周紅軍 黃 攀 王永泉

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，十堰 442002）

近年來(lái)，隨著中國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)的不斷發(fā)展，尤其農(nóng)村建設(shè)腳步越來(lái)越快，野外機(jī)井?dāng)?shù)量越來(lái)越多，而落井傷人的事件也逐年上升，屢見報(bào)道?，F(xiàn)有救援裝備、救援方法大都存在設(shè)計(jì)不足，難以實(shí)施快速有效救援或救援過(guò)程中易發(fā)生二次傷害[1-5]。本文研發(fā)出一款快速、可靠、安全、舒適的救援裝置，經(jīng)過(guò)實(shí)物模型和實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證了其救援的有效性和可靠性[6]。

1 救援裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

該裝置主要由圓桶形保護(hù)部分和氣囊輔助部分組成，如圖1、圖2所示。

圖1 裝置整體結(jié)構(gòu)（模型）

圖2 裝置整體結(jié)構(gòu)（實(shí)物）

1.2 具體結(jié)構(gòu)

圓桶形保護(hù)部分由單向托舉機(jī)構(gòu)（包括卡板、伸縮塊、彈簧、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、滾珠、銷軸）和保護(hù)桶組成，如圖3、圖4所示?？ò逋ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與保護(hù)桶連接，可以繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但卡板轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)后部與保護(hù)桶接觸，使得卡板向上轉(zhuǎn)動(dòng)可以貼近保護(hù)桶內(nèi)壁，向下轉(zhuǎn)動(dòng)到水平即停從而實(shí)現(xiàn)單向托舉功能；卡板內(nèi)包括彈簧和伸縮塊，伸縮塊前端通過(guò)銷軸裝有滾珠；卡板處于水平位置時(shí)在彈簧作用下伸縮塊被彈出，輔助托舉受困者；當(dāng)受困者進(jìn)入保護(hù)桶時(shí)，單向托舉機(jī)構(gòu)與人接觸卡板被向上抬起，同時(shí)滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧收縮，伸縮塊進(jìn)入卡板（見圖5），受困者便可進(jìn)入桶中且避免被劃傷，然后站立或蹲坐在單向托舉機(jī)構(gòu)上而避免再次墜入井中。

圖3 單向托舉機(jī)構(gòu)（模型）

圖4 單向托舉機(jī)構(gòu)（實(shí)物）

氣囊輔助部分由連接塊、連接桿、側(cè)圍氣囊、側(cè)面氣囊、底部氣囊組成，如圖6所示，便于插接的氣囊桿通過(guò)連接塊與圓桶形保護(hù)部分結(jié)合，可以防止擦傷，保護(hù)受困者身體。當(dāng)被困人員體力不支，上半身進(jìn)入桶中，下半身處于桶外或被卡在井中時(shí)，也可以起到輔助托舉及防擦傷的目的。

圖5 受困者進(jìn)入保護(hù)桶時(shí)單向托舉機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)

圖6 氣囊輔助部分（實(shí)物）

引導(dǎo)裝置由攝像頭、對(duì)講機(jī)、照明燈組成，通過(guò)這些裝置的配合，救援人員可以了解井下被困者的狀態(tài)，相應(yīng)調(diào)整救援裝置的方位和氣囊打開的順序。

升井裝置可采用類似農(nóng)村深井打水的裝置，通過(guò)調(diào)研和查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，這些墜井事故的發(fā)生地多處于農(nóng)村偏遠(yuǎn)地帶，電力設(shè)備和大型挖掘設(shè)備不易到達(dá)。所以，本裝置采用人力輸入，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轆轱提升下部救援裝置。

1.3 裝置組合過(guò)程

當(dāng)被困者落入井底能夠完全進(jìn)入保護(hù)桶時(shí)，可直接使用桶式裝置進(jìn)行救援。

當(dāng)被困者落入井底不能完全進(jìn)入保護(hù)桶或被卡在井中時(shí)，可將帶有氣囊的連接桿插入連接塊，然后通過(guò)保護(hù)桶上預(yù)留的孔用螺栓和蝶型螺母將連接塊迅速手動(dòng)安裝在保護(hù)桶上（見圖1、圖2），通過(guò)被困者身邊的空隙將氣囊桿伸入合適位置，在單向托舉機(jī)構(gòu)的提升和氣囊的保護(hù)、輔助支撐作用下順利升井。

2 實(shí)物驗(yàn)證

當(dāng)在實(shí)物裝置中放入7kg重物時(shí)單向托舉機(jī)構(gòu)亦能正常工作，在三維軟件中選擇合適材料后對(duì)單向托舉機(jī)構(gòu)施加1000N力時(shí)單向托舉機(jī)構(gòu)仍能正常工作。經(jīng)過(guò)實(shí)物及三維模型的多次驗(yàn)證，該裝置能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以對(duì)被困人員實(shí)施快速、可靠、安全、舒適的救援。

3 技術(shù)指標(biāo)

救援裝置在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，經(jīng)計(jì)算可提升重量達(dá)到100kg的被困者，而自身裝置在10kg左右，完全可以滿足實(shí)際救援需求。裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)不同尺寸井口的深井救援。

4 結(jié)語(yǔ)

目前缺少有效的深井救援裝備，現(xiàn)有救援方法在救援過(guò)程中易傷及被困者，且救援效率低下，容易耽擱黃金救援時(shí)間，甚至導(dǎo)致二次墜井事故。圓桶形救援裝置能在狹小深井對(duì)受困人員實(shí)施快速救援，并能防止受困者的擦傷、擠傷及二次墜井等傷害，大幅度提高受困者安全性和舒適性，通過(guò)更換不同直徑的圓桶可適應(yīng)多種尺寸井口的救援。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、便于攜帶，可裝備消防部門和廣大農(nóng)村，最大限度地提高救援效率，充分利用生命救援的黃金時(shí)間。

[1]鄧陽(yáng)春.努力提高綜合應(yīng)急救援能力——如何實(shí)施深井精確救援技術(shù)[J].安全，2017，38（1）：31-32.

[2]張靖，宋家駒，宋志彬，等.小口徑深井救援技術(shù)探討[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2015，（11）：34-37.

[3]楊云凱，鐘佩思，周淑芳，等.兩手式深井救援裝置的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2014，35（11）：1-3.

[4]黃鄭華，李建華，萬(wàn)彬.地下井坑事故安全施救措施和方法研究[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2009，（7）：23-25.

[5]鄭天峰.淺析地鐵坍塌事故搶險(xiǎn)救援對(duì)策和啟示[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2009，28（5）：365-369.

[6]黃攀，耿帥，嚴(yán)豪，等.一種深井落井救援裝置：中國(guó)，CN206198501U[P].2017-05-31.