В ранее проведённых исследованиях авторами была рассмотрена проблема обеспечения своевременной эвакуации детей из веревочных парков [1]. На основе результатов моделирования пожара и натурных наблюдений за эксплуатацией веревочных парков, выявлена неэффективность существующих мер по своевременной эвакуации детей при их нахождении на маршруте веревочного парка. Для решения проблемы предложено специальное техническое устройство для спуска детей с высоты маршрута верёвочного парка [5]. Для проверки работоспособности теоретической модели устройства разработана его физическая модель и проведены ее испытания (рисунок 1).

Рисунок 1 – Фото физической модели специального технического устройства

По итогам испытаний можно сказать, что теоретическая модель в целом работоспособна, поскольку ее натурный макет успешно выполнил функцию спуска грузов различной массы. Однако, в ходе испытаний скорость спуска изменялась прямо пропорционально массе грузов: чем больше масса грузов, тем больше скорость спуска. В результате требуемая безопасная скорость спуска обеспечивалась не во всех случаях, что объясняется тормозными усилиями, обусловленными соотношением размеров магнитов и ротором в сборе. Для решения этой проблемы необходимо увеличение тормозных усилий по мере увеличения массы грузов. Данное обстоятельство потребует разработки спусковых устройств с разными размерами магнитов и ротора, которые будут зависеть от массы спускаемого груза, что не позволяет использовать предложенное устройство в качестве универсального для диапазона масс от 15 до 40 кг. В связи с этим, принято решение о разработке новой модели спускового устройства для эвакуации детей.

При разработке другой (новой) модели специального спускового устройства использован один из принципов теории решения изобретательских задач [3]: "НАОБОРОТ" – «вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие» [4]. Данный принцип выбран и рассмотрен в контексте проблемы, выявленной в ходе проведения испытаний физической модели первого спускового устройства: необходимо увеличивать размеры механизмов, обеспечивающих тормозные усилия, по мере увеличения массы спускаемого груза.

На основе вышеописанного принципа алгоритма решения изобретательских задач сформулировано следующее условие: для эффективной работы устройства необходимо не изменять размеры тормозных механизмов, а добиться обратной зависимости скорости спуска от массы спускаемого: чем больше масса спускаемого груза, тем меньше скорость спуска. На основе сформулированного условия выдвинута гипотеза – условие решения: при оказании воздействия на тормозной механизм оно должно обеспечить проявление обратной зависимости между массой спускаемого и скоростью спуска.

  Для отработки гипотезы разработана физическая модель нового спускового устройства, состоящего из карабина пожарного, эластичной резиновой ленты, верёвки спасательной – 30 м и спускового механизма для промышленного альпинизма типа «галчонок» (рисунок 2).

 Рисунок 2 – физическая модель устройства

Для практической проверки гипотезы и работоспособности модели проведено испытание, в ходе которого выполнялся поочерёдный спуск груза массой m с высоты H_сп. При помощи секундомера замерялось время спуска t. После чего, по формуле (1) [2] была вычислена скорость спуска V. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

$V=\frac{H\text{сп}}{t} \left(1\right)$

Таблица 1 – результаты испытаний

  На основе полученных данных построен график зависимости скорости спуска V от массы спускаемого груза m (рисунок 3).

Рисунок 3 - зависимость скорости спуска от массы спускаемого при помощи макета

 Результаты испытаний показали наличие обратной зависимости между массой спускаемого груза и скоростью спуска (см. рисунок 3), что подтверждает ранее выдвинутую гипотезу и позволяет ее использовать при доработке модели нового спускового устройства. В дальнейшем необходимо «подобрать» и закрепить тормозную пружину таким образом, чтобы при изменении массы спускаемого обеспечивалась требуемая скорость спуска человека с высоты.

 В целом, необходимо отметить, что использование теории решения изобретательских задач является эффективным методом решения научных и практических задач в области обеспечения пожарной безопасности.

 Литература

1.  ГОСТ Р 56986-2016 Безопасность веревочных парков. Требования безопасности при проектировании, монтаже и эксплуатации;
2.  Маркеев А.П. Теоретическая механика. — М.: Наука, 1990. — 416 с. — ISBN 5-02-014016-3;
3.  Теория решения изобретательских задач: Справка ТРИЗ-88/Г.С. Альтшуллер. - Баку, 1988. - 20 с;
4.  Алгоритм изобретения /Г.С. Альтшуллер. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Моск. рабочий, 1973. - 296 с.;
5.  Дроздов Д.А., Ягодка Е.А. Специальное техническое устройство для эвакуации детей из верёвочных парков. Научный журнал «Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация» Академия ГПС МЧС России, Москва – 2020 – 1-20. – С. 60-65.