УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОГО СПУСКА ЧЕЛОВЕКА С ВЫСОТНОГО ОБЪЕКТА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к средствам спасения людей и рассматривает устройство, предназначенное для спасения людей при чрезвычайных ситуациях, преимущественно для спуска людей с верхних этажей высотных объектов при пожаре или в иных аварийных ситуациях.
Известно спасательное устройство, предназначенное для приема на земле людей, прыгающих или падающих с большой высоты, содержащее пневматическую камеру, включающую эластичные трубы, образующие контуры верхнего и нижнего оснований и соединяющие их стойки каркаса, охватываемые гибкой оболочкой, включающей горизонтальную амортизирующую мембрану (RU №2150980, А62В 1/22, опубл. 1999).
Недостаток устройства заключается в том, что объем каркаса составляет значительную часть от общего объема камеры.
Известно устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, содержащее ранец со средствами крепления его на спине спасаемого человека, соединенный через промежуточную мембрану со сложенным в нем парашютом, включающим в себя надувные камеры, предназначенные для формирования оснований пневматического каркаса, соединенных между собой с образованием эластичной юбки, формирующей конусообразный тормозной экран, и посадочную гондолу, сформированную надувными камерами (RU опубл. заявка №2003124165/12, 05.08.2003).
Недостаток этого устройства заключается в значительных его габаритах и весе, а также в невысокой эффективности.
Известно устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, содержащее опорный элемент в виде ранца, снабженного средствами его крепления на спине спасаемого человека и соединенного через промежуточную мембрану со сложенным в нем парашютом, включающим надувные камеры, предназначенные для формирования при их наддуве верхнего и нижнего оснований пневматического каркаса, образующего эластичную юбку, формирующую при ее соединении с надувными камерами конусообразный тормозной экран, средства раскрытия парашюта, включающие источник газа, скрепленный с ранцем и сообщенный с надувными камерами посредством гибких эластичных газопроводов, и надувные камеры для формирования посадочной гондолы, в нем надувные камеры посадочной гондолы выполнены в виде нижнего основания и стоек, образующих каркас, и сообщающихся с нижним основанием пневматического каркаса, при этом посадочная гондола снабжена перегородками вертикальными и горизонтальными, нижней и верхней, образующими полости, в нижней перегородке выполнены отверстия, а верхняя перегородка скреплена с нижним основанием пневматического каркаса и с ранцем (RU №2288758, А62В 1/00, B64D 25/14, опубл. 2006.12.10).
Недостаток данного устройства заключается в значительных его габаритах и весе, а также в невысокой эффективности.
Известно устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, содержащее ранец со средствами его крепления на спине спасаемого человека и прилегаемая к спине этого человека часть которого выполнена в виде опорного элемента и внутри которого помещен надуваемый каркас, включающий в себя надувную от источника газа торообразную камеру, связанную с надуваемыми спицами, которые связаны с верхней торообразной камерой цилиндрообразной надувной конструкции, составленной из один над другим размещенных торообразных надувных камер диаметром, меньшим диаметра первой из упомянутых надувных камер, для образования конусообразного тормозного экрана, при этом к верхней надувной торообразной камере меньшего диаметра прикреплен опорный элемент ранца, надувную до атмосферного давления цилиндрообразную камеру с калиброванными отверстиями для стравливания избыточного давления в момент ее нагружения внешним усилием от удара о землю, размещенную под опорным элементом, к которому прикреплен спасаемый человек, внутри полости, образованной цилиндрообразным расположением надувных торообразных камер меньшего диаметра и герметизированной со стороны, обратной размещению торообразной камеры большего диаметра, опорный элемент ранца выполнен в виде анатомического ложемента по форме спины человека, прикрепленного к верхней надувной торообразной камере меньшего диаметра лентами, выполненными с возможностью расслаивания или разделения по длине на равнопрочные части при нагрузке, а источник газа для надувных торообразных камер выполнен в виде газогенераторов холодного газа, размещенных в соответствующей полости надувной камеры, при этом по крайней мере в одной из спиц установлен газогенератор, соединяющий две камеры, изолированные от объема других надувных камер и спиц (RU №66206, А62В 1/00, B64D 25/14, опубл. 2007.09.10).
Недостаток данного устройства заключается в значительных его габаритах и весе, а также в невысокой эффективности в части обеспечения гашения энергии при приземлении системы с человеком.
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленных объектов.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в снижении массы устройства путем уменьшения потребности в газе для его заполнения и повышении его эффективности за счет упрощения конструкции.
Указанный технический результат для первого примера исполнения достигается тем, что устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, содержащее средство крепления на спине спасаемого человека, включающее в себя надувную от источника газа цилиндрообразную конструкцию, составленную из расположенных одна над другой торообразных надувных камер, верхняя из которых надувными спицами связана с верхней торообразной надувной камерой диаметром большим диаметра камер цилиндрообразной конструкции, а так же мембрану для размещения спасаемого человека, и автономный источник газообразования, при этом оно снабжено размещенной в полости верхней торообразной надувной камеры надувной цилиндрообразной конструкции дополнительной торообразной камерой, расположенные одна над другой торообразные надувные камеры надувной цилиндрообразной конструкции жестко связаны между собой и сообщены одна с другой перетоками для газа,
а также одна из расположенных одна над другой торообразных надувных камер надувной цилиндрообразной конструкции сообщена перетоком для газа с одной из спиц, при этом верхняя торообразная надувная камера выполнена диаметром большим диаметра верхней торообразной надувной камеры надувной цилиндрообразной конструкции, при этом между спицами натянута воздухонепроницаемая ткань или спицы обтянуты воздухонепроницаемыми чехлами для образования усеченной конусообразной пирамиды для образования конусообразного тормозного экрана, автономный источник газообразования, сообщен с одной из торообразных надувных камер надувной цилиндрообразной конструкции или с одной из надувных спиц или с одной из горообразных надувных камер. Указанный технический результат для второго примера исполнения достигается тем, что Устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, содержащее средство крепления на спине спасаемого человека, включающее в себя надувную от источника газа цилиндрообразную конструкцию, составленную из расположенных одна над другой торообразных надувных камер, верхняя из которых надувными спицами связана с верхней торообразной надувной камерой диаметром большим диаметра камер цилиндрообразной конструкции, а так же мембрану для размещения спасаемого человека, и автономный источник газообразования, при этом оно снабжено дополнительной торообразной камерой, к которой прикреплена мембрана, надувная цилиндрообразная конструкция выполнена в виде уложенной по спирали виток над витком надувной камеры, и которая размещена в полости верхней торообразной надувной камеры надувной цилиндрообразной конструкции, дополнительная торообразная камера размещена в полости верхнего витка надувной цилиндрообразной конструкции, витки жестко связаны между собой, верхняя торообразная надувная камера выполнена диаметром большим диаметра верхнего витка камеры надувной цилиндрообразной конструкции, при этом между спицами натянута воздухонепроницаемая ткань или спицы обтянуты воздухонепроницаемыми чехлами для образования усеченной конусообразной пирамиды для образования конусообразного тормозного экрана, а автономный источник газообразования, сообщен с одним из витков торообразной надувной камеры надувной цилиндрообразной конструкции или с одной из надувных спиц или с одной из торообразных надувных камер,.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - вид сбоку на устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, первый пример исполнения;
фиг.2 - вид сверху на устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта по фиг.1;
фиг.3 - вид сбоку на устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, второй пример исполнения;
фиг.4 - вид сверху на устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта по фиг.3;
Согласно настоящей полезной модели рассматривается устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта, которое представляет собой надувное по функции тормозное устройство. Это устройство предназначено для индивидуального спасения людей и ценных грузов, находящихся на любом этаже высотных зданий, во время пожара или при других чрезвычайных ситуациях, требующих срочной эвакуации. Возможность создания такого устройства появляется благодаря тому, что оно совмещает в себе как эффективное средство торможения при спуске в атмосфере, так и амортизирующее устройство. При использовании устройства не требуется специальных навыков в управлении, можно использовать его практически мгновенно, оно защищает в процессе спуска от ударов о стены и воздействия высокой температуры и открытого пламени, наличие системы амортизации. Наличие системы амортизации обеспечивает безопасность приземления,
Устройство является основным компонентом системы спасения и предназначено для придания заданной формы устройству и обеспечения расчетной скорости снижения и посадки. Устройство состоит из двух каскадов: основного (ОНТУ), имеющего цилиндрообразную форму, и дополнительного (ДНТУ), имеющего форму «перевернутого или обратного усеченного конуса». При таком исполнении устройство является аэродинамически устойчивым и самоориентируемым в полете телом так, что при снижении оно будет постоянно иметь тенденцию к развороту таким образом, что большой конус будет находиться сверху.
По первому варианту исполнения устройство (фиг.1) содержит средство крепления на спине спасаемого человека (выполнено в виде ранца, не показан), которое включает в себя надувную от источника 1 (фиг.1, 2) газообразования цилиндрообразную конструкцию 2, составленную из расположенных одна над другой отдельных торообразных надувных камер 3. Верхняя торообразная камера надуваемыми спицами 4, располагаемыми в надутом состоянии по образующей конуса, связана с верхней торообразной надувной камерой 5, которая выполнена диаметром большим диаметра камер цилиндрообразной конструкции. Во всяком случае, верхняя торообразная надувная камера 5 выполнена диаметром большим диаметра по крайней мере верхней торообразной надувной камеры надувной цилиндрообразной конструкции.
В полости (в центре) верхней торообразной камеры размещена дополнительная торообразная камера 6, к которой прикреплена разрывными лентами мембрана 7 для размещения спасаемого человека. Мембрана может быть этими же лентами прикреплена к верхней торообразной камере 3, в этом случае дополнительная торообразная камера 6 располагается под мембраной в полости верхней торообразной камеры надувной цилиндрообразной конструкции.
Расположенные одна над другой горообразные надувные камеры 3 надувной цилиндрообразной конструкции жестко связаны между собой и сообщены одна с другой перетоками 8 для газа. Полости спиц сообщены между собой перетоками и через рукав высокого давлении с автономным источником 1 газообразования, с которым сообщены торообразные надувные камеры надувной цилиндрообразной конструкции, дополнительная торообразная камера.
Между спицами 4 натянута воздухонепроницаемая ткань 9 или спицы обтянуты воздухонепроницаемыми чехлами для образования усеченной конусообразной пирамиды для образования конусообразного тормозного экрана. При этом воздухонепроницаемая ткань или воздухонепроницаемые чехлы выполнены перфорированными.
Конус ОНТУ выполнен в виде надувных герметичных спиц, которые размещены вдоль образующих конуса и обтянуты коническим воздухонепроницаемым чехлом, при этом, строго говоря конус вырождается в пирамиду, в основании которых лежит многоугольники с количеством углов равным количеству спиц, от 6 шт. до 16 шт., в нашем случае 8 шт.
ДНТУ и ОНТУ и дополнительная камера сообщены между собой газовыми перетоками и составляют единый объем, изолированный и герметичный. Устройство заполняется газом под избыточным давлением, вследствие чего оно не изменяет свою форму во время спуска. Наружная сторона устройства может быть снабжена теплозащитным покрытием, обеспечивающим безопасность при прохождении через очаги открытого пламени.
ДНТУ предназначено для обеспечения эффективного аэродинамического торможения и стабилизации положения устройства в полете. ОНТУ имеет форму «конуса», образованного верхней горообразной камерой 5 и спицами 4. Внутри этого «конуса» расположен демпфирующий «пневмомешок» или пневмообъем, образованный следующим образом:
Верхняя камера 5 и верхняя горообразная камера 3 закрыты воздухонепроницаемой тканью (материалом) по нижним границам торов, к спицам ОНТУ с внутренней стороны (со стороны оси симметрии устройства) также прикреплена воздухонепроницаемая ткань (материал), имеющая несколько калиброванных отверстий для сообщения внутреннего объема «пневмомешка» с атмосферой. При наполнении пневмокаркаса устройства (торы, спицы) газом с помощью автономной системы наполнения до избыточного давления в процессе разворачивания устройства из сложенного состояния, в демпфирующий «пневмомешок» поступает забортный (из атмосферы) воздух и ОНТУ принимает заданную рабочую форму.
Размещение человека осуществляется в ложементе на мембране устройства. Человек притягивается привязной системой к ложементу спиной. Ложемент является частью ранца, в форму которого уложено устройство со всеми его системами. Ложемент имеет анатомическую форму спины человека, для обеспечения равномерного давления на человека в момент приземления и прочно прикреплен к силовому тору.
Торы ДНТУ и демпфирующий пневмомешок являются составными частями демпфирующей системы. Система амортизации (демпфирующая система устройства) предназначена для снижения величин ударных перегрузок до безопасного уровня в момент приземления и работает следующим образом:
В момент касания нижней камеры поверхности приземления за счет упругости нижних камер конструкция в виду небольшой массы теряет скорость в системе координат, связанной с поверхностью приземления практически до нуля, при этом человек в ложементе и ОНТУ за счет большей массы, продолжают двигаться в направлении к поверхности приземления. При этом, поскольку упругость нижних камер при работе на сжатие ограничена, происходит упругая деформация спиц устройства. К моменту «слома» спиц ОНТУ скорость человека с ложементом и ДНТУ существенно снижается, но продолжается движение к поверхности приземления. Далее, при значительных перемещениях происходит деформация демпфирующего «пневмомешка», вследствие чего внутри пего повышается давление, причем чем выше скорость перемещения человека с ложементом и силовым тором соответственно, тем сильнее возрастает избыточное давление в демпфирующем «пневмомешке». Избыточное давление внутри мешка, воздействуя на силовой тор с прикрепленным к нему газонепроницаемым материалом, создает дополнительное усилие, помимо упругости камер 3, которое окончательно гасит кинетическую энергию человека с ложементом, что приводит к полной остановке последнего. Стоит отметить, что по мере повышения избыточного давления в демпфирующем «пневмомешке» через калиброванные отверстия происходит истечение воздуха из пневмомешка в атмосферу, причем чем выше избыточное давление внутри мешка, тем выше скорость истечения воздуха, что приводит к стабилизации или снижению избыточного давления внутри мешка. При правильном подборе количества, диаметров и расположения данных отверстий, возможно обеспечить перегрузки, испытываемые человеком при посадке, в пределах допустимых значений. Таким образом, организованная система демпфирования является универсальной и позволяет обеспечить приземление человека с любой массой в заданных пределах.
Система наполнения газом устройства состоит из отдельных газогенераторов холодного газа, установленных в каждом замкнутом объеме. Такой подход позволяет отказаться от подводящих трубопроводов, которые при укладке устройства в форму ранца сокращают его объем. Газогенератор активизируется вручную. Процесс активации может быть механическим, электрическим или электромеханическим. Процесс наддува и развертывания должен быть достаточно быстрым. Общее время, необходимое для развертывания свернутого и упакованного в форму ранца устройства, активизация газогенератора и полного наддува НТУ не должно превышать 20 сек.
Ложемент предназначен для размещения человека во время полета в лежащем положении и его фиксации. Человек притягивается привязной системой к ложементу-спиной. Ложемент является частью ранца, в форму которого уложено устройство со всеми его системами. Ложемент имеет анатомическую форму спины человека, для обеспечения равномерного давления в момент приземления. Ложемент - силовой элемент, посредством разрывных элементов крепится к силовому тору ОНТУ. Фиксация человека, размещенного в ложементе, осуществляется с помощь привязной системы. Ранец одевается со стороны спины.
В процессе полета устройства обеспечивается эффективное аэродинамическое торможение до скорости менее, чем 11 м/с. Посадочные нагрузки при касании с землей гасятся системой демпфирования. Перегрузка при посадке не превышает 16 ед. и время ее действия менее 0,5 сек.
По второму варианту исполнения (фиг.3, 4) при сохранении конструкции верхней части устройства надувная цилиндрообразная конструкция выполнена в виде уложенной по спирали виток над витком надувной камеры 10, в полости верхнего витка которой размещена дополнительная торообразная камера 6. Витки камеры 10 жестко связаны между собой. К дополнительной торообразной камере прикреплена мембрана или эта мембрана размещена над этой дополнительной торообразной камерой. В остальном конструкция устройства по второму варианту совпадет с ранее рассмотренным примером исполнения.
Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть изготовлена с использованием материалов и технологий, применяемых при создании автомобильных систем безопасности типа надувных от газогенератора мешков.