Система безопасности и связи спасателя
SAFETY AND COMMUNICATION SYSTEM OF RESCUER

Изобретение относится к индивидуальным средствам защиты работников спасательных служб и может быть применено при проведении аварийно-спасательных работ, в частности противофонтанных работ при ликвидации аварий, газонефтеводопроявлений, открытых газовых и нефтяных фонтанов.
Противофонтанные работы являются одним из видов аварийно-спасательных работ и осуществляются при ликвидации аварий на нефтяных и газовых скважинах. Отличием данного вида работ от других аварийно-спасательных работ является наличие открытого нефтяного и/или газового фонтана из устья скважины, вероятность возникновения которого может произойти при вскрытии и проходке продуктивных пластов, в процессе бурения или в результате нарушения технологии при капитальном ремонте скважины. Нередко аварийная ситуация осложняется возгоранием флюида. Горящие газовые и нефтяные фонтаны характерны наличием большого теплового потока, большой высотой факела пламени, деформацией буровых вышек, возможностью быстрого распространения огня на установки и другие сооружения, высокой вероятностью загазованности местности и образования взрывоопасной концентрации. Кроме того, открытые газовые и нефтяные фонтаны сопровождаются чрезвычайно большим шумом, не позволяющим услышать голос человека даже на близком расстоянии. Для координации действий спасателей, работающих на ликвидации фонтана, устанавливают условные сигналы и команды. Такой регламент общения существенно осложняет взаимодействие между спасателями при выполнении поставленных задач и исключает быстрое реагирование спасателей при возникновении непредвиденных опасных для жизни ситуаций в зоне ликвидации аварии.
Все это затрудняет действия подразделений по ликвидации аварий и пожаров, определяя задачу ликвидации фонтанов как сложную, ответственную и опасную для жизни. В опасных условиях проведения работ применяются повышенные требования не только к уровню подготовки личного состава, но и к средствам индивидуальной защиты спасателей, а также требования по обеспечению устойчивой связи между спасателями.
Из существующего уровня техники известна система безопасности и связи спасателя, включающая защитное устройство головы и полнолицевую дыхательную маску, имеющую оголовье и лицевую часть, выполненную с возможностью плотного прилегания к лицу спасателя и оснащенную встроенным микрофонным устройством, узлом выдоха и узлом вдоха, соединенным с легочным автоматом, имеющим канал подвода воздуха по воздуховодному шлангу от редуктора баллона сжатого воздуха (см., напр., RU 195443 U1, опубл. 28.01.2020 г). Недостатком известного решения является отсутствие защиты головы пользователя от вертикальных, горизонтальных ударных нагрузок и проколов и чрезвычайно высоких температур в виду использования капюшона в качестве защитного устройства головы, а также низкая вероятность использования переговорного устройства при проведении противофонтанных работ из-за отсутствия применения шумоподавления.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание системы безопасности и связи спасателя, пригодной для работы в условиях повышенной опасности, воздействия агрессивных сред и интенсивного акустического поля.
Поставленная задача достигается за счет того, что в системе безопасности и связи спасателя, включающей защитное устройство головы и полнолицевую дыхательную маску, имеющую оголовье и лицевую часть, выполненную с возможностью плотного прилегания к лицу спасателя и оснащенную встроенным микрофонным устройством, узлом выдоха и узлом вдоха, соединенным с легочным автоматом, имеющим канал подвода воздуха по воздуховодному шлангу от редуктора баллона сжатого воздуха, согласно изобретению имеется дополнительное снабжение телефонно-микрофонной гарнитурой, защитное устройство головы выполнено в виде защитного шлема, состоящего из внутреннего каркаса и внешней оболочки, выполненной цельной, изготовленной методом матричной прессовки композитного материала, включающего армирующий наполнитель из стеклоткани, углеволокна и кевлара на основе связующего из трудногорючего полимера, обладающего высокой теплостойкостью, ударной вязкостью и химической стойкостью, и имеющей купольный элемент, выполненный с возможностью охвата теменной, затылочной и лобной части головы пользователя, а также два противоположных друг другу боковых элемента, которые выполнены с образованием полостей для размещения в них внешних чашек полноразмерных наушников телефонно-микрофонной гарнитуры, соединенных между собой устройством для крепления на голове спасателя, при этом внешние чашки полноразмерных наушников снабжены шумопоглощающим материалом, амбушюрой, выполненной с обеспечением плотного ее прилегания к голове спасателя с полным перекрытием ушной раковины, а по крайней мере, одна внешняя чашка полноразмерных наушников снабжена электронным устройством, включающим в том числе динамик, систему шумокомпенсации и микроконтроллер для ее управления и переключения в режим рации, соединенным с установленным на держателе выносным микрофоном и подключенным внешним проводом к рации через тангенту, при этом боковые элементы внешней оболочки защитного шлема снабжены крепежными зацепами, выполненными с возможностью закрепления ригельных элементов, шарнирно установленных на полнолицевой дыхательной маске, встроенное микрофонное устройство которой выполнено с возможностью внешнего подключения к электронному устройству полноразмерных наушников телефонно-микрофонной гарнитуры, кроме того внутренний каркас защитного шлема выполнен из вспененного полиуретана, размещен со стороны внутренней поверхности купольной части внешней оболочки защитного шлема с охватом теменной, затылочной и лобной части головы спасателя и покрыт умягчающей подложкой.
Каждый ригельный элемент может быть выполнен телескопическим с подпружиненными относительно друг друга частями и имеет на свободном конце стопорный выступ, комплементарный по форме крепежному зацепу защитного шлема.
В предпочтительном варианте выполнения система шумокомпенсации выполнена с возможностью автоматического срабатывания при уровне шума свыше 110 дБ.
Защитный шлем предпочтительно снабжен забралом, выполненным из нескольких слоев поликарбоната, между которыми размещена теплоотражающая пленка и установленным на внешней оболочке с возможностью поворота и размещения в нерабочем положении между внешней оболочкой и внутренним каркасом защитного шлема.
Защитный шлем снабжен очками, установленными на внешней оболочке с возможностью поворота и размещения в нерабочем положении между забралом и внутренним каркасом защитного шлема.
Защитный шлем снабжен регулируемым по длине подбородочным ремнем, закрепленным на внешней оболочке защитного шлема.
Умягчающая подложка выполнена с обеспечением естественной вентиляции волосистой части головы.
Защитный шлем снабжен пелериной, прикрепленной к затылочной части внешней оболочки защитного шлема.
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение защиты головы, лица, органов дыхания, органов слуха от шумовых, механических и термических воздействий, агрессивных сред, поверхностно-активных веществ, воды, нефтепродуктов, неблагоприятных климатических воздействий с одновременным обеспечением устойчивой связи в условиях интенсивного акустического поля.
Более подробно причинно-следственная связь признаков заявленного изобретения и обеспечиваемого ими технического результата будет раскрыта далее.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному техническому решению, а лишь поясняющими суть технического решения, где
на фиг. 1 изображен защитный шлем системы безопасности и связи спасателя;
на фиг. 2 изображена дыхательная маска с телефонной гарнитурой системы безопасности и связи спасателя.
Система безопасности и связи спасателя включает защитное устройство головы, выполненное в виде защитного шлема 1, полнолицевую дыхательную маску 2, телефонно-микрофонную гарнитуру 3.
Защитный шлем 1 состоит из внутреннего каркаса (на чертежах условно не показано) и внешней оболочки 4. Внешняя оболочка 4 имеет купольный элемент 5, выполненный с возможностью охвата теменной, затылочной и лобной части головы пользователя, и два противоположных друг другу боковых элемента 6. Боковые элементы 6 выполнены с образованием полостей для размещения в них внешних чашек 7 полноразмерных наушников телефонно-микрофонной гарнитуры 3. Внешние чашки 7 соединены между собой устройством 8 для крепления на голове спасателя. Внешняя чашка 7 полноразмерных наушников снабжена шумопоглощающим материалом и амбушюрой, выполненной с обеспечением плотного ее прилегания к голове спасателя с полным перекрытием ушной раковины. Кроме того внутри внешней чашки 7 размещено электронное устройство, включающее в том числе динамик, систему шумокомпенсации и микроконтроллер для ее управления и переключения в режим рации. Электронное устройство соединено с установленным на держателе 9 выносным микрофоном 10 и подключено внешним проводом 11 к рации 12 через тангенту 13.
Полнолицевая дыхательная маска 2 имеет оголовье 14 и лицевую часть 15. Лицевая часть 15 выполнена с возможностью плотного прилегания к лицу спасателя и оснащена встроенным микрофонным устройством (на чертежах условно не показано), выполненным с возможностью внешнего подключения разъемом 16 к электронному устройству полноразмерных наушников телефонно-микрофонной гарнитуры 3. Также полнолицевая дыхательная маска 2 снабжена узлом выдоха и узлом вдоха, соединенным с легочным автоматом, имеющим канал подвода воздуха по воздуховодному шлангу от редуктора баллона сжатого воздуха (на чертежах условно не показано). На полнолицевой дыхательной маске 2 шарнирно установлены ригельные элементы (на чертежах условно не показано), а на боковых элементах 6 внешней оболочки 4 защитного шлема 1 установлены крепежные зацепы 17, выполненные с возможностью закрепления на них ригельных элементов полнолицевой дыхательной маски 2. Ригельные элементы обеспечивают плотное прилегание полнолицевой дыхательной маски 2 к лицу спасателя для защиты лица и органов зрения от тепловых и химических воздействий, а также жестко фиксируют ее относительно защитного шлема 1, исключая возможность образования зазоров между ними в процессе движения спасателя, что сохраняет защищенность всех частей головы в любой момент рабочего времени. В предпочтительном варианте выполнения каждый ригельный элемент выполнен телескопическим с подпружиненными относительно друг друга частями. На свободном конце ригельного элемента выполнен стопорный выступ, комплементарный по форме крепежному зацепу защитного шлема 17.
Снабжение полнолицевой дыхательной маски 2 узлом выдоха и узлом вдоха, соединенным с легочным автоматом, имеющим канал подвода воздуха по воздуховодному шлангу от редуктора баллона сжатого воздуха при плотном ее прилегании к лицу спасателя обеспечивает защиту органов дыхания от угарных газов с возможностью получения кислорода от автономного источника воздуха и исключением возможности взаимодействия органов дыхания с внешней средой.
Внешняя оболочка 4 защитного шлема 1 выполнена цельной и изготовлена методом матричной прессовки композитного материала с последующей химической и термической обработкой. Метод обеспечивает технологию производства композитного изделия на основе пропитки армирующего наполнителя термореактивным связующим веществом.
Композитный материал включает составной армирующий наполнитель из стеклоткани, углеволокна и кевлара и связующее вещество из трудногорючего полимера, обладающего высокой теплостойкостью, ударной вязкостью и химической стойкостью.
Применение стеклоткани в составе армирующего наполнителя обусловлено наличием у данного материала таких преимущественных свойств, как небольшой удельный вес, высокие показатели механической прочности, коррозионная устойчивость, температурная стойкость, низкая теплопроводность, высокие диэлектрические показатели, высокие шумоизоляционные свойства.
Применение углеволокна в составе армирующего наполнителя обусловлено его техническими характеристиками. Углеродные волокна характеризуются высокой прочностью на разрыв, низким удельным весом, исключительно высокой теплостойкостью и высокой устойчивостью к агрессивным химическим средам, а также коррозионной стойкостью.
Применяемый в составе армирующего наполнителя кевлар (или пара-арамидное волокно (полипарафенилен-терефталамид), обладает высокой удельной прочностью при растяжении и минимальным весом, высоким сопротивлением ударам и динамическим нагрузкам. При этом волокно обладает высокой термической стойкостью, способно работать при высоких температурах и считается трудно горючим.
В качестве трудногорючего связующего, обладающего высокой теплостойкостью, ударной вязкостью и химической стойкостью предпочтительно выбирать материалы из группы реактопластов (термореактивных пластмасс) - фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы, или полиэфирные смолы. Примерами фенолформальдегидных смол могут служить резольные смолы в стадии С, называемые резитами. Они содержат в основном трехмерные высокомолекулярные соединения. Не плавятся и не размягчаются при нагревании и нерастворимы и не набухают ни в каких растворителях. Резольные смолы в стадии С обладают высокими физико-электрическими свойствами. Примерами эпоксидных смол могут служить эпоксидно-диановая смола марки ЭД-16, или эпоксидная модифицированная смола марки КДА-2. Примером полиэфирных смол может служить, например, огнестойкая полиэфирная смола под марками Аркпол 40 или гелькоут Аркпол 8040, полифторэтилен, или полиэфирная смола СПЭФ-ПВ-0-LTE(RTM) (ТУ 2257-010-86641-487-2010). Все эти материалы обладают отличной адгезией к стеклоткани, углеволокну и кевлару и пригодны для применения в производстве методом матричной прессовки, при котором получается цельное изделие, предусматривающее исключение швов и стыков элементов, что влияет на прочность внешней оболочки 4 защитного шлема 1. После химической и термической обработки каждый из этих материалов приобретает следующие характеристики - низкую теплопроводность; стойкость к перепадам температур, УФ-излучению и механическому воздействию; высокую влагостойкость; противодействие влиянию химических веществ; электроизоляционные свойства.
Таким образом, за счет выполнения внешней оболочки 4 защитного шлема 1 цельной с купольным элементом 5, с охватом теменной, затылочной и лобной части головы спасателя, и двумя противоположными друг другу боковыми элементами 6 для размещения в них внешних чашек 7 полноразмерных наушников телефонно-микрофонной гарнитуры 3, и за счет того, что внешняя оболочка 4 изготовлена методом матричной прессовки композитного материала, включающего армирующий наполнитель из стеклоткани, углеволокна и кевлара на основе связующего из трудногорючего полимера, обладающего высокой теплостойкостью, ударной вязкостью и химической стойкостью с последующей химической и термической обработкой, обеспечивается защита всех частей головы спасателя от внешних физических, термических и химических воздействий. Благодаря звукоизоляционным свойствам материалов, входящих в состав внешней оболочки 4 защитного шлема 1 достигается пассивная защита от внешнего шума внутри всей полости защитного шлема 1, в том числе и в области расположения внешних чашек 7 полноразмерных наушников телефонно-микрофонной гарнитуры 3. При этом форма выполнения внешней оболочки 4 с боковыми элементами 6 позволяет защитить от внешних воздействий внешние чашки 7 полноразмерных наушников и, следовательно, органы слуха спасателя.
Для обеспечения дополнительной защиты лица защитный шлем 1 снабжен забралом. Предпочтительно выполнение забрала из нескольких слоев поликарбоната, между которыми размещена теплоотражающая пленка. Забрало установлено на внешней оболочке 4 с возможностью поворота и размещения в нерабочем положении между внешней оболочкой и внутренним каркасом защитного шлема. Дополнительно защитный шлем 1 может быть снабжен очками, установленными на внешней оболочке 4 с возможностью поворота и размещения в нерабочем положении между забралом и внутренним каркасом защитного шлема 1. Для предотвращения попадания дыма и мелкой пыли под защитный шлем со стороны спины защитный шлем 1 может быть снабжен пелериной, прикрепленной к затылочной части внешней оболочки 4 защитного шлема 1.
Внутренний каркас защитного шлема 1 выполнен из вспененного полиуретана жесткого или полужесткого типа. Этот материал служит для комфортного и прочного удержания защитного шлема на голове спасателя, благодаря своим физическим свойствам, он эффективно защищает голову от перегрева и способен эффективно поглощать кинетическую энергию, возникающую при ударе, способствуя амортизации удара и распределению усилия по поверхности головы. Внутренний каркас размещен со стороны внутренней поверхности купольной части внешней оболочки защитного шлема с охватом теменной, затылочной и лобной части головы спасателя, что позволяет обеспечивать защиту всех частей головы спасателя амортизируя удар при механических воздействиях на защитный шлем 1. Кроме того, вспененный полиуретан обладает высоким коэффициентом звукоизоляции, что также способствует пассивному подавлению внешнего шума. Для обеспечения комфорта спасателя при выполнении работ умягчающая подложка может быть выполнена с обеспечением естественной вентиляции волосистой части головы. Для этого в ней могут быть выполнены прорези и отверстия, образующие естественные каналы, обеспечивающие естественный пропуск воздуха (вентиляцию). Кроме того, могут быть использованы вставки из материала, отвечающего требованиям воздухопроницаемости и теплообмена.
Для обеспечения связи в условиях высокого шума используется телефонно-микрофонная гарнитура 3, обеспечивающая пассивное и активное шумоподавление. Для пассивного шумоподавления внешняя чашка 7 полноразмерных наушников снабжена шумопоглощающим материалом, размещенным на внутренней поверхности внешней стенки внешней чашки 7, а также амбушюрой, расположенной по контуру внешней чашки и выполненной с обеспечением плотного ее прилегания к голове спасателя таким образом, что она полностью перекрывает ушную раковину. Плотное прилегание внешних чашек 7 полноразмерных наушников обеспечивается благодаря устройству 8 для их крепления на голове спасателя, которое ограничивает их вертикальное перемещение относительно органов слуха, а также размещению внешних чашек 7 в боковых элементах 6 внешней оболочки 4 защитного шлема, которые также не дают наушникам изменять свое местоположение относительно органов слуха спасателя. Кроме того, как было указано выше, применение материалов для изготовления внешней оболочки 4 и внутреннего каркаса защитного шлема 1 благодаря их звукоизолирующим свойствам также обеспечивает пассивное шумоподавление. При этом боковые элементы 6 внешней оболочки 4 защитного шлема являются дополнительным шумоизолирующим барьером. Для активного шумоподавления электронное устройство внешней чашки 7 оснащено системой шумокомпенсации и микроконтроллером для ее управления. Система шумокомпенсации выполнена с возможностью автоматического срабатывания при уровне шума свыше 110 дБ. Микроконтроллер отслеживает уровень шума и при достижении этой величины он включает систему шумоподавления.
Используют систему следующим образом.
На голове размещают полноразмерные наушники, размещая внешние чашки 7 с полным перекрытием ушных раковин и регулируя при этом их положение с помощью устройства 8 для их крепления. Тангенту 13 закрепляют с помощью клипсы на одежде в удобном для использования месте. Внешний провод 11 подключают к рации 12. Регулируют громкость тракта приема на рации. Производят проверку работоспособности гарнитуры произнесением нескольких фраз. После этого закрепляют на голове защитный шлем 1 и полнолицевую дыхательную маску 2. Ригельные зацепы полнолицевой дыхательной маски 2 фиксируют на крепежных зацепах 17 защитного шлема 1. Для дополнительного закрепления защитного шлема 1 на голове спасателя используют подбородочный ремень, которым снабжена его внешняя оболочка 4. С этой целью подбородочный ремень выполнен регулируемым по длине. Далее производят внешнее подключение встроенного микрофонного устройства полнолицевой дыхательной маски 2 с помощью разъема 16 к электронному устройству полноразмерных наушников.
Связь осуществляется в режиме рации, то есть для передачи в эфир голосового сообщения следует нажать на тангенту 13 и удерживать ее до окончания передачи сообщения.
Дополнительно имеется возможность использования связи в ситуации, когда по каким-либо причинам необходимо снять полнолицевую дыхательную маску 2. В этом случае достаточно отключить разъем 16 от наушников, при этом происходит автоматическое активирование выносного микрофона 10.