Устройство для практически мгновенного заполнения газом пустой гибкой емкости

 

Использование: изобретение относится к приспособлению для практически мгновенного заполнения газом пустой гибкой емкости под воздействием мощного замедляющего усилия, при котором заполненная газом емкость действует в качестве уменьшающего травматизм, поглощающего усилие мешка. Сущность: приспособление включает заполненный газом резервуар высокого давления, трубку, связывающую резервуар с емкостью, открывающее устройство, обеспечивающее образование связи между резервуаром и емкостью в момент, когда интенсивность замедления превысит определенное минимальное значение, и датчик замедления. Резервуар представлен двумя резервуарами высокого давления, каждый из которых закрыт соответствующим запорным устройством и каждый из которых соединен с соответствующей соединительной трубкой, ведущими вместе к общей трубке, соединенной с гибкой емкостью. Один резервуар высокого давления заполнен кислородом и инертным газом, а второй резервуар заполнен инертным газом и водородом, причем инертным газом является гелий, аргон и/или азот. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приспособлению для практически мгновенного заполнения газом пустой гибкой емкости в случае резкого падения скорости транспортного средства, в котором размещена емкость, для того чтобы не допустить травм лиц, находящихся в транспортном средстве, или уменьшить серьезность травм, например в случае столкновения.

Некоторые автомобили оборудованы, так называемыми, воздушными мешками, которые служат альтернативой или дополнением ремней безопасности разных типов. Эти мешки, находящиеся перед водителем или пассажирами, очень быстро надуваются, чтобы защитить их от травм, которые могут быть, в противном случае, причинены водителю или пассажиру от их удара о рулевое колесо или приборную панель.

До сих пор не устанавливали воздушных мешков для пассажиров, находящихся на заднем сидении. Возможно, это вызвано тем, что для заднего пассажирского сидения требуются мешки значительно больших размеров, что, вероятно, связано исключительно с проблемами, относящимися к кинетике газов.

В случае лобового столкновения или другой формы столкновения, вызывающей резкую остановку автомобиля, необходимо, чтобы емкость была надута газом, образуя газовый мешок перед лицом, которое может удариться о заднюю спинку переднего сидения, или рулевое колесо и/или приборную панель, поскольку это лицо будет продолжать двигаться со скоростью, с которой перемещалось транспортное средство в момент столкновения.

Согласно оценкам, для того чтобы обеспечить необходимую защиту, мешок должен быть надут за время порядка 1/100 секунды.

Считают, что если в момент столкновения транспортное средство движется со скоростью 110 км/час, лицо, находящееся в транспортном средстве, переместится за указанное время приблизительно на 0,3 м относительно поверхности земли. Поскольку в действительности корпус транспортного средства не остановится мгновенно из-за того, что передняя часть транспортного средства сомнется на один или несколько дециметров, водитель транспортного средства или его пассажир переместятся в транспортном средстве за временной промежуток 0,01 сек на расстояние порядка одного или двух дециметров относительно корпуса транспортного средства, что означает, что воздушный мешок должен надуться и не допустить удара водителя или пассажира о рулевое колесо или приборную панель, или заднюю спинку переднего сидения до истечения этого временного периода.

При расширении газа, в данном случае без обмена энергии (изоэнтальпийный процесс), температура обычно падает в результате, так называемого, эффекта Джоуля-Томсона.

В случае применения воздуха или азота при расширении с падением давления с 400 до 2 бар температура понизится приблизительно на 70-100 градусов. В связи с этим при хранении газа для наполнения воздушного мешка в резервуаре высокого давления необходимо или подводить к газу соответствующее количество тепла так, чтобы газ при расширении имел комнатную температуру, или же в резервуаре высокого давления должно находиться на 30% больше газа.

В дополнение к этому снижению температуры следует помнить, что воздух, азот и другие газы обладают при давлении 400 бар коэффициентом сжимаемости 1,2, что следует учитывать при определении размеров емкости, поскольку или давление, или объем необходимо увеличить в соответствующей степени по сравнению с величиной, необходимой в случае идеального газа.

Другая проблема, связанная со всеми тяжелыми газами, заключается в том, что в настоящем контексте, вытекающий газ будет иметь относительно низкую скорость, поскольку скорость газа на выходе зависит как от молекулярного веса, так и от температуры.

Целью настоящего изобретения является предложение приспособления для практически мгновенного заполнения газом пустой гибкой емкости, когда автомобиль, в котором находится емкость, подвергается воздействию мощного замедляющего усилия, и заполненная газом емкость действует в качестве уменьшающего травматизм, поглощающего усилие мешка, и в котором приспособление включает заполненный газом резервуар высокого давления, трубку, соединяющую резервуар с емкостью, открывающее устройство, обеспечивающее образование связи между резервуаром и емкостью в момент, когда интенсивность замедления транспортного средства превысит определенное минимальное значение, и датчик замедления.

Этой цели достигают, в соответствии с изобретением, с помощью приспособления, основные отличительные черты которого описаны ниже в главном пункте формулы изобретения. Оптимальные варианты реализации изобретения будут очевидны из приведенных вспомогательных пунктов.

Ниже приведено более подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображены два газовых резервуара, которые соединены с трубкой, связанной с пустым газовым мешком.

На чертеже показана главная трубка 5, подсоединенная к незаполненному газовому мешку, на чертеже не показан. Удаленный от газового мешка конец главной трубки через разветвление 6 разделяется на две соединительные трубки 3 и 4. Каждая из соединительных трубок 3 и 4 подключена к соответствующему резервуару со сжатым газом 1 и 2. Газовые резервуары закрыты посредством взрываемых разделяемых пластин, которые открываются одновременно при достаточно резком замедлении транспортного средства (столкновении). Резервуары 1 и 2 содержат вместе требуемый объем газа.

Первый резервуар 1 заполнен гелием и, не более чем на 50% объема, другим инертным газом, например аргоном и/или азотом. В резервуаре 1 содержится также кислород. Количество кислорода составляет от 2,5 до 20% от суммарного объема газа, содержащегося в резервуарах 1 и 2. Второй резервуар также заполнен гелием и, не более чем на 50% объема, другим инертным газом, например аргоном и/или азотом, а также содержит водород в количестве, соответствующем 3-15% от суммарного объема газа, содержащегося в резервуарах 1 и 2. Предпочтительно резервуары 1 и 2 должны содержать один и тот же инертный газ или газовую смесь. Наиболее предпочтительным инертным газом является гелий, на долю которого предпочтительно должен приходиться почти весь объем присутствующего инертного газа.

В случае резкого замедления, вызывающего взрыв разделяемых пластин на обоих резервуарах 1 и 2, газ, который содержится в двух резервуарах, начнет поступать в главную трубку 5. Взрыв, разделивший запорные пластины, вызовет возгорание смеси кислорода и водорода с возникновением химической реакции, в результате которой образуется вода. В результате этой реакции значительно повысится температура, в достаточной мере компенсируя эффект охлаждения, вызванный расширением азота и аргона. Это позволяет также уменьшить количество газа, необходимое для заполнения воздушного мешка.

Поскольку по соображениям безопасности невозможно хранить смесь кислорода и водорода в одном и том же резервуаре, эти газы содержат раздельно в разных резервуарах, которые открываются одновременно, а находящиеся в них газы смешиваются до попадания в воздушный мешок.

Чрезвычайно важно, чтобы резервуары высокого давления, применяемые для заполнения приводимых в действие в случае столкновения воздушных мешков не протекали и оставались под нужным давлением в течение многих лет после заполнения. Поскольку существуют высокочувствительные детекторы утечки гелия, удобно использовать в качестве одной из составляющих газа гелий.

Формула изобретения

1. Устройство для практически мгновенного заполнения газом пустой гибкой емкости, действующей в качестве уменьшающего травматизм и поглощающего усилие мешка под воздействием замедляющего усилия, включающее заполненные газом два резервуара высокого давления, закрытых соответствующими запорными устройствами для связи между резервуарами и емкостью в момент превышения определенного минимального значения интенсивности замедления, определяемого датчиком, и соединенных с соответствующей трубкой, каждая из которых соединена с общей трубкой, соединенной с гибкой емкостью, отличающееся тем, что один резервуар высокого давления заполнен кислородом и инертным газом, а второй резервуар - инертным газом и водородом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество водорода составляет 3 15% от суммарного объема газа, содержащегося в двух резервуарах.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество кислорода составляет 2,5 20,0% от суммарного объема газа, содержащегося в двух резервуарах.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в резервуарах высокого давления содержится взаимно одинаковый объем газов.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что инертным газом является гелий.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что инертным газом является гелий и не более 50% по объему аргона и/или азота.

РИСУНКИ

Рисунок 1