Защитный шлем

 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты, а более конкретно к средствам защиты головы человека. Сущность изобретения: 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 содержит седло, к которому с помощью 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 перегородкоЯ 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 с и 5 злф-лы, 4 ил

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5024452/12 (22) 27,01.92 (46) 30,11.93 Бюл. Йв 43-44 (75) Сидоров Валерий Николаевич; Фомин Александр Викторович (54) ЗАЩИТНЫЙ ШЛЕМ (57) Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты, а более конкретно к средствам защиты головы человека. Сущность изобретения: за: щитный 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 содержит седло. к которому с помощью 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 (В) RU (11) 20О3268 С1 (51) 5 А4233 00 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 с и 5 зпф-лы,4 ип

2003268

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты, а более конкретно, в соответствии с ГОСТ 12,4.011-89, к средствам защиты головы.

Известен защитный шлем, конструкция 5 . которого защищена авт. св. СССР hh

1391584. Он предназначен для защиты головы человека при падениях и ударах. Шлем состоит из внешней и внутренней жестких оболочек, соединенных друг с другом по- 10 средством пружин и поролоновых прокла- . док, 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 20 оболочку головой человека.

Основным существенным недостатком известного шлема является его недостаточная защитная способность, обусловленная тем, что только небольшая часть энергии 25 удара расходуется на деформацию пружин и поролоновых прокладок, в то время как остальная — воспринимается посредством внутренней оболочки головой человека.

Более эффективной является конструк- 30 ция защитного шлема по авт. св, СССР hh

1355230. Известный защитный шлем содержит герметично скрепленные межДу собой по краям наружную эластичную оболочку, внутреннюю жесткую оболочку и жесткую 35 перегородку, разделяющую объем между оболочками на коаксиально расположенные полости, а также заполненную газом эластичную емкость, которая коаксиально закреплена на поверхности внутренней 40 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 45 жидкостью, например трансформаторным маслом.

При ударе по шлему наружная эластичная оболочка деформируется и проталкивает часть.жидкости через клапаны в 50 пространство. ограниченное внутренней жесткой оболочкой и жесткой перегородкой. При этом энергия удара расходуется на гидравлические потери в клапанах, на нагрев жидкости и деформирование эластич- 55 ной емкости с газом. В момент, когда сила упругости 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, заключенный в эластичной емкости.

Конструкция защитного шлема по авт. св. СССР М 1355230, как обладающая наибольшим количеством одинаковых существенных признаков с заявляемой, принята в качестве прототипа.

Основными существенными недостатками конструкции, принятой в качестве прототипа, являются ее недостаточная надежность, сложность конструкции и повышенная пожароопасность, которые обусловлены следующими причинами: наличием такого малонадежного элемента в конструкции шлема, каким является эластичная емкость, заполненная газом.

Нарушение ее герметичности приводит к невозможности восстановления работоспособности шлема. Поэтому контролю состояния эластичной емкости необходимо уделять большое внимание как на стадии хранения, так и на стадии эксплуатации шлема; использованием в одной конструкции рабочих сред, находящихся в различных агрегатных состояниях, т,е. в жидком и газообразном; применением в качестве рабочей жидкости трансформаторного масла, которое является пожароопасной и агрессивной средой. необходимостью для повышения демпфирующей способности шлема стремиться к обеспечению как можно более длительного перетекания жидкости по клапанам из полости, ограниченной наружной эластичной оболочкой и жесткой перегородкой, в полость, ограниченную жесткой перегородкой и внутренней жесткой оболочкой.

Но это увеличивает время восстановления работоспособности шлема при обратном перетекании жидкости. Таким образом, если следуют последовательно два удара за промежуток времени, меньший чем время восстановления работоспособности шлема, то возможны тяжелые последствия для человека. использующего шлем, из-за резкого снижения его демпфирующей способности.

Сущность изобретения заключается в том, что у защитного шлема, включающего 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 содержит седло, к которому с по2003268 мощью 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 эластичные резервуары изготовлены иэ бутадиен-нитрильного каучука, а жесткая перегородка 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 минимальный промежуток времени путем обеспечения существенн ного ра зл ич ия расхода рабочей жидкости через каждый клапан в прямом и обратном направлениях. за счет использования упругих свойств эластомера для подачи рабочей жидкости в обратном направлений, 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,.узел на фиг.1; на фиг,3— выносной элемент, характеризующий конструкцию клапана, выполненного как сочетание дроссельного отверстия и обратного клапана, узел1на фиг.1; на фиг.4-тоже, вид сверху, Защитный шлем содержит герметично скрепленные 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 эла10

35

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 стенках резервуаров 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 резервуаре 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. В данном случае первая фаза, т.е, прямой ток жидкости 6, происходит так же, как и в описанном выше случае. При обратном токе жидкости 6 в

2003268

Формула изобретения родки содержит седло, к которому с помощью упругого элемента поджата

1. ЗАЩИТНЫЙ ШЛЕМ, включающий50 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 коаксиэльно 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 больше площади центрального дросселирующего отверстия, за счет деформации плоских пружин 8 возникает кольцевой зазор между заслонкой 7 и седлом Б клапана 4, Так как 5 площадь поперечного сечениякольцевого зазора в несколько раз больше площади поперечного сечения центрального дросселирующего отверстия в заслонке 7, то и расход жидкости 6 в обратном направлении во 10 столько же раз больше, чем в прямом, т,е, происходит быстрое восстановление работоспособности защитного шлема.

В качестве рабочей жидкости 6 наиболее целесообразно использовать полиме- 15 тилсилоксановую жидкость (ПМСЖ) марок в соответствии с ГОСТ 13032-77, которые нетоксичны, пожаро- и экологически безопасны. Их плотность находится в пределах

942-974 кг/м, температура вспышки не ни- 20 з же 200-280 С, температура застывания60 С, кинематическая вязкость при 20 С в. пределах (10 — 60) 10 м /с, В то время, как для рекомендуемых в прототипе нефтяных масел температура вспышки составляет 25

135 С, а температура застывания -450С. Кинематическая вязкость масел варьируется в небольших пределах и в среднем составляет 30. 10 м /с, Кроме того, летучесть различных марок ПМСЖ практически одинакова 30 и значительно меньше, чем нефтяных масел.

ПМСЖ имеют высокую стойкость к окислению и в своих характеристиках стабильнее нефтяных масел. Биологическое воздействие

ПМСЖ на человеческий организм либоотсут- 35 ствует, либо слабое, Работоспособность защитного шлема в значительной степени предопределяется формой и материалом герметичного эластичного резервуара 5. Наиболее целесооб- 40 разной формой резервуара 5 является шарообразная, так как при наименьшей площади наружной поверхности она имеет наибольший объем. Кроме того, упругие силы, возникающие в различных участках сте- 45 нок при их деформировании для шарообразной формы, имеют наиболее равномерную величину.

В качестве материала наружной эластичной оболочки 1 и герметичных эластичных резервуаров выбран бутадиен-нитрильный каучук, обладающий высокими упругими свойствами и имеющий высокую стойкость при 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, 1 особенно при соударении. с заостренными предметами. Это обеспечивается за счет армирования каучуковой основы оболочки, полимерными волокнами. В наибольшей степени условиям эксплуатации шлема отвечают высокомодульные и высокопрочные арамидные волокна марок ВНИИВЛОН.

СВМ, терлон. Благодаря низкой плотности арамидные волокна (1,43 — 1,45 г/смЗ) по удельной 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 в качестве материала жесткой перегородки и внутренней жесткой оболочки использовать органопластики, т,е. композиты с полимерной матрицей, армированной арамидными волокнами, например органопластик на основе связующего марки ЭДТ-10 и волокон марки СВМ.

Все указанное позволяет констатировать, что применение шлема заявляемой конструкции будет способствовать более надежной защите головы человека в экстремальных ситуациях. (56) Авторское свидетельство СССР

N 11335555223300,, кKл, А 42 В 3/02, 1987.

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, отличающийся тем, что герметичный эластичный резервуар выполнен в виде шара.

4. Шлем по п.1 или 2, отличающийся

5 тем, что наружная эластичная оболочка и герметичные эластичные резервуары изготовлены иэ бутадиен-нитрильного каучука.

5. Шлем по п.1 или 2, отличающийся тем, 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, отличающийся тем, что жесткая перегородка и внутренняя жесткая оболочка изготовлены из органопластика.

2ООЗ268

2003268

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Редактор Л. Павлова

Заказ 3288

Составитель В. Сидоров

Техред М.Моргентал Корректор C.шек„„а

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5