高校學(xué)生公寓火災(zāi)自救用具設(shè)計(jì)探討和實(shí)踐

高澤琦　鄭超

摘 要：本文從高校學(xué)生公寓存在的安全隱患出發(fā)，對高校學(xué)生公寓發(fā)生火災(zāi)的情況展開了深入調(diào)研，了解火災(zāi)自救工具的背景和研究意義，分析對比現(xiàn)有的國內(nèi)外的一些火災(zāi)逃生裝置，運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的方法，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械創(chuàng)新理論，展開針對學(xué)生公寓火災(zāi)逃生自救工具的設(shè)計(jì)探索，以減少火災(zāi)人員傷亡，增加火災(zāi)中自救的可能性，保護(hù)大學(xué)生的生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)學(xué)校次序穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)自救工具；工業(yè)設(shè)計(jì)

隨著高校的擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)的增加，高校學(xué)生公寓入口越來越密集，建筑高度也越來越高，建筑的安全隱患也越來越多。很多學(xué)生缺乏火災(zāi)自救知識，在火災(zāi)發(fā)生時由于時間、空間等諸多因素的限制，目前適用于高校學(xué)生公寓火災(zāi)自救的工具為數(shù)不多，悲劇的發(fā)生是我們不希望看見的，人員自救逃生是一個急待解決的重要問題。學(xué)生公寓火災(zāi)的有效救援和應(yīng)急逃生，已經(jīng)成為人們高度關(guān)注的社會問題。本項(xiàng)目研究課題針對學(xué)生公寓的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一種在發(fā)生火災(zāi)時，能幫助學(xué)生快速、方便的逃生自救工具。該逃生自救器能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行自動化，操作方便，可折疊，能夠適合各種結(jié)構(gòu)的建筑物，使用電池?cái)[脫電力控制。

經(jīng)過初步的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)目前適用于高校學(xué)生公寓火災(zāi)自救的工具為數(shù)不多，目前主要逃生設(shè)備主要是救生氣墊，這是一種利用充氣產(chǎn)生緩沖效果的高空救生設(shè)備。救生氣墊一般采用強(qiáng)度較高的纖維材料，經(jīng)縫紉、黏合而成，再用高壓氣瓶充氣使用。考慮到救生氣墊的氣墊應(yīng)用受到層高、天氣、地面等因素的影響較大，與在高密度人口的火災(zāi)逃生過程中的需求有一定的矛盾。因此，這種逃生氣墊在高校寢室火災(zāi)中的使用不甚理想。通過大量的閱讀和調(diào)研，我們又發(fā)現(xiàn)了目前國外高樓逃生器的幾種形式：（1）緩降器式。該類逃生器增加鋼絲繩與輪之間的包角，使得鋼絲繩與鋼絲輪之間的摩擦力增加。另外，再利用手控裝置，進(jìn)一步調(diào)節(jié)下降速度的快慢。（2）間歇沖擊式。間歇沖擊式逃生器是通過間歇撞擊能來消耗能量，如利用鐘表中的擒縱叉和擒縱輪原理來消耗能量。（3）液體流動阻尼式。液體流動阻尼式是利用液體流動阻尼把人體勢能轉(zhuǎn)化成液體熱能，從而達(dá)到降低速度的目的。其主要特點(diǎn)是由于液體阻尼的大小取決于外負(fù)載，所以不論人體質(zhì)量的大小均能以比較恒定的速度下降。這些逃生自救器材在功能等各方面參差不齊，大多缺乏實(shí)際的需求支撐。伴隨著國內(nèi)外學(xué)者設(shè)計(jì)師越來越關(guān)注這一問題，學(xué)生公寓火災(zāi)自救工具的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有重要的意義。國外人機(jī)工程學(xué)發(fā)展比較早，在人性設(shè)計(jì)方面早就開始了思考。因此，在這方面的研究成果和實(shí)踐嘗試也比較多，國內(nèi)也越來越重視這方面的研究，對于高校學(xué)生公寓存在的安全隱患也充分重視，一直尋求解決之道，我們的團(tuán)隊(duì)就將致力于此，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，在解決這一問題方面進(jìn)行有益的嘗試和探索。

為了克服現(xiàn)有裝置的不足，我們設(shè)計(jì)了一種應(yīng)急逃生緩降器。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，使用方便，且成本較低有利于推廣。采用最簡單的方式也就是機(jī)械的方式達(dá)到安全穩(wěn)定的效果。該裝置兼具自動控制和手動控制的雙重功效來控制緩降的速度，以便遇險人員降落時能過平穩(wěn)安全的落地，能夠適用與弱勢群體，適用面廣，救生率高。該裝置主要由自動限速和手動限速兩部分組成，其特征在于，有一個由增速器和摩擦離合器組成的自動限速器，通過增速器軸、聯(lián)軸器將增速器和繞線軸連接起來，吊繩繞在繞線軸上，置于外殼內(nèi)，掛鉤與繩相連；手動限速把手作用于摩擦離合器軸上；安全帶系于外殼上，外殼通過螺栓與增速器相連；繞線把手可拆裝。（1）自動調(diào)速。自動限速模塊主要是由增速器和摩擦離合器組成。逃生者在下降的過程中可自動調(diào)速，無須手動操作，無須專業(yè)知識。（2）自動實(shí)現(xiàn)4m/s的勻速下滑。該裝置的液體阻尼系統(tǒng)，能夠使速度變化趨于和緩，起到緩沖作用，而且，液缸的獨(dú)特設(shè)計(jì)，孔徑的精確計(jì)算，再加速度控制器的雙保險，使任何人使用都會保持4m/s勻速下滑。（3）落地前自動減速。該裝置裝有減速裝置，減速裝置可以實(shí)現(xiàn)在落地前8m自動減速，將速度明顯減緩，緩沖效果明顯，這樣對于學(xué)生中的一些弱勢群體來說更加安全。（4）滿足多人使用。該裝置特有的雙線軸結(jié)構(gòu)，能滿足多人循環(huán)使用。（5）收尾存放方便。裝置體積小，重量輕，可折疊，存放十分方便。（6）整機(jī)采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，在高溫等惡劣環(huán)境下都能正常工作，成本低，工作可靠。

通過此課題的研究，我們小組分工明確，利用各自的長處展開調(diào)查，配合默契，使得在前期的調(diào)研工作順利進(jìn)行，為接下去的設(shè)計(jì)工作指明了設(shè)計(jì)方向。在后期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中并沒有孤軍奮戰(zhàn)，而是小組里展開頭腦風(fēng)暴，然后每個小組成員把自己的思路想法用手繪的形式展現(xiàn)出來，接著通過小組討論進(jìn)行各自產(chǎn)品的介紹與聽取其他小組成員的建議進(jìn)行方案修改，最終推出最優(yōu)方案。使我們團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)思維上比以前更加系統(tǒng)化，邏輯化。這次的設(shè)計(jì)探討是一次結(jié)合了我們學(xué)生自身特點(diǎn)的設(shè)計(jì)，在此與各位同學(xué)老師交流，希望在后續(xù)的實(shí)踐中能夠進(jìn)一步深入和完善。

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