论文部分内容阅读
近年来，我国经济高速发展，100米以上高层和超高层建筑物的不断增多，这些高层建筑在体现着社会进步的同时也带来了不少安全隐患，层出不穷的高层建筑火灾已经给人们造成巨大损失。由于道路通行条件的限制，现有消防装备的工作高度一般均以100米为限，已经不能满足高层建筑消防救援的需求。针对高层建筑火灾现场的特征及传统消防设备的缺陷，消防装备的研究与开发必须转变观念和研究策略，研究出一种能够适用于高层超高层建筑物的消防救援装置势在必行。 本课题研究的目的是设计一种专门应用于高层超高层建筑物的消防救援装备，为实现紧急状态下现场救援，本课题研究的消防救援装置自带动力，无需借助外在的电力或地面供给，可不受楼层高度的限制。该装置能在消防人员操纵下，以建筑物外墙窗口为支撑点，利用机械臂挂钩在窗口上实现自主攀爬运动，从而解决地面消防设备无法自主攀高的难题。救护人员携带便携式消防器材和水枪加压设备，以便快速灭火，也可利用相邻窗口或楼层的水源进行灭火。为实现快速安置保障环节，装置本身安装可以上下运动的救援吊舱，用于人员和设备的上下输送。本课题研究成果能够丰富消防部队的装备，填补高层和超高层建物消防救援装备的空白。 本文首先对各类攀爬机器人进行分析研究，并结合实际工作环境和需要，确定了高层超高层破窗攀爬式消防救援装置的攀爬形式和驱动方式。高层超高层破窗攀爬式消防救援装置的动力系统由内燃机带动液压系统和电力系统工作，实现电力、液压双动力输出。本课题分别对电力系统、液压系统的动力流程以及救援吊舱驱动电机和液压系统动力源功率进行研究，确定了本装置的总功率及动力分配方案。本研究采用机械臂交替跨步破窗攀爬的攀爬升降工作原理，并分别对机械臂的构型、伸缩方式、钩挂方式、越障方式和破窗原理进行了研究。最终设计了消防救援装置的机械本体结构，包括消防救援装置攀爬机构的构型设计、消防操控平台设计以及救援装置的构型设计。通过Solidworks软件，对消防救援装置整机进行了三维样机建模，直观且充分地表达出各个零部件的尺寸形状和装配模型，最终完成虚拟样机整机设计。利用AMESim软件对支撑机械臂液压回路进行动态特性分析。通过ADAMS仿真软件，对消防救援救援装置进行了动力学仿真分析，对其动态性能进行研究，并利用ANSYS软件分别对攀爬挂钩、支撑挂钩进行了结构强度有限元分析。本课题的研究解决了高层超高层建筑的消防救援难题，并为今后消防救援装备的研究提供了新思路。