Brevet FR2879469A1 — publié le 20060623

Système léger de protection améliorant la sécurité notamment lors de décompression explosive. Cette invention concerne les ensembles de protection de tête et principalement ceux utilisés par les pilotes d'avions militaires. En effet les pilotes d'avions militaires doivent supporter des masses de plus en plus importantes sur la tête, notamment du fait de l'utilisation de moyens optroniques, qui mettent en danger leur sécurité notamment lors d'accélérations importantes. D'autre part les masques doivent avoir un volume mort (volume contenant du CO2 de l'air expiré) le plus faible possible. En effet l'aspiration dans les poumons d'un taux de CO2 trop important aurait des conséquences grave pour le pilote. D'autre part le masque ne doit pas créer un risque majeur supplémentaire lors de la décompression explosive comme lors de l'éjection à haute altitude ou lors d'un bri de verrière par exemple. En effet lors d'une décompression explosive la pression dans la cabine peut chuter en quelques millisecondes de plusieurs centaines d'hectopascal. Pour éviter des lésions irréversibles des poumons il est nécessaire de vider les poumons du pilote en quelques millisecondes. L'invention proposée ici permet de garantir un niveau satisfaisant de masse du masque, de volume mort et de sécurité lors d'une décompression explosive. Jadis le problème de décompression explosive n'était pas un problème crucial dans la mesure où les masques n'étaient pas très étanches et le trop plein d'air était évacué par les lèvres de masques qui perdaient alors totalement leur étanchéité. Aujourd'hui les masques sont plus étanches et risquent donc de poser plus de problèmes lors de la décompression explosive. Il existe de nombreux brevets de masques de protection principalement pour l'aéronautique, mais aucun ne résout, jusqu'à aujourd'hui, le problème posé par la nécessaire légèreté des masques associée avec 2879469 2 l'amélioration du comportement du masque vis à vis de la sécurité et notamment vis à vis du volume mort et la décompression explosive. Ces buts sont atteints par l'utilisation d'un ensemble de protection physiologique de la tête (1) d'un porteur comprenant i. un casque (4) protégeant la tête (1) d'un porteur, ii. un masque de protection des voix respiratoires sous fortes pressions respiratoires comprenant: 1. une lèvre souple d'étanchéité (2) englobant au moins la bouche et le nez du porteur, 2. une coquille plus rigide (3) maintenant la lèvre d'étanchéité en position et permettant de reprendre les efforts d'attache du masque sur le casque (4), caractérisé par la présence simultanée des éléments suivants et disposés de la façon suivante: a) une soupape expiratoire compensée (9) déportée du masque et permettant l'évacuation des gaz expirés et comprenant i. une chambre d'admission des gaz expirés, ii. une soupape expiratoire, iii. et une chambre de compensation de pression modifiant l'effort d'ouverture de cette soupape en fonction de la surpression respiratoire imposée par le réseau de bord avion, b) une soupape inspiratoire (11) fortement déportée du masque et, permettant l'admission des gaz respirables dispensés par le réseau de bord comprenant: i. une partie amont ii. une soupape iii. une partie avale c) un tuyau (8) reliant le masque à la chambre d'admission de la soupape expiratoire compensée (9), et ayant un volume intérieur égal à V8, d) un tuyau (10) reliant la chambre d'admission de la soupape expiratoire compensée (9) à l'aval de la soupape inspiratoire (11), 15 2879469 3 ce dit tuyau (10) ayant un volume interne égal à V10, ce dit volume étant suffisant grand pour créer un volume tampon permettant un écrêtage efficace de la surpression existant lors de la décompression explosive de la cabine, sans augmenter de façon significative le volume mort de l'ensemble, e) un tuyau court (12) reliant l'amont de la soupape inspiratoire à une prise de connexion (14) permettant l'alimentation du gaz respirable provenant du réseau de bord, f) un tuyau fin (14) reliant la chambre de compensation de la soupape expiratoire compensée (9) avec l'amont de la soupape inspiratoire. Il est avantageux que la soupape expiratoire (9) soit fixée au casque 4. Il est avantageux que la soupape expiratoire (9) soit comprise dans un bloc comprenant également la prise audio de liaison électrique pour les écouteurs de casque de telle façon qu'une seule et même liaison mécanique soit nécessaire et suffisante pour solidariser la soupape expiratoire (9) au casque et en même temps connecter la connexion audio des écouteurs de casque. Il est avantageux que le tuyau court (12) soit intégré dans la soupape inspiratoire (11) et/ou dans la prise de connexion (13) L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un mode de réalisation illustré sur les dessins annexés qui représentent: - Figure 1: schéma d'ensemble du dispositif - Figure 2: schéma de circulation des gaz La description détaillée d'un exemple de réalisation utilise les figures 1 et 2. Le concept choisit ici comme exemple de réalisation comporte une architecture où la soupape expiratoire (9) est placée à l'extérieur et près du masque (environ 14 cm) et où la soupape inspiratoire (11) est placée loin en amont du masque près de la prise de jonction (environ 30 cm du masque). Un tuyau fin (14) chemine dans le tuyau principal (10), ou éventuellement à l'extérieur du conduit principal d'amené d'air et permet de relier la chambre de compensation de la soupape expiratoire avec la partie amont de la soupape inspiratoire. 2879469 4 Les éléments principaux de la respiration et leur volumes sont représentés sur la figure 2: Les poumons La trachée - La bouche - La cavité interne du masque Le tuyau (8) - Le volume de la cavité amont de la soupape expiratoire Nous avons pris les hypothèses suivantes: Volume de la trachée: 31 cm3 Volume de la bouche et du nez: 50 cm3 Taux de CO2 à l'expiration: 4% Volume masque (solution ancienne) : 130 cm3 Volume du tuyau situé entre le masque et la soupape expiratoire pour la solution de type 2: 23 cm3 (pour un tuyau de diamètre interne de 14 mm et une longueur de 150mm) Volume du tuyau situé entre la soupape expiratoire et la soupape inspiratoire pour la solution de type 3: 54 cm3 (pour un tuyau de diamètre interne de 14 mm et une longueur de 350mm) Volume masque (solution suivant l'invention) : 95 cm3 Volume soupape expiratoire (solution suivant l'invention) : 3 cm3 Volume d'air inspiré à chaque inspiration: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 litres Il est à remarquer que jadis la présence des soupapes dans le masque augmentait de façon importante le volume interne du masque. En effet les soupapes sont nécessairement circullaires et planes. Leur interface de fixation permettant le montage, le démontage et l'étanchéité est également plane et comporte un diamètre hors tout supérieur à la soupape elle-même. D'autre part pour des raisons de coût il est nécessaire d'avoir les mêmes soupapes pour toutes les tailles de masque. Il est donc difficile de loger les soupapes et leur support dans le masque qui a naturellement tendance à avoir une forme très arrondie. L'expérience montre que pour loger ces soupapes, il est nécessaire de dilater le masque vers l'avant et ainsi augmenter de façon importante le volume interne du masque (ainsi que la masse située à l'avant d'ailleurs). Après une inspiration, lors de l'expiration la pression augmente dans les poumons. L'air est évacué par la soupape expiratoire. On peut estimer qu'en général la pression relative dans la soupape expiratoire n'excède pas 15 hPa. L'air expiré contenant du CO2 pénètre alors dans le tuyau jusqu'à la section DD (voir figure 2). On peut estimer ce volume en prenant les hypothèses conservatrices suivantes: Pression cabine 600 hPa. Le volume compris entre les sections CC et DD est donc égal à : V=54x15/615=1.3 cm3 Calcul du taux de CO2 (à l'entrée du masque, section BB): Dans le cas des solutions anciennes pour une inspiration de 0.5 litre: Taux CO2 (solution ancienne) = 4 )b x130/500= 1.04 0/0 Dans le cas de la solution suivant l'invention: Taux CO2 (solution suivant l'invention) = 4 % (95+23+3+1.3)/500 = 0.98 Le tableau qui suit présente les valeurs du taux de CO2 en fonction du volume inspiré. Volume inspiré (en litre) 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 Taux CO2 (Solution ancienne) 1.04, 0.98, 0.52, 0.49 Taux CO2 (Solution suivant l'invention) 0.347, 0.326, 0.26, 0.245 Ce calcul est présenté à titre indicatif, principalement pour comparer les types de solutions d'architectures entre elles. On s'aperçoit que les deux solutions sont sensiblement équivalentes pour ce qui concerne la teneur en CO2 du gaz respirable entrant dans le masque. On s'attachera donc à minimiser le volume interne du masque. Il semble possible de réduire encore le volume interne du masque vers 80 cm3 dans la mesure où les soupapes ne sont pas placées dans le masque. D'ailleurs la réduction du volume interne du masque va de paire avec un travail des formes internes du masque pour obtenir un écoulement aérodynamique interne (sans variation brusque de la section de passage). On voit donc dans cet exemple, que le volume mort est sensiblement identique au volume mort existant jadis mais que le volume disponible pour servir de volume tampon lors d'une décompression explosive a été sensiblement augmenté. Les applications de cette invention sont nombreuses. Cette invention trouve des applications tout à fait intéressantes dans la réalisation d'un ensemble de protection de tête des pilote d'avions d'armes modernes. 6 REVENDICATIONS 1) Ensemble de protection physiiologique de la tête (1) d'un porteur comprenant i. un casque (4) protégeant la tête (1) d'un porteur, ii. un masque de protection des voix respiratoires sous fortes pressions; respiratoires comprenant: 1. une lèvre souple d'étanchéité (2) englobant au moins la bouche et le nez du porteur, 2. une coquille plus rigide (3) maintenant la lèvre d'étanchéité en position et permettant de reprendre les efforts d'attache du masque sur le casque (4), caractérisé par la présence simultanée des éléments suivants et disposés de la façon suivante: a) une soupape expiratoire compensée (9) déportée du masque et permettant l'évacuation des gaz expirés et comprenant i. une chambre d'admission des gaz expirés, ii. une soupape expiratoire, iii. et une chambre de compensation de pression modifiant l'effort d'ouverture de cette soupape en fonction de la surpression respiratoire imposée par le réseau de bord avion, b) une soupape inspiratoire (11) fortement déportée du masque et, permettant l'admission des gaz respirables dispensés par le réseau de bord comprenant: iv. une partie amont v. une soupape vi. une partie avale c) un tuyau (8) reliant le masque à la chambre d'admission de la soupape expiratoire compensée (9), et ayant un volume intérieur égal à V8, 15 30 35 2879469 7 d) un tuyau (10) reliant la chambre d'admission de la soupape expiratoire compensée (9) à l'aval de la soupape inspiratoire (11), ce dit tuyau (10) ayant un volume interne égal à V10, ce dit volume étant suffisant grand pour créer un volume tampon permettant un écrêtage efficace de la surpression existant lors de la décompression explosive de la cabine, sans augmenter de façon significative le volume mort de l'ensemble, e) un tuyau court (12) reliant l'amont de la soupape inspiratoire à une prise de connexion (13) permettant l'alimentation du gaz respirable provenant du réseau de bord provenant de la connexion aéraulique (15) f) un tuyau fin (14) reliant la chambre de compensation de la soupape expiratoire compensée (9) avec l'amont de la soupape inspiratoire. 2) Ensemble de protection physiologique de la tête (1) d'un porteur suivant la revendication 1 et caractérisé en ce que la soupape expiratoire (9) est fixée au casque 4. 3) Ensemble de protection physiologique de la tête (1) d'un porteur suivant la revendication 1 ou 2 et caractérisé en ce que la soupape expiratoire (9) est comprise dans un bloc comprenant également la prise audio de liaison électrique pour les écouteurs de casque de telle façon qu'une seule et même liaison mécanique est nécessaire et suffisante pour solidariser la soupape expiratoire (9) au casque et en même temps connecter la connexion audio des écouteurs de casque. 4) Ensemble de protection physiologique de la tête (1) d'un porteur suivant une des revendications 1 à 3 et caractérisé en ce que le tuyau court (12) est intégré dans la soupape inspiratoire (11) et/ou dans la prise de connexion (13)