Защитный шлем
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
(51) 5 А 42 В идум зая: занные обокую пеолоджататом рону аж- дла Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ПИСАНИЕ ИЗОБПАТЕНТУ(79) Сидоров Валерий Николаевич; Фомин Александр Викторович(67) Изобретение относится к средствам индивальной защиты, а более конкретно к средстващиты головы человека. Сущность изобретенищитный шлем.включает герметично скреплемежду собой по краям наружную эластичнуюпочку, внутреннюю жесткую оболочку и жестрегородку, снабженную клапанами и разделяющуюобъем между оболочками на коаксиально распженные полости, каждый клапан содержит седлкоторому с помощью упругого элемента позаслонка, имеющая сквозное отверсти, прикаждый клапан своим седлом обращен в стонаружной эластичной оболочки. Кроме того,дый клапан с противоположной стороны от се оснащен герметичным эластичным резервуаром, размещенным между жесткой перегородкой и внутренней жесткой оболочкой, полость между наружной эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, а также герметичные эластичные резервуары заполнены Защитный шлем включает герметично скрепленные между собой по краям наружную эластичную оболочку, внутреннюю жесткую оболочку и жесткую перегородку, снабженную клапанами и разделяющую объем между оболочками на коаксиально расположенные полости Каждый клапан представляет собой корпус, прикрепленный к жесткой перегородке и снабженный буртом, к которому прикреплен герметичный эластичный резервуар, и седлом в виде конического отверстия, наибольшим диаметром обращенным в сторону наружный эластичный оболочки. К седлу с помощью плоских пружин поджата заслонка, представляющая диск с конической образующей поверхностью, 2 си 5 зпф-лы 4 ипИзобретение относится к средствам индивидуальной защиты, а более конкретно, в соответствии с ГОСТ 12,4.011-89, к средствам защиты головы.Известен защитный шлем, конструкция которого защищена авт. св, СССР ЬВ 1391584. Он предназначен для защиты головы человека при падениях и ударах. Шлем состоит из внешней и внутренней жестких оболочек, соединенных друг с другом посредством пружин и поролоновых прокладок, кроме того, на внутренней оболочке жестко закреплены ограничительные упоры. При падении или ударе по внешней жесткой оболочке контактирующие с ней пружины воспринимают ударную нагрузку до такой силы сжатия, которая деформирует их до ограничительных упоров. Далее ударная нагрузка воспринимается поролоновыми прокладками и через внутреннюю оболочку головой человека.Основным существенным недостатком известного шлема является его недостаточная защитная способность, обусловленная тем, что только небольшая часть энергии удара расходуется на деформацию пружин и поролоновых прокладок, в то время как остальная - воспринимается посредством внутренней оболочки головой человека.Более эффективной является конструкция защитного шлема по авт. св, СССР йв 1355230, Известный защитный шлем содержит герметично скрепленные межДу собой по краям наружную эластичную оболочку, внутреннюю жесткую оболочку и жесткую перегородку, разделяющую объем между оболочками на коаксиально расположенные полости, а также заполненную газом эластичную емкость, которая коаксиально закреплена на поверхности внутренней жесткой оболочки и обращена к жесткой перегородке, при этом жесткая перегородка оснащена клапанами, а свободная часть герметично замкнутого пространства с обеих сторон от жесткой перегородки заполнена жидкостью, например трансформаторным маслом.При ударе по шлему наружная эластичная оболочка деформируется и проталкивает часть .жидкости через клапаны в пространство, ограниченное внутренней жесткой оболочкой и жесткой перегородкой. При этом энергия удара расходуется на гидравлические потери в клапанах, на нагрев жидкости и деформирование эластичной емкости с газом. В момент, когда силаупругости газа в эластичной емкости становится больше силы, обусловленной давлением жидкости, начинает происходить перетекание жидкости в обратном направлении, т,е, в пространство, ограниченное наружной эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, через клапаны, Побуждающей силой является расширяющийся газ, 5 заключенный в эластичной емкости.Конструкция защитного шлема по авт.св. СССР М 1355230, как обладающая наибольшим количеством одинаковых существенных признаков с заявляемой, принята в 10 качестве прототипа.Основными существенными недостатками конструкции, принятой в качестве про.тотипа, являются ее недостаточная надежность, сложность конструкции и по вышенная пожароопасность, которые обусловлены следующими причинами:наличием такого малонадежного элемента в конструкции шлема, каким является эластичная емкость, заполненная газом.20 Нарушение ее герметичности приводит кневозможности восстановления работоспособности шлема, Поэтому контролю состояния эластичной емкости необходимо уделять большое внимание как на стадии 25 хранения, так и на стадии эксплуатациишлема;использованием в одной конструкциирабочих сред, находящихся в различных агрегатных состояниях, т,е. в жидком и газо образном;применением в качестве рабочей жидкости трансформаторного масла, которое является пожароопасной и агрессивнойсредой35 необходимостью для повышения демпфирующей способности шлема стремиться к обеспечению как можно более длительного перетекания жидкости по клапанам из полости, ограниченной наружной 40 эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, в полость, ограниченную жесткой перегородкой и внутренней жесткой оболочкой.Но это увеличивает время восстановления работоспособности шлема при обратном 45 перетекании жидкости. Таким образом, если следуют последовательно два удара за промежуток времени, меньший чем время восстановления работоспособности шлема, то возможны тяжелые последствия для че ловека. использующего шлем, из-за резкогоснижения его демпфирующей способности.Сущность изобретения заключается втом, что у защитного шлема, включающего герметично скрепленные между собой по 55 краям наружную эластичную оболочку,внутреннюю жесткую оболочку и жесткую перегородку, снабженную клапанами и разделяющую объем между оболочками на коаксиально расположенные полости, каждый клапан содержит седло, к которому с по 2003268мощью упругого элемента поджата заслонка, имеющая сквозное отверстие, при этом каждый клапан своим седлом обращен в сторону наружной эластичной оболочки, кроме того, каждый клапан с противоположной стороны от седла оснащен герметичным эластичным резервуаром, размещенным между жесткой перегородкой и внутренней жесткой оболочкой. полость между наружной эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, а также герметичные эластичные резевуары заполнены полиметилсилоксановой жидкостью. Кроме того, наружная эластичная оболочка и герметичные эластичныерезервуары изготовлены иэ бутадиен-нитрильного каучука, а жесткая перегооодка и внутренняя жесткая оболочка - из органопластика,Заявляемое изобретение позволяет упростить конструкцию шлема, повысить его надежность, в том числе и за счет снижения .пожароопасности. Указанное достигается посредством восстановления работоспособности защитного шлема за минимальныйпромежуток времени путем обеспечения существенного различия расхода рабочей жидкости через каждый клапан в прямом и обратном направлениях. за счет использования упругих свойств эластомера для подачи рабочей жидкости в обратномнаправлений, а также за счет применения в качестве рабочей жидкости полиметилсилоксановой жидкости,На фиг.1 показан защитный шлем, продольный разрез; на фиг.2 - выносной элемент, характеризующий конструкцию клапана, выполненного в виде дроссельного отверстия,.узелна фиг.1; на фиг,З - выносной элемент, характеризующий конструкцию клапана, выполненного как сочетание дроссельного отверстия и обратного клапана, узел 1 на фиг,1; на фиг.4-тоже, вид сверху,Защитный шлем содержит герметичноскрепленные между собой по краям наружную эластичную оболочку 1, внутреннюю жесткую оболочку 2 и жесткую перегородку 3, снабженную клапанами 4 и разделяющую объем между оболочками 1 и 2 на коаксиально расположенные полости. Конструктивное выполнение клапана 4 может быть различным, На фиг.2 показан вариант клапана 4, выполненного в виде дроссельного отверстия, имеющего в продольном сечении форму сужающегося сопла, критическое сечение которого обращено в полость, образованную внутренней жесткой оболочкой 2 и жесткой перегородкой 3. На бурте А клапана 4 закреплен герметичный ээластичный резервуар 5. Полость между наружной эла 10 30 35 40 45 50 стичной оболочкой 1 и жесткой перегородкой 3. а также резервуары 5 заполнены жидкостью 6.На фиг.3 и 4 показан вариант клапана 4,выполненного как сочетание дроссельного отверстия и обратного клапана, Клапан 4 оснащен буртом А и седлом Б в виде конического отверстия. К седлу Б клапана 4 поджата заслонка 7 с помощью плоских пружин 8, Заслонка 7 представляет диск с конической образующей поверхностью, которой она контактирует с седлом Б клапана 4. В заслонке 7 выполнено центральное сквозное отверстие. имеющее в продольном сечении 5 форму сужающегося сопла. Заявляемый защитный шлем функционирует следующим образом. При ударе по шлему наружная эластичная оболочка 1 деформируется и проталкивает часть жидкости 6, находящейся в 0 полости. ограниченной наружной эластичной оболочкой 1 и жесткой перегородкой 3, через сужающиеся сопла клапанов 4 в эластичные резервуары 5. Так как герметичные эластичные резервуары 5 выполнены из эластомера, то происходит увеличение их внутренних объемов при одновременном возрастании упругих сил в стенках резервуаров 5. Энергия удара расходуется на разгон рабочей жидкости 6 в сужающемся сопле, где потенциальная энергия давления рабочей жидкости преобразуется в кинетическую. Именно для наиболее эффективного преобразования потенциальной энергии давления рабочей жидкости в кинетическую дросселирующие отверстия клапанов 4 в продольном сечении имеют форму сужающегося сопла, Кроме того, часть энергии удара расходуется на деформирование (растяжение) стенок герметичных эластичных резервуаров 5.В момент, когда упругие силы в стенкахрезервуаров 5 становятся больше силы давления жидкости 6 внутри резервуаров 5, жидкость 6 начнет перетекать из резервуаров 5 в полость, ограниченную наружной эластичной оболочкой 1 и жесткой перегородкой 3. Обратный ток жидкости 6 происходит до тех пор, пока давление в полости, ограниченной наружной эластичной оболочкой 1 и жесткой перегородкой 3, и в герметичном эластичном реэервузре 5 уравняется.Для уменьшения времени обратного тока жидкости 6, т.е. для уменьшения времени восстановления работоспособности защитного шлема, каждый клапан 4 выполняют как сочетание дросселирующего отверстия и обратного клапана, 8 данном случае первая фаза, т.е, прямой ток жидкости 6, происходит так же, как и в описанном выше случае. При обратном токе жидкости 6 в2003268 формула изобретенияродки содержит седло, к которому с помощью упругого элемента поджата1. ЗАЩИТНЫЙ ШЛЕМ, включающий 50 заслонка, имеющая сквозное отверстие, и герметично скрепленные между собой по герметичный эластичный резервуар, раскраям наружную эластичную оболочку, положенный с противоположной от седла внутреннюю жесткую оболочку и жесткую стороны и размещенный между жесткой перегородку, снабженную клапанами и перегородкой и внутренней жесткой оборазделяющую объем между оболочками на 55 лочкой и заполненный жидкостью, при коаксиально расположенные полости, при этом каждый клапан своим седлом обраэтом полость, ограниченная наружной эла- щен в сторону наружной эластичной обостичной оболочкой и жесткой перегород- лочки.кой, заполнена жидкостью, отличающийся 2, Защитный шлем, включающий гертем, что каждый клапан жесткой перего-метично скрепленные между собой по красвязи с тем, что площадь заслонки 7 большеплощади центрального дросселирующегоотверстия, за счет деформации плоских пружин 8 возникает кольцевой зазор между заслонкой 7 и седлом Б клапана 4, Так как 5площадь поперечного сечениякольцевогозазора в несколько раз больше площадипоперечного сечения центрального дросселирующего отверстия в заслонке 7, то и расход жидкости 6 в обратном направлении во 10столько же раз больше, чем в прямом, т,е,происходит быстрое восстановление работоспособности защитного шлема,В качестве рабочей жидкости 6 наиболее целесообразно использовать полиметилсилоксановую жидкость (ПМСЖ) марок всоответствии с ГОСТ 13032-77, которые нетоксичны, пожаро- и экологически безопасны. Их плотность находится в пределах942-974 кг/м, температура вспышки не низже 200-280 С, температура застывания 60 С, кинематическая вязкость при 20 С впределах (10 - 60) 10 м /с, В то время, какдля рекомендуемых в прототипе нефтяныхмасел температура вспышки составляет 25135 С, а температура застывания -450 С. Кинематическая вязкость масел варьируется внебольших пределах и в среднем составляет 30 10 м /с, Кроме того, летучесть различных марок ПМСЖ практически одинакова 30и значительно меньше, чем нефтяных масел.ПМСЖ имеют высокую стойкость к окислению и в своих характеристиках стабильнеенефтяных масел, Биологическое воздействиеПМСЖ на человеческий организм либоотсутствует, либо слабое,Работоспособность защитного шлема взначительной степени предопределяетсяформой и материалом герметичного эластичного резервуара 5. Наиболее целесообразной формой резервуара 5 являетсяшарообразная, так как при наименьшейплощади наружной поверхности она имеетнаибольший объем. Кроме того, упругие силы, возникающие в различных участках сте нок при их деформировании для шарообразной формы, имеют наиболее равномернуювеличину,В качестве материала наружной эластичной оболочки 1 и герметичных эластичныхрезервуаров выбран бутадиен-нитрильныйкаучук, обладающий высокими упругимисвойствами и имеющий высокую стойкостьпри контакте с различными диэлектрическими жидкостями в диапазоне температур от-55 до+100 С.Одним из способов повышения надежности шлема является предотвращение разрушения наружной эластичной оболочки, 1особенно при соударении с заостреннымипредметами. Это обеспечивается за счет армирования каучуковой основы оболочки,полимерными волокнами. В наибольшейстепени условиям эксплуатации шлема отвечают высокомодульные и высокопрочныеарамидные волокна марок ВНИИВЛОН,СВМ, терлон. Благодаря низкой плотностиарамидные волокна (1,43 - 1,45 г/смЗ) поудельной прочности превосходят все известные в настоящее время полимерные и синтетические армирующие волокна. Кроме того,они обладают хорошими усталостными и диэлектрическими свойствами, а также термостабильностью до температуры 300 С.Для уменьшения массы шлема и его габаритных размеров наиболее целесообразно вкачестве материала жесткой перегородки ивнутренней жесткой оболочки использоватьорганопластики, т,е, композиты с полимерной матрицей, армированной арамиднымиволокнами, например органопластик на основе связующего марки ЭДТи волоконмарки СВМ.Все указанное позволяет констатировать, что применение шлема заявляемойконструкции будет способствовать болеенадежной защите головы человека в экстремальных ситуациях.(56) Авторское свидетельство СССРйт 1355230, кл, А 42 В 3/02, 1987.10 03268 9 20 ям наружную эластичную оболочку, внутреннюю жесткую оболочку и жесткую перегородку, снабженную клапанами и разделяющую обьем между оболочками на коаксиально расположенные полости, при этом полость, ограниченная наружной эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, заполнена жидкостью, отличающийся тем; что каждый клапан представляет собой корпус, прикрепленный к жесткой перегородке и снабженный буртом, к которому . прикреплен герметичный эластичный резервуар, и седлом в виде конического отверстия, наибольшим диаметром обращенным в сторону наружной эластичной оболочки, при этом к седлу с помощью плоских пружин поджата заслонка, представляющая диск с конической образующей поверхностью, для взаимодействия с седлом и содержащая центральное сквозное отверстие, по форме сужающегося сопла, обращенного узким концом в сторону внутренней жесткой оболочки. 3. Шлем по п.1 или 2, отличающийсятем, что герметичный эластичный резервуар выполнен в виде шара.4, Шлем по п.1 или 2, отличающийся 5 тем, что наружная эластичная оболочка игерметичные эластичные резервуары изготовлены иэ бутадиен-нитрильного каучука.5. Шлем по п.1 или 2, отличающийсятем, что полость между наружной эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, а также герметичные эластичные резервуары заполнены полиметилсилоксановой жидкостью,6, Шлем по и. 1 или 2 и и, 4, отличающийся тем, что наружная эластичная оболочка изготовлена из бутадиен-нитрильного каучука, армированного полимерными волокнами.20 7. Шлем по п.1 или 2, отличающийсятем, что жесткая перегородка и внутренняя жесткая оболочка изготовлены из органопластика.2003268 Составйтель В, СидорТехредМ.Моргентал дактор Л. Павлова Рректор С.Шекмар Заказ 328 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10
СмотретьЗаявка
05024452, 27.01.1992
Сидоров Валерий Николаевич, Фомин Александр Викторович
МПК / Метки
МПК: A42B 3/00
Опубликовано: 30.11.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-2003268-zashhitnyjj-shlem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Защитный шлем</a>
Предыдущий патент: Ударопоглощающая прокладка
Следующий патент: Автоматический зонт
Случайный патент: Стеновая панель