CN115300818B - 一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置 - Google Patents

一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，涉及消防逃生辅助装置技术领域。在火灾发生时，可稳定的接住高空坠落的人，操作方便、承载量大、安全可靠且可循环利用。所述多级缓冲装置包括工作台架、连接在工作台架底部的防护垫以及连接在工作台架上部的柔性承载机构；所述工作台架包括可折叠底板、主轴以及连接在二者之间的支撑杆、缓冲阻尼器，所述主轴的两端都布置有支撑杆；所述柔性承载机构包括网端缓冲弹簧、柔性缓冲网以及网兜，所述网端缓冲弹簧的一端固定连接在主轴上，并且另一端与柔性缓冲网固定相连，所述网兜与柔性缓冲网的底边固定相连。具有防护效果好、使用方便等优点。

Description

一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲 装置
技术领域
本发明涉及消防逃生辅助装置技术领域，是一种坠落后接落式减振保护装置。
背景技术
近年来，城市高层建筑的火灾事故频繁发生，其破坏性大、蔓延速度快，是一种突发性灾害。城市高楼林立，各种高层住宅、商务中心人员密集，一旦发生火灾、地震等突发事件，如果没有适宜的救生装备，往往造成重大人员伤亡。目前，市场上存在多样的高层楼房救生的装备，如逃生鞋、逃生绳、逃生梯、降落缓降器、低空降落伞等，这些逃生装备均存在操作复杂、成本高、降落辅助物过多等问题。如美国人研制的逃生鞋，这种鞋需要在楼房墙体上设有跑道，穿这种鞋逃生，需要有一定的技能，必须提前熟悉操作并演练。由于发生火灾时，楼梯和逃生通道被烟雾弥漫和火势阻挡，同时高楼失火，电梯停用，这就给救援和逃生带来了很大的困难，由于逃生不及时酿成很多悲剧。在这种上下两难的境地，一种高效的机械逃生装置将很有必要。高楼失火的特点对高楼逃生装置提出了以下要求：容易操作，可承载多人，安全可靠，可循环利用。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，在火灾发生时，可稳定的接住高空坠落的人，操作方便、承载量大、安全可靠且可循环利用。
本发明的技术方案为：所述多级缓冲装置包括工作台架、连接在工作台架底部的防护垫3以及连接在工作台架上部的柔性承载机构；
所述工作台架包括可折叠底板、主轴4以及连接在二者之间的支撑杆6、缓冲阻尼器7，所述主轴4的两端都布置有支撑杆6，所述支撑杆6的顶端通过连接座与主轴4铰接，并且支撑杆6的底端与可折叠底板的中部铰接，所述缓冲阻尼器7的顶端也与连接座铰接，并且缓冲阻尼器7的底端与可折叠底板的前部或后部铰接；
所述柔性承载机构包括网端缓冲弹簧5、柔性缓冲网1以及网兜2，所述网端缓冲弹簧5的一端固定连接在主轴4上，并且另一端与柔性缓冲网1固定相连，所述网兜2与柔性缓冲网1的底边固定相连；
所述主轴4的两端与连接座固定相连，或者是在连接座中设置用于驱动主轴4主动旋转的旋转动力源。
进一步的，所述柔性缓冲网1以及网兜2均由负泊松比材料制成。
进一步的，所述缓冲阻尼器7为油液缓冲器。
进一步的，所述可折叠底板包括若干相互铰接的平板。
进一步的，所述缓冲阻尼器7的底端通过锚固机构与可折叠底板铰接，所述锚固机构包括支杆、球头及球头座，所述球头通过支杆固定连接在缓冲阻尼器7的底端，所述球头座固定连接在可折叠底板上，所述球头可转动的容置在所述球头座中。
进一步的，所述旋转动力源为设置在连接座内的电机，所述电机的输出轴与主轴4的端头处相连接。
进一步的，每个连接座上都连接有一个支撑杆6以及两个缓冲阻尼器7，两个缓冲阻尼器7的底端分别铰接在可折叠底板的前部及后部。
高空人员跃下之前，要求缓冲系统在地面展开完毕，柔性缓冲网展开至与地面水平，尽可能确保中间区域在人员落点位置。
高空人员落下与柔性缓冲网接触瞬间，柔性网即发生大变形，并且绕主轴开始转动，同时网端缓冲弹簧和支撑杆下端缓冲阻尼器发生变形并吸收冲击能量。柔性网大变形、网端缓冲弹簧、支撑杆下端缓冲阻尼器共同完成初始缓冲吸能作用，当人体到达最低点时，会随着重力作用落入网兜，防止跌落，防护垫防止人员跌落受伤。人员到达最低点之后，剩余动能使柔性缓冲网绕主轴转动，并迅速消散耗尽，人员可从网兜中出来，即完成整个高空转移过程，具有防护效果好、使用方便等优点。人员撤离完毕后，缓冲系统可基于折叠机构完成快速折叠收拢，并可解除主轴与三根支撑杆之间的连接限制，便于转运。
附图说明
图1a为本发明的立体图，
图1b为本发明的结构示意图；
图2a为本发明负泊松比网的结构示意图，
图2b本发明负泊松比网的局部放大结构；
图中：1-柔性缓冲网、2-网兜、3-防护垫、4-主轴、5-网端缓冲弹簧、6-支撑杆、7-缓冲阻尼器、8-锚固机构。
实施方式
为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
本发明如图1a、1b、2a、2b所示，所述多级缓冲装置包括工作台架、连接在工作台架底部的防护垫3以及连接在工作台架上部的柔性承载机构；
所述工作台架包括可折叠底板、主轴4以及连接在二者之间的支撑杆6、缓冲阻尼器7，所述主轴4的两端都布置有支撑杆6，所述支撑杆6的顶端通过连接座与主轴4铰接，并且支撑杆6的底端与可折叠底板的中部铰接，所述缓冲阻尼器7的顶端也与连接座铰接，并且缓冲阻尼器7的底端与可折叠底板的前部或后部铰接；
所述柔性承载机构包括网端缓冲弹簧5、柔性缓冲网1以及网兜2，所述网端缓冲弹簧5的一端固定连接在主轴4上，并且另一端与柔性缓冲网1固定相连，所述网兜2与柔性缓冲网1的底边固定相连；
所述主轴4的两端与连接座固定相连，或者是在连接座中设置用于驱动主轴4主动旋转的旋转动力源。从而在准备承接高空下坠的人体时，柔性缓冲网1呈水平状态，这样，人员接触缓冲网瞬间，柔性网即发生大变形。迫使柔性缓冲网1整体绕轴开始向下摆动，同时网端缓冲弹簧和支撑杆下端缓冲阻尼器发生变形并吸收冲击能量。柔性网大变形、网端缓冲弹簧、支撑杆下端缓冲阻尼器共同完成初始缓冲吸能作用，当人体到达最低点时，会随着重力作用落入网兜，防止跌落。并可，可以在主轴两端固定电机，带动转杆定角速度向下转动，以提供给柔性缓冲网与运动方向相反的力，提高缓冲吸能效率。
防护垫防止人员跌落受伤。人员到达最低点之后，剩余动能使柔性缓冲网绕主轴转动，并迅速消散耗尽，人员可从网兜中出来，即完成整个高空转移过程。人员撤离完毕后，缓冲系统可基于可折叠底板可以完成快速折叠收拢，并可以解除主轴与三根支撑杆之间的连接限制。
所述柔性缓冲网1以及网兜2均由负泊松比材料制成。仿生负泊松比缓冲网设计。考虑到系统整体缓冲特性，冲击能量大多被缓冲网吸收，大多数工程材料具有正泊松比，负泊松比超材料在受到轴向拉伸或压缩时，其垂直方向有膨胀或收缩的力学特性，也叫作拉胀材料。利用此特性可以设计出兼具舒适性与支撑性的鞋子、弹性座椅、护具等。负泊松比效应使这种材料的力学性能得到增强，包括抗冲击性能、抗断裂性能、吸能隔振、渗透率可变性能、曲面同向性等。大多数工程材料正泊松比材料在受到冲击载荷时，垂直的冲击载荷会使材料向四周分离，负泊松比超材料则正好相反，材料的竖向发生收缩的同时横向也会收缩，使材料向受冲击区域聚集密度瞬间增大，因此具有较好的抗冲击载荷的性能，设计一种具有前述拉胀效应的负泊松比性质网结构，实现在受到冲击载荷影响时，整体材料向冲击部位收缩、材料局部密度增大的效果，增大受冲击部位的韧性，吸收更多冲击能量。主要思路是以经编中最典型的六角网眼为基础组织，额外加入一把编链梳作不对称编织，使得原本结构规整的六角网眼发生不均衡受力，从而在自然状态下发生有规律的左右歪斜。在受到横向或纵向拉伸时，歪斜的六角网眼就会发生旋转展开，逆变形至原本规整的六角网眼状态。在编织成型的过程中，该六角网眼规律性的左右歪斜越明显，其织物的负泊松比效应也越明显。负泊松比网如图2a、2b所示。
所述缓冲阻尼器7为油液缓冲器。
所述可折叠底板包括若干相互铰接的平板。
所述缓冲阻尼器7的底端通过锚固机构与可折叠底板铰接，所述锚固机构包括支杆、球头及球头座，所述球头通过支杆固定连接在缓冲阻尼器7的底端，所述球头座固定连接在可折叠底板上，所述球头可转动的容置在所述球头座中。
所述旋转动力源为设置在连接座内的电机，所述电机的输出轴与主轴4的端头处相连接。
每个连接座上都连接有一个支撑杆6以及两个缓冲阻尼器7，两个缓冲阻尼器7的底端分别铰接在可折叠底板的前部及后部。从而借助两个缓冲阻尼器7在承接人体时，通过一拉一缩的方式，在工作过程中进一步提升缓冲效果。
本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，其特征在于，所述多级缓冲装置包括工作台架、连接在工作台架底部的防护垫（3）以及连接在工作台架上部的柔性承载机构；
所述工作台架包括可折叠底板、主轴（4）以及连接在二者之间的支撑杆（6）、缓冲阻尼器（7），所述主轴（4）的两端都布置有支撑杆（6），所述支撑杆（6）的顶端通过连接座与主轴（4）铰接，并且支撑杆（6）的底端与可折叠底板的中部铰接，所述缓冲阻尼器（7）的顶端也与连接座铰接，并且缓冲阻尼器（7）的底端与可折叠底板的前部或后部铰接；
所述柔性承载机构包括网端缓冲弹簧（5）、柔性缓冲网（1）以及网兜（2），所述网端缓冲弹簧（5）的一端固定连接在主轴（4）上，并且另一端与柔性缓冲网（1）固定相连，所述网兜（2）与柔性缓冲网（1）的底边固定相连；
所述主轴（4）的两端与连接座固定相连，或者是在连接座中设置用于驱动主轴（4）主动旋转的旋转动力源；
所述柔性缓冲网（1）以及网兜（2）均由负泊松比材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，其特征在于，所述缓冲阻尼器（7）为油液缓冲器。
3.根据权利要求1所述的一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，其特征在于，所述可折叠底板包括若干相互铰接的平板。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，其特征在于，所述缓冲阻尼器（7）的底端通过锚固机构与可折叠底板铰接，所述锚固机构包括支杆、球头及球头座，所述球头通过支杆固定连接在缓冲阻尼器（7）的底端，所述球头座固定连接在可折叠底板上，所述球头可转动的容置在所述球头座中。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，其特征在于，所述旋转动力源为设置在连接座内的电机，所述电机的输出轴与主轴（4）的端头处相连接。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种包含负泊松比缓冲网与油液缓冲器的人体高坠多级缓冲装置，其特征在于，每个连接座上都连接有一个支撑杆（6）以及两个缓冲阻尼器（7），两个缓冲阻尼器（7）的底端分别铰接在可折叠底板的前部及后部。
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