Устройство для защиты органов дыхания и головы

Область техники
Полезная модель относится к области экипировки, в частности к средствам индивидуальной защиты (СИЗ), а именно к баллистическим шлемам, защищающим голову человека от механических воздействий, а также от воздействия токсичных химикатов, аварийных химически опасных веществ, радиоактивной пыли и биологических средств.
Уровень техники
Разработка экипировки военнослужащего связана с созданием интегрированного средства защиты головы, в комплекте с которым используется система защиты органов дыхания изолирующего типа.
В условиях выполнения боевых задач важным моментом является комфортное тепловое состояние военнослужащего. В случае перегрева организма значительно снижается концентрация внимания человека, что ставит под угрозу успешное выполнение поставленной задачи. В связи с этим существует потребность в разработке боевой экипировки, способной не только выполнять свое прямое функциональное назначение, но и поддерживать комфортное тепловое состояние военнослужащего при выполнении боевых задач в любых условиях.
Из уровня техники известны различные технические решения, касающиеся интегрирования средств индивидуальной защиты органов дыхания в защитные бронешлемы [1, 2].
Разработано устройство, объединяющее дыхательную маску и шлем, для защиты органов дыхания и головы от химических веществ [3]. Устройство для защиты органов дыхания и головы включает дыхательную маску, фильтрующе-поглощающую систему (ФПС) и шлем. Шлем в лобовой части имеет узел крепления в виде отформованного углубления для зацепления металлической скобы крепежной обоймы очкового узла, а в ушной части - два узла фиксации с регулируемыми эластичными фиксаторами, посредством которых подсоединяется дыхательная маска. В затылочной части шлема имеется узел байонетного подсоединения ФПС, под шлемом закреплен воздуховод, который передним концом по обжимной эластичной муфте соединен с переходником дыхательной маски, а задним концом через байонетное крепление соединен с ФПС [3].
Разработано устройство для защиты органов дыхания содержит изготовленный из газонепроницаемого термостойкого гибкого материала и снабженный прозрачным участком в передней части колпак с шейным уплотнителем [4].
Во внутренней полости колпака размещена система регенерации воздуха в виде пакета пластин регенеративного продукта, заключенного в пористую оболочку. Оболочка помещена в обечайку, прикрепленную к стенке колпака. К торцу обечайки прикреплен побудитель расхода воздуха, привод которого соединен с источником питания через выключатель. Обеспечивается снижение массы и габаритов устройства и возможность эксплуатации при повышенных нагрузках [4].
Разработан защитный шлем, включающий полнолицевую маску с клапанной коробкой [5]. К клапанной коробке присоединен легочный автомат, от которого идет шланг среднего давления. Шланг присоединяется к быстроразъемному устройству на аппарате. Техническим результатом изобретения является повышение защищенности газоспасателя, обеспечение его хорошей маневренности и полноценной связи со штабом и другими спасателями.
Так же разработано средство защиты, предназначенное для экологической защиты человека и технологических процессов. Средство защиты содержит устройство, непосредственно предназначенное для изменения свойств воздушного потока, приспособления для его забора и подведения к месту потребления. Главной конструктивной особенностью индивидуального средства защиты является наличие устройства, предназначенного для непосредственного подведения воздушного потока (прошедшего полость каркаса) к органам дыхания пользователя, т.е. маски или, например, загубника [6].
Известно средство защиты, относящееся к спасательной службе, в частности применимо при работе газоспасателей. Защитный шлем включает полнолицевую маску и легочный автомат, фонарь и видеокамеру, состоящий из двух раздельных частей, соединяющихся с помощью быстроразъемных замков. Вокруг полнолицевой маски создается внешний защитный кожух, переходящий в защитный шлем, данная конструкция съемная, для уменьшения габаритных размеров шлема легочный автомат установлен в байонетном соединении на левой стороне внешнего корпуса основного шлема и закрыт съемным защитным кожухом, в задней части внешнего корпуса основного шлема установлен штуцер для подключения быстроразъемного устройства воздушно-дыхательного аппарата. Техническим результатом полезной модели является повышение защищенности спасателя, удобство работы в шлеме, универсальность шлема.
В конструкции защитного шлема используется полнолицевая маска и легочный автомат. Полнолицевую маску, соединенную с легочным автоматом, герметично встраивают в конструкцию защитного шлема [7].
Основными принципиальными недостатками защитного шлема являются:
использование легочного автомата и баллонов со сжатым воздухом;
отсутствие комплексной защиты от РХБ поражающих факторов;
неоптимальная сочетаемость средств защиты органов дыхания с перспективными шлемами, оптическими приборами, гарнитурой связи и другими элементами экипировки военнослужащего;
недостаточный уровень защищенности органов дыхания и головы.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для защиты органов дыхания и головы «противогаз-бронешлем» (патент на полезную модель РФ 190408), состоящее из следующих основных элементов: тканево-полимерного корпуса (шлем является основным несущим элементом устройства); защитного стекла (забрало); переговорного устройства; подмасочника; двух клапанов выдоха, объединенных в физиологическую камеру; элемента электропитания с выключателем и зарядным устройством; двух низкопрофильных фильтрующе-поглощающих элементов; устройства для безопасного приема жидкости; приборов принудительной подачи воздуха (микроэлектровентиляторы); пелерины обтюратора с герметизирующим устройством (шейным уплотнителем с двумя клапанами избыточного давления); планки для установки прибора ночного видения, тактического фонарика; подбородочного ремня; подтулейного устройства, трикотажного гидрофобного чехла [8].
Одним из существенных недостатков является то, что элементы противогаза полностью интегрированы в полость бронешлема и их невозможно снять. В обычных условиях боя при использовании бронешлема в качестве средства защиты головы от пуль и осколков применение данных элементов нецелесообразно, поскольку при надевании военнослужащий будет ощущать сопротивление дыханию. Его применение ограничено в условиях недостатка или отсутствия кислорода, а также при наличии вредных примесей, не задерживаемых фильтрующими элементами.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является очистка внешнего зараженного токсичными химикатами, радиоактивной пылью и биологическими средствами воздуха с последующим его кондиционированием и подачей в подшлемное пространство.
Для достижения этого технического результата предложено устройство для защиты органов дыхания и головы, состоящее из корпуса шлема, смонтированного на нем защитного стекла, подмасочника, на лицевой части устройства вмонтированы места для размещения модульных фильтрующе-поглощающих элементов, при этом впереди на нижнюю часть интегрировано приспособление, выполненное с возможностью подключения устройства очистки и кондиционирования воздуха посредством соединительной трубки для подачи очищенного и кондиционированного воздуха в подшлемное пространство, причем устройство очистки и кондиционирования воздуха включает микровентилятор с блоком питания, которые соединяются между собой с помощью штепсельного соединения, засасывающий воздух в фильтрующе-поглощающую коробку (ФПК), устройство для кондиционирования очищенного воздуха, выходящего из ФПК, с блоком питания, включающее два элемента Пельтье, последовательно расположенные между двумя радиаторами: отвода тепла и охлаждения воздуха, вентилятор охлаждения, аккумуляторную батарею и выключатель.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано устройство для защиты органов дыхания и головы вид спереди, на фиг. 2 система очистки и кондиционирования воздуха, на фиг. 3 внутренние элементы устройства для кондиционирования очищенного воздуха, где:
1. Корпус бронешлема.
2. Система очистки и кондиционирования воздуха, подаваемого в подшлемное пространство.
3. Соединительная трубка.
4. Устройство для кондиционирования очищенного воздуха.
5. Блок питания устройства для кондиционирования очищенного воздуха.
6. Микровентилятор.
7. Фильтрующе-поглощающая коробка.
8. Блок питания микровентилятора.
9. Штепсельное соединение между микровентилятором и его блоком питания.
10. Вентилятор охлаждения.
11. Радиатор отвода тепла.
12. Элементы Пельтье.
13. Радиатор охлаждения воздуха.
14. Аккумуляторная батарея.
15. Выключатель.
Осуществление полезной модели
Устройство для защиты органов дыхания и головы состоит из следующих основных элементов: тканево-полимерного корпуса (шлем является основным несущим элементом устройства); защитного стекла (забрало); подмасочника; двух клапанов выдоха объединенных в физиологическую камеру; подложки из фильтрующе-поглощающего материала в затылочной части подшлемного пространства; двух фильтрующе-поглощающих коробок (ФПК) с низкопрофильными модульными фильтрующе-поглощающими элементами (ФПЭ); системы обнаружения химического заражения.
Корпус бронешлема 1 является основным несущим элементом конструкции, он изготовлен из тканево-полимерного материала - кевлара, что обеспечивает повышенную защиту головы от пистолетных пуль, осколков и механических повреждений.
Система очистки и кондиционирования воздуха, подаваемого в подшлемное пространство 2, состоит из трех основных функциональных блоков:
микровентилятора 6 с блоком питания 8, которые соединяются между собой с помощью штепсельного соединения 9;
фильтрующе-поглощающей коробки (ФПК) 7;
устройства для кондиционирования очищенного воздуха 4 с блоком питания 5.
Принцип работы заключается в следующем: воздух, засасываемый из внешней среды микровентилятором, поступает в ФПК 7, где очищается от вредных веществ в виде газов и аэрозолей до безопасных для здоровья человека концентраций, проходит через устройство для кондиционирования подшлемного пространства, где охлаждается до комфортной температуры и через соединительную трубку 3 поступает на дыхание в подшлемное пространство бронешлема.
Принцип работы устройства для кондиционирования очищенного воздуха заключается в использовании эффекта Пельтье для охлаждения пропускаемого через устройство очищенного воздуха. Два элемента Пельтье 12 последовательно расположены между двумя радиаторами: отвода тепла 11 и охлаждения воздуха 13. При прохождении постоянного электрического тока через элементы Пельтье одна сторона охлаждает радиатор охлаждения воздуха, другая нагревается и тепловая энергия с нее переходит на радиатор отвода тепла, с которого в последующем рассеивается вентилятором охлаждения 10. Элементы Пельтье и вентилятор охлаждения питаются от аккумуляторной батареи 14. В разрыв электрической цепи встроен выключатель 15.
Наиболее важными конструктивными решениями, реализованными в защитном устройстве, являются:
интеграция противогаза и бронешлема в единую систему;
возможность комфортной работы для военнослужащего в условиях жары или при высоких физических нагрузках;
снижение сопротивления дыханию.
Список использованных источников
1. Противогаз общевойсковой фильтрующий ПМК-4. Руководство по эксплуатации. АРПБ.305262.002000РЭ.2017. - 109 с.
2. Бронешлем общевойсковой единый 6Б47. Руководство по эксплуатации. 6Б47.00.000РЭ.2014. - 4 с.
3. RU, патент 2610111, кл. А62В 18/00, 2017 г.
4. RU, патент 2381043, кл. А62В 17/04, 2010 г.
5. RU, патент 2499623, кл. А62В 18/00, 2012 г.
6. RU, патент 2240160, кл. А62В 18/04, 2004 г.
7. RU, патент 2581580, кл. А62В 18/00, 2016 г.
8. RU, патент 190408, кл. А62В 18/00, 2018