1、第二届机械创新创意大赛作品作品名称：防火救援专业班级： *小组成员：*20*年*月防火救援装置作品简介一设计目的高层建筑一旦发生火灾，人员疏散困难，扑救难度大。高层建筑的灭火救援，除了建筑物必须具备较好的消防扑救面以外，还必须具备登高消防车进行操作的场地，确保消防队到达现场后能快速开展灭火救援工作。因此，设计高层建筑的消防救援显得十分必要。云梯车虽说能伸至楼顶，但没有适当位置供它停靠，况且消防车的救援需要特别不同的场地要求，对路面和周围的建筑都有较高的要求，消防队员只得从楼顶放下救生绳和绳梯，让直升飞机发挥营救人员的作用。因此，我们设计的救援装置尽可能的避免这些不好的因素，让救援更容易，人员也
2、被就的更快，更安全，把人身财产的损失降到最低。二工作原理通过对各种火灾事故救援的研究，我们发现救援确实问题很大，而且不易进行，所以我们提出新的防火救援装置的设计方案。我们的防火救援装置有以下几个结构组成：精准计算装置、地面车的弹射装置、房顶的抽动装置、地面缓冲装置。我们的装置额外增加了精准计算装置，防止了由于弹射时的各种风向或风力等原因造成的误差。我们的创新点在于对于高层的救援不再依靠直升机，而是在于地面的工作，尽最大限度的解救被困人员。装置分几个部分：1、 精准计算装置：这个装置主要有计算机和感受风向和风力的装置组成，能把感受到的风的因素转到计算机，然后进行计算，适当的调整弹射的高度和方向。
3、2、 地面车的弹射装置：此装置主要有强大的发射装置组成，和带动救援细绳的上升炮头，达到房顶，以助下一步的救援。3、 房顶的抽动装置：这部分装置主要是固定完整的并且牢固的箱子，里面还有一到几个转动机和卡紧绳子的装置，使得由弹射装置抛上来的绳子被卡紧，且能转动，来使绳子的拉伸和放松，让被救援者沿绳子顺利滑下。4、 地面缓冲装置：此装置有几层缓冲构成，确保能让沿绳滑下的人顺利进入缓冲装置，一层层减速，平安落地，获救。三、设计计算1、弹射装置的弹射高度及水平距离2、炮头的质量，要尽量轻 3、救援细绳的长度及质量4、救援绳的长度及质量5、救援装备的数量及重量6、抽动装置的最大承受重量四、功能特点1、解决
4、了传统弹射装置救援的盲目性。2、解决了环境条件恶劣使救援措施难以设施的问题。3、解决救援措施局限性大的问题。4、保证了救援人员的安全。5、可以增加救援装置的数量来提高救援速度。五、主要创新点1、功能创新：实现了地面救援和空中救援的完美结合，可以瞬间提高救援的速度，保证救援工作的安全性，让救援的范围扩大。2、机构创新：运用地面弹射来把炮头及救援细绳送到楼顶，然后利用转动机的工作来控制绳子的松紧和长短。3、系统创新组合:让被救援者从高楼沿绳滑下是最大胆的想法，而此装置的实现将是最大创新点。目录1.研究的背景及意义2、设计方案3、理论设计计算4、工作原理及性能分析5、创新点及应用防火救援装置设计说明
5、书一、 研究的背景及意义高层建筑结构复杂、人员密集，一旦失火难以控制。由于楼梯、竖井等烟囱效应，助长火势加速蔓延，由于断电失去照明以及人们的恐慌心理，造成人群疏散困难甚至发生拥挤、踩踏，由于电梯在火灾情况下不能可靠保证正常供电，并且极易将楼宇中的烟气吸入电梯井道并扩散至各个未起火的层面，火灾时禁止使用电梯 的警示标志几乎存在于全球的每一部电梯旁边，这些因素都给高楼人群的应急逃 生带来了极大的难度。 。 目前的消防救援装备能力与高层建筑的发展严重失衡。我国现有消防装备品种单一，用于消防灭火的装备主要是消防水罐车，其喷水远射最大能力目前仅为 8 层楼高，用于登高救援的装备主要是消防云梯车，其举高救
6、援最大能力目前约 50 米，相当于高层建筑的十五层，对于更高的高层建筑火灾来说，这些消防应急救援装备只能是“望楼兴叹”。加之这些装备的机动性差、周边环境影响等诸多因素，已经成为制约高楼火灾有效扑救和救援逃生的致命缺陷。75a bL28m2m图一 云梯消防车在最大作业高度时的示意图根据计算得出：距离消防扑救面 8.78m 范围内不得有任何建筑和妨碍登高的架空物。8.78m 时根据 CT28 云梯车为例得出的结论，如果建筑高度为 50m 时，则登高车操作时所需要的距离约为 15m。表一所列最重的举高消防车的总质量为 33.3t，徐工 SG170 水罐消防车(容积 17m3)，装载总质量 32t，目
7、前这两种类型的消防车在大中城市配备较多，所以消防车道和扑救场地的承载能力应当至少达到 33.3t。所以有必要设计新的救援装置来进行救援二、 原理的提出我们的防火救援装置以一下一组结构组成：精准计算装置、地面车的弹射装置、房顶的抽动装置、地面缓冲装置1、 精准计算装置：此装置要在从消防中心出来时就开始收集天气情况，包括风向和温度，以及初步估计楼层的高度开始计算弹射需要的力度，以一个什么样的初速度把炮头打出去才能正好达到房顶，而不至于打的太近或者太远对其他的物品造成损失。同时还需计算被救援人员从高楼顶滑下的时间和救援绳所能承载的最大重量，不能因为过重而使救援绳偏离。2、 地面车的弹射装置：A、 装
8、置主要为撞针你、击锤，撞针座。B、 原理 弹头等於是一种这样的预制物品: 弹壳形似锥形杯, 只有杯口开口的半包围圆柱形; 底部有可以由手枪部件之一“击针“敲打来点燃的底火, 底火作用是引燃弹膛内部的火药, 可视作是超小的雷管; 弹头是像塞在杯口的大木塞 , 箍在弹壳开口处, 由於弹壳内的火药燃烧膨胀, 强大的推动力使弹头迸发出去, 就像我们玩活塞喷管的原理.。C、 零件的重要结构和功能 套筒内加工的两条凹槽（枪管闭锁装置相关，与枪管扣合），枪管上方加工的两条凸筋（枪管闭锁相关，与枪管扣合，实现枪管闭锁），枪管下方安装的铰链（枪管闭锁相关，使枪管能够上下移动，实现开闭锁），套筒左侧面加工的 1
9、大 1 小缺口（大的为空仓挂机相关，与空仓挂机解脱杆相扣合以实现空仓挂机；小的为枪械分解相关，当空仓挂机解脱杆后端处于此位置时可将其取下，实现套筒与套筒座分离），空仓挂机解脱杆（空仓挂机相关，与空仓挂机解脱杆相扣合；解除空仓挂机；枪械分解相关），撞针座上安装的拉壳钩（自动过程相关，钩住枪弹，实现自动抛壳），退壳挺（自动过程相关，实现自动抛壳），握把保险（保险装置之 1，不握住握把无法扣动扳机，此保险是自动的），套筒保险（保险装置之2，当其处于保险状态时不能向后拉动套筒，同时也不能扣动扳机），击锤弹簧组件（位于握把，击发相关，为击锤提供足够的击锤力）弹头上膛以后, 当扳机动作 , 触发了弹壳后面
10、的引信 ,撞击打出火星，弹壳里的炸药爆炸, 后面是死的，爆破力只能往前发出，推动弹头向前,前面松的弹头，在强大力量的推动下, 弹头沿着炮管射出去。同时对于楼层特别高的建筑还可以借助电磁炮的发射原理。利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成可分为以下几种类型： （一）线圈式：由加速线圈和弹丸线圈构成根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生洛仑兹力，使弹丸加速运动并发射出去 （二）轨道式：利用轨道电流间相互作
11、用的安培力把弹丸发射出去它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块（弹头），通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就是利用轨道炮的发射原理 （三）电热式：原理完全不同于上述两种，其结构也有多种形式最简单的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速 3、房顶的抽动装置 此装置主要有紧固的箱子和电动机组成，箱子必须在房顶牢牢固定好，确保能够承受相当大的力而不会松动。里面的电动机不仅要
12、能有正常交流电带动，而且在由于大楼失火停电时必须有蓄电池等电能装置来进行较长时间供电。当需要救援时，要有人来把从地面弹射上来的炮头放到箱子里标有炮头安放位置的地方，然后启动电动机，电动机会通过救援细绳把真正的救援绳带上来，同时地面上的人员须将救援物资绑在救援绳上，使救援物资能顺利到达房顶。当救援绳被缠绕在电动机的轴上时停止，然后卡紧装置会紧紧地卡住救援绳，保证不会松动。在箱子的表面应该有简易的使用方法，保证大家能能一目了然。4、地面缓冲装置：此装置有三层缓冲装置组成，最上面一层是放汽车的气囊，对这一层进行不断充气。当被救援者落下时，气囊开始喷气，快速降低人的速度，人后气囊的弹性在减弱一次速度。
13、第二层是弹簧层，用均匀分布的细弹簧来降低被救援者的速度。最后一层是质地柔软的弹性装置，在最底层不仅使上面的两层达到水平状态，还能起到缓冲减速作用。三、机构设计（1）炮头 炮头的设计是一个重点，它不仅要有流线型的外表，还要带动细救援绳向房顶飞，并且它的方向还不能有太大的偏移。最后当炮头飞上房顶之后，要能恰当的卡在电动机的轴上，由卡紧装置紧紧卡住，同时还必须有轴向的顺利转动。我们把炮头设计成圆形的，中间凹进去，两边凸出来，中间还固定着一根救援细绳。炮头的材料必须够硬，在碰撞之后不会变形，不会破碎。（ 画图） ） ） ） ） ） ）（2）抽动装置 抽动装置必须要能绝对的固定在房顶，并且外表的简易说明
14、要通俗易懂，里面可以有两个电动机，必要时两个电动机都开，加快救援速度。卡紧装置的材料必须足够硬，在非常大的力拉的时候不会变形，也不会松。（画图） ） ） ） ） ） ） ） ） ） ）四、 结构的优化结构优化这个问题在设计和制作过程当中都有明显的反映，主要反映在：精准计算装置，这部分对环境的计算要求精度必须高，所以尽可能提高此部分装置的测量和精度计算对救援的进展会有里程碑似的帮助。地面弹射装置，这部分的发射原理有很多种，主要根据楼层建筑的高度而定的，所以有必要对设计出来的作品进行多次实验和准确测量，收集数据，尽可能达到一种发射原理可以在不管楼层是高还是低都能精确的达到房顶。所以发射时数据的收集
15、及分析和计算机计算显得十分必要。同时发射装置在一辆车上可以有多个，当第一次发射失败时可以再次进行发射，也可以几个发射装置同时发射，提高救援速度。房顶抽动装置，此部分装置对材料的要求会显得格外高，不仅有在房顶面上的固定一层，而且卡紧装置的材料要好，不能在极限条件下，比如巨大的力时卡的不紧松动，或者打滑等。另外电动机的带动要有比较高的效率，各部分的配合要恰到好处，不能出现较大的间隙配合。五、 制造难点由于工厂、材料、工具等影响我们在制造过程中还是会遇到较多设计时考虑不周全的问题，像组合装配较多就会使精度下降，但是没有什么特别的零件，在制作过程中没有什么大问题。弹射装置的弹簧系数、材料、受力等需要多次尝试及计算。但是主要的就是弹射装置的精度问题，以及缓冲装置的缓冲效果。
