新型自動抗震床的製作方法
2023-05-24 05:45:46 5
專利名稱：新型自動抗震床的製作方法
新型自動抗震床技術領域
本發明屬抗震防災領域，具體為一種新型的抗震床，該裝置主要用於強震發生時 的救生。
背景技術：
近幾年來，伴隨著地球進入地震活躍區，7級以上的大地震時有發生，建築物的垮 塌帶來的是巨大的人員傷亡和經濟損失。為了減少地震的損害，土木工程結構設計時大多 需要進行抗震驗算和設計。然而抗震設計並不能確保地震時房屋的安全，尤其是7級以上 強震發生時，建築的倒塌損毀還是無法避免。因此在室內建立一個相對穩固的抗震結構可 以從一定程度上起到緊急救生的作用，降低強震來臨時的人員傷亡。目前常用的抗震床為 固定式框架床，為全鋼結構，結構堅固，能夠抵抗樓板垂直墜落的衝擊力和壓力，但是傳統 的框架床佔用的空間大，造價高，而且在強震來臨時有一個致命的弱點由於框架床並非全 封閉體系，樓板在強震時也不一定是垂直塌落，因此房屋倒塌時框架床就很有可能在橫向 傾倒時將人拋出，上部垮塌的碎塊此時也可能對人造成嚴重的傷害。發明內容
本發明目的在於克服現有技術不足，公開一種新型自動抗震床，在強震來臨時能 給人提供一個堅固穩定的救生空間，且床體日常佔用的空間小。本發明是通過以下技術方 案實現的包括床體、保護罩裝置和電路部分，所述床體包括左右前後四面的豎向安置的支撐板、床面板、若干簡支梁和若干橫梁，其中四個支撐板圍成一個矩形框架，其底下形成的矩形平面與地面接觸，其上方形成的矩 形平面之上安置所述的床面板，在上方的矩形平面和床面板之間隔有橫梁和簡支梁，所述 橫梁布置於左右支撐板之間，所述簡支梁布置於前後支撐板之間。
所述保護罩裝置為旋轉式保護罩，其結構包括兩個同圓心的半圓管狀罩體、對應 位於前後支撐板之上的前後兩豎向半圓形面板、兩相同的大齒輪、電機及電機銜接外齒輪， 其中所述兩個半圓管狀罩體同，兩者半徑值大小不同，大半圓管狀罩體安置固定於所述四 個支撐板圍成的矩形框架內，正常狀態下小半圓管狀罩體可疊合在大半圓管狀罩體內，半 徑值小的半圓管狀罩體可以圓心翻轉，旋轉180度後恰翻轉至半徑值大的半圓管狀罩體之 上，如此組合形成一圓柱體。
所述兩半圓形面板，兩者半徑大小不同，位於前支撐板之上的為大半圓形面板，其 半徑值與所述圓柱體的半徑相匹配；位於後支撐板之上的為小半圓形面板，其半徑值小於 所述圓柱體的半徑。
所述小半圓管狀罩體的後側部還固結一後套環,該後套環與小半圓管狀罩體呈一體，小半圓管狀罩體翻轉180度後該後套環恰與小半圓形面板拼接成和大半圓形面板一致 的尺寸，如此與所述兩半圓管狀罩體正好組合形成一閉合的圓柱體空間。
所述小半圓管狀罩體的前側部也固結了一個前套環，該前套環設計成360度，前 套環與小半圓管狀罩體呈一體，前套環的外徑和大半圓形面板半徑一致，同時，在所述大半 圓形面板預製若干滾軸，若干滾軸間呈圓形布置，該圓形的半徑和所述前套環的內徑一致， 所述滾軸包括軸套和固定軸，滾軸通過固定軸固定於大半圓形面板上，滾軸的軸套能以固 定軸迴轉，前套環通過各個滾軸擱置在大半圓形面板上。
所述兩相同的大齒輪，為內齒形環狀齒輪，該兩大齒輪內夾設與小半圓管狀罩體 固結一體的後套環，兩大齒輪內與後套環之間通過螺栓固定。
所述電機銜接外齒輪為外齒形齒輪,為小齒輪，該電機銜接外齒輪同時與所述的 兩環形大齒輪咬合。
電機通過支座固定於後側處的簡支梁上。
電路部分設計了三個依次串聯的開關，該串接的三個開關兩端連接工作電源、電 機形成閉合環路，只有當三個開關均接通時，裝置才會開啟，此三個開關分別為床板觸碰開 關、加速度開關、人工控制開關。
具體的，所述床板觸碰開關為彈簧開關，其上面為床面板，床板觸碰開關均勻分布 在簡支梁上，當有人躺在床上時，床面板由於變形而擠壓觸碰開關，使開關閉合，即當人在 床上時此開關接通，人不在床上時開關斷開。
具體的，所述加速度開關埋置在樓板或者牆內，與裝置分離，精度為O. 01 m/s2，可 調範圍為O. 3 m/s2——10 m/s2，基本上覆蓋強震發生時加速度，能夠顯示當前加速度限 值，可以根據不同地區的房屋抗震等級來調整加速度限值。
具體的，所述人工控制開關為單刀雙擲開關，開關通常接在與加速度開關串聯處， 當突發狀況發生時，萬一加速度開關未響應，床上人員可以手動將開關撥至另一端，直接接 通電路。
當有人在床上時，在壓力作用下床板發生撓曲變形，觸及床板的簡支梁上安置的 彈簧開關，開關閉合。當地震發生時，加速度開關傳感器感應到加速度，且只有當加速度達 到預先設置的閾值時，加速度開關閉合。在人工控制開關閉合的前提下，電路閉合，減速電 機開始工作，帶動其所銜接的外齒輪旋轉，使與其咬合的保護罩兩個大齒輪旋轉，從而帶動 與兩大齒輪中間固結的小半圓管狀罩體向上翻起。小半圓管狀罩體轉動至將要閉合時，其 斜槽結構和自鎖器裝置作用形成自鎖。
為了保障強震時床上人員的生命安全和縮小床體日常佔用的空間，本發明具有如 下特點未開啟前類似普通的家用床，當強震來臨，橫向加速度超過加速開關設計的加速度限 值時，加速度開關接通，位於床面板下側的小半圓管狀罩體開啟，開啟至全封閉時，自鎖裝 置啟動使保護罩鎖死，達到結構的穩定。
開啟後實現近全封閉體系，保護罩以及床體外部板材均為高強耐火材料，能夠抵 御各個方向樓板及碎塊的壓力，同時，保護罩內部包裹有海綿等保護材料，給內部人員提供 一個臨時堅固的救生艙，同時，裝置內部可以放置食物、氧氣、應急物品、通訊用具等，更好 地幫助內部人員等待救援。4
本發明方便安裝，佔地小，適合推廣使用。
圖1本發明裝置的電路示意圖。
圖2本發明裝置床體結構示意圖(去床面板)。
圖3大、小半圓 管狀罩體在正常狀態下疊合的結構示意圖。
圖4大、小半圓管狀罩體在翻轉後組合的結構示意圖。
圖5-1本發明裝置後側部傳動部分結構示意圖。
圖5-2本發明裝置前側部傳動部分結構示意圖。
圖5-3單獨小半圓管狀罩體結構示意圖。
圖6大齒輪結構。
圖7電機銜接外齒輪結構。
圖8為去掉床面板後內部結構示意圖。
圖9為未開啟階段。
圖10為開啟階段圖11為封閉階段示意圖。
圖12為救援開啟階段示意圖。
標記說明床體I、左支撐板11、右支撐板、12、前支撐板13、後支撐板14、床面板 15、床面邊緣板151、簡支梁16、橫梁17、保護罩裝置2、大半圓管狀罩體21、小半圓管狀罩體 22、後套環221、螺栓222、前套環223、大半圓形面板23、滾軸231、小半圓形面板24、大齒輪 25、電機3、電機固定支座31、電機銜接外齒輪32、蓄電池33、床板觸碰開關41、加速度開關 (圖中未示)、人工控制開關43、自鎖裝置5、內部儲藏盒6。
具體實施方式
以下結合附圖對發明技術方案作進一步介紹。
本發明裝置包括床體I、保護罩裝置2和電路部分，它們的結構關係為如圖2、圖8所示，所述床體包括左右前後四面的豎向安置的支撐板(11、12、13、14)、床面板15、若干簡支梁16和若干橫梁17,其中四個支撐板圍成一個矩形框架，其底下形成的矩形平面與地面接觸，其上方形成的矩形平面之上安置所述的床面板，在上方的矩形平面和床面板之間隔有橫梁和簡支梁，所述橫梁布置於左右支撐板之間，所述簡支梁布置於前後支撐板之間。具體的說，由兩橫梁分別固定於端處的前後支撐板上，所述簡支梁的兩端分別擱置在橫梁上並插入到前後支撐板中。
所述保護罩裝置2為旋轉式保護罩，其結構包括兩個同圓心的半圓管狀罩體 (21、22)、對應位於前後支撐板之上的前後兩豎向半圓形面板(23、24)、兩相同的大齒輪 25、電機3及電機銜接外齒輪32，其中所述兩個半圓管狀罩體同，兩者半徑值大小不同，大半圓管狀罩體21安置固定於所述四個支撐板圍成的矩形框架內，正常狀態下小半圓管狀罩體22可疊合在大半圓管狀罩體 內，如圖3所示，半徑值小的半圓管狀罩體可以圓心翻轉，旋轉180度後恰翻轉至半徑值大 的半圓管狀罩體之上，如此組合形成一圓柱體，如圖4所示。
所述兩半圓形面板，兩者半徑大小不同，位於前支撐板之上的為大半圓形面板23， 其半徑值與所述圓柱體的半徑相匹配；位於後支撐板之上的為小半圓形面板24，其半徑值 小於所述圓柱體的半徑。
所述小半圓管狀罩體的後側部還固結一後套環221,該後套環設計成180度,後套 環與小半圓管狀罩體呈一體，小半圓管狀罩體翻轉180度後該後套環恰與小半圓形面板拼 接成和大半圓形面板一致的尺寸，如此與所述兩半圓管狀罩體正好組合形成一閉合的圓柱 體空間。
如圖5-2、圖5-3所示,所述小半圓管狀罩體的前側部也固結了一個前套環223,該 前套環設計成360度，前套環與小半圓管狀罩體呈一體，前套環的外徑和大半圓形面板23 半徑一致，同時，在所述大半圓形面板23預製若干滾軸231，若干滾軸間呈圓形布置，該圓 形的半徑和所述前套環的內徑一致，所述滾軸包括軸套和固定軸，滾軸通過固定軸固定於 大半圓形面板上，滾軸的軸套能以固定軸迴轉，前套環通過各個滾軸擱置在大半圓形面板 上。這樣的話，在整個小半圓管狀罩體向上轉動的時候，與其固結的前套環也將在滾軸上旋 轉，有助於小半圓管狀罩體22作180度翻轉過程的順利進行，完成翻轉後對小半圓管狀罩 體也有加強負載支撐作用，使得圓柱體更穩固。
如圖5-1、圖6所示，所述兩相同的大齒輪25，為內齒形環狀齒輪，該兩大齒輪內夾 設與小半圓管狀罩體固結一體的後套環221，兩大齒輪內與後套環之間通過螺栓222固定。
如圖5、圖7所示,所述電機銜接外齒輪32為外齒形齒輪,為小齒輪，該電機銜接外 齒輪其兩端同時分別與所述的兩並列放置的環形大齒輪25咬合。
電機通過支座31固定於後側處的簡支梁上。
電機旋轉時，依次通過電機銜接外齒輪、兩大齒輪帶動與後套環呈一體的小半圓 管狀罩體22以電機輸出軸為旋轉軸心實現其180度翻裝，形成密閉的圓柱形保護空間。
如圖I所示，本發明裝置的電路部分設計了 3個依次串聯的開關，該串接的三個開 關兩端連接工作電源、電機形成閉合環路，只有當3個開關均接通時，裝置才會開啟，此3個 開關分別為床板觸碰開關41、加速度開關(圖中未示)、人工控制開關43。
所述床板觸碰開關41為彈簧開關，其上面為床面板15，床板觸碰開關均勻分布在 簡支梁16上，當有人躺在床上時，床面板15由於變形而擠壓觸碰開關，使開關閉合，即當人 在床上時此開關接通，人不在床上時開關斷開。
所述加速度開關42埋置在樓板或者牆內，與裝置分離，精度為O. 01 m/s2，可調範 圍為0.3 m/s2——10 m/s2，基本上覆蓋強震發生時加速度，能夠顯示當前加速度限值，可 以根據不同地區的房屋抗震等級來調整加速度限值。裝置啟動完畢耗時大約為5秒，加速 度開關啟動後接通的時間為10秒，10秒後，加速度開關自動斷開，以免電動機燒壞。
所述人工控制開關43為單刀雙擲開關，開關通常接在與加速度開關串聯處，當突 發狀況發生時，萬一加速度開關未響應，床上人員可以手動將開關撥至另一端，直接接通電 路。該啟動電路設計見圖I。
所述工作電源為12V或24V，具體可根據電機電壓確定，本實施例由蓄電池33提供。
本發明裝置的使用主要分為四個階段一為正常使用即未開啟階段，二為開啟階段，三為封閉階段，四為救援開啟階段，分別 對應於圖9—圖12。
未開啟階段抗震床的使用與正常床一致。加速度開關埋置在床外，以避免由於人 為出現的床晃動而啟動床罩。
開啟階段地震來臨時，需要三個開關條件均滿足時方能開啟，開啟階段時間約為 5秒。
封閉階段整個裝置穩定封閉，封閉後人員在床內可以放於儲藏盒6內的食物、氧 氣、應急用品以及通訊用具。
進一步優化，床體的床面板15邊沿可以考慮設計帶有邊緣板151，在保護罩外周 布置若干自鎖器裝置5，自鎖器裝置安裝在邊緣板151上，同時在自鎖器裝置位置對應的保 護罩裝置上開設斜槽結構。本發明裝置在接近閉合時，斜槽彈開自鎖器，使四個自鎖器進入 對應的斜槽開口內，完成自鎖。
救援開啟階段本階段裝置已被救援人員發現，實施床內人員救助。外部人員首先 需將四個自鎖器拉開，內部人員亦可在裝置內部彈開自鎖器，然後手動將保護罩翻開，使內 部人員得救。
權利要求
1.一種新型自動抗震床，其特徵在於，包括床體、保護罩裝置和電路部分， 所述床體包括左右前後四面的豎向安置的支撐板、床面板、若干簡支梁16和若干橫梁，其中 四個支撐板圍成一個矩形框架，其底下形成的矩形平面與地面接觸，其上方形成的矩形平面之上安置所述的床面板，在上方的矩形平面和床面板之間隔有橫梁和簡支梁，所述橫梁布置於左右支撐板之間，所述簡支梁布置於前後支撐板之間； 所述保護罩裝置為旋轉式保護罩，其結構包括兩個同圓心的半圓管狀罩體、對應位於前後支撐板之上的前後兩豎向半圓形面板、兩相同的大齒輪、電機及電機銜接外齒輪，其中 所述兩個半圓管狀罩體同，兩者半徑值大小不同，大半圓管狀罩體安置固定於所述四個支撐板圍成的矩形框架內，正常狀態下小半圓管狀罩體可疊合在大半圓管狀罩體內，半徑值小的半圓管狀罩體可以圓心翻轉，旋轉180度後恰翻轉至半徑值大的半圓管狀罩體之上,如此組合形成一圓柱體， 所述兩半圓形面板，兩者半徑大小不同，位於前支撐板之上的為大半圓形面板，其半徑值與所述圓柱體的半徑相匹配；位於後支撐板之上的為小半圓形面板，其半徑值小於所述圓柱體的半徑， 所述小半圓管狀罩體的後側部還固結一後套環，該後套環與小半圓管狀罩體呈一體，小半圓管狀罩體翻轉180度後該後套環恰與小半圓形面板拼接成和大半圓形面板一致的尺寸，如此與所述兩半圓管狀罩體正好組合形成一閉合的圓柱體空間， 所述小半圓管狀罩體的前側部也固結了一個前套環，該前套環設計成360度，前套環與小半圓管狀罩體呈一體，前套環的外徑和大半圓形面板半徑一致，同時，在所述大半圓形面板預製若干滾軸，若干滾軸間呈圓形布置，該圓形的半徑和所述前套環的內徑一致，所述滾軸包括軸套和固定軸，滾軸通過固定軸固定於大半圓形面板上，滾軸的軸套能以固定軸迴轉，前套環通過各個滾軸擱置在大半圓形面板上， 所述兩相同的大齒輪，為內齒形環狀齒輪，該兩大齒輪內夾設與小半圓管狀罩體固結一體的後套環，兩大齒輪內與後套環之間通過螺栓固定， 所述電機銜接外齒輪為外齒形齒輪，為小齒輪，該電機銜接外齒輪同時與所述的兩環形大齒輪咬合， 電機通過支座固定於後側處的簡支梁上； 電路部分設計了三個依次串聯的開關，該串接的三個開關兩端連接工作電源、電機形成閉合環路，此三個開關分別為床板觸碰開關、加速度開關、人工控制開關。
2.根據權利要求I所述的新型自動抗震床，其特徵在於，所述床板觸碰開關為彈簧開關，其上面為床面板，床板觸碰開關均勻分布在簡支梁上。
3.根據權利要求I所述的新型自動抗震床，其特徵在於，所述加速度開關埋置在樓板或者牆內。
4.根據權利要求I所述的新型自動抗震床，其特徵在於，所述人工控制開關為單刀雙擲開關，開關通常接在與加速度開關串聯處，當加速度開關未響應，床上人員手動將開關撥至另一端，直接接通電路。
全文摘要
本發明屬土木工程抗震領域，具體為一種新型自動抗震床，該裝置主要用於強震發生時的救生。尤其是當強震發生在夜晚時，裝置在短時間內能夠自動開啟，保護床上人員的安全。本發明主要由加速度開關、電機、固定床板、旋轉床罩等組成。可以根據當地建築不同的抗震設防烈度設置不同的加速度限值，當地震來臨，橫波加速度超過限值時，加速度開關觸發，接通電路使裝置旋轉床罩開啟旋轉，直至封閉。裝置設有自鎖區，當床罩完全封閉時，自鎖啟動，使旋轉床罩固定，整個床構成一個近似封閉的穩定體系，旋轉床罩內置海綿等保護材料，保護人的安全。裝置設有多重保護電路，保證有效啟動；加速度開關可調節限值，方便不同地區的使用；床內有比較大的儲物盒，方便在內部儲藏食物、氧氣、應急用品以及通訊用具。
文檔編號A62B31/00GK102973041SQ20121041894
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者肖波, 王越, 肖粵秀, 張偉平 申請人:同濟大學