CN110404190B - 可快速充气安全逃生气囊伞 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速充气安全逃生气囊伞，适用于中高层受困人员逃生，包括伞衣、底部气囊、安全带、充气装置、若干环形气囊和若干圆柱气囊。若干环形气囊自上向下直径依次减小呈碗状，以增大迎风面积，位于最上方的环形气囊与若干圆柱气囊的一端相连通，圆柱气囊重气后向外斜上方延伸，底部气囊与最下方的环形气囊相连通，充气装置用于给环形气囊、圆柱气囊和底部气囊，伞衣位于环形气囊上方，且伞衣与若干圆柱气囊固连。本发明采用若干环形气囊叠加呈碗状，保证了下落瞬间有升力，且增大了下落过程中的迎风面积，相邻的环形气囊局部连通，其余非连通部分可实现着陆时的弹性减震。

Description

可快速充气安全逃生气囊伞
技术领域
本发明属于逃生设备，具体涉及一种可快速充气安全逃生气囊伞。
背景技术
随着经济的发展，城市中高楼耸立，高楼火灾成了威胁生命安全的一大隐患。就目前的情况，发生火灾后主要方法是通过逃生通道逃离危险，但对于高层的受困人员来说此方式耗时费力，且易出现浓烟中毒，安全系数低。因此，窗户成了高楼逃生的常见逃生口，市场上流通较多的逃生工具是绳索式逃生器。
中国专利201811223628公开了《一种用于高楼逃生的缓降器》，使用时通过安全钩将缓降器固定，绳索按一定方式穿过缓降器，一端连接安全带，另一端丢向逃生地面，逃生过程中通过绳索与该装置的摩擦片的摩擦力来实现减速，此方式受困人员一旦开始下降便不可调速，不易操作，在下降过程中容易发生晃动，造成受困人员的恐慌，加剧紧张感，相对适用于低楼层使用。
同时市场也有少数的逃生伞，中国专利201810459320公开了《高层建筑应急逃生伞衣》，该发明中逃生伞衣与降落伞类似，连体衣裤的部分位置加装充气气囊，起到增大浮力的作用，但伞衣充气所需时间均过长，不适用于中高层受困人员逃生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可快速充气安全逃生气囊伞，适用于中高层受困人员逃生。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种可快速充气安全逃生气囊伞，包括：
用于降落时减缓下降速度的伞衣，
位于伞衣下方，自上向下直径依次减小呈碗状的若干环形气囊，
一端与最上方的环形气囊相连通的若干圆柱气囊，且伞衣底部连接于若干圆柱气囊，
与最下方的环形气囊相连通的底部气囊，
用于给环形气囊、圆柱气囊和底部气囊充气的充气装置，
以及固定在底部气囊与最下方的环形气囊相连处的用于保护使用者的安全带。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)若干环形气囊叠加呈碗状，保证了下落瞬间有升力，且增大了下落过程中的迎风面积。
(2)环形气囊的位置与伞衣不重叠，不影响伞衣快速充气。
(3)相邻的环形气囊局部连通，其余非连通部分可实现着陆时的弹性减震。
(4)弧形伞面的外弧高，内弧低，减小了伞衣充气时空气流出的速度，增大升力。
(5)球形伞面在保证了伞衣充气量的同时也减小了伞衣充气时空气的流出速度，增大升力。
(6)由于伞衣与圆柱形气囊相连，充气后伞衣呈半张开状态，容易充气。
附图说明
图1为本发明可快速充气安全逃生气囊伞的结构示意图。
图2为本发明可快速充气安全逃生气囊伞的使用示意图。
图3为本发明可快速充气安全逃生气囊伞下落后人的状态的示意图。
图4为本发明可快速充气安全逃生气囊伞展开后剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图4，一种可快速充气安全逃生气囊伞，包括伞衣、底部气囊6、安全带、充气装置、若干环形气囊5和若干圆柱气囊4。若干环形气囊5自上向下直径依次减小呈碗状，以增大迎风面积，位于最上方的环形气囊5与若干圆柱气囊4的一端相连通，圆柱气囊4充气后向外斜上方延伸，所有圆柱气囊4的顶点共圆，上述圆的直径为4m。底部气囊6与最下方的环形气囊5相连通，充气装置用于给环形气囊5、圆柱气囊4和底部气囊6充气，伞衣位于环形气囊5上方，且伞衣与若干圆柱气囊4固连。
伞衣包括若干连为一个圆环的弧形伞衣2，以及连接在每片弧形伞衣2外圆周上的1/4球形伞衣3。使用者降落时，受空气托力，弧形伞衣2和1/4球形伞衣3向上鼓起，起到减速的作用。
相邻的两片弧形伞衣2共用伞衣连接部1，每根圆柱气囊4上固定有一个伞衣连接部1。弧形伞衣2的内弧17曲率大于外弧18曲率，且内弧17、外弧18均为半圆。共用伞衣1下落呈竖直状态时，其顶面边缘16平行于水平面，以保证外弧18高、内弧17低，减小伞衣充气时空气流出的速度，增大升力。
所述最上方的环形气囊5充气后内径为2.4m，该气囊伞身高适用范围为1.5m-2.3m。
相邻的两个环形气囊5的连通口为2～6个，均匀分布在环形气囊5上。
最下方的环形气囊5与底部气囊6的连通口为2～6个，均匀分布在环形气囊5上。
所述安全带包括固定使用者肩部的两根背带7，固定使用者腰部的腰带8，固定使用者大腿的两根腿带9，它们分别固定在底部气囊6与最下方的环形气囊5相连处。
所述充气装置包括装载气体的氦气罐13，连接氦气罐13和底部气囊6的导气管10，导气管10上设有单向阀11和充气阀12。
所述可快速充气安全逃生气囊伞，还包括固定在底部气囊6底面的减震垫19，厚度0.1m。
未使用时，伞衣、环形气囊5、底部气囊6和圆柱气囊4折叠收纳于气囊包15内，安全带外露。
使用时，先系好背带7、腰带8、腿带9，随后将气囊包15至于窗边，保证气囊的展开空间，如图3所示，将氦气罐13置于身旁，打开充气阀12开始充气，保证环形气囊5、底部气囊6和圆柱气囊4充分展开，伞衣处于半张开状态，此时关掉充气阀12拔下导气管10，单向阀11控制气体不外漏，并将单向阀11放入位于背带7上的阀袋14内固定，后倾下落环形气囊5可增大迎风面积，由于伞衣半张开且弧形伞衣2外弧18高、内弧17低以及1/4球形伞衣3的结构可减小空气流失速度，以保证迅速充气，如图2所示，从而达到减速效果，着陆时由于减震垫19和环形气囊5局部连通的设计使用者可安全、平稳到达地面，着陆后使用者拉下与最底端环形气囊5连通的气囊放气环20开始放气，完成自救。
工作原理：
后倾下落瞬间，伞衣处于半张开状态，主要靠环形气囊5产生升力，在充气过程中速度与质量的关系式为
Figure BDA0002125333000000031
其中∑m为使用者和气囊伞质量的总和，使用者体重需小于100kg，Cx为充气时的阻力系数，ρ为空气密度，Aqn为环形气囊5迎风面的面积，由于环形气囊5迎风面积有限，此时的加速度仍是竖直向下，但环形气囊5起到了减小气囊伞加速度的作用。由于伞衣处于半张开的状态，所以伞衣所需的充气时间tc很短，气囊伞完成充气时，气囊伞的速度变化为v0,
Figure BDA0002125333000000041
气囊伞充气完成后，开始减速，此过程中的关系式为
Figure BDA0002125333000000042
其中Cy为充气完成后气囊伞的阻力系数，As为伞衣完全展开后气囊伞的迎风面积，气囊伞的瞬时速度
Figure BDA0002125333000000043
ts为气囊伞完成充气后下落的时间。因为需要有足够的高度完成充气，所以使用高度应大于20m(约7层楼高)。

Claims (7)

1.一种可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：包括：
用于降落时减缓下降速度的伞衣，
位于伞衣下方，自上向下直径依次减小呈碗状的若干环形气囊（5），
一端与最上方的环形气囊（5）相连通的若干圆柱气囊（4），且伞衣底部连接于若干圆柱气囊（4），
与最下方的环形气囊（5）相连通的底部气囊（6），
用于给环形气囊（5）、圆柱气囊（4）和底部气囊（6）充气的充气装置，
以及固定在底部气囊（6）与最下方的环形气囊（5）相连处的用于保护使用者的安全带；
所述伞衣包括若干连为一个圆环的弧形伞衣（2），
以及连接在每片弧形伞衣（2）外圆周上的1/4球形伞衣（3），
使用者降落时，受空气托力，弧形伞衣（2）和1/4球形伞衣（3）向上鼓起，起到减速的作用；
相邻的两片弧形伞衣（2）共用伞衣连接部（1），每根圆柱气囊（4）上固定有一个伞衣连接部（1）；
所述安全带包括固定使用者肩部的两根背带（7），
固定使用者腰部的腰带（8），
固定使用者大腿的两根腿带（9）。
2.根据权利要求1所述的可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：弧形伞衣（2）的内弧（17）曲率大于外弧（18）曲率，且内弧（17）、外弧（18）均为半圆。
3.根据权利要求1所述的可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：相邻的两个环形气囊（5）的连通口为2~6个，均匀分布在环形气囊（5）上。
4.根据权利要求1所述的可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：最下方的环形气囊（5）与底部气囊（6）的连通口为2~6个，均匀分布在环形气囊（5）上。
5.根据权利要求1所述的可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：所述充气装置包括设有装载气体的氦气罐（13），
连接氦气罐（13）和底部气囊（6）的导气管（10），
导气管（10）上设有单向阀（11），
氦气罐（13）上设有充气阀（12）。
6.根据权利要求1所述的可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：还包括固定在底部气囊（6）底面的减震垫（19）。
7.根据权利要求1所述的可快速充气安全逃生气囊伞，其特征在于：充气前，伞衣、环形气囊（5）、底部气囊（6）和圆柱气囊（4）折叠收纳于气囊包（15）内。
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