RU2797207C1 - Rescue device with a guide having variable physical properties in the longitudinal direction and a method for magnetic brake - Google Patents
Rescue device with a guide having variable physical properties in the longitudinal direction and a method for magnetic brake Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797207C1 RU2797207C1 RU2022119627A RU2022119627A RU2797207C1 RU 2797207 C1 RU2797207 C1 RU 2797207C1 RU 2022119627 A RU2022119627 A RU 2022119627A RU 2022119627 A RU2022119627 A RU 2022119627A RU 2797207 C1 RU2797207 C1 RU 2797207C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- guide
- descent
- platform
- rescue device
- permanent magnets
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к способу и устройству для перемещения людей и грузов с высоких сооружений или природных объектов. Изобретение может быть использовано для спасении людей с высотных зданий, скал, отвесных стен в горах и других природных объектов, спуска в шахты, при конструировании лифтов и элеваторов, в строительстве, однако его применение этим не ограничено.The invention relates to a method and device for moving people and goods from high structures or natural objects. The invention can be used to rescue people from high-rise buildings, rocks, sheer walls in the mountains and other natural objects, descend into mines, in the design of elevators and elevators, in construction, but its application is not limited to this.
Уровень техникиState of the art
Для эвакуации людей или грузов с высотных зданий в условиях, когда нормальный выход людей из здания затруднен (отключено электричество, задымление на пожарной лестнице и т.д.), существуют различные устройства. В качестве прототипа принята система спасения на электромагнитном принципе по патенту US8561759.For the evacuation of people or goods from high-rise buildings in conditions where the normal exit of people from the building is difficult (power is turned off, smoke on the fire escape, etc.), there are various devices. As a prototype adopted rescue system on the electromagnetic principle according to the patent US8561759.
Суть прототипа состоит в следующем. Человек одевает специальный спасательный жилет с немагнитной металлической пластиной, которая перемещается вдоль вертикальной направляющей, ограничивающей движение в горизонтальных направлениях. На здании, вдоль этой вертикальной направляющей, монтируется вертикальная полоса из постоянных магнитов. При падении вниз металлической пластины в ней индуцируются вихревые токи, на которые действуют пондеромоторные силы, тормозящие падение. При достижении определенной скорости падения тормозящая электромагнитная сила уравновесит силу гравитационного притяжения, и падение продолжится с постоянной скоростью. Движение же в горизонтальных направлениях невозможно из-за фиксации пластины в направляющей.The essence of the prototype is as follows. A person wears a special life jacket with a non-magnetic metal plate that moves along a vertical guide that limits movement in horizontal directions. On the building, along this vertical guide, a vertical strip of permanent magnets is mounted. When a metal plate falls down, eddy currents are induced in it, which are acted upon by ponderomotive forces that slow down the fall. When a certain falling speed is reached, the retarding electromagnetic force will balance the force of gravitational attraction, and the fall will continue at a constant speed. Movement in horizontal directions is impossible due to the fixation of the plate in the guide.
Недостатки известного способа и устройства заключаются в следующем.The disadvantages of the known method and device are as follows.
1) Сильные постоянные магниты, установленные по всей высоте здания, создают электромагнитную помеху и влияют на работоспособность бытовой электротехники в здании, а также кардиостимуляторы. Экранировать столь распределенную помеху сложно.1) Strong permanent magnets installed along the entire height of the building create electromagnetic interference and affect the performance of household electrical equipment in the building, as well as pacemakers. It is difficult to shield such a distributed interference.
2) Сильные постоянные магниты на здании притягивают различный магнитный мусор (гайки, шурупы, отработанное машинное масло со стальной стружкой и т.д.). При спуске человека этот мусор нарушит нормальное функционирование устройства. Для поддержания работоспособности системы спасения необходимо регулярно чистить полосу из постоянных магнитов от мусора, что непросто, учитывая высоту зданий.2) Strong permanent magnets on the building attract various magnetic debris (nuts, screws, used machine oil with steel chips, etc.). When a person descends, this debris will disrupt the normal functioning of the device. To keep the rescue system working, it is necessary to regularly clean the strip of permanent magnets from debris, which is not easy, given the height of the buildings.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является обеспечение автоматического торможения спасательного устройства без применения тормозных устройств при одновременном устранении необходимости применения множества постоянных магнитов на направляющей, вдоль которой перемещается спасательное устройство.The objective of the invention is to provide automatic braking of the rescue device without the use of braking devices while eliminating the need to use a plurality of permanent magnets on the guide along which the rescue device moves.
Задача изобретения решается с помощью спасательного устройства, состоящего из продолговатой направляющей и площадки спуска. Направляющая является электропроводящей, а площадка спуска снабжена постоянными магнитами и выполнена с возможностью перемещения вдоль направляющей с обеспечением взаимодействия постоянных магнитов с направляющей.The objective of the invention is solved with the help of a rescue device, consisting of an elongated guide and a platform for descent. The guide is electrically conductive, and the descent platform is provided with permanent magnets and is movable along the guide so that the permanent magnets interact with the guide.
Взаимодействие постоянных магнитов с направляющей формирует электромагнитную силу торможения для перемещения площадки спуска вдоль направляющей. Направляющая имеет такие переменные свойства в продольном направлении, что направляющая имеет меньшее электрическое сопротивление (большую электропроводность) у одного конца направляющей, чем у другого конца и/или среднего участка направляющей. Это обеспечивает усиление электромагнитного взаимодействия постоянных магнитов с направляющей при перемещении площадки спуска к концу направляющей, что увеличивает электромагнитную силу торможения и замедляет площадку спуска в конце спуска.The interaction of permanent magnets with the guide forms an electromagnetic braking force to move the descent platform along the guide. The guide has such variable properties in the longitudinal direction that the guide has less electrical resistance (higher electrical conductivity) at one end of the guide than at the other end and/or the middle portion of the guide. This provides an increase in the electromagnetic interaction of the permanent magnets with the guide when the descent platform moves towards the end of the guide, which increases the electromagnetic braking force and slows down the descent platform at the end of the descent.
В предпочтительном варианте площадка спуска может содержать механизм стабилизации спуска, ограничивающий перемещения площадки спуска в направлениях, поперечных продольному направлению направляющей. Кроме того, площадка спуска может содержать ползуны или ролики, обеспечивающие перемещение вдоль направляющей. Площадка спуска предпочтительно обеспечивает возможность размещения на ней человека стоя. В некоторых вариантах площадка спуска может содержать индуктор, вырабатывающий электричество с использованием наведённых при перемещении площадки спуска вдоль направляющей вихревых токов, и осветительное устройство, освещающее с использованием электричества, выработанного индуктором.Preferably, the descent platform may include a descent stabilization mechanism that limits movement of the descent platform in directions transverse to the longitudinal direction of the guide. In addition, the descent platform may contain sliders or rollers that provide movement along the guide. The descent platform preferably allows a standing person to be placed on it. In some embodiments, the descent platform may include an inductor that generates electricity using eddy currents induced when the descent platform moves along the guide, and a lighting device that illuminates using electricity generated by the inductor.
Постоянные магниты преимущественно могут быть размещены четырьмя группами, попарно распределенными в продольном и поперечном направлениях продольной направляющей. Кроме того, постоянные магниты могут быть размещены попарно и встречно с разных сторон направляющей. В частном случае постоянные магниты могут быть выполнены в виде сборок Халбаха.The permanent magnets can advantageously be arranged in four groups distributed in pairs in the longitudinal and transverse directions of the longitudinal guide. In addition, permanent magnets can be placed in pairs and oppositely on different sides of the guide. In a particular case, permanent magnets can be made in the form of Halbach assemblies.
В одном из вариантов направляющая может быть выполнена в виде плоского металлического листа и/или с использованием немагнитного металла. Такой металлический лист может быть профилированным в поперечном сечении, причем профиль может иметь часть для взаимодействия с постоянными магнитами и часть для обеспечения перемещения площадки спуска вдоль направляющей. При этом часть для взаимодействия с постоянными магнитами может иметь меньшее сопротивление у одного конца направляющей, чем у другого конца и/или среднего участка направляющей.In one embodiment, the guide may be made in the form of a flat metal sheet and/or using a non-magnetic metal. Such a metal sheet may be profiled in cross section, and the profile may have a part for interaction with permanent magnets and a part for ensuring the movement of the descent platform along the guide. In this case, the part for interaction with permanent magnets may have less resistance at one end of the guide than at the other end and/or the middle section of the guide.
В другом варианте направляющая с использованием немагнитного металла может содержать рельс, в котором могут перемещаться ролики или ползуны площадки спуска с ограничением перемещений площадки спуска в направлениях, поперечных продольному направлению продолговатой направляющей. В одном из вариантов осуществления изобретения конец рельса может иметь большую электропроводность, чем другой конец и/или средний участок рельса. In another embodiment, the guide using non-magnetic metal may contain a rail in which rollers or sliders of the descent platform can move with limitation of movement of the descent platform in directions transverse to the longitudinal direction of the elongated guide. In one of the embodiments of the invention, the end of the rail may have a greater electrical conductivity than the other end and/or the middle section of the rail.
Задача изобретения также решается с помощью способа магнитного торможения спасательного устройства по любому из вышеописанных вариантов, содержащему следующие шаги: помещают площадку спуска на одном (верхнем или в средней части направляющей) конце и обеспечивают расположение постоянных магнитов с заданным зазором от направляющей; запускают перемещение площадки спуска на второй (нижний) конец направляющей; увеличивают силу электромагнитного взаимодействия постоянных магнитов и направляющей при приближении площадки спуска ко второму концу направляющей; затормаживают перемещение площадки спуска.The task of the invention is also solved using the method of magnetic braking of the rescue device according to any of the above options, containing the following steps: placing the landing platform at one (upper or in the middle part of the guide) end and ensuring the location of permanent magnets with a given gap from the guide; start moving the platform of the descent to the second (lower) end of the guide; increase the strength of the electromagnetic interaction of the permanent magnets and the guide when approaching the descent platform to the second end of the guide; slow down the movement of the descent platform.
Способ предпочтительно содержит предварительный шаг установки направляющей таким образом, что первый конец направляющей устанавливают выше второго конца направляющей. Кроме того, что перед запуском перемещения площадки спуска на ней преимущественно размещают спасаемый объект, а перемещение площадки спуска на второй конец направляющей происходит под действием силы тяжести площадки спуска и спасаемого объекта, размещенного на площадке спуска.The method preferably comprises the preliminary step of mounting the guide such that the first end of the guide is positioned above the second end of the guide. In addition, before starting the movement of the descent platform, a rescued object is mainly placed on it, and the movement of the descent platform to the second end of the guide occurs under the action of gravity of the descent platform and the rescued object placed on the descent platform.
Технический результат заключается в обеспечении автоматического замедления площадки спуска на конечном этапе ее спуска, т.е. при перемещении вдоль конечного участка направляющей. Поскольку второй конец направляющей расположен внизу, а на площадке спуска располагается спасаемый объект (человек, животное, груз), при окончании спуска спасаемого объекта спасательное устройство затормаживает его перемещение и спасаемый объект безопасно и комфортно закачивает спуск, что повышает безопасность остановки. Далее спасенный человек без повреждений или потери сознания, вызванных резкой остановкой без применения торможения в соответствии с настоящим изобретением, может покинуть площадку спуска, а само спасательное устройство может быть применено для спасения следующего объекта.The technical result consists in providing automatic deceleration of the descent platform at the final stage of its descent, i.e. when moving along the end section of the guide. Since the second end of the guide is located at the bottom, and the salvage object (person, animal, cargo) is located on the descent site, at the end of the descent of the salvage object, the rescue device slows down its movement and the salvage object safely and comfortably pumps the descent, which increases the safety of the stop. Further, the rescued person, without injury or loss of consciousness caused by an abrupt stop without applying braking in accordance with the present invention, can leave the descent site, and the rescue device itself can be used to rescue the next object.
Краткое описание чертежаBrief description of the drawing
На фигуре показана структурная схема спасательного устройства.The figure shows a structural diagram of a rescue device.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Далее изобретение описано по отношению к фигуре, на которой представлен возможный вариант осуществления изобретения. Описываемые варианты, в том числе показанный на фигуре, не являются ограничивающими объем охраны изобретения и предназначены лишь для пояснения ее сущности. Объем охраны изобретения определяется последующей формулой изобретения.The invention is further described in relation to the figure, which shows a possible embodiment of the invention. The described options, including those shown in the figure, are not limiting the scope of protection of the invention and are intended only to clarify its essence. The scope of protection of the invention is determined by the following claims.
Для удобства восприятия спасательное устройство изображено и описывается в вертикальном расположении, при котором первый конец направляющей находится наверху, а второй конец направляющей находится внизу, например, у земли. Этот вариант расположения, детально охарактеризованный в описании, не является ограничивающим, поскольку спасательное устройство до эксплуатации может располагаться горизонтально или под наклоном, а приводиться в действие не гравитационными силами, а другими силовыми воздействиями. Таким образом, настоящее изобретение в широком смысле относится к самым разным спасательным устройствам, которые могут быть расположены любым образом и обладают всеми признаками, указанными в независимом пункте формулы изобретения.For ease of understanding, the rescue device is shown and described in a vertical arrangement, with the first end of the guide at the top and the second end of the guide at the bottom, for example, at the ground. This arrangement, described in detail in the description, is not limiting, since the rescue device before operation can be located horizontally or at an angle, and be driven not by gravitational forces, but by other force influences. Thus, the present invention relates in a broad sense to a wide variety of life-saving devices, which can be arranged in any way and have all the features specified in the independent claim.
На фигуре приведена структурная схема спасательного устройства. Устройство содержит продолговатую направляющую 1 и площадку спуска 2, которая имеет постоянные магниты 4 и может быть снабжена роликами 3. Продолговатая направляющая установлена в вертикальном положении около стены дома, однако такое расположение является не обязательным для реализации, а предпочтительным и позволяющим обеспечить максимум пользы (спасенных жизней и грузов) при ее эксплуатации в экстренных ситуациях, например, таких как пожар. Важно, чтобы один конец направляющей был выше другого конца, чтобы площадка спуска могла перемещаться сверху вниз под действием гравитации без каких-либо источников питания.The figure shows a structural diagram of the rescue device. The device contains an elongated guide 1 and a
Немагнитная направляющая является электропроводящей, что необходимо для возбуждения в ней вихревых токов вследствие перемещения около нее магнитов. Она может быть выполнена, например, с использованием металла, что упрощает ее изготовление, поскольку в таком варианте для ее изготовления потребуются только металлические детали. В другом варианте направляющая может быть выполнена из других материалов, в том числе диэлектрических, но снабжена электропроводящим (например, металлическим) слоем, который может быть создан, например, напылением, приклеиванием фольги или пластин и т.п.The non-magnetic guide is electrically conductive, which is necessary to excite eddy currents in it due to the movement of magnets around it. It can be made, for example, using metal, which simplifies its manufacture, since in this embodiment only metal parts are required for its manufacture. In another embodiment, the guide may be made of other materials, including dielectric ones, but provided with an electrically conductive (for example, metallic) layer, which can be created, for example, by sputtering, gluing foil or plates, etc.
В предпочтительном варианте направляющая выполнена с использование немагнитных металлов, в число которых может входить алюминий, медь, титан, дюралюминий, бронза, немагнитная нержавеющая сталь и др. В случае использования немагнитного металла упрощается конструкция направляющей и/или площадки спуска, поскольку в этом случае отсутствует необходимость обеспечения зазора между постоянными магнитами и направляющей, который обеспечивал бы неприлипание магнитов к направляющей (и, как следствие невозможность их перемещения относительно направляющей), что необходимо для направляющих из ферромагнитных металлов. Например, при использовании немагнитного металла постоянные магниты могут применяться в качестве ползунов, что устраняет применение дополнительных элементов. Кроме того, для немагнитной направляющей отсутствует проблема ее очистки от налипшего магнитного мусора.In the preferred embodiment, the guide is made using non-magnetic metals, which may include aluminum, copper, titanium, duralumin, bronze, non-magnetic stainless steel, etc. the need to provide a gap between the permanent magnets and the guide, which would ensure that the magnets do not stick to the guide (and, as a result, they cannot move relative to the guide), which is necessary for guides made of ferromagnetic metals. For example, when using a non-magnetic metal, permanent magnets can be used as sliders, which eliminates the use of additional elements. In addition, for a non-magnetic guide there is no problem of cleaning it from adhering magnetic debris.
В одном из вариантов направляющая может быть выполнена в виде плоского металлического листа. Такой металлический лист может быть профилированным в поперечном сечении, причем профиль может иметь часть для взаимодействия с постоянными магнитами и часть (или несколько частей) для обеспечения перемещения площадки спуска вдоль направляющей. При этом часть для взаимодействия с постоянными магнитами имеет меньшее сопротивление у одного конца направляющей, чем у другого конца и/или среднего участка направляющей, как это объясняется далее.In one embodiment, the guide may be made in the form of a flat metal sheet. Such a metal sheet may be profiled in cross section, and the profile may have a part for interaction with permanent magnets and a part (or several parts) for ensuring the movement of the descent platform along the guide. In this case, the permanent magnet interaction part has less resistance at one end of the guide than at the other end and/or the middle portion of the guide, as will be explained later.
В другом варианте направляющая может содержать рельс из немагнитного металла. Для взаимодействия с постоянными магнитами может быть предназначена внешняя поверхность головки рельса, а основание может использоваться для крепления рельса, например, к стене дома. Между основанием и головкой рельса находится шейка, около которой образуются углубления, в которых (или в котором) могут перемещаться ролики или ползуны площадки спуска с ограничением перемещений площадки спуска в направлениях, поперечных продольному направлению продолговатой направляющей. Как объяснено далее, конец рельса может иметь меньшее сопротивление, чем другой конец и/или средний участок рельса.Alternatively, the guide may comprise a non-magnetic metal rail. The outer surface of the rail head can be designed to interact with permanent magnets, and the base can be used to fasten the rail, for example, to the wall of a house. Between the base and the head of the rail there is a neck, near which recesses are formed, in which (or in which) the rollers or sliders of the descent platform can move with limitation of movement of the descent platform in directions transverse to the longitudinal direction of the elongated guide. As explained further, the end of the rail may have less resistance than the other end and/or the middle section of the rail.
Площадка спуска 2 снабжена постоянными магнитами 4 и перемещается вдоль направляющей 1 с обеспечением взаимодействия постоянных магнитов 4 с направляющей 1.The
Постоянные магниты могут входить в состав площадки спуска или прикрепляться к ней на постоянной основе или заменяемым образом. Соединение может быть разъемным или неразъемным, клеевым, винтовым, зажимным, сварным или любым другим, известным из уровня техники.Permanent magnets may be incorporated into or attached to the descent platform in a permanent or replaceable manner. The connection may be detachable or permanent, glued, screwed, clamped, welded or any other known from the prior art.
Постоянные магниты преимущественно могут быть размещены четырьмя группами, попарно распределенными в продольном и поперечном направлениях продольной направляющей, что обеспечивает стабильность положения площадки спуска и магнитов относительно направляющей. Кроме того, постоянные магниты могут быть размещены попарно и встречно с разных сторон направляющей, как это объяснено далее. Permanent magnets can advantageously be placed in four groups distributed in pairs in the longitudinal and transverse directions of the longitudinal guide, which ensures the stability of the position of the descent platform and the magnets relative to the guide. In addition, the permanent magnets can be placed in pairs and opposite sides of the guide, as explained below.
В частном случае постоянные магниты могут быть выполнены в виде сборок Халбаха. Такие сборки постоянных магнитов состоят из линейки однородно намагниченных постоянных магнитов, набранных в последовательности, при которой у каждого последующего постоянного магнита его вектор намагничения повернут относительно предыдущего постоянного магнита на фиксированный угол кратный 90°. Обычно этот угол составляет 90° или 45°. Характерной особенностью такой сборки является усиление магнитного поля с одной стороны. Такая сборка постоянных магнитов позволяет увеличить тормозящую силу почти вдвое по сравнению с постоянной ориентацией вектора намагниченности магнитов. Поэтому сборки Халбаха являются предпочтительным вариантом установки магнитных сборок на площадке спуска.In a particular case, permanent magnets can be made in the form of Halbach assemblies. Such assemblies of permanent magnets consist of a line of uniformly magnetized permanent magnets assembled in sequence, in which each subsequent permanent magnet has its magnetization vector rotated relative to the previous permanent magnet by a fixed angle multiple of 90°. Typically this angle is 90° or 45°. A characteristic feature of such an assembly is the strengthening of the magnetic field on one side. Such an assembly of permanent magnets makes it possible to increase the braking force almost twice as compared with the constant orientation of the magnetization vector of the magnets. Therefore, Halbach assemblies are the preferred option for installing magnetic assemblies at the descent site.
Площадка спуска и направляющая имеют такие взаимодействующие поверхности или формы, которые обеспечивают размещение площадки спуска в непосредственной близости около направляющей и ее перемещение вдоль направляющей. Например, направляющая может быть плоской и снабженной бортиками, которые не дают площадке спуска отдаляться от направляющей. Или площадка спуска может быть снабжена выступами, охватывающими края направляющей и обеспечивающими нахождение площадки спуска около направляющей. В других вариантах площадка спуска может иметь продольное ребро, которое может входить в углубление в направляющей. Кроме того, возможны и другие варианты.The descent platform and the guide have such interacting surfaces or shapes that provide the location of the descent platform in close proximity to the guide and its movement along the guide. For example, the guide may be flat and provided with ribs that prevent the descent platform from moving away from the guide. Or the descent platform may be provided with protrusions covering the edges of the guide and ensuring that the descent platform is located near the guide. In other embodiments, the descent platform may have a longitudinal rib that may fit into a recess in the guide. In addition, other options are possible.
Для избегания возможных в прототипе нежелательных эффектов переворачивания и зацепов в некоторых вариантах осуществления могут быть предусмотрены механизмы автоматической коррекции траектории движения – механический или электромагнитный. Механизм стабилизации спуска ограничивает перемещения площадки спуска в поперечных направлениях. Кроме того, площадка спуска может содержать ползуны или ролики, обеспечивающие перемещение вдоль направляющей. To avoid possible undesirable effects of turning over and hooks in the prototype, in some embodiments, mechanisms for automatic correction of the trajectory of movement can be provided - mechanical or electromagnetic. The descent stabilization mechanism limits the movement of the descent platform in transverse directions. In addition, the descent platform may contain sliders or rollers that provide movement along the guide.
В первом (механическом) варианте стабилизации движения предлагается изготавливать направляющую из плоского металлического листа, закрепляемого снаружи к стене здания или природного объекта, и рельса, устанавливаемого вдоль металлического листа. Площадка снабжена роликами или ползунами, которые свободно перемещаются в профиле рельса вниз вдоль траектории движения, задаваемой рельсом. В то же время, профиль рельса ограничивает возможности тележки перемещаться в направлениях, перпендикулярных траектории движения.In the first (mechanical) version of motion stabilization, it is proposed to make a guide from a flat metal sheet fixed outside to the wall of a building or natural object, and a rail installed along the metal sheet. The platform is equipped with rollers or sliders that move freely in the rail profile down along the motion path specified by the rail. At the same time, the profile of the rail limits the ability of the trolley to move in directions perpendicular to the trajectory of movement.
Во втором (электромагнитном) варианте стабилизации движения предлагается, как и в первом варианте, изготавливать направляющую в виде плоского металлического листа. Однако вместо роликов в профиле рельса, для стабилизации движения предлагается располагать магниты парами по обе стороны листа. Магниты располагают парами (парными группами) так, чтобы приближение одного магнита пары к проводнику означало бы удаление другого магнита пары от проводника. Известно, что сила отталкивания магнита от проводника нелинейно зависит от расстояния магнит-проводник. Следовательно, при приближении одного магнита пары к проводнику, сила, отталкивающая этот магнит, не будет скомпенсирована отталкиванием второго магнита пары, расположенного дальше от проводника. Это означает появление отрицательной обратной связи, автоматически возвращающей отклонившуюся от траектории движения площадку в естественное положение.In the second (electromagnetic) version of motion stabilization, it is proposed, as in the first version, to make the guide in the form of a flat metal sheet. However, instead of rollers in the rail profile, to stabilize the movement, it is proposed to place magnets in pairs on both sides of the sheet. The magnets are arranged in pairs (pair groups) so that the approach of one magnet of the pair to the conductor would mean the removal of the other magnet of the pair from the conductor. It is known that the force of repulsion of a magnet from a conductor depends non-linearly on the distance between the magnet and the conductor. Therefore, when one magnet of a pair approaches a conductor, the force repelling that magnet will not be compensated by the repulsion of the second magnet of the pair located farther from the conductor. This means the appearance of negative feedback, which automatically returns the platform that has deviated from the trajectory of movement to its natural position.
Для исключения наклонов достаточно разнести магниты по высоте, т.е. всего иметь (минимум) четыре магнита (группы магнитов).To eliminate tilts, it is enough to spread the magnets in height, i.e. total to have (at least) four magnets (groups of magnets).
В то же время необходимо отметить, что площадка спуска и/или направляющая могут и не снабжаться механизмами стабилизации спуска. В таких вариантах обеспечение расположения площадки спуска около направляющей может обеспечиваться ограничителями (бортиками, профилями и т.п.), не дающими площадке спуска отклоняться от направляющей.At the same time, it should be noted that the descent platform and/or guide may not be provided with descent stabilization mechanisms. In such embodiments, the location of the descent platform near the guide can be provided by limiters (sides, profiles, etc.) that prevent the descent platform from deviating from the guide.
Площадка спуска должна располагаться на таком расстоянии от направляющей, чтобы обеспечивалось взаимодействие постоянных магнитов, которыми снабжена площадка, с направляющей. Взаимодействие магнитов с направляющей должно обеспечивать наведение перемещающимися вдоль направляющей постоянными магнитами вихревых токов, достаточных для обеспечения торможения при превышении скорости площадки безопасной величины. The descent platform should be located at such a distance from the guide that the interaction of the permanent magnets with which the platform is equipped with the guide is ensured. The interaction of the magnets with the guide should ensure that the permanent magnets moving along the guide induce eddy currents sufficient to provide braking when the speed of the platform exceeds a safe value.
Как известно из электродинамики (см. И.Е. Тамм “Основы теории электричества”, М: Наука, 1989), движение постоянного магнита вызывает появление вихревых токов в расположенных рядом проводниках тока. Величина токов тем больше, чем больше скорость перемещения магнита. Эти вихревые токи создают электромагнитные силы, действующие как на магнит, так и на проводники. А направление сил таково, что они тормозят и отталкивают от проводников движущийся магнит.As is known from electrodynamics (see I.E. Tamm “Fundamentals of the Theory of Electricity”, M: Nauka, 1989), the movement of a permanent magnet causes the appearance of eddy currents in nearby current conductors. The magnitude of the currents is greater, the greater the speed of movement of the magnet. These eddy currents create electromagnetic forces that act on both the magnet and the conductors. And the direction of the forces is such that they slow down and repel the moving magnet from the conductors.
Таким образом, при свободном падении площадки, закрепленные на ней постоянные магниты вызывают в направляющей вихревые токи, которые тормозят движение площадки и отталкивают ее от проводника. Скорость спуска ограничена тормозящим эффектом электромагнитных сил, действующих между магнитами и металлическим профилем. Это позволяет сделать спуск гладким, без рывков. Никаких внутренних или внешних источников питания данной системе не требуется. Thus, during the free fall of the platform, the permanent magnets fixed on it cause eddy currents in the guide, which slow down the movement of the platform and repel it from the conductor. The descent speed is limited by the braking effect of the electromagnetic forces acting between the magnets and the metal profile. This allows you to make the descent smooth, without jerking. No internal or external power supply is required for this system.
Скорость движения площадки для заданного диапазона весов спускаемых грузов зависит от суммарного магнитного момента установленных постоянных магнитов и настраивается изменением числа магнитов, без переделки направляющей. Скорость перемещения, регулируемая силой торможения, не должна превосходить известную величину максимальной безопасной скорости движения. Величина максимальной безопасной скорости зависит от области применения (например, может отличаться для транспортировки людей и грузов) и может выбираться оптимальной.The speed of platform movement for a given range of weights of lowered cargoes depends on the total magnetic moment of the installed permanent magnets and is adjusted by changing the number of magnets, without altering the guide. The speed of movement, regulated by the braking force, should not exceed the known value of the maximum safe speed of movement. The value of the maximum safe speed depends on the application (for example, it may differ for the transport of people and goods) and can be chosen optimally.
Предлагаемое спасательное устройство работает следующим образом. Площадка спуска предпочтительно обеспечивает возможность размещения на ней человека стоя. Человек становится на площадку спуска, находящуюся на предохранительном стопоре для предотвращения спуска без груза. Под воздействием веса выше заданного предела стопор отключается, и площадка спуска начинает движение вниз под действием силы тяжести. При достижении площадки спуска нижней точки происходит остановка площадки спуска на стопоре.The proposed rescue device works as follows. The descent platform preferably allows a standing person to be placed on it. A person stands on the descent platform, which is on a safety stopper to prevent descent without a load. Under the influence of a weight above the specified limit, the stopper is turned off, and the descent platform begins to move down under the influence of gravity. When the descent platform reaches the lower point, the descent platform stops on the stopper.
Подобные спасательные устройства, известные из уровня техники, обладают таким недостатком, как резкая остановка площадки спуска при достижении нижней точки. Это может вызвать травмы или неприятные ощущения у спускающихся людей или животных, а также повредить спускаемые груз.Such rescue devices known from the prior art have such a disadvantage as an abrupt stop of the descent platform when reaching the bottom point. This can cause injury or discomfort to descending people or animals, and damage the descending payload.
Для преодоления этого недостатка спасательное устройства в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает замедление скорости перемещения площадки спуска при приближении площадки к нижнему концу направляющей. Для этого направляющая имеет большую электропроводность у одного конца направляющей, чем у другого конца и/или среднего участка направляющей. Благодаря этому при перемещении площадки спуска к нижнему концу направляющей с большей электропроводностью между направляющей и постоянными магнитами происходит более мощное электромагнитное взаимодействие, что увеличивает электромагнитную силу торможения и замедляет площадку спуска в конце спуска.To overcome this shortcoming, the rescue device according to the present invention slows down the speed of the descent platform when the platform approaches the lower end of the guide. To do this, the guide has a greater electrical conductivity at one end of the guide than at the other end and/or the middle section of the guide. Due to this, when the descent platform moves to the lower end of the guide with greater electrical conductivity, a more powerful electromagnetic interaction occurs between the guide and permanent magnets, which increases the electromagnetic braking force and slows down the descent platform at the end of the descent.
Например, замена на нижнем участке движения электропроводящего пути материалом с большей электропроводностью (например, замена нержавеющей стали медью) позволяет увеличить тормозящую силу и уменьшить скорость движения площадки на этом участке, что повышает безопасность остановки. For example, replacing the electrically conductive path in the lower section of the movement with a material with a higher electrical conductivity (for example, replacing stainless steel with copper) allows you to increase the braking force and reduce the speed of the platform in this section, which increases the safety of stopping.
В соответствии с изобретением магнитное торможение спасательного устройства осуществляется следующим образом. Площадка спуска помещается на первом (верхнем) конце или в средней части направляющей и постоянные магниты располагаются с заданным зазором от направляющей. Зазор задается с учетом необходимости обеспечения такого электромагнитного тормозящего взаимодействия постоянных магнитов и направляющей, при котором будет обеспечена комфортная и/или безопасная скорость спуска площадки с грузом, человеком или животным. Далее запускают перемещение площадки спуска на второй (нижний) конец направляющей. По мере спуска площадки, при приближении площадки спуска ко второму концу направляющей, увеличивается сила электромагнитного взаимодействия постоянных магнитов и направляющей за счет увеличенной электропроводности направляющей, и это затормаживает перемещение площадки спуска (т.е. замедляет ее перемещение, уменьшает ее скорость).In accordance with the invention, the magnetic braking of the rescue device is carried out as follows. The descent platform is placed at the first (upper) end or in the middle part of the guide, and the permanent magnets are located with a given gap from the guide. The gap is set taking into account the need to ensure such an electromagnetic braking interaction of permanent magnets and the guide, which will ensure a comfortable and / or safe speed of descent of the platform with a load, a person or an animal. Next, the movement of the descent platform to the second (lower) end of the guide is started. As the platform descends, when the descent platform approaches the second end of the guide, the force of the electromagnetic interaction of the permanent magnets and the guide increases due to the increased electrical conductivity of the guide, and this slows down the movement of the descent platform (i.e. slows down its movement, reduces its speed).
Благодаря настоящему изобретению на конечном этапе спуска площадки, т.е. при перемещении вдоль участка направляющей, прилегающего ко второму концу, происходит ее замедление. Поскольку второй конец направляющей в процессе штатной эксплуатации расположен внизу, а на площадке спуска располагается спасаемый объект (человек, животное, груз), при окончании спуска спасаемого объекта спасательное устройство затормаживает его перемещение и спасаемый объект безопасно и комфортно закачивает спуск, что повышает безопасность остановки. Далее спасенный человек без повреждений или потери сознания, вызванных резкой остановкой без применения торможения в соответствии с настоящим изобретением, может покинуть площадку спуска, а само спасательное устройство может быть применено для спасения следующего объекта. Замедление происходит автономно и автоматически, вследствие того, что электрическое сопротивление направляющей на одном (нижнем) и другом конце отличается.Thanks to the present invention, at the final stage of the descent of the platform, i.e. when moving along the section of the guide adjacent to the second end, it slows down. Since the second end of the guide during normal operation is located at the bottom, and the salvage object (person, animal, cargo) is located on the descent site, at the end of the descent of the salvage object, the rescue device slows down its movement and the salvage object safely and comfortably pumps the descent, which increases the safety of stopping. Further, the rescued person, without injury or loss of consciousness caused by an abrupt stop without applying braking in accordance with the present invention, can leave the descent site, and the rescue device itself can be used to rescue the next object. Deceleration occurs autonomously and automatically, due to the fact that the electrical resistance of the guide at one (lower) and the other end is different.
Спускаемое устройство может быть выполнено, например, в виде плоской площадки или кабинки. Спасательное устройство может работать без груза, но перед запуском перемещения площадки спуска на ней преимущественно размещают спасаемый объект, а перемещение площадки спуска на второй конец направляющей происходит под действием силы тяжести площадки спуска и спасаемого объекта, размещенного на площадке спуска. The descent device can be made, for example, in the form of a flat platform or a cabin. The rescue device can operate without a load, but before starting the movement of the descent platform, a rescued object is mainly placed on it, and the movement of the descent platform to the second end of the guide occurs under the action of gravity of the descent platform and the rescued object placed on the descent platform.
Что касается магнитной помехи, она будет меньше, чем в прототипе, по ряду причин. Во-первых, спасательные устройства можно хранить компактно на чердаке или крыше здания. Во-вторых, помещение, где хранятся спасательные устройства, можно экранировать, например, обив стальным листом. В-третьих, общее количество магнитов должно быть меньше, чем в прототипе.As for the magnetic interference, it will be less than in the prototype, for a number of reasons. First, rescue devices can be stored compactly in the attic or roof of a building. Secondly, the room where rescue devices are stored can be shielded, for example, upholstered with steel sheet. Thirdly, the total number of magnets must be less than in the prototype.
Следовательно, данная система сохраняет все преимущества прототипа перед традиционно используемыми системами спасения: компактность, энергонезависимость, простота использования, возможность установки на новые и уже существующие высотные сооружения или отвесные обрывы в горах или скалах.Therefore, this system retains all the advantages of the prototype over traditionally used rescue systems: compactness, energy independence, ease of use, the ability to install on new and existing high-rise structures or steep cliffs in mountains or rocks.
При этом предлагаемая система избавлена от недостатков прототипа.At the same time, the proposed system is free from the shortcomings of the prototype.
В некоторых вариантах для повышения безопасности площадка спуска может содержать индуктор, вырабатывающий электричество с использованием наведённых при перемещении площадки спуска вдоль направляющей вихревых токов, и осветительное устройство, освещающее с использованием электричества, выработанного индуктором. Индукторы будут переводить наведённые вихревые токи в электричество для освещения площадки спуска. Для подобной системы не требуется химических источников тока и поэтому срок хранения ограничивается только сроком деградации изоляции и светодиодных источников света. Выбор различной формы и материалов проводящих металлических дорожек вдоль пути позволяет регулировать скорость движения груза вдоль траектории движения. In some embodiments, to improve safety, the descent platform may contain an inductor that generates electricity using eddy currents induced when the descent platform moves along the guide, and a lighting device that illuminates using electricity generated by the inductor. The inductors will convert the induced eddy currents into electricity to illuminate the descent site. Such a system does not require chemical current sources and therefore the shelf life is limited only by the degradation of the insulation and LED light sources. The choice of various shapes and materials of conductive metal tracks along the path allows you to adjust the speed of the movement of the load along the trajectory.
Claims (19)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2797207C1 true RU2797207C1 (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6062350A (en) * | 1995-04-13 | 2000-05-16 | Alfons Saiko | Braking system for an amusement device |
| GB2393652A (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-07 | Michael Godwin | Escape apparatus for tall buildings |
| GB2437949A (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-14 | Michael Godwin | Electromagnetic retarder for passenger platform hoist |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6062350A (en) * | 1995-04-13 | 2000-05-16 | Alfons Saiko | Braking system for an amusement device |
| GB2393652A (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-07 | Michael Godwin | Escape apparatus for tall buildings |
| GB2437949A (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-14 | Michael Godwin | Electromagnetic retarder for passenger platform hoist |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2836173T3 (en) | Linear electric motor | |
| US20110042167A1 (en) | Escape devices for high-rise buildings | |
| KR20060060024A (en) | Lifting auxiliary | |
| US7278601B2 (en) | Speed-adjustable life-saving apparatus | |
| CN101780314A (en) | Adjustable-speed descent control device for high-rise lifesaving | |
| CN204938625U (en) | Used during elevator falling fender guard | |
| RU2797207C1 (en) | Rescue device with a guide having variable physical properties in the longitudinal direction and a method for magnetic brake | |
| RU2797298C1 (en) | Rescue device with a guide having a variable form in the longitudinal direction and a method for magnetic brake | |
| US20040182646A1 (en) | Rapid escape system for buildings | |
| CN203139419U (en) | Lifesaving stairway fast-sliding device for high-rise building | |
| CN107187994A (en) | A kind of lift appliance without trailing cable still workable when building has a power failure | |
| CN101293125A (en) | Reciprocating live-saving equipment | |
| CN200977335Y (en) | Life-saving slow drop-down device | |
| CN106219369A (en) | Elevator protection network | |
| CN201200729Y (en) | Reciprocating type live-saving equipment | |
| CN109399415B (en) | Permanent-magnet retarding safety protection device for elevator | |
| CN111298310B (en) | Super high-rise lifesaving equipment capable of overcoming high-altitude fear | |
| CN208200057U (en) | A kind of elevator fall protection equipment | |
| CN204938624U (en) | Used during elevator falling brake equipment | |
| CN211827661U (en) | Space weightlessness simulation device and space weightlessness simulation system | |
| CN115414607A (en) | Track type throttling slow-descending life-saving device for high-rise residence and working method thereof | |
| CN101745187A (en) | Emergency escape system for high-rise building | |
| GB2393652A (en) | Escape apparatus for tall buildings | |
| JP2001328781A (en) | Obliquely traveling slider | |
| CN202096614U (en) | Self-adaptive electromagnetic damped descent control device for high-rise buildings |