[发明专利]人体坠落防护吸能系统

说明书

本发明提供了人体坠落防护吸能系统，包括一个或多个易碎的吸能单元形成的可压溃的吸能防护结构，所述吸能防护结构受坠落人体冲击时会在厚度方向发生压溃应变。本发明较好地减轻了人体坠落后所受的伤害。

技术领域

本发明涉及一种人体坠落防护吸能系统。

背景技术

在造成意外事故死亡的原因中，坠落是继交通事故后的第二大原因。由此可见，如何有效地减轻坠亡事故的危害是一个很重大的社会问题。

在这些坠亡事故中，有的是从建筑高楼上坠落的，这里面不但有无意的事故，也有有意跳楼自杀，或在高楼发生火灾时不得已而跳楼。例如在火灾现场，在视频中有时会看到人从楼上不得已而跳下，因坠落而亡，消防救援人员也无能为力，这让人感到很痛心和震撼。在与消防救援人员调研沟通中获悉，如何减轻或消除人体坠落事故的伤害，目前还没有一个成熟且通用有效的方法。消防救援人员，有时可以使用一些消防网、救生垫等，但效果不好。救生结果具有不确定性，和场地天气等自然条件关系很大；设置需要时间，而且在坠落高度比较高时没有效果。另外，常用的坠落人体防护装置，所用的垫、网和气囊材料，大多是弹性体，吸能效果不佳。

发明内容

本发明提供了人体坠落防护吸能系统，系统包括由一个或多个易碎的吸能单元形成的可压溃的吸能防护结构，所述吸能防护结构承受坠落人体冲击时会在厚度方向发生压溃应变。所述吸能单元或者可压溃吸能防护结构中的吸能，当然是指用于吸收坠落人体的动能。所述可压溃，在本领域中当然是指：该结构可被运动的坠落人体压溃破坏，从而减少人所受的伤害载荷。所述厚度方向，又可称为竖直方向。

所述吸能防护结构包括如下特性：(1)这种防护结构的压溃应变过程是个局部现象，防护结构被压溃的面积和受人冲撞的接触面大小相当；(2)每个所述吸能单元由整体性完好的轻质脆性材料组成。

本吸能系统安装在人体可能的坠落点下的水平支撑面上，在它受到坠落人体冲击时，与人体接触的系统接触面局部，通过不断地牺牲自身的过程，或不断地被坠落人体压溃破坏掉的过程，使坠落人体会在系统的厚度方向上不断坠入而逐渐减速，坠落人体的动能在比较小载荷水平下逐渐地被系统吸收掉，直到坠落人体停止，从而减轻人体在如果没有此系统情况下的伤害程度。

每个所述吸能单元可有如下特性：

(1)在被压溃过程中，直至接近压实开始点时，吸能单元保持相对不变的压溃强度(压溃强度在本文亦称压溃应力)；

(2)进入朔性压溃阶段之后，当压缩停止时，吸能单元不会有反弹。

通常，系统的吸能单元有特定的强度、密度和压溃破坏下的特征，所述特定的指视防护效果需要而定。

任选地，各所述吸能单元在竖直方向的总厚度h由下列因素决定：所述吸能单元的材料压溃强度σ、所述吸能单元的接近常值的压溃强度的最大材料应变∈、人体坠落点高度H、坠落人体质量m和坠落人体平均水平截面积A，h与H和/或m正相关，与σ、∈和/或A成反比；各所述吸能单元的σ、∈可相同，如，所述总厚度h≥mgH/(∈σA)，g为重力加速度。

具体而言，本文H是指人体的坠落高度，与吸能防护结构中高度最高的吸能单元的上表面的高度差；本文A是人体与吸能防护结构接触部分的平均水平截面积。

任选地，所述吸能单元的材料压溃强度σ和密度ρ，由下列因素决定：人体坠落点高度H、坠落人体质量m和坠落人体平均水平截面积A，和拦停人体的最大过载目标值K(单位是g)；各所述吸能单元的σ、∈、ρ可相同，如，所述吸能单元的强度σ和密度ρ满足：[(2ρgH+σ)A]/(mg)＜K。

当然，本领域公知的是，人体质量m和截面积A、拦停人体的最大过载目标值K对不同的人群是不同的，所以在设计时，要综合考虑到可能受害人的年龄、性别、坠落姿态、安全余量等因素。

任选地，所述吸能系统在同一水平面上包括至少两个吸能单元；各吸能单元之间留有空隙，