圆桶形快速深井救援装置设计

周红军 黄 攀 王永泉

（湖北汽车工业学院 机械工程学院，十堰 442002）

近年来，随着中国城乡建设的不断发展，尤其农村建设脚步越来越快，野外机井数量越来越多，而落井伤人的事件也逐年上升，屡见报道。现有救援装备、救援方法大都存在设计不足，难以实施快速有效救援或救援过程中易发生二次伤害[1-5]。本文研发出一款快速、可靠、安全、舒适的救援装置，经过实物模型和实验操作验证了其救援的有效性和可靠性[6]。

1 救援装置的结构设计

1.1 整体结构

该装置主要由圆桶形保护部分和气囊辅助部分组成，如图1、图2所示。

图1 装置整体结构（模型）

图2 装置整体结构（实物）

1.2 具体结构

圆桶形保护部分由单向托举机构（包括卡板、伸缩块、弹簧、转动轴、滚珠、销轴）和保护桶组成，如图3、图4所示。卡板通过转动轴与保护桶连接，可以绕转动轴自由转动，但卡板转至水平位置时后部与保护桶接触，使得卡板向上转动可以贴近保护桶内壁，向下转动到水平即停从而实现单向托举功能；卡板内包括弹簧和伸缩块，伸缩块前端通过销轴装有滚珠；卡板处于水平位置时在弹簧作用下伸缩块被弹出，辅助托举受困者；当受困者进入保护桶时，单向托举机构与人接触卡板被向上抬起，同时滚珠转动弹簧收缩，伸缩块进入卡板（见图5），受困者便可进入桶中且避免被划伤，然后站立或蹲坐在单向托举机构上而避免再次坠入井中。

图3 单向托举机构（模型）

图4 单向托举机构（实物）

气囊辅助部分由连接块、连接杆、侧围气囊、侧面气囊、底部气囊组成，如图6所示，便于插接的气囊杆通过连接块与圆桶形保护部分结合，可以防止擦伤，保护受困者身体。当被困人员体力不支，上半身进入桶中，下半身处于桶外或被卡在井中时，也可以起到辅助托举及防擦伤的目的。

图5 受困者进入保护桶时单向托举机构工作状态

图6 气囊辅助部分（实物）

引导装置由摄像头、对讲机、照明灯组成，通过这些装置的配合，救援人员可以了解井下被困者的状态，相应调整救援装置的方位和气囊打开的顺序。

升井装置可采用类似农村深井打水的装置，通过调研和查阅相关资料发现，这些坠井事故的发生地多处于农村偏远地带，电力设备和大型挖掘设备不易到达。所以，本装置采用人力输入，通过转动辘轱提升下部救援装置。

1.3 装置组合过程

当被困者落入井底能够完全进入保护桶时，可直接使用桶式装置进行救援。

当被困者落入井底不能完全进入保护桶或被卡在井中时，可将带有气囊的连接杆插入连接块，然后通过保护桶上预留的孔用螺栓和蝶型螺母将连接块迅速手动安装在保护桶上（见图1、图2），通过被困者身边的空隙将气囊杆伸入合适位置，在单向托举机构的提升和气囊的保护、辅助支撑作用下顺利升井。

2 实物验证

当在实物装置中放入7kg重物时单向托举机构亦能正常工作，在三维软件中选择合适材料后对单向托举机构施加1000N力时单向托举机构仍能正常工作。经过实物及三维模型的多次验证，该装置能达到设计要求，可以对被困人员实施快速、可靠、安全、舒适的救援。

3 技术指标

救援装置在结构优化设计后，经计算可提升重量达到100kg的被困者，而自身装置在10kg左右，完全可以满足实际救援需求。装置采用模块化设计，能实现不同尺寸井口的深井救援。

4 结语

目前缺少有效的深井救援装备，现有救援方法在救援过程中易伤及被困者，且救援效率低下，容易耽搁黄金救援时间，甚至导致二次坠井事故。圆桶形救援装置能在狭小深井对受困人员实施快速救援，并能防止受困者的擦伤、挤伤及二次坠井等伤害，大幅度提高受困者安全性和舒适性，通过更换不同直径的圆桶可适应多种尺寸井口的救援。装置结构简单、成本低、便于携带，可装备消防部门和广大农村，最大限度地提高救援效率，充分利用生命救援的黄金时间。

[1]邓阳春.努力提高综合应急救援能力——如何实施深井精确救援技术[J].安全，2017，38（1）：31-32.

[2]张靖，宋家驹，宋志彬，等.小口径深井救援技术探讨[J].消防技术与产品信息，2015，（11）：34-37.

[3]杨云凯，钟佩思，周淑芳，等.两手式深井救援装置的设计[J].煤矿机械，2014，35（11）：1-3.

[4]黄郑华，李建华，万彬.地下井坑事故安全施救措施和方法研究[J].消防技术与产品信息，2009，（7）：23-25.

[5]郑天峰.浅析地铁坍塌事故抢险救援对策和启示[J].消防科学与技术，2009，28（5）：365-369.

[6]黄攀，耿帅，严豪，等.一种深井落井救援装置：中国，CN206198501U[P].2017-05-31.