Устройство для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа

Область техники
Полезная модель относится к совершенствованию средств бронезащиты головы, совмещенных со средствами индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующего типа, защищающим органы дыхания человека от воздействия на них токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств и предназначено для использования военнослужащими действующими в условиях заражения.
Уровень техники
Разработка экипировки военнослужащего связанная с созданием интегрированного средства защиты головы (Бронешлем общевойсковой единый 6Б47. Руководство по эксплуатации. 6Б47.00.000РЭ.2014. - 4 с.), в комплекте с которым используется система защиты органов дыхания от воздействия на них токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств является важной и актуальной задачей.
При ее решении важным моментом является интеграция такого средства с системой защиты органов дыхания фильтрующего типа. Она необходима для использования в условиях длительного нахождения как военнослужащих в зонах заражения токсичными химикатами, аварийно химически опасными веществами, радиоактивной пылью и биологическими средствами так и специальных формирований, например, проводящих работы по ликвидации их последствий.
Задача быстрого приведения в боевое состояние средств индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующего типа совмещенных со средством бронезащиты головы является наиболее актуальной т.к. от ее решения зависит жизнь военнослужащего.
Из уровня техники известны средства защиты органов дыхания военнослужащего - фильтрующие противогазы ПМК-2 и ПМК-3 (Руководство по эксплуатации средств защиты. Часть 2. Москва, 2006 г.), в которых очистка выдыхаемого человеком воздуха (углекислого газа) происходит в фильтрующе-поглощающих коробках.
В условиях внезапного применения противником токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств военнослужащему требуется от 7 до 12 секунд для приведения этих средств из походного в боевое состояние.
Малоподготовленные военнослужащие, а также военнослужащие не приведшие средства индивидуальной защиты органов дыхания в боевое состояние в условиях внезапного применения противником токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств становятся объектами поражения.
Из уровня техники известны различные технические решения, направленные на интегрирование средств индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующего типа в средства бронезащиты головы, например, патенты на полезную модель RU 207263, RU 190408, изобретение RU 2505325.
Одним из существенных недостатков является то, что эти средства зашиты предназначены для использования только в зоне заражения токсичными химикатами, аварийно химически опасными веществами, радиоактивной пылью и биологическими средствами т.к. элементы противогаза полностью интегрированы в полость бронешлема и их невозможно снять.
В обычных условиях боя их использование в качестве средства защиты головы от пуль и осколков нецелесообразно, поскольку при надевании военнослужащий будет дышать через вмонтированный в бронешлем противогаз. Кроме того, средства очитки воздуха будут оказывать значительное сопротивление дыханию военнослужащему при вдохе. Для использования вне зоны заражения средства очистки воздуха необходимо демонтировать и хранить отдельно от бронешлема в составе носимой экипировки военнослужащего, что может привести к их утрате и повреждению.
Так, например, в бронемаске-респираторе (патент на полезную модель RU 200125) предусмотрена замена фильтующе-поглощающих элементов на заглушки для ее использования вне зоны заражения токсичными химикатами, аварийно химически опасными веществами, радиоактивной пылью и биологическими средствами. Однако в условиях внезапного применения противником токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств военнослужащему требуется до 1-2 минут в условиях затаенного дыхания и закрытых глазах для установки фильтрующе-поглощающей и клапанной системы в бронемаску-респиратор. Для мало натренированных военнослужащих это может привести к летальному исходу. Нормативом для использования средств индивидуальной защиты фильтрующего типа в случае внезапного применения противником токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств является время до 10-12 секунд.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели может служить конструкция бронешлема с интегрированной в него системой очистки наружного воздуха от вредной примеси и подачей его в подмасочное пространство бронешлема, описанная в патенте RU 207263.
Однако данное средство защиты не решает проблем, описанных выше.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является совершенствование боевой экипировки военнослужащего, интегрированного со средствами защиты органов дыхания фильтрующего типа.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение времени на приведение средства защиты органов дыхания фильтрующего типа, совмещенного со средством бронезащиты головы в боевое состояние в условиях внезапного применения противником токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств.
Для достижения этого технического результата предложено устройство для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа, состоящее из бронешлема, в корпусе которого размещены фильтрующе-поглощающие элементы и клапан выдоха, при этом, на внешней верхней части бронешлема установлен датчик обнаружения токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств, соединенный электрическими проводами с закрепленными пайкой на внешней боковой стороне бронешлема двумя переводными механизмами фильтрующе-поглощающих элементов и заглушек, представляющими собой корпуса с расположенными внутри электронными механизмами с продольно перемещающимися штоками, к которым пайкой присоединены заглушки с отверстием для прохода через них воздуха и фильтрующе-поглощающие элементы, и с закрепленным пайкой на внешней передней стороне бронешлема переводным механизмом клапана выдоха и заглушки, представляющим собой корпус с расположенным внутри электронным механизмом с продольно перемещающимся штоком, к которому пайкой присоединена заглушка с отверстием для прохода через нее воздуха и клапан выдоха, при этом клапан выдоха соединен с патрубком подачи воздуха пневмообтюратора.
Краткое описание чертежей
На фигуре показано устройство для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа, где:
1 - бронешлем;
2 - пневмообтюратор;
3 - клапан избыточного давления;
4 - патрубок подачи воздуха;
5 - два переводных механизма фильтрующе-поглощающих элементов и заглушек;
6 - датчик обнаружения токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств;
7 - переводной механизм клапана выдоха и заглушки.
Осуществление полезной модели
Устройство для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа, показанное на фигуре состоит из бронешлема 1 с установленным пайкой на его верхней внешней поверхности датчиком обнаружения токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств 6, который соединен электрическими проводами (на фигуре не показаны) с закрепленными пайкой на внешней поверхности бронешлема 1 двумя переводными механизмами фильтрующе-поглощающих элементов и заглушками 5 и переводным механизмом клапана выдоха и заглушки 7.
Переводные механизмы фильтрующе-поглощающих элементов и заглушек 5 и переводной механизм клапана выдоха и заглушки 7 предназначены для перевода и установки в специально интегрированные на корпусе бронешлема места фильтрующе-поглащающих элементов, клапана выдоха и заглушек и обратно.
Переводной механизм фильтрующе-поглощающих элементов и заглушки 5 представляет собой корпус с расположенными внутри электронным механизмом с продольно перемещающимся штоком, к которому пайкой присоединены как заглушка, так и фильтрующе-поглощающие элементы.
Фильтующе-поглощающие элементы предназначены для очистки наружного воздуха от токсичного вещества. Они могут быть различными в зависимости от примененного противником токсичного химиката, аварийно химически опасного вещества, радиоактивной пыли и биологического средства.
Переводной механизм клапана выдоха и заглушки 7 представляет собой корпус с расположенными внутри электронным механизмом с продольно перемещающимся штоком, к которому пайкой присоединены как заглушка, так и клапан выдоха, который соединен с патрубком подачи воздуха 4 в пневмообтюратор 2.
Клапан выдоха предназначен как для вывода выдыхаемого воздуха наружу, так и подачи части выдыхаемого воздуха в пневмообтюратор 2.
Корпуса переводных механизмов и заглушки изготавливаются из стойкого к воздействию высокоскоростных поражающих элементов и вторичных осколков материала на основе кевларовых волокон и имеют отверстия для прохода через них воздуха.
В отдельных случаях, датчик 6 может быть соединен с переводным механизмом фильтрующе-поглощающих элементов и заглушки 5 и переводным механизмом клапана выдоха и заглушки 7 с помощью беспроводного соединения, например, через Wi-Fi или Bluetooth соединения.
Датчик 6 предназначен для обнаружения токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств, и выдачи как звукового сигнала, так и подачи сигналов на два переводных механизма фильтрующе-поглощающих элементов и заглушки 5 и переводной механизм клапана выдоха и заглушки 7. Датчик 6 калибруется таким образом, чтобы он срабатывал на концентрацию или токсодозу токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств не выше пороговой т.е. на значение PCt 50 т.к. именно при этом значении токсодозы военнослужащий получает первые признаки поражения.
В нижней части бронешлема 1 приклеен пневмообтюратор 2, который представляет собой камеру округлой формы из прорезиненного материала состава: каучук СКИ-3 - 100 мас.ч., сера молотая - 1,2 мас.ч., альтакс - 0, 6 мас.ч., дифенилгуанидин - 3 мас.ч., стеарин - 1 мас.ч., технический углерод -30 мас.ч., ZnO - 5 мас.ч., N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин - 1 мас.ч. с расположенными на нем клапаном подачи воздуха 4 во внутреннее пространство пневмообтюратора и клапаном избыточного давления 3 для поддержания нужного давления внутри пневмообтюратора 2.
Основной задачей пневмообтюратора 2 является недопущение проникания во внутреннее пространство бронешлема токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств через неплотности в шейной части головы военнослужащего.
Все составные части устройства монтируются на заводе изготовителе.
Устройство для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа работает следующим образом.
В походном состоянии двумя переводными механизмами фильтрующе-поглощающих элементов и заглушек 5 и переводным механизмом клапана выдоха и заглушки 7 интегрированные места бронешлема закрыты соответствующими заглушками, в которых выполнены отверстия для прохода вдыхаемого военнослужащим в подшлемное пространство и вывода выдыхаемого военнослужащим воздуха наружу.
Приведение устройства для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа в боевое положение происходит автоматически при обнаружении в воздухе токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств при их токсодозе равной PCt 50. Датчик обнаружения 6 выдает как звуковой сигнал продолжительностью 5 сек., так и сигнал на два переводных механизма фильтрующе-поглощающих элементов и заглушки 5 и переводной механизм клапана выдоха и заглушки 7. Срабатывает электронный механизм и продольный шток перемещает заглушки в сторону, а на их места устанавливаются как фильтрующе-поглощающие элементы, так и клапан выдоха.
Зараженный токсичными химикатами, аварийными химически опасными веществами, радиоактивной пылью и биологическими средствами воздух очищается в фильтрующе-поглощающих элементах и проходит внутрь подшлемного пространства. Часть выдыхаемого военнослужащим воздуха выходит через клапан выдоха, а часть поступает через патрубок подачи воздуха 4 во внутреннее пространство пневмообтюратора 2 тем самым наполняя его.
Признаками достаточности наполнения пневмообтюратора 2 является его надежный контакт с шеей военнослужащего. Во время дыхания в камере пневмообтюратора 2 будет постоянно поддерживаться нужное давление, необходимое для исключения (подсоса) попадания токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств в подшлемное пространство через неплотности в шейной части головы. Лишний воздух стравливается через клапан избыточного давления 3.
При отсутствии в воздухе токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств токсодозой менее PCt 50, датчик обнаружения 6 выдает как звуковой сигнал продолжительностью 5 сек., так и сигнал на два переводных механизма фильтрующе-поглощающих элементов и заглушки 5 и переводной механизм клапана выдоха и заглушки 7 для установки в интегрированные на бронешлеме 1 места заглушек.
Пример реализации.
Испытание работоспособности заявляемого устройства проводили на установленном на бронешлем датчике обнаружения аэрозолей и паров аварийных химически опасных веществ на основе полупроводникового сенсорного датчика DHT22 на плате Arduino UNO с индикатором оповещения.
Устройство для защиты головы и органов дыхания фильтрующего типа было испытано на надетой голове манекена, помещенного в камеру, в которой создавалась концентрация аммиака, имитирующая вредную примесь. Концентрация аммиака контролировалась приборами химического контроля. В подмасочном пространстве манекена находился датчик измерения вида и концентрации вещества. В подшлемном пространстве создавалось разрежение, имитирующее дыхание военнослужащего, совершающего действия средней физической нагрузки.
При достижении пороговой токсодозы PCt 50 аммиака 0,25 мг/мин⋅л также зафиксированной прибором химического контроля, датчик выдал световой и звуковой сигнал. В течение 1 сек. сработали два переводных механизма фильтрующе-поглощающих элементов и заглушки и переводной механизм клапана выдоха и заглушки. Пневмообтюратор в течение 3-х секунд наполнился воздухом. Очищенный от аммиака воздух начал поступать в подшлемное пространство бронешлема, концентрация и состав которого постоянно фиксировались прибором химического контроля.
-4
Были измерены концентрации аммиака снаружи в внутри подмасочного пространства бронешлема и рассчитан коэффициент подсоса, который составил 1⋅10%, что соответствует тактико-техническим требованиям, предъявляемым к средствам защиты органов дыхания (Руководство по эксплуатации средств защиты. Часть 1. Москва, 2011 г.) по защите от токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли.
Таким образом, время на приведение средства индивидуальной защиты органов дыхания совмещенного со средством бронезащиты головы составило 1 секунду и обеспечилась изоляция органов дыхания от воздействия вредной примеси (отсутствие подсоса вредной примеси), что позволяет сделать вывод о достижении заявляемого технического результата, т.е. снижении времени на приведение средства защиты органов дыхания совмещенного со средством бронезащиты головы в боевое состояние в условиях внезапного применения противником токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств.