МАСКА ПРОТИВОГАЗА ПАНОРАМНАЯ

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты органов зрения и дыхания таким, как полные маски, применяемые для защиты лица, органов дыхания и глаз сотрудников силовых структур от воздействия токсичных химических веществ и выполнения боевых задач и специальных нормативов, а также при ликвидации аварий и катастроф.
Из уровня техники известна маска панорамная промышленная ППМ-88 (ТУ 3626.00.00), содержащая корпус с обтюратором, стекло панорамного обзора, переговорное устройство, узел вдоха и выдоха, подмасочник, наголовник.
ППМ-88 используется в комплекте с одной фильтрующе-поглощающей коробкой. Однако, корпус маски изготовлен из резины, которая имеет свойство выцветания со временем, стекло маски конструктивно уменьшает поле зрения. Кроме того, к основным недостаткам необходимо отнести неудобную систему крепления маски, боковое расположение переговорного устройства и плохое сочетание со средствами защиты головы.
Известна панорамная маска ПГГМ-88 по 3626.00.00 ТУ, которая широко применяется в России для промышленных противогазов. Эта маска изготавливается в двух вариантах исполнения: с соединительной трубкой и без нее. Базовой деталью этой маски является резиновый корпус двух ростов, на котором монтируются все остальные узлы и детали. В этой связи даже при упрощенной конструкции обтюратора корпус является массивной деталью, весьма сложной в изготовлении. Необходимость комплектования маски тремя размерами подмасочника (малым, средним и большим) вызвана сложностью подбора по степени прилегания к лицу и ведет к увеличению ростовочного ассортимента.
В связи с тем, что базовой деталью является резиновый корпус, который в процессе хранения в упаковке предприятия-изготовителя может подвергнуться смятию и остаточным деформациям, изготовитель во избежание смятия должен использовать дополнительную деталь-вкладыш. В резиновый корпус маски вмонтировано стекло ограниченного размера, не обеспечивающее надлежащую площадь поля зрения. Маска рассчитана на один вариант присоединения фильтра в подбородочной части, боковое крепление фильтров невозможно. Затруднена подгонка и затяжка ремней крепления
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является панорамная маска с кольцевым мембранным клапаном (патент РФ №2377038 публикация 27.12.2009 год)
Маска включает корпус с обтюратором и панорамным цилиндрическим стеклом, расположенное спереди корпуса переговорное устройство, узел вдоха и узел выдоха клапанной системы, закрытой защитным экраном, подмасочник с крылышками.
Недостатком конструкции известной маски является то, что выполнение корпуса маски из прозрачного пластика не позволяет компактно укладывать маску в сумке для ношения. Конструкция маски имеет недостаточно малое удаление от поверхности лица, что мешает беспрепятственному движению головой, особенно при наклонах вниз, не обеспечивает хорошую сочетаемость с прицелами и оптическими приборами, затрудняет работу в касках и в условиях низких температур.
Достигаемым при использовании предлагаемой полезной модели техническим результатом является улучшение и обеспечение более плотного контакта маски с поверхностью лица пользователя, возможность эксплуатации совместно со средствами бронезащиты головы, туловища, с оптическими приборами, средствами радиосвязи, стрелковым оружием специальных подразделений силовых структур.
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
1
2
3
4
1
2
1
2
8
5
9
4
5
6
6
7
3
Технический результат достигается тем, что в маске противогаза панорамной, включающей корпус с обтюратором и панорамным цилиндрическим стеклом, расположенное спереди корпуса переговорное устройство, узел вдоха и узел выдоха клапанной системы, закрытой защитным экраном, подмасочник с крылышками, корпус выполнен низкопрофильным с геометрическими параметрами такими, как высота Н=240-260 мм, расположение оси маски относительно верха маски Н=130-160 мм, максимальная Н=70-80 мм и минимальная Н=25-35 мм высота смотровой зоны панорамного стекла, расположение узлов вдоха относительно оси маски Н=10-20 мм, высота обтюратора Н=170-190 мм, обнижение зоны панорамного стекла маски относительно верха Н=19-25 мм, ширина корпуса B=156-166 мм, ширина смотровой зоны панорамного стекла В=145-155 мм, расстояние между центрами входных сечений узлов вдоха В=100-120 мм, глубина корпуса C=140-150 мм, удаление стекла от лобной зоны обтюратора C=14-20 мм, удаление переговорного устройства относительно подбородочной зоны обтюратора С=55-65 мм, удаление узла выдоха относительно подбородочной зоны обтюратора С=65-75 мм, угол наклона к вертикали узла выдоха A=25°-35°, угол наклона к вертикали узла вдоха А=15°-25°. Панорамное стекло выполнено с внешним радиусом кривизны центральной зоны R=45-55 мм и с радиусом кривизны боковых зон R=110-130 мм. Крылышки подмасочника выполнены Г-образной формы с вертикальной H=>15 мм и горизонтальной С=50-60 мм составляющими, с удалением горизонтальных полок относительно оси подмасочника Н=20-30 мм, с максимальным В=135-145 мм и минимальным B=80-90 мм размахом, шириной подкрыльной зоны В=40-50 мм. На внешней поверхности панорамного стекла с зазором С=1,5-2,5 мм установлена защитная пленка, глубина смотровой зоны стекла составляет С=40-50 мм, угол наклона к вертикали А=90°-100°, на поверхности корпуса смонтированы боковые узлы для установки защитной пленки, корпус, панорамное стекло и подмасочник выполнены из эластичного полимерного материала.
В качестве эластичного полимерного материала корпуса и панорамного стекла использован, по крайней мере, полиуретан.
В качестве эластичного полимерного материала подмасочника использована, по крайней мере, резина.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемой конструкции маски корпус выполнен низкопрофильным с геометрическими параметрами, указанными в п.1 формулы. Низкопрофильность корпуса обусловлена обнижением зоны панорамного стекла маски относительно ее верха на величину, указанную в п.1 формулы.
При новой конструкции корпуса (которая обеспечивает плотный контакт маски с поверхностью лица пользователя) для достижения указанного технического результата предложена новая конструкция панорамного стекла с геометрическими параметрами, указанными в формуле.
Панорамное стекло новой конструкции вмонтировано в отверстие корпуса в зоне панорамного стекла. Панорамное стекло новой конструкции способствует плотному контакту с поверхностью лица пользователя.
Предлагаемая совокупность признаков, изложенная в п.1 формулы, является существенной и обеспечивает достижение указанного технического результата.
Все приведенные геометрические параметры были получены в результате компьютерного анализа и обработки заданных базовых геометрических параметров (а именно, геометрических параметров поверхности лица разных пользователей и условий эксплуатации), создана компьютерная модель маски, по которой были изготовлены макетные образцы методами быстрого прототипирования, позволяющими получать физические модели с высокой степенью точности. Макетные образцы были подвергнуты натурным испытаниям с участием военнослужащих для подтверждения правильности выбранных параметров, о чем свидетельствует Заключение Главного штаба внутренних войск МВД России.
Основной задачей проверочных испытаний было определить какие геометрические размеры маски являются оптимальными и обеспечивают достижение необходимого (заданного) технического результата, а именно, обеспечение более компактного расположения стекла маски относительно лица пользователя, возможность эксплуатации совместно со средствами бронезащиты головы, туловища, с оптическими приборами, средствами радиосвязи, стрелковым оружием специальных подразделений силовых структур.
Для проверочных испытаний были выбраны маски нового образца со следующими геометрическими параметрами:
1
1. Маска - M
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
1
2
3
4
1
2
1
2
8
5
9
4
5
6
6
7
3
H=240 мм; Н=130 мм; Н=70 мм; Н=25 мм; Н=10 мм; Н=170 мм; Н=19 мм; B=156 мм; В=145 мм; В=100 мм; C=140 мм; С=14 мм; С=55 мм;С=65 мм; А=25°; А=15°; R=45 мм; R=110мм; Н=15 мм; С=50 мм; Н=20 мм; В=135; В=80 мм; В=40 мм; С=1,5 мм; С=40 мм; А=90°.
2
2. Маска - М
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
1
2
3
4
1
2
1
2
8
5
9
4
5
6
6
7
3
Н=250 мм; Н=150 мм; Н=75 мм; Н=30 мм; Н=15 мм; Н=180 мм; Н=22 мм; В=160 мм; В=150 мм; В=110 мм; С=145 мм; С=17 мм; С=60 мм; С=70 мм; А=30°; А=20°; R=50 мм; R=120 мм; Н=17 мм; С=55 мм; Н=25 мм; В=140; В=85 мм; В=45 мм; С=2,0 мм; С=45 мм; А=95°.
3. Маска - М3
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
1
2
3
4
1
2
1
2
8
5
9
4
5
6
6
7
3
H=260 мм; Н=160 мм; Н=80 мм; H=35 мм; Н=20 мм; Н=190 мм; Н=25 мм; B=166 мм; В=155 мм; В=120 мм; C=150 мм; С=20 мм; С=65 мм; С=75 мм; A=35°; А=25°; R=55 мм; R=130мм; Н=19 мм; C=60 мм; Н=30 мм; В=145; В=90 мм; В=50 мм; С=2,5 мм; С=50 мм; А=100°.
Компактность расположения стекла маски (зазор между поверхностью стекла маски и зрачками пользователя) относительно лица пользователя составляет для маски:
1
M - 23-24 мм;
2
М - 24-25 мм;
4
М - 25-26 мм.
Для маски, выбранной в качестве ближайшего аналога (прототипа), по патенту РФ №2377038, зазор между поверхностью стекла маски и зрачками пользователя составляет:
- 42-43 мм.
Указанная величина зазора в известной маске (техническое решение по патенту №2377038) мешает эффективному применению оптических приборов и прицелов, влияет на сочетаемость с конструктивными элементами бронешлемов, что является недопустимым в условиях проведения специальных операций сотрудниками МВД.
Кроме того, известная маска ввиду более габаритной конструкции не обеспечивает достаточную свободу движениям головы пользователя, затрудняет работу в условиях низких температур, так как увеличенное пространство между лицом и стеклом хуже обдувается внутренним потоком воздуха и больше запотевает, что также является недопустимым в условиях проведения специальных операций.
В предлагаемой маске элементы конструкции существенно приближены к поверхности лица пользователя. Поэтому конструкция маски с предлагаемыми геометрическими параметрами полностью обеспечивает достижение заданного технического результата - обеспечение ориентации и маневрирования в стесненных помещениях, выполнение физических упражнений по установленным нормативам, возможность эксплуатации совместно со средствами бронезащиты головы, туловища, с оптическими приборами, средствами радиосвязи, стрелковым оружием специальных подразделений силовых структур.
Приведенные результаты испытаний подтверждены актом государственных испытаний.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг 1 представлен общий вид маски, на фиг.2 и фиг.3 - конструкция маски, соответственно, вид сбоку и вид сбоку в разрезе, на фиг.4 - вид спереди, на фиг.5 - вид сверху на панорамное стекло, в разрезе, на фиг.6, фиг.7 и фиг.8 - конструкция подмасочника.
Общий вид маски показан на фиг.1.
Это полнолицевая маска с корпусом из эластичного полимера, например полиуретана, с эластичным полимерным стеклом, выполненным, например, из полиуретана, с расположенным спереди переговорным устройством и клапанной системой выдоха закрытой защитным экраном
Основными элементами маски являются (фиг.2 и фиг.3):
- корпус 1 из эластичного полимера. Корпус 1 выполнен низкопрофильным;
- узлы вдоха 2 для прохода очищенного вдыхаемого воздуха. Узлы вдоха 2 имеют клапана вдоха и резьбовые отверстия для установки фильтрующих элементов. Оба узла 2 могут использоваться одновременно или одиночно. В случае одиночного использования второй узел закрывается заглушкой. Вместо одного из узлов вдоха 2 может быть установлено другое устройство, например, устройство для приема питья и жидкой пищи для исполнения маски с возможностью приема питья и жидкой пищи.
- эластичное прозрачное полимерное панорамное стекло 3 для обеспечения обзора изнутри маски. Смотровая часть панорамного стекла 3 выполнена в виде цилиндра с переменным радиусом кривизны. На смотровой части с зазором относительно поверхности стекла может быть установлена съемная заменяемая защитная пленка 4, которая может быть закреплена на корпусе 1 маски посредством боковых узлов 5, смонтированных на его поверхности. Защитная пленка 4 предназначена для защиты панорамного стекла 3 от агрессивных веществ и дополнительной защиты от запотевания при отрицательных температурах за счет эффекта «стеклопакета», создаваемого зазором между стеклом 3 и защитной пленкой 4;
- эластичный обтюратор 6, обеспечивающий герметичное прилегание маски к лицу, с подбородочным гофром 7 для придания жесткости полосе обтюрации маски в подбородочной зоне для более надежной фиксации маски на голове.
- в нижней части маски размещен узел выдоха 8. Узел выдоха 8 состоит из пластиковой седловины выдоха 9, закрепленной на корпусе 1 кольцом 10, и экрана защитного 11 из эластичного полимерного материала, который надевается на седловину выдоха 9. Возможность перемонтажа узла выдоха 8 позволяет повысить применяемость маски путем установки вместо узла выдоха других устройств, например, подпружиненный клапан при использовании маски в составе изолирующего противогаза. Наличие внешней резьбы на седловине выдоха 9 также способствует расширению применяемости маски путем присоединения к седловине выдоха вместо экрана защитного 11 других устройств. В седловине выдоха 9 и экране защитном 11 устанавливаются клапана выдоха 12. Наличие клапанов в узле выдоха 8 обеспечивает удаление выдыхаемого воздуха наружу и препятствует попаданию окружающего воздуха внутрь маски. Двухклапанная система выдоха имеет высокие защитные свойства;
- спереди корпуса 1 расположен переговорный узел в виде элемента мембранного 13 для усиления звука при разговорах в маске, обеспечивающий передачу речи на уровне 1 класса по ГОСТ 16600;
- внутри корпуса маски 1 размещен подмасочник 14 из эластичного полимерного материала, например резины, с клапанами вдоха 15 и заглушками 16. Клапана вдоха 15 препятствуют попаданию выдыхаемого воздуха на панорамное стекло 3 маски. Заглушки 16 служат для универсализации применения подмасочника 14, когда вместо заглушки может размещаться элемент дополнительного устройства, например, устройства для приема питья и жидкой пищи. Размещенный внутри маски подмасочник 14 (фиг.6, 7 и 8) служит для организации потока воздуха внутри маски и защите стекла 3 от выдыхаемого воздуха для незапотеваемости стекла 3. Для направления потока воздуха внутри маски подмасочник имеет расположенные по бокам крылышки 17, которые выполнены Г-образной формы;
- маска имеет оголовье 18 для закрепления ее на голове.
Основными геометрическими параметрами маски (фиг.2, 3, 4, 5), влияющими на эксплуатационные характеристики изделия, являются:
Для корпуса маски -
1
H - высота маски;
2
Н - расположение оси маски (оси переговорного устройства) относительно верха маски;
3
H - максимальная высота смотровой зоны стекла;
4
Н - минимальная высота смотровой зоны стекла;
5
H - расположение узлов вдоха относительно оси маски;
6
Н - высота обтюратора маски;
7
Н - обнижение зоны стекла маски относительно верха;
1
B - ширина маски;
2
В - ширина смотровой зоны стекла маски;
3
В - расстояние между центрами входных сечений узлов вдоха;
1
C - глубина маски;
2
С - удаление стекла от лобной зоны обтюратора;
3
С - удаление переговорного устройства относительно подбородочной зоны обтюратора;
4
С - удаление узла выдоха относительно подбородочной зоны обтюратора;
1
A - угол наклона узла выдоха;
2
А - угол наклона узлов вдоха.
Основными геометрическими параметрами подмасочника, влияющими на эргономические характеристики изделия, являются:
8
Н - вертикальная составляющая Г-образных крылышек подмасочника;
9
Н - удаление горизонтальных полок Г-образных крылышек подмасочника относительно оси подмасочника;
4
В - максимальный размах крылышек подмасочника;
5
В - минимальный размах крылышек подмасочника;
6
В - ширина подкрыльной зоны подмасочника;
5
С - горизонтальная составляющая Г-образных крылышек подмасочника.
Основными геометрическими параметрами панорамного стекла, влияющими на достижение технического результата являются:
3
А - угол наклона стекла от вертикали;
1
R - радиус кривизны центральной зоны стекла;
2
R - радиус кривизны боковых зон стекла;
6
С - зазор между стеклом и защитной пленкой;
7
С - глубина смотровой зоны стекла.
Для качественного выполнения задач сотрудниками специальных подразделений силовых структур, а именно:
- сочетаемости со средствами бронезащиты головы и туловища;
- возможности пользования оптическими приборами и прицелами, средствами радиосвязи;
- возможности ведения прицельной стрельбы из стрелкового оружия;
- возможности применения приемов рукопашного боя в противогазе;
- возможности посадки, высадки из автомобильной техники и управления ею;
- возможности проведения перебежек и переползаний;
- возможности ориентации и маневрирования в стесненных помещениях;
- возможности подгонки ко всем типоразмерам голов личного состава;
- возможности эксплуатации в зимних условиях;
- возможности стока конденсата из маски в процессе эксплуатации, внешние геометрические параметры маски найдены экспериментальными и расчетными методами и находятся в следующих диапазонах: H1=(240…260) мм; H2=(130…150) мм; Н3=(70…80) мм; Н4=(25…35) мм; H5=(10…20) мм; Н6=(170…190) мм; Н7=(19…25) мм; В1=(156…166) мм; В2=(145…155) мм; В3=(100…120) м; С1=(140…150) мм; C2=(14…20) мм; С3=(55…65) мм; С4=(65…75) мм; А1=(25…35)°; A2=(15…25)°
7
Низкопрофильность конструкции корпуса маски обеспечивается обнижением зоны стекла маски относительно верха маски на величину Н (фиг.3) с образованием горизонтальной полки для непересекаемости маски с конструктивными элементами бронешлемов в условиях совместной эксплуатации
Горизонтальная составляющая Г-образных крылышек подмасочника имеет длину С5=(50…60) мм. Размах крылышек изменяется от максимального В4=(135…145) мм к минимальному В5=(80…90) мм к носу маски. Сужение крылышек обеспечивает увеличение каналов для прохода вдыхаемого воздуха к стеклу, широкая часть препятствует проходу воздуха в верхнюю часть тыльной стороны маски, где нет стекла. Вертикальная составляющая крылышек имеет высоту Н8≥15 мм и служит для придания жесткости крылышкам и препятствования проходу воздуха в заднюю часть маски. Горизонтальная часть крылышек расположена на удалении Н9=(20…30) мм от горизонтальной оси подмасочника для оптимального разделения пространства снизу и сверху подмасочника.
Ниже крылышек расположена узкая подкрыльная зона подмасочника шириной В6=(40…50) мм. Наличие узкой зоны позволяет увеличить сечения для прохода воздуха в подмасочном пространстве для снижения сопротивления дыханию, а так же позволяет размещать дополнительные устройства, например, узлы вдоха или устройство для приема питья и жидкой пищи.
Подмасочник также имеет выступ 19 и отверстие 20 в нижней части. Отверстие 20 служит для стока конденсата из подмасочного пространства в узел выдоха 8 для удаления наружу. Выступ 19 препятствует перекрытию отверстия 20 в процессе эксплуатации.
3
1
2
6
7
Панорамное стекло 3 расположено под углом к вертикали маски А=90°-100°. Смотровая часть имеет переменный радиус кривизны - центральной зоны стекла R=45-55 мм и боковых зон R=110-130 мм. Защитная пленка 4 относительно поверхности стекла установлена с зазором С=(1,5…2,5) мм. Глубина смотровой зоны стекла C=(40…50)мм.
В силу новой конструкции панорамного стекла, которая обеспечивает плотный контакт с поверхностью лица пользователя, одновременно обеспечивается и надлежащее поле зрения.
Выполнение корпуса маски и панорамного стекла из эластичных полимерных материалов, например, полиуретан, способствует более компактной укладке маски при переноске в сумке, так как эластичность материалов позволяет сжимать маску с уменьшением габаритов. Кроме того, эластичность способствует лучшему сочетанию с прицелами и оптическими приборами, которые за счет эластичности конструкции возможно располагать ближе к глазам пользователя.
Панорамная маска работает следующим образом.
Воздух, пройдя очистку в фильтрующих патронах, попадает через клапана узла вдоха 2 в подмасочное пространство, крылышками 17 подмасочника 14 отсекается от прямого попадания в нос и обдувает внутреннюю поверхность стекла 3, препятствуя его запотеванию. Вертикальные крылышки 17 препятствуют перетеканию воздуха в заднюю часть маски. При выдохе клапана узла вдоха 2 находятся в закрытом положении и препятствуют попаданию воздуха назад в фильтрующие патроны. При этом выдыхаемый воздух проходит через отверстие в седловине выдоха 9, открывает один из клапанов выдоха 12, проходит через отверстие в экране защитном 11, открывает второй клапан выдоха и выходит в окружающую среду. По окончании выдоха оба клапана выдоха 12, под действием собственных сил упругости, закрываются.
В настоящее время в промышленных условиях ОАО «АРТИ-Завод» изготовлены опытные партии масок в соответствии с ТТЗ ОКР «Панорама-шлем», проведены предварительные и государственные испытания, получены положительные заключения по апробации изделия в подразделениях специального назначения МВД России.
Предлагаемая конструкция панорамной маски имеет преимущества, которые подтверждаются протоколами предварительных и государственных испытаний во внутренних войсках МВД России:
- маска имеет большое поле зрения (80±2%);
- детали конструкции маски находятся на малом удалении от поверхности лица, что обеспечивает беспрепятственные движения головой, особенно при наклонах вниз;
- маска имеет переговорный узел с разборчивостью речи на уровне 1 класса;
- стекло маски имеет дополнительную защиту за счет съемных заменяемых пленок защитных;
- маска, ввиду своих конструктивных особенностей, обеспечивает сочетаемость со средствами бронезащиты головы и туловища, возможность пользования оптическими приборами и прицелами, средствами радиосвязи, возможность ведения прицельной стрельбы из стрелкового оружия, возможность применения приемов рукопашного боя в противогазе возможность посадки, высадки из автомобильной техники и управления ею, возможность проведения перебежек и переползаний, возможность ориентации и маневрирования в стесненных помещениях, возможность подгонки ко всем типоразмерам голов личного состава, возможность эксплуатации в зимних условиях, возможность стока конденсата из маски в процессе эксплуатации.