Устройство для обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом
DEVICE FOR SAFETY OF PILOTS OF VEHICLES WITH OPEN MATCHING SITES

Изобретение относится к системам обеспечения безопасности пилотов (водителя и пассажиров) транспортных средств с открытым посадочным местом: мотоцикл, трицикл, квадроцикл, спортивный автомобиль или автомобиль типа "кабриолет".
Известна интегрированная система технических средств защиты (патент РФ №2291726, опубл. 20.01.2007 г.), включающая облегченное средство индивидуальной защиты кожи фильтрующего типа, выполненное в виде комбинезона заодно с капюшоном, систему регуляции микроклимата подкостюмного пространства, включающую узел очистки и подачи воздуха и систему распределения очищенного воздуха, при этом интегрированная система включает фильтровентиляционную установку объекта герметизированной бронетанковой военной техники, совмещенную с узлом очистки и подачи воздуха или с системой распределения очищенного воздуха через переходное устройство.
Недостатком данной системы является возможность ее использования только в закрытом транспортном средстве.
Техническим результатом изобретения является снижение травмоопасности и воздействия климатических факторов на пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, а также повышение заметности пилота на дороге и внешней информативности выполняемых пилотом маневров.
Технический результат достигается тем, в устройстве для обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, выполненном в виде комбинезона, включающем систему регуляции микроклимата подкостюмного пространства, оно содержит систему защиты в виде внешних элементов плечевой, локтевой, коленной защиты и защиты голени, эластичных вставок "гармошка", встроенных элементов защиты грудной клетки и спины, а система регуляции микроклимата подкостюмного пространства состоит из воздухозаборников, вентиляционных отверстий, радиальных центробежных вентиляторов, аккумуляторной батареи, электронного блока управления, миниатюрных цифровых датчиков температуры, мультиплексора, воздушной камеры с перфорированной мембраной, двухканального потенциометра, аэродинамического горба, причем эластичные вставки "гармошка" расположены на задней стороне рукавов и штанин комбинезона, а на центральной верхней части спинки комбинезона расположен аэродинамический горб, встроенные элементы защиты грудной клетки и спины выполнены на основе панелей плоско-выпуклой формы из высокопрочной арамидной ткани и расположены во внутреннем пространстве комбинезона, а аэродинамический горб, воздухозаборники и внешние элементы плечевой, локтевой, коленной защиты и защиты голени выполнены из прочного пластика со вклеенной на обратной стороне прокладкой из плотной амортизирующей ткани, воздухозаборники расположены поверх плечевой области комбинезона, внутри которых установлены радиальные центробежные вентиляторы, вентиляционные выходы которых соединены с вентиляционными входами воздушной камеры с перфорированной мембраной, расположенной с обратной стороны спинки комбинезона, а вентиляционные выходы воздушной камеры с перфорированной мембраной соединены с вентиляционными отверстиями, расположенными на нижней части спинки комбинезона, внутри аэродинамического горба расположены мультиплексор, аккумуляторная батарея и электронный блок управления, первый и второй входы питания которого соединены с соответствующими первым и вторым выходами питания аккумуляторной батареи, первый выход питания которого соединен также с первыми входами питания радиальных центробежных вентиляторов, вторые входы питания которых соединены, соответственно, с первым и вторым управляющими выходами электронного блока управления, первый и второй управляющие входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым выходами двухканального потенциометра, который располагается на передней части одного из рукавов комбинезона, миниатюрные цифровые датчики температуры расположены внутри воздушной камеры с перфорированной мембраной и соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим информационными входами мультиплексора, информационный выход которого соединен с информационным входом электронного блока управления, а первые и вторые адресные входы мультиплексора соединены, соответственно, с третьим и четвертым управляющими выходами электронного блока управления.
Также задача решается тем, что устройство имеет световозвращающие элементы, заднюю фару стоп-сигнала, задние фары габаритных огней, задние фары указателей поворота, боковые фары указателей поворота, беспроводной приемник команд на элементы световой сигнализации комбинезона, антенну приемника, светодиодные элементы, пульт дистанционного управления световой сигнализацией комбинезона, причем световозвращающие элементы расположены на передней и задней сторонах комбинезона, задняя фара стоп-сигнала расположена на поверхности аэродинамического горба, а задние фары габаритных огней, задние и боковые фары указателей поворота расположены, соответственно, на спинке и рукавах комбинезона, внутри задней фары стоп-сигнала, задних фар габаритных огней, задних и боковых фар указателей поворота располагаются светодиодные элементы, первые и вторые входы питания которых соединены с соответствующими первыми и вторыми выходами питания фар, первые входы питания задней фары стоп-сигнала, задних фар габаритных огней, задних и боковых фар указателей поворота объединены и соединены с первым выходом питания аккумуляторной батареи, а вторые входы питания задней фары стоп-сигнала, задних фар габаритных огней, задних и боковых фар указателей поворота соединены с соответствующими управляющими выходами электронного блока управления, третий управляющий вход электронного блока управления соединен с выходом беспроводного приемника команд на элементы световой сигнализации комбинезона, вход которого соединен с антенной приемника.
На фиг. 1 представлено устройство для обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, вид спереди, а на фиг. 2 - вид сзади. На фиг. 3 представлена структурная схема устройства для регуляции микроклимата подкостюмного пространства, на фиг. 4 структурная схема устройства для повышения заметности пилота на дороге и внешней информативности выполняемых пилотом маневров.
Устройство для обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, выполненное в виде комбинезона содержит систему защиты в виде внешних элементов плечевой 1, локтевой 2, коленной защиты 3 и защиты голени 4, эластичных вставок "гармошка" 5, встроенных элементов защиты грудной клетки 6 и спины 7, а система регуляции микроклимата подкостюмного пространства состоит из воздухозаборников 8, вентиляционных отверстий 9, радиальных центробежных вентиляторов 10, аккумуляторной батареи И, электронного блока управления 12, миниатюрных цифровых датчиков температуры 13, мультиплексора 14, воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной, двухканального потенциометра 16, аэродинамического горба 17, причем эластичные вставки "гармошка" 5 расположены на задней стороне рукавов и штанин комбинезона, а на центральной верхней части спинки комбинезона расположен аэродинамический горб 17, встроенные элементы защиты грудной клетки 6 и спины 7 выполнены на основе панелей плоско-выпуклой формы из высокопрочной арамидной ткани и расположены во внутреннем пространстве комбинезона, а аэродинамический горб 17, воздухозаборники 8 и внешние элементы плечевой 1, локтевой 2, коленной защиты 3 и защиты голени 4 выполнены из прочного пластика со вклеенной на обратной стороне прокладкой из плотной амортизирующей ткани, воздухозаборники 8 расположены поверх плечевой области комбинезона, внутри которых установлены радиальные центробежные вентиляторы 10, вентиляционные выходы которых соединены с вентиляционными входами воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной, расположенной с обратной стороны спинки комбинезона, а вентиляционные выходы воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной соединены с вентиляционными отверстиями 9, расположенными на нижней части спинки комбинезона, внутри аэродинамического горба 17 расположены мультиплексор 14, аккумуляторная батарея 11 и электронный блок управления 12, первый и второй входы питания которого соединены с соответствующими первым и вторым выходами питания аккумуляторной батареи 11, первый выход питания которого соединен также с первыми входами питания радиальных центробежных вентиляторов 10, вторые входы питания которых соединены, соответственно, с первым и вторым управляющими выходами электронного блока управления 12, первый и второй управляющие входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым выходами двухканального потенциометра 16, который располагается на передней части одного из рукавов комбинезона, миниатюрные цифровые датчики температуры 13 расположены внутри воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной и соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим информационными входами мультиплексора 14, информационный выход которого соединен с информационным входом электронного блока управления 12, а первые и вторые адресные входы мультиплексора 14 соединены, соответственно, с третьим и четвертым управляющими выходами электронного блока управления 12. Световозвращающие элементы 18 расположены на передней и задней сторонах комбинезона, задняя фара стоп-сигнала 19 расположена на поверхности аэродинамического горба 17, а задние фары габаритных огней 20, задние фары указателей поворота 21 и боковые фары указателей поворота 22 расположены, соответственно, на спинке и рукавах комбинезона, внутри задней фары стоп-сигнала 19, задних фар габаритных огней 20, задних 21 и боковых 22 фар указателей поворота располагаются светодиодные элементы 25, первые и вторые входы питания которых соединены с соответствующими первыми и вторыми выходами питания фар 19, 20, 21 и 22, первые входы питания задней фары стоп-сигнала 19, задних фар габаритных огней 20, задних 21 и боковых 22 фар указателей поворота объединены и соединены с первым выходом питания аккумуляторной батареи 11, а вторые входы питания задней фары стоп-сигнала 19, задних фар габаритных огней 20, задних 21 и боковых 22 фар указателей поворота соединены с соответствующими управляющими выходами электронного блока управления 12, третий управляющий вход электронного блока управления 12 соединен с выходом беспроводного приемника команд 23 на элементы световой сигнализации комбинезона, вход которого соединен с антенной приемника 24, которая может быть соединена по беспроводному каналу связи с пультом дистанционного управления световой сигнализацией комбинезона 26.
Предлагаемое устройство работает для обслуживания двух процессов:
- регуляции микроклимата подкостюмного пространства;
- повышение заметности пилота (или комбинезона) на дороге и внешней информативности выполняемых пилотом маневров.
В процессе регуляции микроклимата подкостюмного пространства предлагаемое устройство работает в одном из двух режимов: ручном или автоматическом.
Для регуляции микроклимата подкостюмного пространства в ручном режиме работы пилот, облаченный в комбинезон, посредством выбора положения "ручной режим работы" на двухканальном потенциометре 16 осуществляет запуск устройства. При этом от выбранного положения "ручной режим работы" на двухканальном потенциометре 16 в электронный блок управления 12 поступает управляющий сигнал "пуск". Далее по управляющим сигналам с первого и со второго выходов электронного блока управления 12 осуществляется включение радиальных центробежных вентиляторов 10, расположенных в воздухозаборниках 8, и работающих от аккумуляторной батареи 11. Радиальные центробежные вентиляторы 10 осуществляют нагнетание воздушного потока, поступающего во внутреннее пространство воздухозаборников 8. С вентиляционных выходов радиальных центробежных вентиляторов 10 воздушные потоки поступают внутрь воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной, которая наполняется под действием давления нагнетаемого воздушного потока и равномерно распределяет воздушный поток внутри подкостюмного пространства комбинезона. Нагнетаемый воздушный поток, поступающий внутрь воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной, отводит горячий воздух внутри подкостюмного пространства комбинезона через вентиляционные отверстия 9, расположенные на рукавах, на нижней части спинки и на передней части штанин комбинезона. Часть воздушного потока, не успевшего пройти через воздушную камеру 15 с перфорированной мембраной во внутреннее пространство комбинезона, также отводится через вентиляционные отверстия 9, расположенные на нижней части спинки комбинезона. В случае если скорость обдува при регуляции микроклимата подкостюмного пространства комбинезона не удовлетворяет пилота транспортного средства с открытым посадочным местом, то пилот посредством регулировки в положении "ручной режим работы" на двухканальном потенциометре 16 увеличивает или уменьшает скорость вращения радиальных центробежных вентиляторов 10. В случае если принудительный обдув не требуется для регуляции микроклимата подкостюмного пространства комбинезона, то посредством выбора положения "выключение" на двухканальном потенциометре 16 осуществляется остановка устройства. При этом от двухканального потенциометра 16 в электронный блок управления 12 поступает управляющий сигнал "стоп". Электронный блок управления 12 прекращает подачу питания на вторые входы питания радиальных центробежных вентиляторов 10.
Для регуляции микроклимата подкостюмного пространства в автоматическом режиме работы пилот, облаченный в комбинезон, посредством выбора положения "автоматический режим работы" на двухканальном потенциометре 16 осуществляет запуск устройства. При этом от выбранного положения " автоматический режим работы" на двухканальном потенциометре 16 в электронный блок управления 12 поступает управляющий сигнал "пуск 2". Далее на адресные входы мультиплексора 14 с третьего и четвертного управляющих выходов электронного блока управления 12 поступает адрес "00" для опроса первого информационного канала мультиплексора 14, который регистрирует показания температуры первого миниатюрного цифрового датчика температуры 13, расположенного внутри воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной. Зарегистрированное значение температуры поступает с информационного выхода мультиплексора 14 на информационный вход электронного блока управления 12. Далее, аналогичным образом, на адресные входы мультиплексора 14 с третьего и четвертного управляющих выходов электронного блока управления 12 последовательно поступают адреса "01" и "10" для опроса второго и третьего миниатюрных цифровых датчиков температуры 13. В случае если зарегистрированные значения показаний температуры от миниатюрных цифровых датчиков температуры 13 внутри воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной превышают величину комфортной температуры для пилота транспортного средства с открытым посадочным местом, электронный блок управления 12 осуществляет включение радиальных центробежных вентиляторов 10, расположенных в воздухозаборниках 8, со скоростью, которая зависит от температуры, зарегистрированной миниатюрными цифровыми датчиками температуры 13. Радиальные центробежные вентиляторы 10 осуществляют нагнетание воздушного потока, поступающего во внутреннее пространство воздухозаборников 8. С вентиляционных выходов радиальных центробежных вентиляторов 10 воздушные потоки поступают внутрь воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной, которая наполняется под действием давления нагнетаемого воздушного потока и равномерно распределяет воздушный поток внутри подкостюмного пространства комбинезона. Нагнетаемый воздушный поток, поступающий внутрь воздушной камеры 15 с перфорированной мембраной, отводит горячий воздух внутри подкостюмного пространства комбинезона через вентиляционные отверстия 9, расположенные на рукавах, на нижней части спинки и на передней части штанин комбинезона. Часть воздушного потока, не успевшего пройти через воздушную камеру 15 с перфорированной мембраной во внутреннее пространство комбинезона, также отводится через вентиляционные отверстия 9, расположенные на нижней части спинки комбинезона. В случае если зарегистрированные значения показаний температуры от миниатюрных цифровых датчиков температуры 13 становятся ниже комфортной температуры для пилота транспортного средства с открытым посадочным местом, электронный блок управления 12 прекращает подачу питания на вторые входы питания радиальных центробежных вентиляторов 10.
Для повышения заметности пилота на дороге и внешней информативности выполняемых пилотом маневров предлагаемое устройство работает следующим образом. Пилот через клавишную панель пульта дистанционного управления 26 световой сигнализации комбинезона осуществляет запуск устройства. При этом пульт дистанционного управления 26 световой сигнализации комбинезона передает управляющий сигнал "пуск 3", который поступает через антенну приемника 24 на вход беспроводного приемника команд 23 на элементы световой сигнализации комбинезона. Далее управляющий сигнал с выхода беспроводного приемника команд 23 на элементы световой сигнализации комбинезона поступает на третий управляющий вход электронного блока управления 12, в котором по управляющей программе осуществляется дешифровка сигнала в код команды. Далее по полученному коду команды электронный блок управления 12 осуществляет включение светодиодных элементов 25 задних фар габаритных огней 20 путем подачи положительного импульса на пятый и шестой выходы электронного блока управления 12. Аналогичным образом через клавишную панель пульта дистанционного управления 26 световой сигнализации комбинезона осуществляется включение и выключение светодиодных элементов 25 задней фары стоп-сигнала 19, задних фар габаритных огней 20, задних 21 и боковых фар указателей поворота 22. При этом световозвращающие элементы 18, расположенные на передней и задней сторонах комбинезона, дополнительно повышают заметность пилота (или комбинезона) на дороге в ночное и сумеречное время благодаря эффекту отражения световых лучей, исходящих от элементов искусственного освещения, например от фонарных столбов, расположенных вдоль трасс автомобильных дорог, и от элементов световой сигнализации транспортных средств. В случае возникновения опасной или аварийной ситуации на дороге пилот через клавишную панель пульта дистанционного управления 26 световой сигнализации комбинезона может осуществить одновременное включение светодиодных элементов 25 задних 21 и боковых фар указателей поворота 22, сигнализирующих об аварийной ситуации на дороге для дополнительного привлечения внимания участников дорожного движения.
В процессе эксплуатации транспортного средства с открытым посадочным местом возможно дублирование сигналов штатной световой сигнализации транспортного средства. Для этого клавишную панель световой сигнализации транспортного средства подключают к пульту дистанционного управления 26 световой сигнализации комбинезона. Пилот через клавишную панель световой сигнализации транспортного средства подает управляющие сигналы на элементы световой сигнализации транспортного средства, которые путем дублирования поступают на пульт дистанционного управления 26. С выхода пульта дистанционного управления 26 управляющие сигналы поступают через антенну приемника 24 на вход беспроводного приемника команд 23 на элементы световой сигнализации комбинезона. Далее управляющие сигналы с выхода беспроводного приемника команд 23 на элементы световой сигнализации комбинезона поступают на третий управляющий вход электронного блока управления 12, в котором по управляющей программе осуществляется дешифровка сигналов в коды команд. Далее по полученным кодам команд электронный блок управления 12 осуществляет включение и выключение светодиодных элементов 25 соответствующих задних и боковых фар 19, 20, 21 и 22 комбинезона.
К отличительным достоинствам предлагаемого устройства, по сравнению с известным, следует отнести:
- в предлагаемом устройстве автоматизирован режим регуляции подкостюмного пространства устройства для обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом;
- в предлагаемом устройстве повышена внешняя информативность и заметность пилота и выполняемых маневров (управляющих воздействий) для остальных участников движения благодаря использованию световозвращающих элементов, задних и боковых фар на поверхности комбинезона;
- в предлагаемом устройстве обеспечена безопасность и комфорт пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, обеспечена возможность самостоятельного освобождения из предлагаемого устройства, например, в аварийных ситуациях, что позволяет использовать предлагаемое устройство как в учебно-тренировочном процессе и в процессе спортивных и демонстрационных мероприятий, так и при эксплуатации транспортных средств на дорогах общего пользования.
Положительный эффект в предлагаемом техническом решении, по сравнению с известным, получен за счет использования принципиально новой организации устройства обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, выполненного в виде комбинезона, включающего систему регуляции микроклимата подкостюмного пространства, и отличающегося тем, что содержит систему защиты в виде внешних элементов плечевой, локтевой, коленной защиты и защиты голени, эластичных вставок "гармошка", встроенных элементов защиты грудной клетки и спины, а система регуляции микроклимата подкостюмного пространства состоит из воздухозаборников, вентиляционных отверстий, радиальных центробежных вентиляторов, аккумуляторной батареи, электронного блока управления, миниатюрных цифровых датчиков температуры, мультиплексора, воздушной камеры с перфорированной мембраной, двухканального потенциометра, аэродинамического горба. Также предлагаемое устройство имеет световозвращающие элементы, заднюю фару стоп-сигнала, задние фары габаритных огней, задние фары указателей поворота, боковые фары указателей поворота, беспроводной приемник команд на элементы световой сигнализации комбинезона, антенну приемника, светодиодные элементы, пульт дистанционного управления световой сигнализацией комбинезона.
Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе доступных элементов, например, комбинезон изготавливается из натуральной кожи, устойчивой к разрывам и истиранию, внешние элементы плечевой, локтевой, коленной защиты и защиты голени, аэродинамический горб, воздухозаборники изготавливаются из ударопрочного материала, например прочного пластика со вклеенной на обратной стороне прокладкой из плотной амортизирующей ткани, вставки "гармошка" изготавливаются из синтетических материалов либо эластичной кожи, встроенные элементы защиты грудной клетки и спины изготавливаются на основе панелей плоско-выпуклой формы, выполненных из высокопрочной арамидной ткани, радиальные центробежные вентиляторы AV-5015S 12V 0.14А 50×15 mm НВ88, аккумуляторная батарея комбинезона - на базе портативной литий-ионной аккумуляторной батареи DC 12680 или DC1298A, электронный блок управления - на базе Arduino Mega 2560, миниатюрные цифровые датчики температуры - на базе датчиков MPU9250, мультиплексор - на базе микросхемы 74HC4051N, воздушная камера с перфорированной мембраной изготавливается из синтетических материалов, двухканальный потенциометр DS1801, световозвращающие элементы изготавливаются из световозвращающего материала на тканевой основе (нейлон, хлопок-полиэстер), задняя фара стоп-сигнала, задние фары габаритных огней, задние фары указателей поворота, боковые фары указателей поворота изготавливаются из поликарбоната или акрилового стекла, используемого при изготовлении фар транспортных средств, беспроводной приемник команд на элементы световой сигнализации комбинезона и антенна приемника - на базе модуля РТ2272-М4 315 МГц, пульт дистанционного управления световой сигнализацией комбинезона 315 МГц РТ2262.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство для обеспечения безопасности пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом снижает травмоопасность и воздействие климатических факторов на пилотов транспортных средств с открытым посадочным местом, а также повышает заметность пилота на дороге и внешнюю информативность выполняемых пилотом маневров.