一种便于从阳台窗户逃生的多功能装置.doc

附件1：河海大学大学生创新训练计划项目申请表项目名称一种便于从阳台窗户逃生的多功能装置项目编号NJ2010112项目所属一级专业门类机电项目所属二级专业类实用工具项目实施时间起始时间： 2010 年 5 月 完成时间： 2011 年 5 月申请人或申请团队姓名年级学校所在院系、专业联系电话E-mail主持人栾忠飞08河海大学能电院电气专成 员陈阳08河海大学地学院地质专柴燕茹08河海大学环境院给排水专业151518720201051639254郭捷山08河海大学港航院港航专业151958420991021427742王丽颖09河海大学能电院电气专指导教师姓名王惠庆年龄51单位能源与电气学院行政职务/专业技术职务高级实验师，省级电工电子实验教学示范中心、电气自动化实验中心、能电院实验管理中心主任一、课题论证（1.本课题国内外研究现状述评及研究意义。2本课题研究的主要内容、基本思路、研究方法、重点难点、基本观点和创新之处。3前期相关研究成果和主要参考文献。）（一）自救逃生机械设备的研究现状评述及研究意义现状评述火灾是人类生活经常发生却又能造成巨大损失的灾难。当火灾发生及发现时，已成燃烧状态，如自燃、爆炸、电气设备短路及用火不慎等引起火灾。在火灾事故发生中，任何事物都具有突发性特质，如：温度的突然升高、烟气的突然侵入、方向感的突然失去等等。突发性也是火灾中给人们造成恐慌的重要原因。突然的恐惧与危害刺激可能使人们不能冷静的采取应对方式，丧失扑救与逃生的第一时间。现在市面上的火灾应急逃生器械虽然种类众多但多是针对学校、物业、森林、酒店、医院等大型场所及人口密度较大的地方，针对于家庭简单逃生的工具则少之又少，本作品不仅适用于家庭火灾逃生，还适用于单位、厂房逃生，外出旅行的人们如果在紧急情况下能用本品的钩子勾住岩壁，也不是为一种简单而又有效的避难方法。市面上的一些感烟探测器、火灾报警设备、应急灯、防火门、防火卷帘门、气体灭火系统等也只是能将室内的一氧化碳或煤气指数预报出来并没有下一步逃生的作用，所以说设计并完善此作品是十分必要的。当今时代，公众的防盗意识不断增强，防盗窗的使用越来越普及。然而，室内有危险情况发生时，难以通过防盗窗逃生。即便是在没有防盗窗的阳台上，人从室内逃生也是相当的困难。针对这种情况，许多厂家生产出了各种各样的紧急避难及逃生设备，用于不同的急救场合。然而，大多数的产品还只是能起到单一方面的用途，譬如电锯，但其不仅笨重，而且价格不菲，不适于家庭使用。研究意义本作品主要针对室内火灾应急逃生破障，即突发事件，所谓突发性是因为任何火灾的发生事先没有预警，是人所未知的。突然的恐惧与危害刺激可能使人们不能冷静的采取应对方式，丧失扑救与逃生的第一时间。逃生是在灾难严重时必须选择的一种方案。本作品能够在室内出现危急情况时及时从阳台或窗户逃生，从而减少损失，拯救生命安全。（二）研究的主要内容、基本思路、研究方法、重点难点和创新之处。主要内容每次火灾的发生和发展过程都不尽相同，这与建筑物内装饰装修材料、堆放和贮存物品等因素有关，也与建筑物的内部结构有关。民用住宅建筑单元密集，空间相对较小，装饰装修可燃物质多为木材，燃点较低，发生火灾时燃烧迅速，火势集中，易造成大面积燃烧，且逃生路径狭窄、单一，给扑救和逃生都造成障碍。商用建筑相对面积、空间较大，内部装饰装修材料复杂，空气流通良好，发生火灾时，火势猛烈，蔓延迅速，区域人员密度大，如果疏散和逃生无秩无序极易造成群死群伤。让我们通过美国防火委员会科学家做过的一个实验来了解一下火灾的瞬时性。实验为在一间起居室里点燃一个废纸篓，然后记录纸篓从起火到引起一场火灾所需要的时间。结果：纸篓点着两分钟后，烟雾报警器响了；3分钟后，起居室内温度上升到让人致死的温度华氏500度，楼上楼下的房间充满毒烟；4分钟后，楼上楼下的过道已不能通行；再过一会儿，还留在房间里的人就会被烟呛死，或者被烧死。实验表明火灾的瞬时性表现在火场逃生人员对火情的处理方面。处于萌芽状态的火灾，如果及时正确地得到处理，便会避免灾难的发生，相反则会酿成大祸。另一方面瞬时性表现在火场逃生人员的逃生意识上，能否安全撤离火场，只在一念之差，如果掌握了火场逃生基本常识及技能，对逃生做出正确的判断，便会绝处逢生。火灾的瞬时性还表现在火灾本身的无规律性上，现场所采取的一切手段和方法都必须根据火情的发展随机地选择。火场上一般可燃物质较多，火灾蔓延速度较快，往往短时间内热量便会聚集，特别是火灾发展到轰然时，周围气体的温度骤然提高，可以达到几百摄氏度，甚至上千度。人在100摄氏度的环境中即出现虚脱现象，丧失逃生能力，那么，这样的高温对人的危害是可想而知的。火灾的发生必然伴随有大量有毒有害的烟气的生成，而且由于可燃物质的不同，便会生成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨、硫化氢、氮氧化物等成分复杂的有毒气体，被困于火场的人们，吸入这种烟气后，会产生轻重不同的中毒表现。“烟毒猛于虎”，近年来，由于大量新型复合材料的广泛应用，增加了烟气成分的复杂性，一般为多种有毒物质的混合体，其对人体危害远远大于单一有毒气体的危害，如果火场被困人员吸入低浓度烟气，便会出现呕吐、头痛、头晕等症状，吸入大量烟气则可能在瞬间失去知觉，这便是火场群死群伤现象屡屡发生的主要原因。因此，火灾发生时，防止烟气的毒害尤为重要。面临火灾时，人们除了要有一定的室内安全措施，如用湿毛巾捂住鼻子，尽量避免站在窗子等通风的地方，靠近墙角等，还要准备一定的室内逃生器械，本作品结合了小砂轮片及钢管内置逃生绳外结合钩子可以在紧急时刻勾住墙壁等坚硬物以达到逃生目的，它不仅创意新颖而且制作简单，实用性强具有一定的普遍性易于推广。重点难点本作品虽然形式简单，但主要的重点是将小砂轮片及电动机尺寸的选择，钢管的强度及逃生绳的韧性一定要强，将带动部分与逃生部分紧密结合起来是本品的另一大重点；作品的难点在于将小砂轮片与电动机准确的连接起来，小电动机的制作并保证其精准的完成工作是十分困难的。将众多的逃生器械小体积结合起来也是相当不容易的。基本思路确定逃生工具研究思路方法进行模型试验研究相关电路知识及物理原理处理、分析、整理试验结果比对此逃生装置优缺点并予以改善整理设计分析已有的逃生器械得出最终作品，进行总结并撰写报告创新之处在灾难发生时，本作品通过电机带动砂轮片锯断栏杆，并通过杠杆原理利用钢管的撬动从而扩大栏杆间距。之后将钢管架在未锯开的栏杆之间，抽出管内绳子，人爬出阳台，往下滑动。管内所装弹性绳来回折返排列，管中间有个小孔，绳从中间抽出，通过装在管子上的卡子控制绳子下滑速度，并不需要花时间在系绳子及放绳子上。对于无防盗窗的阳台，则利用钢管敲打钩子，使其钉得牢固，紧紧抓住墙壁，用另一个小洞固定绳子，重复上述滑动过程，从而使人向下滑动。管内绳子可以从端口抽出，利用管内所装有的绳子，可以将绳子套在身上或直接抓住绳子，能够达到较低楼层或地面，顺利地逃离灾难现场。本品为套件作品，一部分为锯断装置，另一部分为下滑装置，重量适中。本品能够较好地用于室内逃生，对于有无防盗窗的阳台均适用。锯断装置的使用是本作品的一大特色。通过电机的带动能够锯开强度不是很大的防盗窗，然后将间隙撬大，再通过救生绳使身处阳台的居民逃离。所用救生绳为结实细长的绳子，绳子藏于管中，既不占用过多空间也方便与绳子的放出，在绳端有便于套在身上的安全装置。钩子采用紧贴墙壁构造，能够牢固地抓住墙面。通过旋转螺丝调节下滑速度。钢管的多功能性也是一大创新点。将几种功能结为一体使作品能够更好地为各楼层居民的逃生提供方便。（三）前期主要研究成果及参考文献参考文献1、简易电动机原理与实用技术 郭庆鼎，赵西梅著2、灾难逃生自救手册 民主与建设出版社3、火灾预防，现场补救，自救与逃生-现代企业安全生产中央广播电视大学音像出版社4、高层民用建筑设计防火 科学技术出版社5、建筑火灾安全逃生 北京体育大学出版社6、砂轮片执行标准资料 李兴国 著 7、钢丝绳公称抗拉强度及弹性模量 咸阳石油钢管厂8、织带制绳技术参考资料 上海市纺织科学研究院9、全民防灾应急手册 科学出版社二、项目方案（包括项目的训练目标、前期准备、组织实施、过程管理、实践环节、教师指导、项目结题等） 训练目标通过此次创新实践训练，完成本小组设计的一种多功能阳台逃生装置，即由砂轮片组成的切割机和钢管部分组成的逃生套装。通过本小组成员的协作做成设计样品，帮助不同楼层的人在火灾等紧急情况下安全到达较低楼层，以避免不必要的损伤。前期准备在参加此次创新训练计划之前，由组长组队，我们形成了一个相当优秀的团队，由来自四个不同专业的五名同学组成。首先，我们认真听取了创新训练计划动员大会，并在会后讨论，经两次讨论确定了我们的主题。之后，小组成员分工合作，查阅了图书馆资料（包括近年来与我们研究相关的论文及国内外研究成果），多次讨论协商，确立我们的创新点，实用性，可行性及需求各方面问题，确立了创新题目之后便进行申报表的撰写。组织实施第一阶段：材料收集及整理（2010年05月2010年06月）搜集资料，在充分阅读相关内容的基础上，对目前逃生设备的优点进行整理，并对其存在的问题进行汇总。第二阶段：前期准备及预实验（2010年07月2010年8月）通过对所需各类器材的分析，得到实验器械的基本特征及作用。第三阶段：作品制作阶段（2010年9月2010年2月）使用各类器材，进行作品的制作。第四阶段：作品调试阶段（2011年2月-2011年3月）通过对实验作品的调试，修正并完善作品。第五阶段：结题报告撰写（2011年4月-2011年5月）对已掌握的数据资料和分析成果进行汇总，系统的地撰写结题报告。过程管理：1本实验在实施过程中对各项内容进行明确分工，各位组员本着负责的态度对各类材料进行系统的整理以及核查；2. 在实验期间及时向导师汇报实验进度，求教试验中可能出现的各种问题；3在实验期间严格贯彻学校及实验室的有关规定。教师指导：1. 在材料收集及整理阶段指导老师对相关的专业知识进行讲解。2. 在前期准备及预实验期间指导老师对实验的方案，思路和可行性进行指导3. 在作品制作阶段指导老师进行专业性的辅导；4. 在作品调试阶段指导老师对突发问题的解决进行相应的指导；5. 在最终的项目成果的展示和论证阶段指导老师给予相应的指导。6. 具体地演示及详细的说明。项目结题：在项目结题时，本设备的研究成果将采用实物及论文的形式，对作品做出具体地演示及详细的说明。三、完成项目研究的条件和保障（1申请人或团队情况，包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等；2.学校提供条件，包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等。）1、申请人或团队情况栾忠飞，男，河海大学电气工程及其自动化专业本科学生陈 阳，女，河海大学地质工程专业本科学生；柴燕茹，女，河海大学给水排水工程专业本科学生；郭捷山，男，河海大学港口航道与海岸工程专业本科学生；王丽颖，女，河海大学电气工程及其自动化专业本科学生（1）本团队组员分别来自河海大学电气工程及其自动化、港口海岸与海岸工程、地质工程、给水排水工程专业，已学课程有：高等数学、几何与线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换、计算方法，静力学、动力学、材料力学、水力学，大学物理，程序设计语言FORTRAN、C语言，电路、工程电磁场、电机学、数字电子技术、信号与系统、电气制图等。组员具有较强的自学能力与独立工作能力，掌握了基本的科学研究方法。运用这些知识已具备一定的能力进行本次创新训练计划。（2）本团队组成员各有所长，优势互补。有的擅长编程，有的精通专业知识，还有的极具组织能力。成员们都具有团队协作精神，急切渴望学习、接受新知识。通过学习来完善自己，各成员都有着吃苦耐劳的精神和克服苦难的能力；都带着对创新的热情和激情，准备好去实践我们的创新训练计划。申请人在本科阶段的学习期间学习成绩能保持着较高的水平，在数学分析，计算机编程方面都有着较强的学习和实践兴趣；在2008-2009学年中，组员获得过2008-2009学年度河海大学优秀学生奖学金、“优秀学生干部”、“暑期实践优秀个人”等荣誉称号。（3）小组成员积极性高，具有很强的团队协作能力，本小组成员善于学习，有着缜密的思维，有的擅长编程，有的精通专业知识，还有的极具组织能力。成员们都具有团队协作精神，急切渴望学习、接受新知识。通过学习来完善自己，各成员都有着吃苦耐劳的精神和克服苦难的能力；都带着对创新的热情和激情，准备好去实践我们的创新训练计划。2、学校提供条件（1）指导老师指导老师王惠庆老师经验丰富，多次对我们的计划给予指导。王老师平时从事关于电子、电力、机电等各方面的教学研究工作，另外还在电子设计制作方面有较高造诣。老师平时精于各类创新辅导，有着丰富的理论知识与实践经验。在长期的实验教学中，他积极参与各类竞赛的辅导工作，如挑战杯、节能减排大赛及电气创新杯大赛。相信凭着他的指导，我们可以更圆满地做好这项计划。（2）实验实训情况本组成员在此机械制作方面曾设计具体模型，对项目的可行性进行了分析，并进行了初步的操作，以证实项目的可操作性。（3）学校相关支持学校对本次创新训练计划也做出了很大努力，为我们提供大量的学习机会，并且做出了经济上的相关扶持，对于本次创新训练计划提供了可靠保证。指导老师给予了一定的帮助，对已有设备中存在的缺点提出了一些改正的建议，避免了我们在项目开展过程中走不必要的弯路。另外，学校还提