一种消防员用紧急避险背包装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于结构工程技术领域，特别是涉及一种消防员用紧急避险背包装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]火灾伴随着现代工业的发展经常出现在新闻报道中，诸如天津塘沽火灾事件等严重火灾，常造成消防官兵的伤亡。随着消防防护技术的发展，虽然消防员配备了越来越齐全的防护用具，但是仍无法阻止火焰和建筑坍塌造成的人身伤亡事故，从而造成了突发灾难时消防员的高伤亡率。
[0003]另一方面，空间结构中可展结构的概念已经在诸多领域取得了实际应用，如卫星天线、现场张拉施工等。考虑到空间结构良好的抗冲击荷载能力，结合相关研究成果报道，可为消防官兵防护用具开发提供新的技术思路。
[0004]因此，如果能为消防官兵开发一套在伤害不可避免发生时的应急可展结构，以缓冲荷载伤害，将会极大提高消防员在重大火灾救援过程中的存活率。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种消防员用紧急避险背包装置及控制方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供的消防员用紧急避险背包装置包括:柔性可展背包和控制端;其中柔性可展背包设置在消防员背后，由柔性柔性拉索3、多根橡胶杆、多个多层螺栓球节点、微型电动卷扬机、双层密闭膜、发气药剂和电子锁组成，组成，其中双层密闭膜是由内层膜和外层膜构成的密闭结构；多个多层螺栓球节点相隔距离设置在内层膜和外层膜的内表面上;每根橡胶杆的两端分别连接在内层膜和外层膜上相近的两个多层螺栓球节点上;柔性柔性拉索3的中部穿过所有位于内层膜和外层膜边缘部位的多层螺栓球节点，一端固定在某一螺栓球节点上，另一端穿过外层膜后与微型电动卷扬机相连;发气药剂设置在双层密闭膜内；电子锁安装在外层膜的外表面上，用于将双层密闭膜及其内的部件锁定在折叠状态;控制端为安装在消防服袖子上的触动按钮和单片机，并且与微型电动卷扬机及电子锁电连接。
[0007]所述的多层螺栓球节点包括内部螺栓球、多个外部螺栓半球、多个连接螺栓和多个滚动轴承;其中内部螺栓球的外圆周面上设有一个圆弧形的凹槽，凹槽内相隔距离设有多个滚动轴承;外部螺栓半球为壳状结构，每个外部螺栓半球上设有一个与内部螺栓球上凹槽位置相对应的柔性拉索3孔；内部螺栓球的外部至少包覆一层由两个外部螺栓半球构成的外层；多个连接螺栓贯穿外部螺栓半球的边缘而插入到内部螺栓球上，由此将外部螺栓半球和内部螺栓球连接成整体。
[0008]所述的外部螺栓半球的数量为2的整数倍。
[0009]当内部螺栓球外部包覆的外层数量大于等于3时，中间设置的多个外部螺栓半球外圆周面上还设置一个安装有滚动轴承的凹槽，最外层的两个外部螺栓半球外圆周面上不设置凹槽，并且相邻外层中的两个外部螺栓半球设置位置相同且柔性拉索3孔相对应。
[0010]如图6所示，本发明提供的消防员用紧急避险背包装置的控制方法包括按顺序执行的下列步骤:
[0011]I)装置上电自检的SI阶段:在此阶段中，控制端上的单片机启动，并检测微型电动卷扬机6及电子锁是否连接正常；
[0012]2)装置空闲的S2阶段:在此阶段装置空闲等待控制人员指令；
[0013]3)判断是否按下触动按钮的S3阶段:在此阶段中，单片机将判断触动按钮9是否被按下，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段;否则返回S2阶段；
[0014]4)展开柔性可展背包的S4阶段:在此阶段中，在单片机的控制下，打开电子锁以解除对双层密闭膜7的约束，这时双层密闭膜7将在橡胶杆4的作用下展开，然后启动微型电动卷扬机6，由此牵引柔性柔性拉索3的中部沿多个与柔性柔性拉索3相连的多层螺栓球节点5上的滚动轴承15滑动，逐渐使柔性柔性拉索3的长度缩短，结果使双层密闭膜7的外端口收紧，在此过程中，柔性柔性拉索3受拉，橡胶杆7受压，直至双层密闭膜7形成球形展开结构而将消防员包裹在其内部，同时发气药剂自动混合而释放出气体，从而将双层密闭膜7充气至设计压强而形成充气球形展开结构，然后进入S5阶段；
[0015]5)装置断电的S5阶段:在此阶段中，当消防员再次按下触动按钮9时，微型电动卷扬机6反向旋转，由此释放柔性柔性拉索3，这时消防员可推开充气球形展开结构逃生。
[0016]本发明提供的消防员用紧急避险背包装置及控制方法具有如下优点:I)携带方便。以背包形式携带在消防员背后及消防服袖子上，无需复杂程序，可即穿即走，符合消防救援特点。2)使用便捷。防护装置通过柔性拉索3自行展开，仅需要按下按钮，使用方便。
【附图说明】
[0017]图1为本发明提供的消防员用紧急避险背包装置初始安装状态示意图。
[0018]图2为本发明提供的消防员用紧急避险背包装置打开状态示意图。
[0019]图3为本发明提供的消防员用紧急避险背包装置上多层螺栓球节点的内部螺栓球结构示意图。
[0020]图4为本发明提供的消防员用紧急避险背包装置上多层螺栓球节点的外部螺栓半球剖视图。
[0021]图5为本发明提供的消防员用紧急避险背包装置上多层螺栓球节点结构示意图。
[0022]图6为本发明提供的消防员用紧急避险背包装置的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的消防员用紧急避险背包装置及控制方法进行详细说明。
[0024]如图1一图5所示，本发明提供的消防员用紧急避险背包装置包括:柔性可展背包I和控制端;其中柔性可展背包I设置在消防员背后，由柔性柔性拉索3、多根橡胶杆4、多个多层螺栓球节点5、微型电动卷扬机6、双层密闭膜7、发气药剂和电子锁组成，其中双层密闭膜7是由内层膜和外层膜构成的密闭结构;多个多层螺栓球节点5相隔距离设置在内层膜和外层膜的内表面上;每根橡胶杆4的两端分别连接在内层膜和外层膜上相近的两个多层螺栓球节点5上;柔性柔性拉索3的中部穿过所有位于内层膜和外层膜边缘部位的多层螺栓球节点5，一端固定在某一螺栓球节点5上，另一端穿过外层膜后与微型电动卷扬机6相连;发气药剂设置在双层密闭膜7内；电子锁安装在外层膜的外表面上，用于将双层密闭膜7及其内的部件锁定在折叠状态;控制端为安装在消防服袖子上的触动按钮9和单片机，并且与微型电动卷扬机6及电子锁电连接。
[0025]所述的多层螺栓球节点包括内部螺栓球111、多个外部螺栓半球12、多个连接螺栓13和多个滚动轴承15;其中内部螺栓球111的外圆周面上设有一个圆弧形的凹槽14，凹槽14内相隔距离设有多个滚动轴承15;外部螺栓半球12为壳状结构，每个外部螺栓半球12上设有一个与内部螺栓球111上凹槽14位置相对应的柔性拉索3孔16;内部螺栓球111的外部至少包覆一层由两个外部螺栓半球12构成的外层;多个连接螺栓13贯穿外部螺栓半球12的边缘而插入到内部螺栓球111上，由此将外部螺栓半球12和内部螺栓球111连接成整体。
[0026]所述的外部螺栓半球12的数量为2的整数倍。
[0027]当内部螺栓球111外部包覆的外层数量大于等于3时，中间设置的多个外部螺栓半球12外圆周面上还设置一个安装有滚动轴承15的凹槽14，最外层的两个外部螺栓半球12外圆周面上不设置凹槽，并且相邻外层中的两个外部螺栓半球12设置位置相同且柔性拉索3孔16相对应。
[0028]如图6所示，本发明提供的消防员用紧急避险背包装置的控制方法包括按顺序执行的下列步骤:
[0029]I)装置上电自检的SI阶段:在此阶段中，控制端上的单片机启动，并检测微型电动卷扬机6及电子锁是否连接正常；
[0030]2)装置空闲的S2阶段:在此阶段装置空闲等待控制人员指令；
[0031]3)判断是否按下触动按钮的S3阶段:在此阶段中，单片机将判断触动按钮9是否被按下，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段;否则返回S2阶段；
[0032]4)展开柔性可展背包的S4阶段:在此阶段中，在单片机的控制下，打开电子锁以解除对双层密闭膜7的约束，这时双层密闭