ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к защитным средствам экипажа, в частности к энергопоглощающим механизмам устройств для защиты пользователя транспортного средства, соединенных с креслом, ремнями безопасности и корпусом транспортного средства, содержащим корпус с направляющей осью для ремня безопасности, первую и вторую пары деформирующих опор с двух сторон от направляющей оси, и деформируемые элементы первой и второй очередей срабатывания, со срединной частью, связанной, соответственно, с креслом, с одной стороны и корпусом транспортного средства с другой, и отогнутыми боковинами, зигзагом пропущенными соответственно через первые и вторые пары деформирующих опор и может быть использовано для защиты экипажа и пассажиров воздушных и наземных транспортных средств.
Непременным условием безопасного восприятия человеком перегрузок больших величин является обеспечение принудительного притяга ремней безопасности до начала воздействия перегрузок травмирующих величин. Срабатывание устройства для защиты пользователя транспортного средства должно обеспечиваться вне зависимости от действий членов экипажа и осознания ими аварийной ситуации.
Известен энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства (см. патент РФ на изобретение №2198827, 2003 г.) В нем энергопоглощающий механизм выполнен телескопического типа и состоит из деформирующего элемента в виде пуансона в виде кольца с вмонтированными в него стальными шариками и деформируемого стержня.
Недостатком данного решения является то, что энергопоглощающий механизм не может воспринимать быстродействующие нагрузки, например, возникающие при ударе, столкновении и взрыве, когда время нарастания нагрузки составляет тысячную долю секунды (0,001-0,002 с). Как показывает опыт этого времени недостаточно для того, чтобы вывести деформирующие элементы (шарики) известного устройства из состояния покоя и, преодолев первоначальное сопротивление деформации деформируемого элемента (стержня), обеспечить далее смятие его продольной поверхности. При этом не исключена поломка элементов конструкции устройства для защиты пользователя транспортного средства.
Из уровня техники известен также энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства, соединенный с креслом, ремнями безопасности и корпусом транспортного средства, содержащий корпус с направляющей осью для ремня безопасности, первую и вторую пары деформирующих опор с двух сторон от направляющей оси, и деформируемые элементы первой и второй очередей срабатывания, со срединной частью, связанной, соответственно, с креслом, с одной стороны и корпусом транспортного средства с другой, и отогнутыми боковинами, зигзагом пропущенными соответственно через первые и вторые пары деформирующих опор (см. патент РФ на изобретение №2448848, опубликован в 2012 г.)
Данное устройство взято за прототип устройства для защиты пользователя транспортного средства.
В нем деформируемые элементы первой и второй очередей срабатывания выполнены виде проволоки. Деформируемый элемент выполнен в виде двух проволок: верхней и нижней, причем верхняя проволока своей средней частью связана с рамой, а нижняя проволока своей средней частью связана со спинкой кресла и выполнена с большей жесткостью, чем верхняя. Деформирующие опоры выполнены в виде цилиндров.
Недостатком данного устройства является то, что рабочее усилие амортизатора - примерно 1000 кг. Необходимое усилие притяга плечевых ремней - по 50 кг, т.е. 5%. В проволочном амортизаторе усилие торможения пропорционально диаметру поперечного сечения проволоки в кубе. Например, соотношение усилий при применении проволок диаметром, соответственно, 4,0 и 4,1 мм (минимальная технологически приемлемая разница в диаметрах) уже дает разницу в усилиях около 8%, что существенно больше требуемой величины. Поэтому безопасность процесса притяга в прототипе не обеспечивается.
Настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум, указанный выше недостаток.
Для достижения этой цели деформируемые элементы первой и второй очереди срабатывания выполнены с одинаковыми усилиями торможения, и энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства имеет дополнительный деформируемый элемент второй очереди срабатывания, рассчитанный на усилие притяга ремней безопасности и направляющие на корпусе, в которых расположены концы деформируемых элементов.
Благодаря дополнительному деформируемому элементу второй очереди срабатывания появляется возможность легко подобрать оптимальную разницу в усилиях торможения деформируемых элементов первой и второй очереди срабатывания, что приводит к безопасному усилию притяга плечевых ремней. Таким образом уменьшается травматичность пользователей транспортного средства при таком варианте исполнения энергопоглощающего механизма.
Благодаря направляющим на корпусе, в которых расположены концы деформируемых элементов становится возможным обеспечить постоянство зоны изгиба деформируемых элементов первой и второй очереди срабатывания относительно деформирующих элементов. Также указанные направляющие предотвращают раскручивание деформируемых элементов первой и второй очереди срабатывания вокруг деформирующих элементов. Указанный признак таким образом повышает безопасность пользователя транспортного средства.
Существует вариант полезной модели, в котором концы деформируемых элементов первой и второй очередей срабатывания расположены навстречу друг другу параллельно оси движения энергопоглощающего механизма устройства для защиты пользователя транспортного средства
Благодаря такой конструкции появляются оптимальные условия для работы энергопоглощающего механизма а также обеспечивается максимальная компактность.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает общий вид энергопоглощающего механизма устройства для защиты пользователя транспортного средства согласно полезной модели.
- фигура 2 схематично изображает один из деформируемых элементов согласно полезной модели.
Как изображено на фигуре 1, энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства, соединенный с креслом, ремнями безопасности и корпусом транспортного средства, содержит корпус 1 с направляющей осью 2 для ремня безопасности 3, первую 4 и вторую 5 пары деформирующих опор с двух сторон от направляющей оси 2, и деформируемые элементы первой 6 и второй 7 очередей срабатывания, со срединной частью, связанной, соответственно, с креслом (на фигурах не показано), с одной стороны и корпусом транспортного средства с другой (на фигурах не показано), и отогнутыми боковинами, зигзагом пропущенными соответственно через первые и вторые пары деформирующих опор 4 и 5. Деформируемые элементы первой 4 и второй 5 очереди срабатывания выполнены с одинаковыми усилиями торможения. Энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства имеет дополнительный деформируемый элемент второй очереди срабатывания 8, рассчитанный на усилие притяга ремней безопасности 3. Энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства имеет направляющие 9 на корпусе, в которых расположены концы деформируемых элементов 4, 5 и 8.
Направляющая ось 2 обеспечивает скольжение ремня безопасности 3. Может быть дополнительно снабжена для увеличения проскальзывания роликом 10 (см. фиг 1).
Деформируемые элементы могут быть выполнены проволочными, причем сечение проволоки может быть не обязательно круглым, он может быть квадратного, треугольного и проч. сечения с закругленными гранями. В зависимости от поставленных задач могут применяться разные оптимальные сечения. Вместо проволоки может использоваться, например, металлическая полоска.
Деформируемые элементы первой очереди срабатывания в одном варианте могут быть связаны с креслом, в другом - с корпусом транспортного средства.
При формулировании условия о том, что деформируемые элементы первой 4 и второй 5 очереди срабатывания выполнены с одинаковыми усилиями торможения, имеется в виду, что они могут быть одинаковыми по своим конструктивным параметрам - иметь одинаковое поперечное сечение, радиусы изгиба и прочее. В общем случае они могут иметь разные параметры, но, тем не менее, обеспечивать одинаковые усилия торможения.
На фигуре 2 изображен деформирующий элемент 6 отдельно от всех остальных элементов, чтобы было видно, как он пропущен сквозь деформирующие опоры. Остальные деформирующие элементы выполнены точно также, только деформирующий элемент 7 расположен симметрично деформирующему элементу 6 относительно направляющей оси 2.
Концы деформируемых элементов 6, 7 и 8 прямолинейны и не изогнуты. Концы деформируемых элементов первой 6 и второй 7 очередей направлены в противоположных направлениях. Их длина определяется величиной протяжки привязных ремней (первая очередь срабатывания) и полной величиной амортизационного хода (вторая очередь срабатывания).
Концы деформируемых элементов первой 6 и второй 7 очередей срабатывания расположены навстречу друг другу параллельно оси движения 11 энергопоглощающего механизма устройства для защиты пользователя транспортного средства.
Энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства работает следующим образом.
В начале действия ударных инерционных нагрузок, например, при аварийном приземлении самолета, падении, взрыве или ударе, происходит деформация деформируемого элемента первой очереди срабатывания 6. При этом вне зависимости от действий экипажа происходит притяг ремней безопасности 3 до заранее заданного усилия. После достижения заданного усилия притяга ремней безопасности 3 происходит прекращение дальнейшего притяга и происходит деформация основного 7 и дополнительного 8 деформируемых элементов второй очереди срабатывания. При этом притягивание верхней части туловища человека в правильное положение с плотным примыканием спины к спинке устройства уже является обеспеченным, и дальнейшая деформация деформируемого основного 7 и дополнительного 8 деформируемых элементов второй очереди срабатывания приводит к перемещению кресла относительно кабины и поглощение энергии удара или взрыва происходит за счет деформации основного и дополнительного деформируемых элементов второй очереди срабатывания, и не происходит дальнейшего увеличения усилий фиксации и возможного травмирования пользователя транспортного средства. В тоже время, переносимость перегрузок человеком будет высокой.
В соответствии с предложенной полезной моделью заявителем были изготовлены оригинальные опытные образцы энергопоглощающего механизма устройства для защиты пользователя транспортного средства, которые успешно прошли испытания на базе Института Авиационной и Космической Медицины и доказали свою эффективность. Получены результаты, подтверждающие наивысшую безопасность притяга привязных ремней и характеристик амортизационного хода.
Испытания опытного образца энергопоглощающего механизма устройства для защиты пользователя транспортного средства показали:
- применение дополнительного деформируемого элемента второй очереди срабатывания позволяет точно рассчитать усилие притяга ремней безопасности и изготовить энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства с безопасным усилием притяга;
- применение направляющих на корпусе, в которых расположены концы деформируемых элементов, обеспечивает постоянство зоны изгиба деформируемых элементов первой и второй очереди срабатывания относительно деформирующих элементов;
- при вертикальной перегрузке торможения на кресле 15-17 g усилия притяга по каждому плечевому ремню составляли 50-70 кг при перемещении ремня 100-150 мм, что обеспечивает безопасность пользователя транспортного средства.
Таким образом, в данной полезной модели достигнута поставленная задача - повышение безопасности пользователя транспортного средства.
Энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства может быть использован для для защиты экипажа и пассажиров воздушных и наземных транспортных средств при авариях, а также при защите людей внутри сухопутной военной техники при минном подрыве.