КИСЛОРОДНЫЙ ПРИБОР, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ПРИ КАТАПУЛЬТИРОВАНИИ И ПРИВОДНЕНИИ ПИЛОТА

Кислородный прибор, используемый при катапультировании и приводнении пилота, относится к средствам индивидуальной защиты, позволяющим обеспечивать постоянную подачу кислорода во время дыхания.
Известен портативный аппарат для дыхания, который включает шлем, одеваемый на голову человека и изолируемый от внешней атмосферы уплотнителем, находящемся на шее, кислородный баллон высокого давления, снабженный редуктором, дыхательным мешком и системой удаления углекислого газа (патент US №4186735).
Недостатком устройства является относительная сложность его конструкции.
Наиболее близким аналогом является кислородный прибор для высотных летательных аппаратов, обеспечивающий предотвращение гипоксии у пилота в аварийных ситуациях (патент US №4651728). Прибор содержит легочный автомат, автомат подсоса воздуха, регулятор избыточного давления, клапан подачи кислорода, ограничительный клапан, выход на кислородную маску, резервную систему в виде баллона с кислородом.
Недостатком устройства является невозможность обеспечения кислородом пилота в случае катапультирования с большой высоты или при его приводнении, а также невозможность быстрого отсоединения кислородного прибора от объединенного разъема коммуникаций в случае аварийных ситуаций.
Заявляемая полезная модель кислородного прибора позволяет значительно повысить его надежность в обеспечении кислородом пилота в случае катапультирования с большой высоты и при приводнении.
Указанный технический результат достигается за счет того, что кислородный прибор, состоящий из легочного автомата, автомата подсоса воздуха, регулятора избыточного давления, клапана подачи кислорода, ограничительного клапана, соединенных между собой полостями (каналами) для подачи кислорода и воздуха (или только кислорода), выхода на кислородную маску, дополнительно снабжен ручкой для обеспечения быстрого отсоединения кислородного прибора от объединенного разъема коммуникаций самолета в случае аварийной ситуации, например, при катапультировании, и выходом на компенсирующие камеры высотного компенсирующего костюма, при этом избыточное давление на выходе в кислородную маску и выходе на компенсирующие камеры высотного компенсирующего костюма находится в соотношении 1:3,2, что обеспечивает нормальное дыхание пилота на различных высотах полета. Кроме того, при работе без высотного компенсирующего костюма на выходе в компенсирующие камеры устанавливается байонетная заглушка.
На фиг.1 переставлена принципиальная схема кислородного прибора (разрез).
Кислородный прибор содержит следующие основные механизмы: легочный автомат 1, автомат подсоса воздуха 2, регулятор избыточного давления 3, регулятор соотношений давлений в кислородной маске и костюме 4, клапан костюмной линии 5, клапан сброса давления 6, клапан подачи кислорода в крышку прибора 7, ограничительный
клапан 8, ручки быстроразъемного соединения 9, байонетной заглушки (на схеме условно не показана).
Работа кислородного прибора основана на принципе легочно-автоматической подачи кислорода.
В исходном положении клапан 32 легочного автомата прибора под действием пружины 28 открыт, а клапан 41 под действием пружины 42 закрыт. При включении подачи кислорода от бортового регулятора (на схеме условно не показан), кислород через клапан 24, который отжат механически при соединенном приборе с объединенным разъемом коммуникаций, поступает в каналы 48, 49, полости 54, 43. При отсутствии отбора кислорода из прибора (на выдохе) в полости 52 создается избыточное давление (до 36 мм вод. ст.). Под действием этого давления мембрана 36 прогибается в сторону крышки прибора и при помощи рычага 33 закрывает клапан 32. Таким образом, поступление кислорода в полость и прибора прекращается, вследствие чего повышается давление в канале 48, и следовательно, в полостях 43, 54. Давление кислорода создает усилие на поршень 13, преодолевая усилие пружины 10, и при помощи штока 11 прижимает клапан 12 к седлу, препятствуя его открытию. Во время вдоха в полости и прибора создается разрежение, и мембрана 36 прогибается внутрь прибора. Клапан 32, освобожденный от воздействия рычага 33, усилием пружины 28 открывается, и кислород поступает в полость 52 через дюзу 29. Давление в полости 51 воздействует на поршень клапана 30 и создает через рычаг 34 и толкатель 35 противодавление на клапан 41, уменьшая сопротивление его открытию. Так как количества кислорода, поступающего через дюзу 29, для дыхания может быть недостаточно, то под действием разрежения в полости и мембрана 36, прогибаясь, перемещает рычаг 33, который не только освобождает от своего воздействия клапан 32, но и одновременно нажимает на рычаг 34, толкатель клапана 35 на клапан 41. При этом на клапан 41 действует через поршень 30, рычаг 34 и толкатель 35 давление, установившееся в полости 51. Под действием этого суммарного усилия открывается клапан 41, и кислород в необходимом количестве поступает в полость 52 и на выход. В зависимости от высоты и величины легочной вентиляции давление на вдохе в полости 43 может падать настолько, что пружина 10, преодолевая усилие от давления газа на поршень 13, отводит шток 11 от клапана 12. Клапан 12 под действием разрежения открывается, и в полость прибора подсасывается атмосферный воздух, который смешивается с кислородом. Таким образом, достигается необходимое содержание кислорода во вдыхаемой смеси. Во время выдоха в полость прибора кислород поступает через открытые клапаны 41 и 32 до тех пор, пока в полости 52 не возникает малое избыточное давление.
По мере подъема на высоту бортовой регулятор увеличивает подачу кислорода за счет увеличения давления настолько, что на вдохе давление полости 43 не падает ниже значения, при котором отводится
шток 11 от клапана 12, тем самым исключается подсос воздуха на высотах, где требуется дыхание чистым кислородом.
На высотах более 11-13 км для создания жизненно необходимого парциального давления кислорода подача его в кислородную маску происходит под избыточным давлением при обеспечении соответствующего давления в компенсирующих камерах 56 высотного компенсирующего костюма. В момент срабатывания автоматического пускателя с ускорительным механизмом бортового регулятора подачи кислорода в полостях 42, 46 повышается давление.
Возникшее в полости 46 давление преодолевает усилие пружины 18, которая, двигаясь по направляющей 17, отводит мембрану 19 от седла, и кислород большим потоком поступает в компенсирующие камеры 56. При полностью заполненной компенсирующей камере 56 дальнейшее поступление кислорода вызывает повышение давления в ней. Это давление преодолевает усилие, развиваемое давлением кислорода полости 52 на мембрану 14, открывая клапан 16, и кислород непрерывным потоком поступает в полость 45 и далее на дыхание. Одновременно с наполнением компенсирующих камер 56 создается избыточное давление в полости 52 кислородного прибора и в кислородной маске (на схеме условно не показана). Происходит это следующим образом: кислород, проходя из полости 46 на заполнение компенсирующих камер 56, поступает через дюзу 37, клапан 38 и открывая его, преодолевая усилие пружины 39, через дюзу 40 проходит под клапан выдоха и в надмембранную полость прибора, которая связана с атмосферой через седло клапана 25. На высотах 11-13 км чувствительный элемент 26, расширяясь, прижимает клапан 25 к седлу, препятствуя свободному выходу кислорода из полости 53 прибора в атмосферу и, следовательно, из полости клапана выдоха кислородной маски. Величина избыточного давления в кислородной маске регулируется по высотам автоматически - чем больше высота, тем сильнее чувствительный элемент 26 прижимает клапан 25 к седлу, тем больше избыточное давление, и наоборот, чем меньше высота, тем меньше избыточное давление. Соотношение давлений в кислородной маске и компенсирующих камерах 56 регулируется по высотам следующим образом: избыточное давление распространяется из полости 52 прибора в полости 44 и 45, где воздействует на мембраны 14 и 15. Эффективная площадь мембраны 14 больше эффективной площади мембраны 15, вследствие чего усилие, развиваемое на мембране 14 и стремящееся закрыть клапан 16, соответственно больше усилия, развиваемого на мембране 15 и стремящегося открыть клапан. Поэтому усилие на клапан 16 будет равно разности указанных усилий.
С изменением давления в приборе изменяется усилие прижатия клапана 16 к седлу, вызывая изменение давления в компенсирующих камерах 56 высотного компенсирующего костюма.
Для исключения заброса давления в компенсирующих камерах 56 во время их заполнения большим потоком предусмотрен клапан сброса
давления 6, с мембранной 23, направляющей 21, пружиной 22 и дюзой 20.
При резком падении барометрического давления (разгерметизация кабины на высотах более 13 км) сброс расширяющихся газов из прибора и маски осуществляется через клапан выдоха и клапан 25 регулятора избыточного давления 3, который в момент разгерметизации кабины некоторое время остается в открытом положении. Закрытие клапана 25 чувствительным элементом 26 происходит только после выхода газа из полости 50 через дюзу 27, т.е. когда давление в полости 50 выравнивается с давлением в разгерметизированной кабине.
При работе без компенсирующего костюма до 11 км на выход костюмной линии прибора устанавливается байонетная заглушка (на схеме условно не показана).
В случае необходимости защиты органов дыхания от вредно действующих газов к кислородному прибору можно подсоединить штуцер с фильтрующей коробкой (на схеме условно не показаны).
Принцип работы прибора при использовании его с фильтрующей коробкой не меняется, лишь увеличивается сопротивление вдоху на величину, создаваемую фильтрующей коробкой, шлангом и угловым штуцером на малых высотах, когда на дыхание подсасывается воздух.