НАПОЛНЯЕМАЯ ГАЗОМ МЯГКАЯ ОБОЛОЧКА
GAS-FILLED SOFT ENVELOPE

Оболочка является универсальным средством для использования в областях, где требуются амортизирующие функции в широком диапазоне внешних силовых воздействий. Предпочтительными областями использования заявленного изобретения являются: подъем затонувших объектов, поддержание объектов на поверхности воды, спасение объектов при падении с высоты, поддержание объектов в воздушной среде, герметичное разделение двух сред.
Задачей заявленного изобретения является создание комбинированной конструкции, составленной из разнородных упругих элементов.
К аналогам заявленного изобретения относятся:
1) Мягкая оболочка, раскрываемая за счет инерционной силы тяжести груза, размещенного в нижней ее части по патенту RU 2180639 C1.
При этом к недостаткам вышеупомянутой оболочки можно отнести раскрытие только в вертикальном направлении. Кроме того, упругие шарниры в конструкции оболочки не служат для амортизации при падении.
2) Наполняемая оболочка в конструкции полимарана по патенту RU 2299831 C1 не обеспечивает необходимой быстроты раскрытия последней.
3) Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является гибкая, наполняемая оболочка по RU 2399389 C1, включающая надуваемые внутренними источниками газообразования «спицы» и раскрывающуюся при развертывании «спиц» оболочку.
К недостаткам прототипа можно отнести обеспечение амортизации в момент касания твердой поверхности только амортизирующими - демпфирующими свойствами пневмомешка, что недостаточно для безопасного спуска и приземления.
Техническим результатом от использования наполняемой газом мягкой оболочки является обеспечение оптимальной амортизации падающего или поднимаемого объекта, уменьшение количества газа для наддува оболочки, возможность использования для наддува высокотемпературных источников газообразования и невысокотермостойких материалов корпуса оболочки, ускорение надувания оболочек большого объема. В результате использования для надувания предложенной мягкой оболочки высокотемпературных и низкотемпературных источников газообразования в сочетании с предварительным механическим раскрытием оболочки расширяется диапазон времени надувания оболочки.
Заявленная мягкая оболочка, содержащая размещенные внутри источник газообразования и пружинное устройство для ее раскрытия и наполнения, а также клапаны сброса избыточного давления, для обеспечения оптимальной амортизации падающего или поднимаемого объекта, выполнена по меньшей мере трехслойной, при этом плотность материала каждого последующего слоя, начиная с наружного, меньше плотности материала предыдущего слоя, пружинное устройство выполнено с возможностью одновременного раскрытия оболочки во всех направлениях, а клапаны сброса избыточного давления выполнены с возможностью стравливать воздух с постепенным нарастанием.
Кроме того, оболочка может включать клапаны для засасывания воздуха при раскрытии.
Наружный слой оболочки может быть выполнен из материала с металлическими нитями или покрытием.
Следующий за наружным слой может быть выполнен из мягкого поропласта.
Внутренний слой оболочки выполнен из воздухонепроницаемого материала.
Пружинное устройство для раскрытия и наполнения оболочки выполнено пневматическим или механическим.
Упругость пружин пружинного устройства при воздействии на них внешнего давления на сжатие меньше, чем упругость слоев оболочки в целом, т.е. возрастает от величины, меньшей, чем упругость надуваемой оболочки, до величины, большей, чем упругость надуваемой оболочки.
Для пояснения примеров реализации заявленных вариантов устройства надуваемой газом мягкой оболочки и способов ее применения приведены следующие фигуры:
Фиг.1 - устройство надуваемой газом мягкой оболочки (схема).
Фиг.2 - натяжное спасательное полотно;
а) вид полотна в разрезе, б) общий вид.
Фиг.3 - надуваемая газом мягкая оболочка с механическим раскрытием:
а) «зонтичным», б) «веерным».
Фиг.4 - крепление мягкой оболочки на корпусе плавсредства.
Фиг.5 - катамаран с надувными поплавками и системой спуска оболочек и подъема объекта со дна.
Фиг.6 - тримаран с надувными поплавками, с системой спуска и подъема, обвязки объекта и крепления на нем подъемных средств.
Фиг.7 - мягкая надувная пробка-заглушка: а) отверстия, б) скважины.
Фиг.8 - надуваемая мягкая оболочка в спасательном парашюте и устройстве амортизации летательного аппарата.
Фиг.9 - надуваемая мягкая оболочка в транспортном средстве:
а) в «бампере», б) в конструкции защитной «капсулы»: в надуваемых элементах остова-каркаса и промежуточных надувных амортизирующих подушках.
Изобретение поясняется описанием примеров его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых (фиг.1-9) изображены схематично примеры устройств с использованием наполненной газом мягкой оболочки (фиг.1).
Предлагаемое устройство включают мягкую многослойную надувную оболочку 1, которая имеет наружный мягкий и легкий гидрофобный поропластовый слой 2, под ним - более плотный пластичный растягивающийся слой 3, под ним - более плотный газонепроницаемый материал корпуса (стенки) 4 надуваемой оболочки 1. Наружный слой 2 может быть защищен металлической сетью 5, в том числе «кольчугой», содержащей металлические фиксаторы 6.
Внутри оболочки содержится источник газообразования 7. Внутри оболочки размещено пружинное устройство, раскрывающее оболочку 1, представляющее собой набор пружин 8, срабатывающих по сигналу или вручную, при этом пружины 8 могут быть механическими или пневматическими. В боковых и нижней частях оболочки имеются клапаны 9 засасывания воздуха при раскрытии пружин, а также клапаны 10, выпускающие газ или воздушную смесь из оболочки при создании внутри оболочки избыточного давления от силового воздействия на оболочку извне или изнутри от источника газообразования.
Как показано на фиг.2, натяжное спасательное полотно представляет собой оболочечную конструкцию, включающую оболочку 1, состоящую из наружного мягкого и легкого гидрофобного поропластового слоя 2, прилегающего к более плотному пластичному растягивающемуся слою 3, расположенному на газонепроницаемом более плотном материале корпуса 4 оболочки 1. Пружинное устройство, размещенное внутри оболочки и раскрывающее ее, состоит из набора пружин 8, имеющих стягивающие и фиксирующие элементы 11, срабатывающие автоматически и/или вручную. По периметру и в нижней части оболочки 1 имеются клапаны 9, засасывающие воздух извне при раскрытии пружин, а также клапаны 10, выпускающие воздух из оболочки при внешнем силовом воздействии на нее.
При падении тела с высоты на оболочку 1 натяжного спасательного полотна она амортизирует-демпфирует, при этом верхние амортизирующие слои оболочки воздействуют на пружины 8 и воздух из оболочки выходит через клапаны 10. Для уменьшения объема оболочки при транспортировании пружины 8 могут быть сжаты с помощью фиксаторов 11. При автоматическом или ручном раскрытии оболочки 1 фиксаторы 11 освобождают пружины 8, и воздух извне засасывается через клапаны 9 внутрь оболочки.
На фиг.3 показана надуваемая газом мягкая оболочка 1 с а)«зонтичным» и б) «веерным» механическим раскрытием и последующим наддувом оболочки от источника газообразования 7. На фиг.3 также показаны дуги 12 механического каркаса оболочки 1.
Как показано на фиг.4, мягкая оболочка 1, закрепленная на корпусе плавсредства 13 в ненадутом состоянии, надувается предложенным способом и перемещается ниже ватерлинии с помощью передвижения ремней 14, соединенных с оболочкой.
На фиг.5 изображен катамаран с надувными поплавками-оболочками предложенной конструкции, имеющий спускоподъемное устройство 15 с балансиром 17, содержащее блочную систему 16 с якорем 22, амортизирующей пружиной 21 и тросом 18, на котором закреплены надуваемые газом мягкие оболочки 1. Верхний и нижний блоки соединены также промежуточным тросом 19. На промежуточном тросе 19 имеются разъединительные поперечные рейки 20 с пружинящими «уключинами» 23, через которые свободно движется основной трос 18. В момент прохождения через «уключину» троса 18 с прикрепленной к нему оболочкой 1 «уключина» пружинно раскрывается.
На фиг.6 изображен тримаран 28 с надувными поплавками-оболочками 1, имеющий спускоподъемное устройство. На глубине водолаз или робот-манипулятор осуществляет «паутинную» обвязку 25 поднимаемого объекта 27, стягивание основных и промежуточных обвязочных тросов 26, крепление к «сети» надуваемых оболочек 1, а также установку в средней части объекта храпцов-захватов 33 с надувными оболочками 1.
На фиг.7 показаны надуваемые газом мягкие оболочки-пробки-заглушки 1: а) отверстия-пробоины в корпусе объекта 30, б) скважины 29. Кроме амортизирующе-герметизирующих слоев оболочки 1 имеют защитную металлическую сетку 5 с фиксаторами 6, а также герметично соединенную с оболочкой 1 трубу 31 с вентилем 32 для закачки газа или воздуха и откачки жидкости.
Как показано на фиг.8, летательный аппарат имеет спасательный парашют типа «летающего крыла» с надуваемыми газом мягкими оболочками 1 и устройство амортизации-демпфирования при жесткой посадке, также содержащее надуваемые газом мягкие оболочки 1.
На фиг.9 показаны: а) бампер транспортного средства с надуваемой мягкой оболочкой 1, б) защитная «капсула» транспортного средства имеет надуваемые газом мягкие оболочки 1 в надуваемых элементах остова-каркаса и в промежутках между элементами каркаса.