KR200357393Y1 - 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 - Google Patents

Abstract

본 고안은 형식과 기능이 변경된 사항을 3차례 특허청에 출원한 고층 건물 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비에 관한 것으로 한번 더 형식과 기능 변경에 관한 것으로 변경된 도면과 상세한 설명을 재 출원 하는 내용이다. 본 고안 특수 장비는 훅의 법칙에 의한 용수철 변위에 의한 압축력 힘의 변형 원리를 이용하고 자동차의 제동력이 마찰력에 의하여 발생되는 제동라이닝패드 원리를 합성하여 용수철 제동 장치를 만들어 화재 시 피난인이 피난용 탑승기에 탔을때 탑승기 하강용 와이어 로우프가 안전한 속도로 와이어 로우프 감기 원통에서 풀릴 수 있도록 제어하는 제동 장치로 구성된 고층 건물 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비이다.

표준형이 건물 기준높이 아파트 25층(75ｍ) 1회 최대 사용 하중 500kg까지 운반될 수 있으며 이는 한 가족이 화재로부터 다함께 안전하고 신속하게 대피할 수 있도록 고안된 장비이며 특별 주문 제작은 1회 최대 사용하중 1000kg이며 건물 높이는 제한없이 제작 설치할 수 있도록 고안된 특수 장비로서 대피 탑승 기구는 승강기형으로서 대피하는 사람이 불안하지 않고 안전 신속하게 피난할 수 있도록 고안된 고층 건물 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비이다.

◎ 훅의 법칙 [Hooke's law]

고체에 힘을 가하여 변형시키는 경우, 힘이 어떤 크기를 넘지 않는 한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다는 법칙.

고체역학의 기본법칙으로서 1678년 영국의 R.훅이 용수철의 늘어남에 대한 실험적 연구를 통해 발견하였다. 이 법칙이 성립하는 힘의 한계를 비례한계, 이 한계 안에서 힘과 변형량과의 비를 그 변형에 대한 탄성률이라 한다.

예를 들면 : 용수철에 추를 달아 놓거나 추를 올려놓으면 추의 무게에 비례하여 용수철이 늘어나거나 줄어든다. 따라서 이 관계를 그래프로 그리면 직선부분을 얻게된다. 이 직선 관계가 파괴되는 점 P가 이 경우의 비례 한계이다. 일반적으로 이 관계는 늘어남과 줄어듬의 변형뿐 아니라 고체의 어떠한 변형에도 성립한다. 훅의 법칙을 응용한 계기로는 용수철저울을 비롯하여 여러 탄성압력계 등이 있다.

Description

고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비{THE SPECIAL LIFE SAVING IMPLEMENT FROM FIRE IN SKYCRAPERS AND HIGH APARTMENTS}

본 고안 특수 장비는 고층 건물, 고층 백화점, 고층 호텔, 고층 오피스텔, 고층 복합빌딩, 고층 아파트 등의 화재 시 인명을 안전하고 신속하게 대피 시킬 수 있도록 고안된 화재 인명 피난 특수 장비에 관한 것이다.

현재 지구촌은 인구의 증가와 대지의 효율적 이용가치를 위하여 사람의 주거건물을 비롯한 모든 건물이 대형화, 고층화로 건설 되어가고 있다.

특히 경제가 급속하게 발전하면서 건물 및 주거 환경의 내부 가구와 내장재가 고급화로 변해 인화성과 유독성이 강한 재질을 많이 사용하여 화재가 끊이지 않고 발생하는 반면 화재 시 인명을 구출하는 종래의 장비는 턱없이 미약한 상태이다.

한국 소방검정공사에서 형식 승인된 고층 건물 고층 아파트 화재 시 인명 피난기 구인 완강기의 성능은 기준 높이 아파트 10층까지 1회 1인용이며 그 외 종래의 고층 아파트, 고층 건물 화재 시 인명 피난 기구, 피난 장비는 사용이 복잡하고 불편하여 실 화재 시에는 사용이 잘 되지 않고 있는 실정이다.

고층 건물이나 고층 아파트에 화재가 발생하면 먼저 전기를 송전하는 전선이 소실되면서 엘리베이터 작동은 물론 전기로 운전되는 안전 시스템이 대부분 그 기능을 상실하게 되고 또 비상계단이나 복도 통로는 굴뚝과 같은 기능으로 변하여 유독가스와 불길을 급속하게 빨아 올려 순식간에 건물 전체를 불 바다로 만들어 버리는 역할을 하고 있다.

그래서 고층 건물, 고층 아파트 화재 시 건물 내 출입문이나 아파트 현관문은 사용할 수가 없으므로 사람들은 반대편 창문이나 아파트 베란다 쪽으로 밖에 대피할 수 없게 되고 그 곳에서 구조를 요청하다 미처 구조를 받지 못한 피난인들은 불길과 유독가스로 인해 희생 되거나 건물 밖으로 뛰어 내리는 안타까운 일이 일어나게 된다. 이러한 현실에서 화재 인명 피난 장비에 대한 재인식과 발전이 없다면 희생자는 계속 늘어날 것이다. 이에 본 고안의 목적은 하루라도 빨리 우수한 장비를 고안하여 10층 이상 고층 건물, 고층 아파트 등의 화재 시에도 귀중한 생명을 신속하고 안전하게 구출할 수 있도록 하기 위한 목적으로 연구를 계속 거듭한 결과 10층 이상 고층 건물, 고층 아파트 등의 화재 시에도 신속하고 안전하게 많은 사람들을 피난시킬 수 있는 화재 인명 피난 특수 장비를 고안하게 되었다.

따라서 본 고안 특수 장비는 고층 건물, 고층 아파트 등의 화재 시 다음과 같은 인명 피난 장비 제작 조건을 충족하고 있다.

1. 화재 인명 피난 장비 운전은 복잡하거나 어렵지 않고 간단하고 안전하여야 한다.

2. 1회 1인 또는 다수의 인원이 이용하더라도 대피 인원의 하중에 관계없이 일정한 하강 안전 속도를 유지하여야 한다.

3. 저층, 고층 높이에 관계없이 일정한 하강 안전속도를 유지하여야 한다.

4. 사용하는 사람이 공포감을 느끼지 않아야 하며 외부의 불길 또는 유독가스로부터도 피해가 없이 안전하게 피난할 수 있어야 한다.

5. 피난 장비 내에 모래나 이물질이 투입될 수 없어야 하며 전문가 외에는 쉽게 해체할 수 없어야 한다.

6. 전기나 그 외 다른 동력을 이용하지 않는 장비로 구성 되어야 한다.

7. 장시간 사용하지 않아도 성능이나 재질에 변형이 없어야 한다.

8. 화재 시 고열에 기구가 소실되거나 성능이 변형되지 않는 재질이어야 한다.

위 8가지 화재 인명 피난 장비 안전 조건을 충족시킬 수 있도록 본 고안 특수 장비는 구성되었다.

도 1은 사용 전 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 정면 상세도

도 2는 피난 특수 장비 제동 장치가 작동된 사용 시 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 정면 상세도

도 3은 사용 전 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 측면 상세도

도 4는 도2의 피난 특수 장비 제동 장치가 작동된 사용 시 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 측면 상세도

도 5는 사용 전 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 후면 완충장치 상세 투시도

도 6은 사용 시 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 후면 완충장치가 작동된 상세도

도 7은 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비 전체 대표도

도 8은 용수철 제동 장치틀이 상승하였을때 정지하도록 구성된 정지 장치 상세도

도 9는 제동 장치틀과 탑승기를 연결한 와이어 로우프 차단, 분리 장치 상세도

도 10은 인명 피난용 탑승기 상세도

도 11은 탑승기의 가속도를 제어하는 제동 장치용 와이어 로우프 매듭 및 고리 상세도

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명 *

도1의 부호11은 전체 장비를 구성하는 전체틀

부호12: 탑승기 하강용 와이어 로우프 감기 원통

부호13: 제동드럼 부호14: 용수철 제동 장치틀

부호15: 용수철 제동라이닝패드 받힘 분리 방지 연결판 부호16: 제동 장치 용수철

부호17: 용수철 제동 장치 라이닝패드 (재질은 자동차 제동 장치 라이닝패드와 동일함)

부호18: 탑승기와 제동 장치틀을 연결한 와이어 로우프

부호19: 제동 장치 보조 용수철 부호20: 가속도 제동 장치 분리 방지 연결 판

부호21: 가속도 제동 장치 용수철 부호22: 가속도 제동 장치 라이닝패드

부호23: 와이어 로우프 감기 원통 및 제동 장치 드럼 중심축 봉부호24: 용수철 제동 장치 정지핀

부호25: 용수철 제동 장치틀을 위로 상승시키는 와이어 로우프 상부 로울러

도3의 부호26: 탑승기 하강용 와이어 로우프

도7의 부호27: 용수철 제동 장치를 올리는 탑승기에 장치된 와이어 로우프 차단, 분리 장치

부호28: 인명 피난 탑승기 스타트 핸들부호 30: 고임 막대 (가속 제동 장치를 받히고 있는 막대 파이프)도5의 부호61: 완충 장치 용수철 부호62: 용수철 끝 가로대-1부호63: 용수철 끝 가로대-2 부호64: 와이어 로우프 감기 원통 구멍

도8의 부호81: 용수철 제동 장치틀 정지 장치용 정지판

부호82: 정지판 열림, 닫힘용 용수철

도9의 9-A는 제동 장치틀과 인명 피난 탑승기 연결 와이어 로우프 차단 장치 상세도

9-B: 용수철 제동 장치틀과 인명 피난 탑승기 연결 와이어 로우프 분리 장치 상세도 도9의 부호92: 와이어 로우프 고정핀

부호93을 부호18로 변경: 탑승기와 제동 장치틀을 연결한 와이어 로프

도10의 부호71: 인명 피난 탑승기 바닥틀 부호72: 인명 피난 탑승기 상부틀

부호73: 탑승기 안전벨트 부호74: 탑승기 바닥틀과 상부틀 연결 와이어 로우프 부호75: 안전 훅크

도11의 부호26: 탑승기 하강용 와이어 로우프 부호52: 와이어 로우프 매듭부호53: 연결고리

첨부된 도면을 참조하여 본 고안 특수 장비에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 고층 건물, 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비를 사용하기 전 정면 상세 투시도로서 부호 11은 본 고안품 원동기 전체를 구성하는 원동기 전체틀을 도시한 것이며 부호 12는 화재 시 인명 피난용 탑승기에 연결된 와이어 로우프를 감고 있는 원통을 도시한 것이고 원통 양면을 톱니바퀴로 제작하여 2개의 원통을 맞물려서 두 원통의 회전속도나 제동력이 동일하게 구성되어 탑승기 사용 시 수평을 유지할 수 있도록 와이어 로우프가 같은 속도와 같은 길이로 풀린다는 뜻을 나타낸 도시이다. 부호 13은 2개의 와이어 로우프 감기 원통에 부착된 제동 장치 드럼도이며 와이어 로우프 감기 원통에 부착한 것은 와이어 로우프 감기 원통 회전속도를 안전속도로 제어할 수 있도록 장치되었다는 것을 나타낸 도시이다. 부호 14는 용수철 제동 장치틀을 구성한 구조로서 제동 장치용 용수철을 담고 있다. 제동 장치는 도 10 탑승기와 도 1의 부호 14 제동 장치틀을 부호 25 전체틀 양면에 각각 설치된 로울러를 통과한 부호 18 와이어 로우프로 연결하여 인명 탑승기에 피난인이 탑승하면 탑승인 하중에 의하여 탑승기가 아래로 내려가면서 부호 25 로울러를 통과한 부호 18 와이어 로우프에 의하여 제동 장치틀은 위쪽으로 올라가게 되면서 제동 장치틀 내에 설치된 부호 16 제동용 용수철이 수축하면서 압축력이 발생하게 되어 용수철 상부에 설치된 부호 17 제동라이닝패드에 압축력을 가하게 된다. 이렇게 압축력을 받은 제동라이닝패드는 밀착된 부호 13 제동드럼 회전에 마찰 제동력을 발생하게 되는데 이때 발생한 마찰 제동력은 탑승기에 탑승한 피난인 하중에 의한 용수철 압축력이 전달된 것이므로 제동력도 탑승인 하중만큼만 발생하여 제동드럼이나 와이어 로우프 감기 원통 회전이 안전한 속도를 유지할 수 있도록 제동력이 발생되는 원리로 고안된 제동 장치이다.

그리고 제동드럼 상면에 설치된 가속도 제동 장치는 높은 건물에서 탑승기가 내려올때 가속도가 발생할 수 있다. 이때 발생한 가속도를 제어하는 장치로서 부호 22 가속도 제동 장치 라이닝패드를 제작하여 부호 20 라이닝패드 이탈방지 및 용수철 판에 부착하고 부호 11 원동기 전체틀 상부에 용수철 받힘판을 별도로 설치한 다음 그 중간에 부호 21 용수철을 축소 압축하여 끼어서 설치하고 부호 30 고임 막대 파이프로 가속도 제동라이닝패드가 제동드럼 상면에서 약 1∼2mm정도 뜨게 고인 다음 탑승기가 하강하면서 가속도가 발생하는 지점을 미리 시험 체크하여 설치한 부호 52 와이어 로우프 매듭에 부호 53 연결고리가 걸려서 부호 30 고임 막대 파이프가 연결고리에 당겨져 고임에서 이탈되면서 부호 22 가속 제동라이닝패드가 부호 13 제동드럼 상면에 마찰되면서 미리 축소된 부호 21 용수철의 압축력에 의하여 제동라이닝패드에 제동력이 발생하여 가속도가 제어되도록 고안된 가속도용 제동 장치이다.

도 5는 와이어 로우프 감기 원통에 와이어 로우프가 다 풀리어 탑승기가 지면에 가까이 왔을때 와이어 로우프에 완충작용이 발생하여 정지하는 탑승기가 정지 충격을 받지 않도록 고안된 장치이다. 이 장치는 와이어 로우프 감기 원통에 부호 64 구멍을 뚫어서 와이어 로우프 끝을 원통 안으로 뽑아낸 다음 미리 설치된 부호 61 완충장치 용수철 가운데로 넣어서 부호 62 용수철 끝 가로대-1에 걸어서 다시 용수철 안에서 반대편 부호 63 용수철 끝 가로대-2에 걸은 다음 용수철 가운데를 통과한 부호 23 중심축 봉에 와이어 로우프 끝을 고정시킨다. 이렇게 설치한 완충장치는 탑승기가 지면 가까이 내려가면서 와이어 로우프가 원통에서 다 풀리면 와이어 로우프의 당김이 원통 내 완충장치용 용수철에 가해지면서 와이어 로우프가 위 순서대로 용수철 양쪽 끝을 압축하여 도 6과 같이 완충작용이 발생하여 탑승기의 정지 충격을 완전히 흡수하도록 고안된 완충장치이다.

도 9의 9-A도는 용수철 제동 장치를 탑승기와 연결하여 탑승기에 탑승한 피난인의 하중에 의하여 올라가게 하는 와이어 로우프 차단 분리 장치 중 차단 상태를 도시한 것이며 즉 부호 92 고정핀에 제동 장치틀 양쪽 위에 연결된 부호 18(부호 93을 부호 18로 변경) 와이어 로우프 끝부분을 원형으로 만들어 걸어서 인명 피난 탑승기 스타트 핸들 파이프 부호 28에 다시 끼어서 와이어 로우프 부호 18이 차단되도록 한 것을 나타낸 도시이며 9-B도는 부호 28 파이프 즉 인명 피난 탑승기 스타트 핸들을 아래로 잡아 당겨서 부호 92 고정핀이 파이프에서 분리되어 돌면서 부호 18 와이어 로프가 핀에서 분리되어 탑승기와 분리되는 원리를 도시한 것이다.

도 10은 인명 탑승 피난용 탑승기를 상세하게 나타낸 도시이다.

도 11은 가속도 제동 장치용 와이어 로우프 매듭과 고리를 상세하게 나타낸 도시이다.

위 도면 설명을 참고로 하여 본 고안 장비의 구성과 원리에 대하여 다시 한번 상세하게 설명한다.

[상세 설명]1. 본 고안 장비의 구조는 크게 원동기와 인명 피난용 탑승기로 구성되어 있다.

2. 본 장비의 생명은 피난용 탑승기가 안전하게 하강하여 피난인이 대피할 수 있도록 구성되는 것이 목적이다.

3. 위 목적을 위하여 구성된 피난용 탑승기에 연결된 와이어 로우프는 감고 있는 드럼원통이 안전한 속도로 회전하면서 와이어 로우프가 풀릴 수 있도록 제동 장치용 제동드럼을 와이어 로우프 감기 원통에 부착하여 제동 장치를 구성하였다.

4. 지금부터 본 고안에서 제일 중요한 제동 장치 구성과 기술적 원리에 대하여 자세하게 기술하고자 한다.

제동 장치의 구성은 제동드럼 하면에 자동차 제동라이닝 재질과 동일한 제동라이닝패드를 만들어 밀착하고 역시 이 제동라이닝패드 하면에 압축력이 발생할 수 있도록 용수철을 각각 설치하였다. 용수철 상면은 제동라이닝패드 하면에 부착하고 용수철 하면은 제동 장치틀을 만들어 틀 바닥 위에 설치하여 위 제동라이닝패드 하면과 직각이 되도록 하였다. 그리고 본 장비의 원동기틀 위 상부 양면에 각각 로울러를 하나씩 설치하고 두줄의 와이어 로우프를 각각 한줄씩 로울러를 통과한 후 아래 제동 장치틀 양쪽 위 끝에 각각 연결하고 반대쪽 와이어 로우프 끝을 아래 별도 제작 설치된 피난 탑승기 상부에 설치된 와이어 로우프 차단, 분리 장치 양쪽 끝으로 각각 한줄씩 통과하여 차단, 분리 장치 중앙 도 9의 부호 92 와이어 로우프 고정핀에 걸어서 고정하여 제동 장치틀과 아래 탑승기를 부호 18 와이어 로우프로 연결하였다. 이렇게 연결된 탑승기에 피난인이 타게 되면 피난인 하중에 의하여 와이어 로우프가 위에 설치된 로울러를 통과하면서 당겨지게 된다. 그러면 연결 와이어 로우프 반대쪽 끝에 연결된 제동 장치틀이 상승하게 되면서 제동 장치틀 내에 설치된 용수철이 수축하게 되어 용수철에 압축력이 발생하여 위 제동라이닝패드에 전달되도록 하였다. 이렇게 전달된 압축력은 제동라이닝패드와 밀착된 제동드럼이 회전하게 되면 마찰 제동력이 발생하게 된다. 이 때 마찰 제동력은 탑승기에 탄 피난인의 하중만큼만 용수철을 수축케하고 수축된 정수에 의한 압축력이 발생되므로 피난 하중만큼만 제동력도 발생하게 되는데 그 원리는 다음과 같다.용수철 규격과 압축력이 다음과 같은 용수철을 가지고 상세하게 기술하고자 한다.용수철 자유장이 300mm이고 압축력 정수가 2kgF/mm인 용수철에 20kg의 하중이 가해졌을 때는 용수철의 길이는 10mm가 수축되면서 2차 길이가 290mm가 되고 용수철에 압축력이 20kg 발생하게 된다. 또 자유장 300mm에서 다시 200kg의 하중이 가해진다면 용수철의 길이는 100mm가 수축되고 2차 길이는 200mm가 되며 용수철의 압축력은 200kg이 발생하게 된다. 이렇게 용수철의 압축력은 가해지는 하중에 정비례 한다는 것을 알수 있다.이 법칙을 위 고안된 장비 인명 피난 탑승기와 연결된 제동 장치에 적용한 것이므로 탑승기에 탄 피난인 하중만큼만 용수철에 압축력이 발생하고 발생된 압축력만큼만 제동력이 발생한다는 원리를 알수 있다.5.이렇게 탑승기에 피난인이 다 타게 되면 탑승기 내에 있는 스타트 핸들줄을 잡아 당기면 제동 장치와 연결된 와이어 로우프는 탑승기에서 분리가 되고 탑승기 상부 양쪽에 별도로 연결된 하강용 와이어 로우프가 원통에서 풀리면서 안전한 속도로 탑승기가 하강하게 된다. 하강하면서 혹시 가속도가 붙게 되면 제동드럼 윗면에 설치된 제동 장치가 하나씩 제동드럼에 밀착되면서 가속도를 방지하게 된다. 가속 제동 장치는 미리 압축된 용수철을 설치하고 제동라이닝패드가 제동드럼에서 1∼2mm정도 뜨게 고임 막대 파이프로 고여 두었다가 가속도가 발생하는 지점을 시험 체크하여 그 지점에서 도 11과 같이 와이어 로우프에 설치한 매듭에 연결고리가 걸려서 고리가 당겨지면서 고임 막대 파이프를 고임판에서 분리하게 하여 가속도용 제동라이닝패드가 제동드럼에 밀착되면서 미리 압축된 용수철의 압축력에 의하여 가속도를 제동하여 안전속도가 유지되도록 하였다. 그리고 와이어 로프가 원통에서 다 풀리고 탑승기가 지면에서 80cm 위 정도 왔을때 위 와이어 로우프가 와이어 로우프 감기 원통 속으로 당겨지면 원통 속에 설치된 완충장치용 용수철을 수축케하여 완충작용이 발생하여 탑승기가 안전하게 정지하도록 고안되었다.

현재 국내외적으로 사용 중인 화재 인명 피난 기구보다 고차원적인 월등한 기술과 성능으로 연구, 개발된 본 고안 화재 인명 피난 특수 장비는 건물의 대형화, 고층화에 관계없이 화재 시 대피인 다수가 다함께 화재로부터 피난할 수 있도록 고안이 되었다. 그러므로 앞으로는 고층 건물 고층 아파트 등의 화재로 인한 귀중한 생명이 더 이상 무고하게 희생되는 일이 없도록 최고의 효과를 가져 올 것이다.

Claims (1)

1. R.훅의 법칙인 용수철 변위에 의하여 발생되는 압축력의 원리와 자동차 제동력이 제동라이닝패드 마찰력에서 발생하는 원리를 합성하여 상호 고안된 장비 원동기체 내에 구성된 제동 장치틀과 별도 제작된 인명 피난 탑승기를 연결한 와이어 로우프에 의하여 탑승기에 탑승한 피난인의 하중만큼 원동기 전체틀 상부 양쪽에 각각 설치된 로울러를 통과한 연결 와이어 로우프에 의하여 탑승기가 탑승인의 하중에 의하여 아래로 내려오면 상대적으로 제동 장치틀이 위로 상승하면서 제동 장치틀 내에 설치된 용수철이 탑승인 하중만큼 수축되면서 발생된 압축력이 제동라이닝패드에 전달되어 밀착된 제동드럼 회전에 발생되는 마찰 제동력도 탑승인 하중만큼만 발생되는 원리로 구성된 용수철 제동 장치를 특징으로 한 고층 건물 고층 아파트 화재 인명 피난 특수 장비.