СИСТЕМА ПЕРСОНИФИЦИРОВАННОГО ОПОВЕЩЕНИЯ ОБ ОПАСНОСТИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ В ВЫСОТНОМ ПОЛЁТЕ
SYSTEM FOR PERSONIFIED EMERGENCY ALERT IN HIGH-ALTITUDE FLIGHT

Изобретение относится к области средств обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях на воздушном транспорте, а именно: к средствам обеспечения безопасности человека в нештатных (аварийных) ситуациях, сопряженных с воздействием гипоксической гипоксии: разгерметизация салона (кабины), отказ кислородного оборудования воздушного судна в высотных полетах и др.
Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению является кислородная маска летчика КМ-36 (патент на изобретение RU№2452538), содержащая жесткий каркас, выполненный с носовой полостью, лицевыми боковыми частями, нижней частью, с плоскостью для крепления клапана выдоха, окнами, системой крепления маски к защитному шлему и клапаном вдоха, обтюратор, расположенный внутри каркаса, а также шланг с подпорной трубкой и трубку компенсатора натяга, отличающаяся тем, что каркас, выполненный с повышенной жесткостью, за счет нижней части каркаса, выполненной глубоко охватывающей подбородок и переходящей в лицевую боковую часть, снабжен формирователем контура человеческого носа, расположенным между обтюратором и внутренней поверхностью корпуса маски в верхней области носовой полости. Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности информировать пользователя маски о величине резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии с учетом его индивидуальных антропометрических характеристик.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение безопасности экипажа и пассажиров воздушного судна в нештатных и аварийных ситуациях на воздушных судах, сопряженных с риском гипоксического воздействия на пассажиров.
Система персонифицированного оповещения об опасности чрезвычайной ситуации в высотном полете содержит кислородную маску, включающую жесткий каркас, выполненный с носовой полостью, лицевыми боковыми частями, нижней частью, с плоскостью для крепления клапана выдоха, окнами и клапаном вдоха, обтюратор, расположенный внутри каркаса, а также шланг с подпорной трубкой и трубку компенсатора натяга, причем каркас, выполненный с повышенной жесткостью, за счет нижней части каркаса, выполненной глубоко охватывающей подбородок и переходящей в лицевую боковую часть, снабжен формирователем контура человеческого носа, расположенным между обтюратором и внутренней поверхностью корпуса маски в верхней области носовой полости; в каркас которой встроены датчик барометрического давления, цифровое табло для отображения резервного времени сохранения сознания человеком и светодиод, выход датчика барометрического давления подключен к размещенным внутри каркаса маски накопителю информации, соединенному с вычислителем, к выходу которого подключены цифровое табло и светодиод, причем к вычислителю по беспроводному интерфейсу подключены лазерный дальномер, встроенный в стенку корпуса салона над креслом пассажира, тензорезисторный датчик, встроенный в сиденье кресла пассажира, и пироэлектрические инфракрасные датчики, равнодискретно встроенные в спинку кресла пассажира параллельно плоскости сиденья на высоте, равной 0,75 высоты спинки кресла.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении возможности персонифицированного оповещения об опасности чрезвычайной ситуации на борту воздушного судна в высотном полете.
Отметим, что персонификация оповещения обеспечивается за счет обеспечения учета при расчете величины резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии его индивидуальных антропометрических характеристик.
Функционирование заявленной системы заключается в следующем.
При нештатной (аварийной) ситуации маска выпадает из специального отсека на борту воздушного судна и «повисает» перед человеком. Включается непрерывная подача кислорода в маску и в ней создается избыточное давление. При наличии избыточного давления в маске обтюратор, действуя по принципу лепестка, прижимается к лицу и обеспечивает необходимую герметичность прилегания маски. Во время выдоха избыточное давление в маске возрастает на величину, превышающую силу давления мембраны на седло, поэтому лепестковый клапан выдоха и мембрана клапана выдоха отходят от седла, и выдыхаемая смесь выходит в окружающую среду.
За счет того, что горизонтальные полосы формирователя контура человеческого носа поджаты по форме носа пользователя, и за счет формы нижней части каркаса, глубоко охватывающей подбородок, толщины полотна каркаса обеспечивается ее комфортное длительное ношение.
При этом с помощью индикатора пользователь маски информируется о величине резервного времени сохранения сознания без использования маски.
Цифровой индикатор встраивают в каркас маски так, чтобы его показания были видны пользователю маски, а датчик барометрического давления в окружающей газовой среде встраивают так, чтобы обеспечить объективную регистрацию измеряемых величин барометрического давления (чтобы минимизировать риски «перекрытия» датчика шлангом подачи кислорода и т.п.), причем выход датчика барометрического давления подключают к размещенному внутри каркаса накопителю информации, соединенному с вычислителем (размещенному внутри каркаса накопителю информации), к выходу которого подключены цифровое табло и светодиод.
После выпадения маски осуществляют съем показаний с датчика барометрического давления в окружающей газовой среде с частотой 10 Гц (10 раз в секунду).
Значения барометрического давления в окружающей среде с датчика поступают в накопитель информации, представляющий собой сдвиговый регистр из 300 ячеек. То есть в накопителе одновременно может храниться не более 300 измерений барометрического давления (что соответствует измерениям каждую секунду в течение 5 минут) - 301 измерение записывают вместо первого, 302 измерение - вместо второго и т.д.
После поступления в накопитель информации результатов первых 300 измерений барометрического давления в окружающей газовой среде в вычислителе начинают динамический расчет оценки резервного времени сохранения сознания человеком (t, с), с учетом роста, массы тела и ширины спины, учитываемых при расчете оценки резервного времени сохранения сознания как показателей, характеризующих жизненную емкость легких.
Оценка роста определяется как разность показаний лазерного дальномера (например, на основе чипа VL53L0X) при отсутствии и присутствии пассажира в кресле, с последующим пересчетом роста сидя в рост стоя (https://studfile.net/preview/5772379/page: 13/):
Рост стоя = 1,52*Рост сидя.
Оценка массы тела производится с помощью встроенного в сиденье кресла тензорезисторного датчика, сила воздействия тела на сиденье вызывает деформацию встроенной пружины или балочного тензодатчика. степень такой деформации дает информацию о массе тела.
Оценка ширины спины пассажира производится с помощью пироэлектрических инфракрасных датчиков (например, Diymore АМ312), равнодискретно встроенных в спинку кресла пассажира - ширина спины соответствует ширине полосы одновременно «сработавших» датчиков.
Рассчитанная с учетом роста, массы тела и ширины спины оценка резервного времени сохранения сознания (методики расчета представлены, например, в монографии Ушаков И.Б., Черняков И.Н., Шишов А.А. Физиология высотного полета. М.: Колибри, 2007. 148 с.) отображается в цифровых разрядах табло индикатора и определяет режим свечения светодиода:
Ориентируясь на значения резервного времени сохранения сознания и на свечение светодиода, пассажир воздушного судна в чрезвычайной ситуации может оценивать реальную опасность пребывания без кислородной маски, например, при осуществлении действии по оказанию помощи попутчикам, перемещению по салону воздушного судна и т.п.
Разработанная система может найти применение на воздушных судах, при эксплуатации которых имеется риск разгерметизации салона и/или кабины; при проведении испытаний в барокамерах с участием добровольцев и в других практических задачах, связанных с пребыванием человека в условиях гипоксической гипоксии.