АМОРТИЗАЦИОННОЕ КРЕСЛО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
SHOCK-ABSORBING SEAT FOR TRANSPORT FACILITY

Изобретение относится к средствам защиты человека от воздействия перегрузок и может быть использовано в транспортных средствах специального назначения, например, автобронетанковых при воздействии ударных перегрузок от взрыва мины или в авиационной технике при аварийной посадке.
Из уровня техники известно амортизационное средство, которое содержит сиденье, спинку, расположенную под сиденьем рычажную систему и систему амортизации (патент на изобретение РФ №2236360, МПК B64D 25/04, 12.02.2003).
Недостаток данного кресла заключается в том, что его конструкция не позволяет использовать его при воздействии сверх быстрых нагрузок, например, таких как при взрыве мины. Кроме того, в конструкции кресла не предусмотрена подтяжка привязных ремней во время его амортизации и возможность использования кресла в ограниченных по высоте внутренних габаритах транспортного средства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является амортизационное кресло транспортного средства, содержащее сиденье со спинкой, привязные ремни, расположенный под сиденьем кинематический механизм, включающий в себя рычаги с шарнирами на концах и энергопоглощающее устройство, которое включает в себя корпус, расположенные в нем деформирующие элементы, выполненные в виде шариков и деформируемый элемент, выполненный в виде стержня с выемками, в которые установлены указанные шарики (патент на изобретение РФ №2198823, МПК B64D 25/04, 29.12.2000).
Недостаток данного амортизационного кресла заключается в том, что оно не может воспринимать такие быстродействующие нагрузки, какие возникают при взрыве, в частности, мин. При взрыве мины время нарастания нагрузки составляет тысячную долю секунды (0,001-0,002 с). Как показывает опыт этого времени недостаточно для того, чтобы вывести деформирующие элементы (шарики) известного устройства из состояния покоя и, преодолев первоначальное сопротивление деформации деформируемого элемента (стержня), обеспечить далее смятие его продольной поверхности. При этом не исключена поломка элементов конструкции устройства. Другие амортизационные устройства, например, такие как гидравлические цилиндры, также подвержены указанному недостатку. Кроме того, в известном изобретении энергопоглощающее устройство расположено под сиденьем кресла. Это ограничивает возможности по увеличению его вертикальных перемещений с целью снижения перегрузок, что является весьма существенным для рассматриваемого класса транспортных средств, а именно автобронетанковых и авиационных. Система рычагов с шарнирами в известном кресле при воздействии на него нагрузки обеспечивает его перемещение вперед и вниз. При этом отсутствует поворот кресла назад, что не способствует снижению и более рациональному восприятию перегрузок. В известном кресле не исключен контакт ног человека с полом транспортного средства, что не безопасно в случае воздействия нагрузки на пол, особенно взрывного характера. В кресле отсутствует подтягивание его привязных ремней в момент воздействия нагрузки, что также снижает его защитные свойства.
Технической задачей заявленного устройства является устранение указанных недостатков, создание амортизационного кресла с более высокой степенью защиты его пользователя от воздействия высокоскоростных нагрузок на кресло.
Сущность изобретения заключается в том, что известное амортизационное кресло транспортного средства, содержащее установленное в корпусе транспортного средства сиденье со спинкой, привязные ремни с защелкой, кинематический механизм, размещенный под сиденьем и включающий в себя пару рычагов с шарнирами на концах, нижние шарниры которых связаны с корпусом транспортного средства и энергопоглощающее устройство, включающее в себя его корпус, установленные в нем деформирующие элементы и расположенный с возможностью взаимодействия с ним деформируемый элемент, дополнительно снабжено расположенной за спинкой кресла рамой с жестко закрепленными на ней боковыми направляющими, верхние концы которых шарнирно соединены с корпусом транспортного средства и закрепленными на тыльной стороне спинки кресла втулками, установленными с возможностью продольного перемещения в них боковых направляющих, при этом верхние шарниры рычагов кинематического механизма связаны непосредственно с сиденьем, а энергопоглощающее устройство снабжено направляющим роликом с осью, причем корпус энергопоглощающего устройства выполнен плоской формы с верхними и нижними проушинами и с центральным отверстием, в котором размещен указанный направляющий ролик, ось которого закреплена в корпусе энергопоглощающего устройства, при этом через направляющий ролик пропущен привязной ремень, конец которого закреплен на верхней части рамы, а деформирующие элементы выполнены в виде двух пар цилиндрических опор: верхней и нижней, каждая из которых установлена соответственно в верхних и нижних проушинах корпуса энергопоглощающего устройства, а деформируемый элемент выполнен в виде двух проволок: верхней и нижней, причем верхняя проволока своей средней частью связана с рамой, а нижняя проволока своей средней частью связана со спинкой кресла и выполнена с большей жесткостью, чем верхняя, а концы верхней и нижней проволок зигзагом пропущены соответственно через верхние и нижние цилиндрические опоры.
Кроме того, рычаги кинематического механизма могут быть выполнены, как конструктивный вариант, в виде упругой пластины, а их шарниры на концах в виде двух противолежащих краевых частей этой пластины, которые отогнуты во взаимно противоположные стороны и жестко соединены соответственно с сиденьем кресла и корпусом транспортного средства. В случае использования амортизационного кресла в автобронетанковой технике оно снабжено подставкой под ноги, которая жестко связана с передней кромкой сиденья кресла.
Технический результат, который получается от использования предложенного кресла, заключается в том, что при быстродействующей нагрузке деформируемый элемент энергопоглощающего устройства, выполненный в виде проволоки с определенной жесткостью, работающей в основном на изгиб, включается в работу сразу, одновременно с быстродействующей нагрузкой, без эффекта «запирания», который обусловлен необходимостью временных затрат на преодоление состояния покоя, как в известном устройстве. Это подтверждается и проведенными экспериментами. Именно обеспечение преобладания деформации изгиба над смятием позволяет в данной конструкции энергопоглощающего устройства исключить упомянутый эффект «запирания». Деформация изгиба в данном энергопоглощающем устройстве в отличие от смятия наступает, при быстродействующем нагружении, сразу, без временных затрат на преодоление состояния покоя.
При воздействии на транспортное средство быстродействующей нагрузки, вызванной перегрузкой от взрыва мины или удара при его аварийной жесткой посадке, будут иметь место не только преобладающие вертикальные перегрузки, но и перегрузки в боковом и продольном направлениях. Для их снижения и рационального восприятия человеком введены шарнирные соединения рычагов с сиденьем и боковых направляющих рамы с корпусом транспортного средства. Образованная кинематическая схема позволяет при воздействии нагрузки перемещаться сиденью с человеком не только вниз, но и вперед с разворотом назад, что и обеспечивает снижение продольных перегрузок и их рациональное восприятие человеком. При этом шарнирная подвеска сиденья с человеком, через боковые направляющие введенной рамы, к верхней части корпуса транспортного средства обеспечивает в процессе воздействия нагрузки компенсацию перекосов кресла, в том числе боковых и продольных.
Пара рычагов с шарнирами на концах кинематического механизма может быть конструктивно выполнена в виде упругой пластины, верхняя краевая часть которой отогнута и жестко соединена с сиденьем кресла, а нижняя - отогнута в противоположную сторону и жестко соединена с корпусом транспортного средства. Такое выполнение позволяет в одном конструктивном элементе совместить функции пары упомянутых рычагов и функции их шарниров на концах. Выполнение упругой пластиной функций рычагов достигается за счет достаточной жесткости самой пластины. А выполнение функций шарниров рычагов достигается за счет изгиба верхней и нижней краевых частей упругой пластины в местах их жесткого крепления соответственно к сиденью кресла и корпусу транспортного средства. Такой вариант конструктивного выполнения рычагов с шарнирами на их концах позволяет получить дополнительную функцию, связанную с дополнительной амортизацией за счет упругости пластины.
В предложенном кресле в процессе воздействия нагрузки происходит подтягивание привязных ремней, что обеспечивает более надежную фиксацию человека в кресле и более комфортные условия для него до воздействия нагрузки. Это достигается за счет обеспечения разной величины жесткости деформируемых элементов, а именно верхняя проволока имеет меньшую жесткость, чем нижняя проволока. Поэтому в первую очередь будет деформироваться верхняя проволока и ее перемещение вызовет подтягивание привязных ремней. Подтягивание привязных ремней создаст дополнительное сопротивление и приведет к выравниванию сопротивлений деформированию верхней и нижней проволок, что обеспечит в дальнейшем одновременное их перемещение и энергопоглощение.
Жестко связанная с сиденьем кресла подставка под ноги человека призвана исключить контакт его ног с полом автобронетанкового транспортного средства в момент взрыва мины. Иначе, несмотря на обеспечение защищенности человека в целом, его ноги, в случае касания с полом, будут травмированы. Таким образом, приведенные технические результаты позволяют в целом повысить защитные свойства амортизационного кресла и сделать его универсальным с точки зрения восприятия как быстродействующих нагрузок при подрыве автобронетанковой техники, так и менее быстродействующих, как при аварийной посадке авиационных транспортных средств.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - общий вид амортизационного кресла транспортного средства,
фиг.2 - вид сбоку на энергопоглощающее устройство,
фиг.3 - вид спереди на энергопоглощающее устройство,
фиг.4 - общий вид на упругую пластину кинематического механизма.
Амортизационное кресло, например автобронетанкового транспортного средства, содержит сиденье 1 со спинкой 2, раму 3, которая включает в себя две жестко связанные с ней боковые направляющие 4. На тыльной стороне спинки 2 жестко закреплены втулки 5, в которые установлены с возможностью продольного перемещения в них боковые направляющие 4. При этом верхние концы боковых направляющих 4 шарнирно соединены с корпусом 6 транспортного средства. Под сиденьем 1 расположен кинематический механизм, включающий в себя два рычага 7 верхние концы которых шарнирно связаны с сиденьем 1, а нижние - с корпусом 6 транспортного средства. Энергопоглощающее устройство 8 содержит, выполненный плоской формы корпус 9 с верхними проушинами 10 и нижними проушинами 11, направляющий ролик 13 с осью 14, которая установлена в центральном отверстии 12, выполненном в корпусе 9. Через направляющий ролик 13 пропущен привязной ремень 15, один конец которого с помощью защелки 16 связан с сиденьем 1, а другой жестко закреплен на раме 3. Причем средняя часть привязного ремня 15, охватывая его пользователя, проходит через отверстие 17 в спинке 2 или, как конструктивный вариант, может проходить через верхний край спинки 2 кресла. Кроме того, энергопоглощающее устройство включает в себя деформирующий элемент, выполненный в виде двух пар цилиндрических опор - верхних цилиндрических опор 18 и нижних цилиндрических опор 19, которые установлены соответственно в верхних проушинах 10 и нижних проушинах 11 корпуса 9 и деформируемые элементы, выполненные в виде двух проволок - верхней проволоки 20 и нижней проволоки 21. Причем верхняя проволока 20 своей средней частью связана с рамой 3, например, посредством жесткого элемента 22, а каждый из ее концов зигзагом пропущен через пару верхних цилиндрических опор 18. Нижняя проволока 21 выполнена с большей жесткостью, чем верхняя проволока 20 и своей средней частью связана со спинкой 2, а каждый из ее концов зигзагом пропущен через пару нижних цилиндрических опор 19. Пара рычагов 7 с шарнирами на концах кинематического механизма может быть выполнена в виде упругой пластины 23, верхняя краевая часть которой жестко соединена с сиденьем 1 кресла, а нижняя краевая часть с корпусом 6 транспортного средства. Для исключения контакта ног человека с полом автобронетанкового транспортного средства при его подрыве кресло имеет подставку 24 для ног, жестко связанную с передней кромкой сиденья 1.
Устройство работает следующим образом.
При взрыве мины ударная волна, воздействуя на корпус 6 транспортного средства, практически мгновенно (за 0,001-0,002 с) придает корпусу 6 вертикальную скорость. Корпус 6 начинает перемещаться вверх, и вместе с корпусом 6 начинает перемещаться вверх шарнирно связанная с ним, через свои боковые направляющие 4, рама 3. Вместе с рамой 3 перемещается связанный с ней, через жесткий элемент 22, деформируемый элемент, выполненный в виде верхней проволоки 20 и сам корпус 9 энергопоглощающего устройства. При этом закрепленный на раме 3 конец привязного ремня 15 также перемещается, в результате чего происходит подтягивание привязных ремней 15 и плотная фиксация человека в кресле. Далее в результате силового взаимодействия верхней проволоки 20 с верхними цилиндрическими опорами 18 начинается ее деформирование. Одновременно с этим, в результате увеличения усилий в верхней части энергопоглощающего устройства 8, приводится в действие нижний деформируемый элемент, выполненный в виде нижней проволоки 21, которая в результате силового взаимодействия с нижними цилиндрическими опорами 19 начинает деформироваться. В результате указанных деформаций проволок 20 и 21 происходит энергопоглощение. Одновременно с перемещением рамы 3 и деформацией проволок 20 и 21 происходит перемещение сиденья 1 со спинкой 2 относительно корпуса 6 транспортного средства. Перемещение сиденья 1 со спинкой 2 происходит по боковым направляющим 4 рамы 3, которые установлены во втулках 5, закрепленных на спинке 2. Сиденье 1 со спинкой 2 перемещается относительно корпуса 6 транспортного средства вниз, вперед и с поворотом назад, за счет шарнирного соединения рычагов 7 с сиденьем 1 и корпусом 6, а также -шарнирного соединения верхних концов боковых направляющих 4 с корпусом 6. При этом ноги человека расположены на подставке 24, что исключает их прямой контакт с полом. Таким образом, при подрыве миной автобронетанкового транспортного средства, или аварийной жесткой посадке авиационного средства, происходит энергопоглощение и одновременно с этим подтягивание привязных ремней, исключение контакта ног с полом и перемещение сиденья с человеком вниз, и вперед с поворотом назад, что снижает перегрузку на него, рационально ее перераспределяет, надежно удерживает человека в кресле, повышая в целом его защищенность.