СИСТЕМА ЗАЩИТЫ С ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
PROTECTION SYSTEM WITH SAFETY AIR CUSHION

Область техники
Изобретение относится к системе воздушной подушки безопасности и, в частности, к системе защиты или спасения с воздушной подушкой безопасности и более конкретно к системе воздушной подушки безопасности, используемой в качестве системы спасения жизни, чтобы позволить человеку, использующему такую систему, выжить в лавине или аналогичной ситуации, такой как, например, спасение из воды, а также к системе воздушной подушки безопасности для прикрепления к и для восстановления оборудования человека, такого как снегоход.
В частности, такая система может использоваться при запуске (либо дистанционно, либо вручную пользователем), чтобы поддерживать пользователя или оборудование пользователя наплаву во время лавины, или аналогичной ситуации, и чтобы поддерживать пользователя или оборудование на поверхности лавины, или настолько близко к поверхности, насколько возможно, тем самым позволяя пользователю выжить в лавине, или способствовать восстановлению оборудования пользователя.
В дополнительной конкретной реализации область изобретения относится к системе воздушной подушки безопасности, используемой с ремнем или рюкзаком, который должен носить лыжник, сноубордист, водитель снегохода, путешественник или человек, занятый другой деятельностью, который рискует быть подвергнутым лавине или аналогичной ситуации. В этом отношении изобретение также относится к системе, прикрепляемой к элементу устройства, такого как снегоход или другое спортивное устройство, например, система которого может быть запущена дистанционно.
Уровень техники
В настоящее время так называемые лавинные воздушные подушки безопасности, осуществляемые в виде систем рюкзаков, которые должен носить лыжник, включают в себя системы, реализуемые ABS Peter Aschauer GmbH, Snowpulse SA. и Backcountry Access, Inc. Такие системы раскрыты в следующих документах: патенты США №№ 4635754, 6158380 и 6220909, а также публикации заявок на выдачу патента США №№ 2009/0239428, 2010/0112880 и 2010/0184343.
Эти системы сконструированы, чтобы предотвратить погребение в лавине и позволить жертве выжить в лавине с наименьшими возможными повреждениями, при ношении рюкзака, который включает такую систему. Эти системы предназначены, чтобы помогать носителю оставаться на поверхности лавины или настолько близко к поверхности, насколько возможно.
В этом отношении после запуска и надувания надутая воздушная подушка безопасности, прикрепленная к жертве, увеличивает суммарный объем по сравнению с объемом жертвы без такой системы, тем самым имея эффект удерживания жертвы на или рядом с поверхностью потока снега во время лавины. Дополнительно значительное уменьшение суммарного отношения вес/объем жертвы, носящей надутую воздушную подушку безопасности, то есть до уровня меньшего, чем у снега, поддерживает жертву относительно плавучей и на поверхности снега.
При запуске лавинная воздушная подушка безопасности ABS развертывает пару вертикально удлиненных воздушных подушек безопасности на сторонах спины носителя, в то время как система Snowpulse развертывает воздушную подушку безопасности, которая окружает голову носителя. ABS утверждает, что незатрудненное зрение и свобода перемещения, даже с надутыми воздушными подушками безопасности, позволяет носителю уйти от лавины и делает возможным среагировать, когда носитель пойман в лавине, и принять защитное положение. Система с одной подушкой Snowpulse сконструирована так, чтобы обеспечить защиту головы и грудной клетки носителя, что, вдобавок к предоставлению защиты от погребения, также защищает от травм. В любом случае, система предназначена для поддержания носителя на или рядом с поверхностью лавины и не является зависимой исключительно от спасательного или лавинного радиомаяка. ABS утверждает, что 98% жертв лавин, которые активировали свои лавинные воздушные подушки безопасности ABS, выжили, в то время как 90% из этой группы были совершенно не повреждены.
Упомянутая заявка на патент США № 2010/0184343 подробно описывает существующий уровень техники рюкзаков с воздушными подушками безопасности и приводит историю и общее описание производства, использования и назначения этой категории оборудования.
Каждая из систем, известных в данной области технологии, включая вышеупомянутые системы ABS, Snowpulse и Backcountry Access, Inc., полагается на одноразовое использование контейнера сжатого газа (такого как азот), чтобы надуть воздушную(ые) подушку(и) безопасности. Некоторые из этих систем одноразового использования также включают средство для всасывания окружающего воздуха, чтобы увеличить общий объем газа посредством трубки Вентури или струйного насоса, но, тем не менее, такое средство требует сжатый газ для всасывания окружающего воздуха.
Несмотря на успех и преимущества, предлагаемые лавинными воздушными подушками безопасности, известными в данной области техники, многие проблемы свойственны использованию контейнеров со сжатым газом, то есть цилиндров и картриджей. Например, системы сжатого газа ограничены своим одноразовым использованием. Как только сжатый газ вытеснен, новый цилиндр или картридж должен быть установлен или пустой должен быть повторно заполнен перед повторным использованием.
Вдобавок, благодаря ограничениям размера и веса цилиндров/картриджей сжатого газа, доступный объем, до которого надувается воздушная подушка безопасности, ограничивается во время освобождения сжатого газа.
Дополнительно системы, использующие цилиндры/картриджи сжатого газа, дополнительно испытывают отрицательное влияние из-за веса таких систем. Эта проблема признается в каждой из вышеупомянутых публикаций заявки на выдачу патента США № 2010/0184343 и патента США № 6220909. Однако решением, предлагаемым для этих систем, является уменьшение количества сжатого газа, требуемого для надувания воздушной(ых) подушки(ек) безопасности, тем самым делая возможным использование меньшего цилиндра сжатого газа. Уменьшение цилиндра приводит к уменьшению веса системы.
Дополнительно использование цилиндров/картриджей сжатого газа испытывает отрицательное влияние в связи с вопросами законности и безопасности, связанными с транспортировкой их в самолете и других коммерческих транспортных средствах. Фактически производители лавинных систем предупреждают, что манипуляции с такими цилиндрами/картриджами могут быть опасными для жизни.
Кроме того, логистические задержки, связанные с повторным заполнением цилиндров/картриджей сжатого воздуха, представляет дополнительное неудобство или ограничение их использованию.
Подобным образом ограничения по перевозке, почтовому отправлению, транспортировке, импорту и экспорту и сертификации цилиндров/картриджей сжатого воздуха представляет дополнительные ограничения и неудобство.
В частности, ввиду одноразового использования цилиндров/картриджей сжатого воздуха их использование в целях тренировки и демонстрации очень ограничено, поскольку для каждого развертывания требуется новый или повторно заполненный цилиндр или картридж.
Вдобавок контейнеры сжатого газа, по сути, усложняют вопросы потенциальной безопасности для известных систем. Например, манипуляция с замыканием или контейнером может вызвать взрыв, создавая опасность ранения и смерти даже для наблюдателей. Дополнительно для своих систем ABS и Snowpulse объясняют, что только оригинальные контейнеры, предоставляемые ими, должны использоваться, и что пустые контейнеры должны повторно заполняться в их магазинах. Рекомендация по использованию таких контейнеров объясняет, что каждый поставленный контейнер имеет наклейку, предоставляющую его общий вес и дату заполнения, и что готовность к использованию может быть гарантирована только посредством повторного взвешивания контейнера и сравнения с весом, написанным на наклейке.
Упомянутый патент США № 6220909 раскрывает систему сжатого газа, посредством которой механизм ручки освобождения газа делается отделяемым относительно блока сжатого газа с тем, чтобы избежать случайного или ошибочного запуска, вызывающего надувание воздушных подушек безопасности. Таким образом, ручка освобождения не подключается к блоку сжатого газа, что должно быть сделано потом перед использованием, например, во время катания на лыжах или путешествия, в то время как пользователь находится на горной канатной дороге, в поезде, в ресторане, в автобусе или поезде, например, перед предполагаемым использованием. Конечно, пользователь должен помнить затем повторно соединить систему перед тем, как он начнет кататься на лыжах, кататься на сноуборде или путешествовать, например, то есть где условие лавины является вероятным.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к системе воздушной подушки безопасности, которая преодолевает все из вышеупомянутых негативных аспектов систем сжатого газа.
В частности, настоящее изобретение направлено на систему воздушной подушки безопасности, которая включает в себя устройство надувания, использующее 100%-ный окружающий воздух, чтобы надуть воздушную(ые) подушку(и) безопасности. Следовательно, изобретение не только использует меньше сжатого газа, чем известные системы спасения, но сжатый газ совсем не используется. То есть система изобретения не использует цилиндр или картридж сжатого воздуха, то есть контейнер сжатого воздуха. Вместо этого надувание воздушных подушек достигается с помощью устройства с электрическим приводом.
Тем не менее, система согласно изобретению может достичь времен надувания воздушной подушки до 5 секунд при -20°C, и более конкретно надувание может быть достигнуто за 2,5 секунды при -20°C.
Вместо надувания, предоставляемого освобождением воздуха из картриджа или цилиндра сжатого воздуха, изобретение использует надувание, предоставляемое источником электроэнергии, таким как электродвигатель. Электродвигатель может быть либо щеточным, либо бесщеточным электродвигателем постоянного тока, последний, имеющий либо внутреннюю, либо внешнюю конфигурацию, с цифровым управлением.
С этими и другими целями изобретение предоставляет систему воздушной подушки безопасности, которая включает в себя:
по меньшей мере одну надуваемую воздушную подушку безопасности;
средство для надувания воздушной(ых) подушки(ек) безопасности, причем система воздушной подушки безопасности выполнена без контейнера сжатого газа;
поддерживающее устройство для поддержки на человеке или на оборудовании, используемом человеком, надуваемой(ых) воздушной(ых) подушки(ек) безопасности и средства надувания.
Более того, изобретение предоставляет систему воздушной подушки безопасности, которая включает в себя:
по меньшей мере одну надуваемую воздушную подушку безопасности;
средство для надувания воздушной(ых) подушки(ек) безопасности 100% окружающим воздухом до объема в по меньшей мере 100 литров в течение не более чем 5 секунд, например в течение 2,5 секунд;
поддерживающее устройство для поддержки на человеке или на оборудовании, используемом человеком, надуваемой(ых) воздушной(ых) подушки(ек) безопасности и средства надувания.
Кроме того, в конкретном варианте изобретение предоставляет систему воздушной подушки безопасности, которая включает в себя:
по меньшей мере одну надуваемую воздушную подушку безопасности;
устройство перемещения воздуха;
источник электроэнергии для перемещения части устройства перемещения воздуха, например, одной или более лопастей вентилятора, чтобы перемещать воздух, чтобы надувать воздушную(ые) подушку(и) безопасности;
поддерживающее устройство для поддержки на человеке или на оборудовании, используемом человеком, надуваемой(ых) воздушной(ых) подушки(ек) безопасности и источника электроэнергии.
Дополнительно источник питания согласно конкретному варианту осуществления включает в себя двигатель и источник энергии, а система дополнительно включает в себя контроллер для управления электродвигателем и источником питания.
Дополнительно в этом отношении контроллер включает в себя электронный переключатель для запуска источника питания для надувания воздушной(ых) подушки(ек) безопасности посредством устройства перемещения воздуха.
Кроме того, контроллер включает в себя пусковое устройство, переносимое во время использования для ручной активации человеком для ручного запуска переключателя или посредством беспроводного дистанционного запуска человеком, например, для запуска системы, связанной с оборудованием, таким как снегоход.
Поддерживающее устройство системы включает в себя конструкцию для поддержки воздушной(ых) подушки(ек) безопасности в ненадутом положении перед развертыванием и в надутом развернутом положении. В надутом развернутом положении, если система носится человеком, в конкретном варианте осуществления изобретения воздушная(ые) подушка(и) безопасности по меньшей частично располагаются рядом с головой человека. В этом или в другом конкретном варианте осуществления в надутом развернутом положении воздушная(ые) подушка(и) безопасности проходит(проходят) по меньшей мере сзади и с обеих сторон головы человека.
В конкретном варианте осуществления поддерживающее устройство для поддержки воздушной(ых) подушки(ек) безопасности и источник электроэнергии может включать в себя ремень, сконструированный и расположенный так, чтобы нести надуваемую(ые) воздушную(ые) подушку(и) безопасности на спине человека. В этом отношении ремень может принимать форму плечевого ремня и поясного ремня.
Более конкретно поддерживающее устройство может содержать рюкзак, сконструированный и расположенный, чтобы нести надуваемую(ые) воздушную(ые) подушку(и) безопасности на спине человека, включающий в себя, например, плечевой ремень и поясной ремень.
Кроме того, в конкретном варианте осуществления устройство перемещения воздуха включает в себя по меньшей мере одно впускное отверстие окружающего воздуха, а также выход окружающего воздуха, ведущий в упомянутую по меньшей мере одну надуваемую воздушную подушку безопасности, с проходом ниже по потоку от впускного(ых) отверстия(й) окружающего воздуха и выше по потоку от выхода окружающего воздуха. Подвижная поверхность, такая как одна или более лопастей пропеллера, устанавливается в проход для всасывания окружающего воздуха из впускного(ых) отверстия(й) окружающего воздуха и для накачивания окружающего воздуха через выход окружающего воздуха в воздушную(ые) подушку(и) безопасности для надувания ее же.
Источник электроэнергии дополнительно включает в себя источник питания, посредством которого энергия поставляется двигателю посредством любого из множества вариантов, включающего в себя аккумуляторные батареи, одноразовые батареи, топливные ячейки или солнечную энергию. Например, подходящими являются литий-полимерные (LiPo) батареи. В конкретном варианте осуществления нагревающаяся батарея или самонагревающаяся батарея может использоваться в изобретении. В этом отношении батарея, выбранная для использования, может быть просто изолирована для условий/температур использования. В другом варианте осуществления может использоваться комплект самонагревающихся батарей. В этом отношении, в качестве примера, самонагревающаяся батарея может принимать форму (1) батареи, запускающей небольшой вторичный резистивный нагреватель, управляемый термостатом, или (2) батареи, которая заряжает и разряжает конденсатор, или схожий компонент, и формирует тепло с помощью внутреннего сопротивления и эндотермической природы батареи. Управление может варьироваться от термостата до твердотельной схемы с термопарой или даже отслеживанием реального выходного напряжения батареи и/или внутреннего сопротивления.
Дополнительно управление двигателем и источником электроэнергии может быть достигнуто посредством цифровых контроллеров различных типов (напряжение, тепло, давление, время, сила тока, циклы, обороты в минуту (RPM), дистанционный запуск через радио и т.д. - все могут управляться электронно). По желанию гироскопический или другой чувствительный к ориентации переключатель может использоваться, чтобы сделать возможной аварийную/автоматическую активацию двигателя (и надувание воздушной(ых) подушки(ек) безопасности) по детектированию условия экстремального переворачивания носителя или части оборудования, поддерживающего систему изобретения, например кувырок «с головы на пятки», например, необязательно соединенный с задержкой времени срабатывания, чтобы избежать непреднамеренного запуска. Такой переключатель, при использовании, может быть оснащен отключающим переключателем, чтобы позволить носителю, или оператору, запускать такое автоматическое функционирование только перед областями, склонными к лавинам, или в ином случае только в ситуациях, определяемых носителем или оператором.
Окружающий воздух перемещается в воздушную подушку безопасности и сжимается посредством любого из, или комбинации из, устройств перемещения воздуха, включающих в себя, но не в качестве ограничения, следующее: туннельный нагнетательный вентилятор; вращательный или центробежный вентилятор/компрессор; осевой вентилятор/компрессор (турбина); вращательный лопастный насос/нагнетатель/компрессор; шестеренчатый насос; нагнетатель/вентилятор беличьего колеса.
Все вышеупомянутые устройства могут использоваться в одно- или многоступенчатых конфигурациях, а также в последовательных или параллельных конфигурациях, а также в комбинациях различных типов устройств, чтобы создавать конкретные объемы, скорости заполнения и давления воздуха, как необходимо для конкретных применений воздушной подушки безопасности.
Вес системы согласно изобретению, по сравнению с весом известных систем сжатого газа может быть снижен на 50% для эквивалентных значений объема надувания и давления.
Система может достигать непрерывного и очень высокого объема и давления газа в зависимости от электрического питания, которое может быть легко увеличено или уменьшено, как требуется. Система согласно изобретению может использоваться 50 и более раз между зарядками батареи.
Система воздушной подушки безопасности изобретения не ограничена конкретной формой самой воздушной подушки безопасности. Взамен изобретение может реализовываться с воздушными подушками безопасности любой известной формы, и для заданной системы могут использоваться либо одна, либо две или более воздушных подушек безопасности. Общий объем находился бы в пределах диапазона примерно 150-300 литров для системы воздушной подушки для персонального использования, например, прикрепляемой с помощью системы ремней, такой как рюкзак.
Конкретными предполагаемыми использованиями системы воздушной подушки безопасности согласно изобретению являются для персональной защиты в конфигурации носимого рюкзака, а также для плавучести оборудования (например, для снегоходов и т.д.). В последнем случае система может быть изготовлена, чтобы запускаться дистанционно. Система воздушной подушки безопасности изобретения может быть встроена в различные формы поддержки для различных компонентов системы, чтобы применяться к или носиться человеком или элементом, который должен быть спасен. Например, такая поддержка может принимать форму каркаса или ремня, например, который используется как часть рюкзака, или как часть страховочной системы, или как часть предмета одежды, такого как куртка, жилет, пальто, или другой элемент одежды. В этом отношении выражение «поддерживающее устройство» может использоваться, чтобы указывать ссылкой на любое такое устройство, которое позволяет компонентам системы воздушной подушки безопасности изобретения носиться или применяться к человеку или элементу, который должен быть спасен. Для восстановления части оборудования, в отличие от персонального устройства, объем воздушной подушки безопасности может регулироваться соответственно. Для снегохода, который обычно может быть в 4 раза тяжелее человека, объем воздушной подушки безопасности мог бы находиться в диапазоне 500-1000 литров.
В целом, изобретение охватывает устройство воздушной подушки безопасности, такое как описанные в вышеупомянутых патентных документах, но в котором источник сжатого воздуха и связанные компоненты, требуемые для надувания с помощью сжатого воздуха, согласно таким известным системам, которые заменяются устройством подачи воздуха с электрическим приводом и необходимыми компонентами, описанными в материалах настоящей заявки, с вышеупомянутыми преимуществами, являющимися результатом неиспользования таких источников сжатого воздуха и различных компонентов, требуемых для реализации систем сжатого воздуха. С этой целью раскрытия вышеупомянутых патентов и заявок на выдачу патента полностью включаются в материалы настоящей заявки посредством ссылки. Вдобавок, хотя устройство воздушной подушки безопасности применяется для выживания и спасения от лавины, то есть ситуаций спасения на снегу, система воздушной подушки безопасности изобретения также имеет применимость к спасательным ситуациям на воде, например, когда лодка или другое судно опрокидывается или иным образом теряет свою плавучесть.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидны из последующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые предоставлены исключительно в качестве неограничивающих примеров, и на которых:
фиг.1 - схематический вид спереди рюкзака, с которым объединена система воздушной подушки безопасности согласно изобретению, показывающий воздушную подушку безопасности системы в ненадутой, развернутой конфигурации;
фиг.2 - вид сбоку рюкзака и системы воздушной подушки безопасности системы с фиг.1;
фиг.3 - вид, схожий с видом с фиг.1, иллюстрирующий компоненты системы воздушной подушки безопасности изобретения, которые встроены в рюкзак;
фиг.4 - вид, схожий с видом с фиг.3, иллюстрирующий альтернативный вариант осуществления;
фиг.5 - схематический вид сборки компонентов, установленных на воздушную подушку безопасности, представляющих конкретный неограничивающий вариант осуществления изобретения;
фиг.6 - вид в перспективе с разнесением деталей компонентов с фиг.5; и
фиг.7 - вид сбоку с разнесением деталей компонентов с фиг.6.
Подробное описание изобретения
Нижеследующее подробное описание является описанием конкретных вариантов осуществления, включая примерные конструкции, материалы и расположения деталей, а также примерные способы. Однако стоит понимать, что это описание представлено для цели улучшения понимания изобретения, а не ограничения его до таких конкретных вариантов осуществления и способов.
Фиг.1 и 2 иллюстрируют систему 1 воздушной подушки безопасности, объединенную с рюкзаком 2, с воздушной подушкой 3 безопасности в развернутой, т.е. надутой конфигурации.
Рюкзак предоставляет конструкцию для поддержки различных компонентов системы воздушной подушки безопасности, как дополнительно описано ниже в соединении с фиг.3 и 4. Рюкзак включает в себя вертикальную панель 4, приспособленную, чтобы лежать напротив спины носителя, предоставлять жесткость рюкзаку и поддержку для компонентов системы воздушной подушки безопасности, а также пару плечевых ремней 5 и поясной ремень 6, оба с регулируемыми соединительными элементами, и подушку 7 для поддержки напротив поясницы носителя. Рюкзак, такой как раскрытый в публикации заявки на выдачу патента США № 2008/0041906, раскрытие которой полностью включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки, содержащий вертикальную панель (указываемую ссылкой в материалах той заявки, как пластинный каркас 42, например), может использоваться в изобретении, чтобы поддерживать его конкретные компоненты.
Рюкзак 2 может включать в себя главный отсек и различные карманы, как в традиционных рюкзаках. В качестве альтернативы вместо содержания таких атрибутов традиционных рюкзаков могут использоваться только компоненты, необходимые для поддержки различных компонентов системы воздушной подушки безопасности. Таким образом, вместо наличия системы воздушной подушки безопасности, встроенной в рюкзак, стоит понимать, что изобретение может быть объединено с тем, что может характеризоваться как исключительно поддерживающее устройство, такое как ремень. В этом отношении, следовательно, поддерживающее устройство может не иметь главного отсека и различных карманов, например, хотя оно может включать в себя отсек, такой как отсек 8, для хранения воздушной подушки 3 безопасности перед надуванием.
В альтернативных вариантах осуществления, не показанных, система воздушной подушки безопасности изобретения может быть объединена с различными предметами одежды, такими как куртки или жилеты, например. То есть такие предметы одежды могут иметь встроенные в них различные поддерживающие устройства для компонентов системы воздушной подушки безопасности.
Хотя это и не показано с дополнительной точностью, ненадутая(ые) воздушная(ые) подушка(и) безопасности может храниться в отсеке 8 перед активацией и освобождаться из отсека по надувании воздушной(ых) подушки(ек) безопасности, способом систем, раскрытых в вышеупомянутых патентах и публикациях, таких как, например, патент США № 6158380 и публикация заявки на выдачу патента США № 2010/0184343, раскрытия таких патентов и публикаций, включенное в материалы настоящей заявки посредством ссылки для этой цели.
Чтобы способствовать надуванию воздушной подушки безопасности 100% окружающим воздухом, по меньшей мере одна из сторон рюкзака включает в себя экран или вентилируемую панель 9, чтобы позволить окружающему воздуху всасываться.
Фиг.3 и 4 схематически иллюстрирует компоненты конкретного варианта осуществления системы воздушной подушки безопасности согласно изобретению. Детали самой воздушной подушки безопасности, развернутой, как на фиг.1 и 2, а также рюкзак, изображены пунктирными линиями.
Фиг.3 иллюстрирует канал 10, предоставляющий проход окружающего воздуха для проведения воздуха из впускного отверстия, например, через вентилируемую панель 9, в выход, последний, ведущий к воздушной подушке 3 безопасности, для надувания. В качестве альтернативы в отличие от одиночного канала может использоваться пара таких каналов, например каналы 10a, 10b на фиг.4, каждый всасывающий окружающий воздух из соответствующей вентилируемой панели 9 на одной из сторон рюкзака. Канал(ы) может устанавливаться на или может поддерживаться панелью 4 рюкзака.
Рядом с выходным концом канала 10 на фиг.3 или в соединении каналов 10a, 10b рядом с их выходным концом на фиг.4 устройство перемещения воздуха, такое как вентилятор, содержащий множество лопастей, располагается внутри канала для всасывания окружающего воздуха из впускного отверстия и накачивания воздуха через выход для надувания воздушной подушки 3 безопасности.
Изобретение охватывает другие формы устройств перемещения воздуха для достижения целей изобретения, особенно цель полного надувания объема воздушной подушки безопасности (например, 150 литров или более) в течение предопределенного периода времени (например, не более чем пять секунд или меньше). Например, туннельный нагнетательный вентилятор; вращательный или центробежный вентилятор/компрессор; осевой вентилятор/компрессор (турбина); вращательный лопастный насос/нагнетатель/компрессор; шестеренчатый насос; нагнетатель/вентилятор беличьего колеса - все являются возможностями в пределах объема изобретения.
Дополнительно в этом отношении вентилятор/нагнетатель/компрессор (то есть в целом указываемый ссылкой здесь, как «устройство перемещения воздуха» или часть такого устройства) может иметь одно- и многоступенчатую конфигурацию. Чтобы достичь более высоких давлений или более сильного всасывания окружающего воздуха (если требуется на основании применения), могут использоваться многоступенчатые нагнетатели в последовательности, например (как с осевым турбокомпрессором или двумя центробежными пылесосами). Чтобы достичь более высоких скоростей потока/заполнения или избыточности для безопасности, могут использоваться параллельные системы. Также может использоваться комбинация из двух типов нагнетателей (например, вращательный лопастный насос для высокого давления для изначального развертывания воздушной подушки безопасности, используемый с туннельным вентилятором для очень высокого объема перемещения воздуха).
С дополнительной ссылкой на проиллюстрированный вариант осуществления устройство перемещения воздуха (в дальнейшем в материалах настоящей заявки «вентилятор» для удобства), питается электродвигателем, например, внутренний или внешний бесщеточный двигатель постоянного тока (DC), также расположенный внутри канала рядом с его выходным концом, с вентилятором, установленным на выходной вал двигателя. В качестве альтернативы двигатель может устанавливаться снаружи канала, поддерживаемый панели 4 рюкзака, с приводом с прямым углом, который соединяет вал вентилятора с выходным валом двигателя или, в случае внутреннего бесщеточного двигателя, с вентилятором, установленным на выходной вал коробки передач, которая устанавливается на двигатель. Изобретение также охватывает другие типы электродвигателей, которые пригодны для достижения целей изобретения. Более конкретно фиг.3 и 4 схематически иллюстрируют внешний бесщеточный DC двигатель 11, с вентилятором 12, установленным на его выходной вал.
Также рядом с двигателем и вентилятором поддерживается и имеет проводное соединение с двигателем, источник электроэнергии в форме батареи 13, например, литий-полимерного (LiPo) типа, и контроллер 14, например, который предоставляет цифровое управление. Изобретение охватывает другие формы источника питания и управления для достижения целей изобретения, включая, например, нагревающуюся и самонагревающуюся батарею.
Хотя воздушная подушка безопасности, проиллюстрированная на чертежах, например, на фиг.1 и 2, проходит сзади и вдоль обеих сторон головы носителя, изобретение не ограничено такой конкретной формой и может соответственно осуществляться на практике с другими формами. Вдобавок, хотя показана одна воздушная подушка безопасности, изобретение может соответственно осуществляться на практике с парой воздушных подушек безопасности, как раскрыто, например, в патенте США № 6158380 и других документах, или с более чем двумя воздушными подушками безопасности.
Дополнительно общий объем воздушной подушки 3 безопасности может составлять примерно 150 литров, хотя объем может быть больше, если требуется, например, в пределах диапазона примерно 150-300 литров, поскольку не имело бы место сильное ухудшение, такое как дополнительное увеличение веса системы, для использования воздушной(ых) подушки(ек) безопасности с большим объемом.
На по меньшей мере одном из плечевых ремней расположено пусковое устройство 15, или переключатель запуска, такое пусковое устройство, соединенное с контроллером 14 через провод 16 (см. фиг.3 и 4). Пусковое устройство может относиться к любому из нескольких типов, требующих нажатия, вытягивания, поворота или другой манипуляции для инициации электрического запуска системы и надувания воздушной(ых) подушки(ек) безопасности. В конкретных вариантах осуществления, охватываемых изобретением, пусковое устройство имеет размер и форму, которая особенно способствует манипуляции рукой в перчатке. Проводное электрическое соединение 16, тянущееся между пусковым устройством 15 и контроллером 14 либо вдоль, либо внутри структуры ремня, на котором установлено пусковое устройство.
В действии, когда носитель (лыжник, путешественник, водитель снегохода, например) узнает о ситуации лавины, он/она производит манипуляцию с пусковым устройством 12, что приводит к отправке сигнала контроллеру 14, посредством этого питая двигатель 11, чтобы начать вращение вентилятора 12 для всасывания окружающего воздуха через проход(ы) 10 или 10a, 10b к выходу, для надувания воздушной подушки 3 безопасности.
Согласно конкретному варианту осуществления изобретения вентилятор накачивает окружающий воздух в воздушную подушку безопасности в течение предопределенного времени. Для полного надувания 150-литровой воздушной подушки безопасности, сигнал «включить» от контроллера двигателю может передаваться в течение по меньшей мере пяти секунд. В качестве альтернативы из соображений безопасности вентилятор может питаться в течение более длительного времени, то есть большего, чем рассчитанное время полного надувания, большего, чем пять секунд, т.е., например в течение 10-15 секунд или более, для вышеупомянутой 150-литровой воздушной подушки безопасности. Это может предусмотреть изменения внешних условий, например включающие в себя изменения в температуре и давлении, которые могут повлиять на предопределенное время полного надувания.
В упрощенном варианте осуществления согласно изобретению, система воздушной подушки безопасности включает в себя, вдобавок к воздушной(ым) подушке(ам) безопасности, устройство перемещения воздуха (такое как вентилятор), электродвигатель, источник питания (такой как батарея) и переключатель включения/выключения, посредством которого, когда носитель узнает о лавине, переключатель включается, тем самым питая двигатель, который вращает вентилятор, пока источник питания не истощается или пока носитель не переместит переключатель в выключенное положение.
В улучшенном варианте осуществления, например, система воздушной подушки безопасности изобретения может включать в себя датчик давления воздуха, чтобы отслеживать давление внутри воздушной подушки безопасности, посредством которого двигателю может подаваться сигнал выключать питание вентилятора по достижении предопределенного давления. Фактически каждый из вышеупомянутых временных циклов для надувания (например, пять секунд или 10-15 секунд, например) и управление питанием на основании считывания давления для надувания может использоваться отдельно в соответствующих вариантах осуществления или в комбинации. В последнем случае, например, считывание давления может использоваться в качестве прерывания для зависящей от времени системы, посредством чего питание может прекращаться перед концом периода времени, если давление достигает установленного уровня.
В этом случае изобретение охватывает переменное циклирование питания вентилятора, то есть включения и выключения, после лавины, но перед восстановлением, либо в виде функции установленного интервала времени, либо в виде функции падения давления воздушной подушки безопасности ниже установленного уровня. Этот признак, конечно, недоступен с известными системами, которые основаны на одноразовом использовании контейнера сжатого газа, чтобы надуть воздушную(ые) подушку(и) безопасности. Дополнительно в этом отношении технология современных батарей, включающих в себя LiPo батареи, например, делает возможными множественные развертывания воздушной подушки безопасности между зарядками.
В еще одном дополнительном улучшенном варианте осуществления изобретения воздушная подушка безопасности снабжается перепускным клапаном (или клапаном снятия давления) с тем, чтобы вентилятор (или нагнетатель, или компрессор) доставлял пригодный для дыхания воздух в окрестность головы пользователя. В этом отношении такой клапан подает пригодный для дыхания воздух непрерывно или прирастающими циклами, посредством чего вентилятор включается и выключается, пока источник питания не истощается. Лишний воздух может доставляться вручную носителем посредством подходящего элемента управления, расположенного рядом с пусковым устройством, например, и/или автоматически (из соображений безопасности, поскольку носитель может быть в недееспособном состоянии), например, посредством подходящего алгоритма управления.
Для вышеупомянутого улучшенного варианта осуществления подача пригодного для дыхания воздуха после лавины всасывалась бы через входные вентиляционные отверстия/экран(ы) 9, особенно если какая-либо сторона рюкзака и вентиляционные отверстия/экран(ы) 9 открыты, или из снежной массы.
Фиг.5, 6 и 7 направлены на конкретный, в то же время неограничивающий вариант осуществления изобретения. Фиг.5 иллюстрирует двигатель, к которому прикреплен ротор нагнетателя, для всасывания окружающего воздуха в воздушную подушку безопасности через всасывающее устройство с двойным источником (схожее с устройством фиг.3). Фланец устанавливает двигатель и некоторые связанные компоненты на воздушную подушку безопасности, обрезанная часть воздушной подушки безопасности показана для удобства на фиг.5. Клеящий или механический соединитель(и) может использоваться, если необходимо, чтобы закрепить фланец на воздушной подушке безопасности, если определено, что это выгодно или необходимо. Фланец показан с отверстием для проводки, через которое электрическое соединение проходит между цифровым контроллером скорости и двигателем.
Фиг.5 и 7 обозначают и описывают подробности конкретных компонентов примерного варианта осуществления для реализации изобретения. Эти подробности представлены только для цели улучшения понимания изобретения, хотя объем изобретения не ограничивается такими подробностями, так и подробности, показанные и описанные на фиг.5-7, предназначены для представления существенных элементов, а не существенных ограничений изобретения.
В качестве примера фиг.5 иллюстрирует схему сборки центробежного лавинного нагнетателя воздушной подушки безопасности, показывающую источник питания, цифровое управление, каналы и установку на воздушную подушку безопасности. Нагнетатель содержит:
батарею (13), имеющую следующие характеристики:
- Литий-ионный полимер
- От 1200 (100 г, 3 ячейки) до 1700 (200 г, 4 ячейки) мА/ч
- 11,1 В или 14,8 В
- Взрывной разряд 55 градусов C
- 92 мм × 35 мм × 32 мм
цифровой бесщеточный контроллер скорости, имеющий следующие характеристики:
- Постоянный ток 40 А
- Максимальный ток 50 А (10 с)
- 35 граммов
- 65 мм × 25 мм × 9 мм
двигатель (11), закрепленный на материале (31) лавинной подушки безопасности и имеющий следующие характеристики:
- 3900 кВ в/14,8 В или 5100 кВ в/11,1 В бесщеточный DC двигатель
- Об/мин = значение кВ X напряжение батареи
- Диапазон напряжений: 6-14,8 В
- Размер 28 мм диаметр × 35 мм длина
- 98 граммов
- Диаметр вала 3,17 мм
- 35 А тяга при максимальной эффективности
канал (19) впускного отверстия, имеющий следующие характеристики:
- канал с двойным источником
- 2 × одиночный 50 м I.D.
Для этой иллюстрации фиг.6 и 7 представляют покомпонентный вид центробежного нагнетателя и двигателя для лавинной воздушной подушки безопасности, содержащие:
двигатель (11), определенный ранее,
монтажная опора двигателя/кожух ротора (111), имеющий следующие характеристики:
- нейлон 6.6
- тепловая защита для материала воздушной подушки безопасности
- ограждения лопастей ротора
установочный фланец (112), имеющий следующие характеристики:
- термопластический полиуретан
- отверстие для проводки
- швы или сварные швы с воздушной подушкой безопасности
- сборка нагнетателя, установленная с помощью кругового зажима
ротор (12), имеющий следующие характеристики:
- усиленный волокнами нейлон 6.6
- винтовой лопастной центробежный ротор (7 или 9 лопастей)
кожух ротора/канал (113) впускного отверстия, имеющий следующие характеристики:
- нейлон 6.6
- впускное отверстие 50 мм i.d. канала
- подставка для шарикового подшипника
запорный клапан (114) диафрагмы, сделанный из силикона
корпус (115) запорного клапана, изготовленный из нейлона 6.6.
В этом отношении, например, изобретение, иллюстративно раскрытое в материалах настоящей заявки, относительно фиг.5-7, а также относительно изобретения, показанного на других чертежах и описанного в других местах в материалах настоящей заявки, может осуществляться на практике в отсутствие любого элемента, который не конкретно раскрыт в материалах настоящей заявки.
Наконец, хотя изобретение было описано со ссылкой на конкретные средства, конструкции, материалы и варианты осуществления, стоит понимать, что изобретение не ограничивается частностями, раскрытыми явно, и распространяется на все эквиваленты в пределах объема формулы изобретения.
Вдобавок к предшествующему изобретение, раскрытое в материалах настоящей заявки со ссылкой на примерные варианты осуществления, соответственно может осуществляться на практике в отсутствие любого элемента, который не конкретно раскрыт в материалах настоящей заявки.