Результат интеллектуальной деятельности: ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Изобретение относится к специальной мобильной технике, в частности к пожарно-спасательным машинам, которые предназначенны для тушения пожаров и эвакуации людей из зданий и сооружений при чрезвычайных ситуациях.

Известно устройство для проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ в обрушенных зданиях и сооружениях при чрезвычайных ситуациях (патент RU №2198705, кл. А62B 1/00 и A62B 1/02, опубл. в 2003 г.). Устройство содержит автомобиль, на раме которого расположена поворотная платформа с телескопическим трапом, на трапе размещена лифтовая тележка и люлька. К люльке подается вода по гибкому пожарному рукаву. Тележка перемещается по рельсам и служит для транспортировки (эвакуации) пострадавших и перевозки небольших грузов. Это устройство малоэффективно при эвакуации людей, т.к. работа тележки циклическая (имеется холостой ход), что не позволяет производить массовую эвакуацию людей при чрезвычайной ситуации. Половина времени затрачивается на холостой ход лифтовой тележки. Кроме этого, транспортировка людей при большом угле наклона телескопического трапа представляет угрозу жизни находящимся в тележке.

В другом устройстве (патент RU №2079312, кл. A62B 1/02, опубл. в 1997 г.) для проведения пожарно-спасательных работ в здании на раме автомобиля установлена колонна переменной высоты (рабочее положение колонны - вертикальное). Верхняя секция колонны поворотная и принимает горизонтальное и близкое к нему положение. Эвакуация людей производится по горизонтальной секции в сторону вертикальной колонны, где размещена кабина лифта. Кабина, наполненная людьми, спускается по вертикальной колонне вниз, люди выходят из нее, затем кабина поднимается, и люди вновь ее наполняют, цикл повторяется.

Данная конструкция, как и предыдущая, циклического действия, т.е. теряется время на холостой ход, что недопустимо при чрезвычайных ситуациях.

При спуске людей с высотного этажа посредством различных устройств (спасательные рукава, наклонные желоба и пр.) важным моментом является обеспечение безопасных условий скольжения. Например, в устройстве для замедления падения тел (патент SU №1790948 А1, кл. A62B 1/20, опубл. в 1993 г.), для гашения скорости движущегося человека, внутри вертикального канала установлен зигзагообразный эластический рукав, на изгибах которого размещены гасящие элементы (амортизаторы).

Однако такая конструкция гашения скорости скольжения человека небезопасна, т.к. рукав поворачивается в местах изгиба и человек может лицом ударять в стенку рукава и раниться. Кроме этого, люди разной комплектации и физического состояния не смогут безопасно спускаться в зигзагообразном рукаве вертикальной колонны.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является пожарная машина (патент RU №2236271 C2, кл. A62C 27/00, опубл. в 2004 г.). Пожарная машина включает колесное шасси и платформу с выдвижными опорными устройствами (аутригеры или домкраты). На платформе расположено опорно-поворотное устройство с телескопической стрелой. Телескопическая стрела выполнена в виде набора соосно размещенных одна в другой секций со ступеньками и люлькой на конце последней секции.

К недостаткам этого технического решения можно отнести технологическую ограниченность при эвакуации людей из высотного здания: люди разного возраста и физического состояния поодиночке спускаются по лестнице вниз, некоторым из них необходимо специальное сопровождение при спуске (инвалиды, дети и др.) все это требует значительного времени. У многих людей наблюдается боязнь высоты, что также влияет на время эвакуации.

Технической задачей изобретения является сокращение времени на эвакуацию людей при чрезвычайной ситуации из высотных зданий и обеспечение безопасности их спуска по лестнице пожарной машины.

Для решения данной задачи пожарно-спасательная машина включает в себя шасси автомобиля, платформу, опорно-поворотное устройство, телескопическую лестницу с люлькой на конце, причем каждая секция телескопической лестницы снабжена поворотными скользящими щитами и тормозными подпружиненными элементами. Каждый щит имеет на одном торце эластичный скользящий элемент, а каждая пара тормозных элементов образует форму усеченного конуса, меньшее основание которого направлено по ходу спуска людей - сверху вниз. Поворотные скользящие щиты каждой секции телескопической лестницы приводятся в рабочее положение (открываются) только тогда, когда угол наклона лестницы α_н больше угла скольжения α_ск, т.е. α_н>α_ск. Например, для пары трения скольжения - щиты из пластика, а материал одежды синтетика (хлопок, джинсовая ткань) - угол скольжения равен: 20÷23° (для летних условий при естественной влажности материалов трущейся пары), 15÷43° (для летних условий и увлажненном состоянии материалов трущейся пары), 8÷20° (для зимних условий).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид машины - транспортное положение; на фиг. 2 - машина в рабочем положении; на фиг. 3 - секция телескопической лестницы в транспортном положении (скользящие щиты расположены в вертикальном положении и зафиксированы, при этом они прижали к решетчатому ограждению лестницы тормозные подпружиненные элементы), на фиг. 4 - секция телескопической лестницы со скользящими щитами и тормозными поворотными элементами (рабочее положение).

Пожарно-спасательная машина включает колесное шасси 1, на платформе которого расположено опорно-поворотное устройство 2 с выдвижной телескопической лестницей 3, на конце которой располагается люлька 4.

Телескопическая лестница 3 состоит из отдельных секций со ступеньками и боковых решетчатых ограждений. В каждой выдвижной секции телескопической лестницы 3 установлены продольные поворотные щиты 5 и подпружиненные тормозные элементы 6, образующие конусность, направленную по ходу спуска людей вниз по лестнице (фиг. 4). На конце каждого щита 5 имеется гибкий эластический скользящий элемент 7.

Пожарно-спасательная машина работает следующим образом. Прибыв на место проведения аварийно-спасательных работ и тушения пожара, оператор пожарно-спасательной машины устанавливает машину в рабочее положение и выдвигает телескопическую лестницу 3 к очагу, где произошел пожар или обвал здания. Спасатели проходят по ступенькам лестницы в люльку 4, производят тушение пожара и одновременно эвакуируют людей. Если угол наклона α_н телескопической лестницы 3 по отношению к горизонту меньше 20÷23° (летние условия, естественная влажность, скользящие щиты 5 изготовлены из пластика, а материал одежды людей: синтетика, хлопок или джинсовая ткань), то люди спускаются по ступенькам лестницы 3 вниз и по приставной лестнице 8 сходят на землю. Если в процессе проведения аварийно-спасательных работ идет дождь, а угол наклона α_н лестницы 3 находится в пределах 15÷42°, то люди скользят по щитам 5 и спускаются вниз. В исключительных случаях, если нет скольжения (не та ткань одежды или угол наклона лестницы находится в пределах 15÷31° и ткань одежды джинсовая), то люди помогают себе руками, отталкиваясь от бортов лестницы, и так скользят вниз.

В зимних условиях люди из здания эвакуируются путем схода вниз по лестнице 3, если угол наклона (α_н) пожарной лестницы 3 находится в пределах 8÷12°. В данном случае скользящие щиты 5 не открываются и находятся в вертикальном положении (ступеньки лестницы доступны).

Указанные величины угла наклона α_н лестницы 3, при которых наступает скольжение, установлены экспериментально. Эксперименты проводились на специально разработанной лабораторной установке. Значение угла наклона площадки α_н (имитация скользящих щитов 5 лестницы 3), при котором начиналось скольжение тела, фиксировалось электронным прибором DUG 30 фирмы «Hammer» (Германия). Прибор, угломер цифровой DUG 30 «Hammer», имеет следующие показатели:

- диапазон измерений 0…220°C,

- точность измерений угла ±0,1°C,

- температура окружающей среды от -20°C до +85°C,

- напряжение питания 9 В.

Температура окружающей среды при испытаниях измерялась жидкостным термометром (диапазон измерения от минус 40° до плюс 50°, класс точности 2).

В летних условиях температура окружающей среды при проведении экспериментов составляла +20÷22°С. Полученные данные приведены в табл. 1 и 2

Экспериментальные исследования в зимнее время проводились при температуре окружающей среды от минус 6° до минус 8°. Полученные данные представлены в табл. 3.

Из данных таблиц 1-3 видно, что наиболее выгодным материалом для скользящих щитов 5 пожарной лестницы 3 является пластик (наблюдается минимальное значение угла скольжения α_ск). Это также имеет положительный эффект и с точки зрения веса щитов 5 (телескопическая лестница 3 нагружается минимально, т.к. пластик по сравнению с другими рассмотренными материалами наиболее легкий). Этот материал (пластик) и рекомендуется использовать для изготовления скользящих щитов 5.

В зависимости от того, где расположен очаг поражения в здании, оператор пожарно-спасательной машины направляет к нему пожарную лестницу 3 и определяет по имеющимся у него приборам угол наклона лестницы 3. Если в здании, на месте очага поражения, собралось небольшое количество людей, то они самостоятельно или при помощи спасателя спускаются по лестнице 3 вниз. Если необходимо срочно эвакуировать большое количество пострадавших и если это малоподвижные люди или дети и угол наклона α_н лестницы 3 больше 20÷23° (лето) и 8÷13° (зима), то на ступеньки лестницы 3 (по команде оператора) опускаются скользящие щиты 5 и люди скользят по этим щитам вниз. При этом автоматически раскрываются тормозные элементы 6, образуя конусность по направлению спуска людей. Люди скользят по щитам 5 вниз с постоянной и безопасной скоростью. Безопасная скорость регулируется величиной раскрытия тормозных элементов 6 (величина раскрытия регулируется пружинным механизмом).

Если в процессе эвакуации имеет место плохое скольжение (другой материал одежды, дождь идет, угол наклона лестницы менее 42° и пр.), то люди могут сами отталкиваться от бортов лестницы и так скользить вниз.

Если угол наклона α_н лестницы 3 меньше указанных пределов (20÷23° - летом при естественной влажности материалов трущейся пары; 15÷42° - летом при увлажненном состоянии материалов трущейся пары - эвакуация производится в дождливую погоду; 8÷13° - зимой), то скольжения по щитам 5 не будет происходить и их не следует открывать. Эвакуация в данном случае происходит путем спуска по ступенькам лестницы 3, т.е. традиционным способом.

Когда требуется срочная эвакуация людей из здания, возможны варианты, например, человек в спешке может взять картонку (пластиковый пакет) сесть на нее (на него) и так скользить. В данном случае имеет место трение пары «пластик-картон» («пластик-полиэтиленовый пакет»). Для определения угла скольжения для этих пар проведены экспериментальные исследования в летних условиях (температура 20÷22°C, влажность естественная). Данные измерений представлены в табл. 4.

Если угол наклона лестницы 3 будет меньше значений, указанных в табл. 4, то скольжения не будет. В таких случаях скользящие щиты 5 не открываются и тормозные элементы 6 прижаты щитами 5 к вертикальным стенкам лестницы 3. Спуск людей из здания будет происходить традиционным способом.

Таким образом, по величине угла установки телескопической лестницы 3 и с учетом погодных условий оператор машины принимает решение - открывать скользящие щиты 5 или не открывать.

При величине угла установки телескопической лестницы 3 больше величины угла скольжения:

20,5÷23,3° (летние условия, естественная влажность);

15,93÷42,3° (летние условия, увлажненное состояние материалов трущейся пары);

8,06÷12,8° (зимние условия);

34,57÷33,73° (летние условия для трущейся пары «пластик-картон»);

17,18° (летние условия для пары «пластик-полиэтилен») будет происходить надежное скольжение человека по лестнице 3.

Для обеспечения постоянной и безопасной скорости скольжения, например 1 м/с, боковые тормозные элементы (створки) 6 тормозят движение спускаемых людей. Тормозные элементы 6 (створки) подпружинены, причем жесткость пружин по мере открывания створок увеличивается, т.е. пружины выполнены с переменной жесткостью. Это позволяет при спуске ребенка прикладывать небольшие усилия для раскрытия створок 6 и в то же время производить торможение спуска ребенка. Для небольшого поворота створок 6 достаточно усилие от движения ребенка. При спуске (скольжении) взрослых людей открытие тормозных элементов 6 производится также за счет контакта человека с элементом 6.

Для закрытия пространства (неровностей) между секциями телескопической лестницы 3 на щитах 5 имеются гибкие скользящие элементы 7.

По сравнению с имеющимися образцами пожарно-спасательной техники предложенная машина позволяет значительно быстрее и эффективнее производить пожарно-спасательные и другие неотложные работы при пожарах и разрушениях в зданиях и сооружениях, т.е. появилась возможность спасти из здания большее число людей за более короткое время.