Кресло энергопоглощающее
Изобретение относится к средствам защиты человека от воздействия перегрузок и может быть использовано в транспортных средствах специального назначения, например в бронеавтомобилях, при воздействии высокоскоростных нагрузок от взрыва мины, а также в авиационной технике при аварийной посадке. Энергопоглощающее кресло содержит систему подвеса, спинку, подножку, сидение и боковые упоры для фиксации головы и тела при боковых ускорениях. Система подвеса содержит верхний и нижние кронштейны, энергопоглощающие элементы и рычаг. Верхний кронштейн представляет собой гнутую металлическую пластину, выполненную с возможностью приваривания к лонжеронам корпуса транспортного средства и содержащую пазы - направляющие для перемещения каркаса сиденья. Нижний кронштейн представляет собой набор пластин, выполненный с возможностью шарнирного крепления рычага подвеса к корпусу транспортного средства. Энергопоглощающие элементы представляют собой пластины или стержни, работающие на растяжение-сжатие. В верхней своей точке энергопоглощающие элементы прикреплены к верхнему кронштейну системы подвеса, в нижней - к рычагу, состоящему из двух металлических пластин и площадки, соединяющей их. Рычаг шарнирно соединен с каркасом сиденья и корпусом транспортного средства. Достигается повышение безопасности людей, находящихся в обитаемом отсеке транспортного средства за счет эффективного гашения импульса ударной волны. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к средствам защиты человека от воздействия перегрузок и может быть использовано в транспортных средствах специального назначения, например, в бронеавтомобилях при воздействии высокоскоростных нагрузок от взрыва мины, а также в авиационной технике при аварийной посадке.
Известно (US, патент 3468582) кресло летательного аппарата, содержащее сиденье со спинкой, установленное на сиденье амортизирующее устройство, выполненное из материала, поглощающего энергию при изменении своего объема, в виде сотового блока и ремни безопасности с узлами крепления.
Недостатками известного устройства являются частичное поглощение кинетической энергии при ударных нагрузках, недостаточное для обеспечения безопасности пассажиров и экипажа.
Известно (RU, патент 2095289) кресло энергопоглощающее, содержащее сиденье со спинкой, установленное на сиденье амортизирующее устройство, выполненное из материала, поглощающего энергию при изменении своего объема, в виде сотового блока и ремни безопасности с узлами крепления, при этом кресло жестко закреплено относительно фюзеляжа, кроме того, оно дополнительно снабжено расположенной на амортизирующем устройстве жесткой плитой, установленной с возможностью вертикального перемещения внутри кресла, а ремни безопасности закреплены на кресле с возможностью совместного перемещения с жесткой плитой.
Недостатками известного устройства являются частичное поглощение кинетической энергии при ударных нагрузках, недостаточное для обеспечения безопасности пассажиров и экипажа.
Известно (DE, патент 3622521) энергопоглощающее кресло водителя транспортного средства, содержащее сиденье с размещенным под ним механизмом регулировки положения кресла, включающим верхнюю и нижнюю рамы, соединенные посредством рычажного механизма, качалки звеньев которых соединены накрест. Верхние концы качалок наружных звеньев соединены с верхней рамой, а нижние их концы посредством роликов соединены с направляющими нижней рамы. Нижние концы качалок внутренних звеньев шарнирно соединены с нижней рамой, а их верхние концы соединены с направляющим верхней рамы посредством роликов. Кроме того, механизм подвески кресла содержит амортизатор, соединяющий нижнюю раму с верхними концами внутренних звеньев, механизм регулировки положения кресла и фиксатор крайних положений кресла.
Недостатками известного устройства являются частичное поглощение кинетической энергии при ударных нагрузках, недостаточное для обеспечения безопасности пассажиров и экипажа.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (RU, патент 2270138) энергопоглощающее кресло для экипажа вертолета. Известное кресло, способное поглощать энергию при ударе, содержит каркас кресла, включающий в себя спинку и сиденье, две вертикальные стойки с направляющими, жестко закрепленные на полу транспортного средства с помощью дополнительных опорных узлов и двух подкосов, узлы подвеса каркаса кресла, которые расположены на спинке каркаса и представляют собой две пары ползунов, установленные подвижно на направляющих вертикальных стоек, амортизаторы, выполненные в виде деформируемых элементов и встроенные в узлы подвеса каркаса, независимо соединяющие каркас кресла с вертикальными стойками.
Работа кресла осуществляется следующим образом. При эксплуатационных нагрузках каркас кресла удерживается от перемещения по направляющим с помощью амортизаторов, в результате чего кресло вместе с сидящим на нем человеком находится в неподвижном положении. При аварийной посадке вертолета, когда вертикальная ударная нагрузка вертолета превышает по своему значению допустимую нагрузку, кресло вместе с сидящим на нем человеком перемещается по вертикальным направляющим вниз, приводя в работу амортизаторы, которые поглощают энергию удара и тем самым снижают нагрузку, действующую на человека, до допустимых значений.
Недостаток данной конструкции кресла состоит в том, что в результате скоротечного взрыва мины (миллисекунды) наблюдается поражение личного состава и оборудования, закрепленного на днище, в результате его деформации в районе подрыва. При этом демпфирующие устройства прототипа не могут обеспечить поглощение (диссипацию) энергии взрыва до требуемого уровня перегрузок.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении безопасности людей, находящихся в обитаемом отсеке транспортного средства за счет эффективного гашения импульса ударной волны.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать энергопоглощающее кресло разработанной конструкции. Энергопоглощающее кресло состоит из системы подвеса, каркаса кресла, сидения и спинки подголовника, подножки и собственно кресла, причем система подвеса кресла содержит верхний и нижние кронштейны, энергопоглощающие элементы и рычаг. Верхний кронштейн представляет собой гнутую металлическую пластину, которая приваривается к лонжеронам (балкам) корпуса транспортного средства и содержит пазы - направляющие для перемещения каркаса сиденья. Нижние кронштейны представляют собой набор пластин, служащий для шарнирного крепления рычага подвеса к корпусу транспортного средства. Энергопоглощающие элементы представляют собой пластины или стержни, работающие на растяжение-сжатие, в частности, имеющие конфигурацию цепи со звеньями ромбической формы. В верхней своей точке энергопоглощающие элементы прикреплены к верхнему кронштейну системы подвеса, в нижней - к рычагу. Рычаг состоит из двух металлических пластин и соединяющей их площадки, придающей конструкции жесткость. Рычаг шарнирно соединен с каркасом сиденья и корпусом транспортного средства. Подножка состоит из правого и левого кронштейнов, присоединяемых к каркасу кресла, и основания. Кроме того, кресло дополнительно содержит боковые упоры для фиксации головы и тела при боковых ускорениях.
Кресло разработанной конструкции может дополнительно содержать механизм подтягивания привязных ремней, а также механизм складывания сиденья.
Кресло энергопоглощающее конструктивно состоит из собственно кресла, подголовника, подножки и системы подвеса кресла, которая служит для крепления всей конструкции к лонжеронам корпуса транспортного средства.
Система подвеса кресла предназначена также для гашения импульса взрывной или ударной волны, передающейся от корпуса транспортного средства к креслу. Импульс сначала гасится за счет деформации корпуса транспортного средства, пока волна идет снизу вверх, а затем - за счет деформации самой системы подвеса.
Чехол-сидушку шьют из брезента. На каркасе сиденья его крепят шнуровкой. Каркас сиденья выполняют (сваривают) из стальных труб и пластин, он имеет эргономичную форму. В каркасе предусмотрены места крепления 4-точечного ремня безопасности.
Конструкция каркаса сиденья отличается хорошей технологичностью. Спинка состоит из мягкого ложемента, фанерной основы и двух металлических кронштейнов, крепящихся к ней при помощи самонарезающих винтов. Нижний кронштейн вставляют в пазы одной из пластин каркаса сиденья, верхний кронштейн крепят к каркасу при помощи болтового соединения. Для фиксации головы члена экипажа к спинке кресла крепится подголовник. Подголовник включает в себя мягкий ложемент на фанерной основе и сварной металлический кронштейн, крепящийся к основе саморезами. Крепление кронштейна к каркасу сиденья может быть неподвижным (сварка) и подвижным (болтовое соединение), позволяющим задавать необходимую высоту подголовника. Под сиденьем находится подножка.
Система подвеса состоит из верхнего и нижних кронштейнов, энергопоглощающих элементов и рычага. Верхний кронштейн представляет собой гнутую металлическую пластину, которая приваривается к лонжеронам (балкам) корпуса транспортного средства и имеет пазы - направляющие для перемещения каркаса сиденья. Нижние кронштейны - это набор пластин, служащий для шарнирного крепления рычага подвеса к корпусу транспортного средства. Энергопоглощающие элементы - пластины или стержни, работающие на растяжение-сжатие, в частности, имеющие конфигурацию цепи со звеньями ромбической формы. В верхней своей точке элементы крепятся к верхнему кронштейну системы подвеса, в нижней - к рычагу. Рычаг состоит из двух металлических пластин и соединяющей их площадки, придающей конструкции жесткость. Рычаг шарнирно соединен с каркасом сиденья и корпусом транспортного средства.
Работа энергопоглощающего кресла осуществляется следующим образом. При эксплуатационных нагрузках каркас кресла вместе с сидящим на нем человеком удерживается от перемещения с помощью энергопоглощающих элементов. При нагрузках, превышающих эксплуатационные, например в результате взрыва мины под транспортным средством, корпус транспортного средства начинает перемещаться вверх, растягивая (деформируя) энергопоглощающие элементы. В результате указанных деформаций происходит поглощение энергии взрыва. При этом кресло с сидящим в нем человеком перемещается по направляющим верхнего кронштейна системы подвеса не только вниз, но и вперед с разворотом назад за счет шарнирного соединения рычага системы подвеса с креслом и корпусом транспортного средства, что обеспечивает снижение продольных перегрузок и их рациональное восприятие человеком. Ноги человека расположены на основании подножки, что исключает их прямой контакт с полом. Человека в кресле надежно удерживает 4-точечный ремень безопасности (не показан).
Конструкция энергопоглощающего кресла может иметь отличия в геометрии подвеса. Отличия определяются типом транспортного средства, в котором установлено кресла, а также геометрией кузова.
1. Энергопоглощающее кресло транспортного средства, содержащее систему подвеса, спинку, подножку и сиденье, отличающееся тем, что система подвеса содержит верхний и нижние кронштейны, энергопоглощающие элементы и рычаг, верхний кронштейн представляет собой гнутую металлическую пластину, выполненную с возможностью приваривания к лонжеронам корпуса транспортного средства и содержащую пазы - направляющие для перемещения каркаса сиденья, нижний кронштейн представляет собой набор пластин, выполненный с возможностью шарнирного крепления рычага подвеса к корпусу транспортного средства, энергопоглощающие элементы представляют собой пластины или стержни, работающие на растяжение-сжатие, в верхней своей точке энергопоглощающие элементы прикреплены к верхнему кронштейну системы подвеса, в нижней - к рычагу, состоящему из двух металлических пластин и соединяющей их площадки, при этом рычаг шарнирно соединен с каркасом сиденья и корпусом транспортного средства, подножка состоит из правого и левого кронштейнов, присоединяемых к каркасу кресла, и основания, при этом кресло дополнительно содержит боковые упоры для фиксации головы и тела при боковых ускорениях.
2. Энергопоглощающее кресло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит механизм подтягивания привязных ремней.
3. Энергопоглощающее кресло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит механизм складывания сиденья.
