). Все компоненты используются одновременно, взаимно дополняют друг друга и не создают помех друг другу, а при выходе из строя любого из них оставшиеся позволят выполнить все задачи.
Недостатком данной конструкции является сложность конструкции и ее использования.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство экстренной эвакуации людей из высотных зданий (Патент РФ №2651656, МПК Е06С 9/06, опул. 23.04.2018 г., бюл. №12), образующее лестничную клетку с выходом с каждого этажа в незадымляемую наружную воздушную зону, расположенное вдоль фасада здания и содержащее выполненный из швеллеров каркас с противовесом, внутри которого установлено кольцо с расположенными на нем по окружности опорными роликами, упирающимися в нижнее кольцо, установленное на являющейся элементом здания опорной плите; выполненные из штампованных квадратов, приваренных к каркасу, верхнюю и нижнюю площадки с ограждениями, пантографы верхнего и нижнего лестничных пролетов с растяжками и ограждениями; проходящий по окружности кольца каркаса через верхний и нижний блоки трос с прикрепленным к нему грузом, представляющим собой балку, способную вращаться вокруг оси груза, кроме того, лестница снабжена удерживающим ее от поворота фиксатором и блоком управления, а также лицевой панелью, расположенной в одной плоскости с остальными элементами фасада здания.
Недостатком прототипа является недостаточная прочность конструкции, высокая стоимость составляющих, неудобства при транспортировке разобранного устройства.
Технической задачей изобретения является создание компактного, простого и надежного устройства для экстренной эвакуации большого количества людей в незадымляемую наружную воздушную зону, обладающего наибольшей прочностью и возможностью транспортировки на любое расстояние за счет разделения на четыре модуля.
Техническим результатом является возможность стационарного, компактного расположения устройства внутри здания вдоль фасада здания на каждом этаже, высокая прочность конструкции в результате замены тросов на ферму, замену нижних пантографов на раскладную конструкцию, высокая транспортабельность разобранного устройства на любое расстояние за счет разделения несущей рамы (каркаса) на четыре модуля.
Поставленная задача решается в устройстве для экстренной эвакуации людей из высотных зданий, образующем лестничную клетку с выходом с каждого этажа в незадымляемую наружную воздушную зону, расположенном вдоль фасада здания и содержащим выполненный из швеллеров каркас, внутри которого установлено кольцо с расположенными по его окружности опорными роликами; выполненную из штампованных квадратов, приваренных к каркасу верхнюю площадку с ограждениями, верхнего пролета с ограждениями, выполненную из штампованных квадратов промежуточную площадку с ограждениями, нижний пролет с ограждениями, причем каркас соединяется с промежуточной площадкой через верхний пролет и верхний пантограф; нижний пролет соединяется с промежуточной площадкой через нижний пантограф; горизонтальное положение промежуточной площадки задается верхними тросами-растяжками, направление ступенек нижнего пролета задается нижними тросами-растяжками; ограждения лестницы поднимаются с помощью пневмоприводов, стойки ограждений фиксируются в вертикальном положении с помощью защелок, ограждения между стойками заполнены леерами, выполненными из тросов; ограждение промежуточной площадки составное и выполнено из трех частей, соединенных друг с другом; удерживающий от поворота лестницу фиксатор и блок управления, балку с защитными панелями, расположенными в одной плоскости с остальными элементами фасада, в горизонтальном положении лестницу удерживают верхние и нижние ролики, создающие пару сил, и противовес; поворачивающийся вокруг своей оси груз, который обеспечивает поворот лестницы с помощью троса и системы блоков, демпфер, обеспечивающий остановку лестницы перпендикулярно первоначальному положению, демпфер, обеспечивающий остановку груза, отличающимся тем, что каркас лестницы состоит из четырех частей: рамы центральной, рамы боковой левой, рамы боковой правой, рамы замыкающей, которые свинчиваются между собой после транспортирования; опорные ролики расположены на опорном листе, установленном на плите здания, и опираются на внутреннюю поверхность отверстий листов, приваренных к каркасу; выполненную из штампованных квадратов, приваренных к каркасу верхнюю площадку с ограждениями, верхнего пролета с ограждениями, выполненную из штампованных квадратов промежуточную площадку с ограждениями, нижний пролет с ограждениями; причем каркас соединяется с промежуточной площадкой через верхний пролет и пантограф, который при трансформации преобразуется в две силовые фермы, которые обеспечивают горизонтальное направление промежуточной площадки, а направление ступенек нижнего пролета задается двумя тягами складными, состоящими из верхней и нижней частей, верхние части тяг прикреплены к каркасу, а нижние части тяг к низу нижнего пролета; ограждения лестницы имеют противовесы и поднимаются автоматически после уборки фиксаторов, работающих от пневмоприводов, причем фиксирование ограждений в вертикальном положении осуществляется с помощью прутков, выпадающих под своим весом; ограждения между стойками заполнены леерами, выполненными из листового профиля с ребрами жесткости; ограждение промежуточной площадки обеспечивается тремя, независимыми друг от друга ограждениями - левым, правым и задним, левое ограждение составное и выполнено из двух частей, соединенных друг с другом; в горизонтальном положении лестницу удерживают верхние и нижние ролики, создающие пару сил; кроме того поворот и остановка лестницы обеспечиваются с помощью запускающего и тормозящего грузов, которые соединяются с каркасом с помощью групп тросов, соединителей тросов, перемещающихся по направляющим; запускающий груз, после выполнения поворота делится на основную и несущую части; фиксатор, обеспечивающий остановку основной части запускающего груза в верхней мертвой точке; центральный фиксатор, выпадающий из каркаса после поворота и обеспечивающий остановку лестницы перпендикулярно первоначальному положению совместно с тормозящим грузом.
На чертежах показан пример выполнения устройства. На фиг.1 показано устройство для экстренной эвакуации людей из высотных зданий в состоянии хранения, когда устройство сложено и лежит внутри камеры хранения здания; на фиг.2 - устройство с разложенными пантографами и поднятыми ограждениями; на фиг.3 - груз запускающий в состоянии хранения; на фиг.4 - лестничный марш-трансформер в состоянии хранения; на фин. 5 - лестничный марш-трансформер в активном состоянии; на фиг.6 - крепление опорных роликов; на фиг.7 - механизм поворота в состоянии хранения; на фиг.8 - механизм поворота в активном состоянии; на фиг.9 - рама несущая в активном состоянии; на фиг.10 - площадка промежуточная в активном состоянии; на фиг.11 - пантограф в состоянии хранения; на фиг.12 -пантограф в активном состоянии; на фиг.13 - соединитель тросов запускающего груза; на фиг.14 - ограждение составное в активном состоянии; на фиг.15 - рама центральная каркаса; на фиг.16 - рама боковая левая каркаса; на фиг.17 - рама боковая правая каркаса; на фиг.18 - рама замыкающая каркаса.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
В исходном состоянии лестничный марш-трансформер 1 сложен и лежит внутри камеры хранения здания 2. Каркас 3 лестничного марша 1, выполненный из швеллеров, на оси вращения которого приварены листы с отверстиями 4 опирается в горизонтальном направлении на расположенные по окружности опорные ролики 5, установленные на опорном листе 6, закрепленном на плите здания, в вертикальном направлении каркас 3 опирается на верхние ролики 7, нижние ролики средние 8, нижние ролики передние 9. Каркас 3 состоит из четырех частей: рамы центральной 10, рамы боковой левой 11, рамы боковой правой 12, рамы замыкающей 13, которые свинчиваются между собой после транспортирования. Верхняя площадка 14 приварена к каркасу 3, каркас 3 через пантограф 15 и верхний пролет 16 соединен с промежуточной площадкой 17, нижний пролет 18 соединен с промежуточной площадкой 17 через оси вращения, а с каркасом 3 через две тяги складные 19. Верхняя площадка 14, верхний пролет 16, промежуточная площадка 17, нижний пролет 18 имеют ограждения, причем промежуточная площадка имеет три, независимых друг от друга ограждения - левое 20, правое 21 и заднее 22, левое ограждение 20 составное и выполнено из двух частей, соединенных друг с другом. От воздействия атмосферных факторов лестничный марш 1 защищает балка 23 с защитными панелями 24, расположенными в одной плоскости с остальными элементами фасада. От поворота и вывода из здания устройство удерживает предохранитель 25, каркас 3 лестничного марша 1 имеет центр поворота, который обеспечивается опорными роликами 5, выход устройства из здания осуществляется с помощью механизма поворота, который имеет два груза -запускающий 26 и тормозящий 27. Оба груза связаны между собой следующим образом: первая группа тросов 28 закреплена на опоре коушей концевой 29 и проходит через блок тросов 30, через промежуточный блок тросов 31 и закреплена на соединителе тросов 32; вторая группа тросов 33 закреплена на соединителе тросов 32, проходит через ограничитель тросов 34, барабан 35 и закреплена с помощью группы коушей 36; третья группа тросов 37 закрепляется с помощью группы коушей 38, проходит через ограничитель тросов 39 и закреплена на соединителе тросов 40; четвертая группа тросов 41 закреплена на соединителе тросов 40, проходит через блок промежуточный 42 и с помощью группы коушей 43 прикреплена к тормозящему грузу 27. Соединитель тросов 32 имеет возможность перемещаться вдоль направляющей 44. Соединитель тросов 40 имеет возможность перемещаться вдоль направляющей 45. Груз запускающий 26 имеет возможность поворачиваться вокруг оси 46 и зафиксирован с помощью фиксатора 47, а груз тормозящий 27 может поворачиваться вокруг оси 48. В свою очередь балка 23 с защитными панелями 24 имеет возможность поворота вокруг опоры 49. Промежуточная площадка 17 марша 1 зафиксирована с помощью фиксаторов 50, с помощью аналогичных фиксаторов 51 зафиксирован нижний пролет 18 лестничного марша 1. Для обеспечения управления механизмами устройства имеется блок управления 52.
После получения блоком управления 52 сигнала «Пожар» запускается алгоритм управления устройством. В первую очередь срабатывает пневмоцилиндр предохранителя 25. Ролики предохранителя съезжают с упора 53, срабатывает фиксатор 47, груз запускающий 26 начинает поворачиваться вокруг своей оси 46. Через группы тросов 28, 33, 37, 41 груз запускающий 26 начинает поднимать груз тормозящий 27. Под воздействием грузов лестничный марш 1 поворачивается относительно центра опорного листа 6, при этом опорные ролики 5 опираются на края отверстий листов 4, балка 23 с защитными панелями 24 поворачивается относительно опоры 49, второй конец балки 23 опирается на опору с колесом 54, которая установлена на углу каркаса 3. Груз запускающий 26 продолжает двигаться вниз до момента, когда язычок груза 55 коснется упора 56. Язычок груза 55 сдвигается и груз запускающий 26 разделяется на две части - несущую часть 57 и основную 58. Основная часть груза 58 продолжает двигаться по инерции до тех пор, пока ее скорость не снизится до нуля, в этот момент она останавливается на фиксаторе верхней мертвой точки 59. Несущая часть груза 57 остается связанной с системой тросов с каркасом 3 и тормозящим грузом 27. В связи с потерей веса доминирующую роль в системе начинает играть тормозящий груз 27, направление сил меняется, начинают гаситься силы инерции, накопленные во время первой фазы движения. В это время из каркаса 3 выпадает вниз фиксатор центральный 60. Тормозящий груз 27 гасит скорости системы до нуля, меняет направление поворота лестничного марша 1 и в этот момент при низких скоростях прижимает фиксатор центральный 60 к упору плиты здания, лестничный марш 1 останавливается в зафиксированном положении перпендикулярно к первоначальному, после этого срабатывают фиксаторы 51 нижнего пролета 18, который поворачивается вниз под действием собственного веса на расстояние, задаваемое длиной двух тяг складных 19, затем срабатывают фиксаторы 50 промежуточной площадки 17. Промежуточная площадка 17 перемещается вниз на высоту, задаваемую пластинами пантографов 15, пантографы трансформируются в силовые фермы и задают горизонтальное направление промежуточной площадки 17, после чего срабатывают пневмоприводы ограждений 61. Все ограждения лестничного марша 1 имеют противовесы 62, поэтому после снятия фиксирования левое и правое ограждения верхней площадки 14, левое и правое ограждение верхнего пролета 16, левое составное 20, правое 21, заднее 22 ограждения промежуточной площадки 17, левое и правое ограждения нижнего пролета 18 раскрываются. Во всех стойках ограждений имеются прутки фиксирующие 63, которые после раскрытия ограждений под действием своего веса выпадают вниз и фиксируют ограждения в вертикальном положении. В каждом ограждении есть стойка с противовесом 62, стойка с кронштейном для фиксатора ограждения 64, перила 65. В левом составном ограждении 20 площадки промежуточной 17 дополнительно имеется перфорированный лист с перилами 66. Пространство между стойками ограждений заполнено леерами 67, которые выполнены в виде z-образного профиля и имеют нижнее и верхнее ребра, расположенные с правой и левой стороны леера. В средней части леера 67 имеются оба ребра, а в верхней и нижней части леера 67 остается только одно из ребер. Таким образом обеспечивается жесткость данного элемента ограждения по всей длине. Оба ребра леера 67 выполнены под углом, отличным от 90°, они входят друг в друга, образуя структуру «елочка», что позволяет сложить ограждение на время хранения.