КРЕСЛО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ОТ УДАРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ НАГРУЗОК

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к креслам транспортных средств, а именно к креслам для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок, включающим элементы взаимного перемещения, один из которых выполнен в виде опорной установочной конструкции, на которой размещен второй элемент взаимного перемещения, представляющий собой сиденье пользователя с ремнями безопасности, адаптированными для фиксации пользователя к сиденью, причем сиденье установлено с возможностью перемещения относительно опорной установочной конструкции в направлении действия ударных инерционных нагрузок и установленный между элементами взаимного перемещения энергопоглощающий механизм, выполненный в виде деформирующего устройства с деформируемыми опорами, установленного на одном из элементов взаимного перемещения и деформируемого элемента, пропущенного зигзагом между деформируемыми опорами и закрепленного одним концом на другом из элементов взаимного перемещения и может быть использована в автомобильной, авиационной и военной промышленности для защиты пользователей транспортных средств и водителей военной техники от ударных инерционных нагрузок.
Уровень техники.
Из уровня техники известно кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок, включающее элементы взаимного перемещения, один из которых выполнен в виде опорной установочной конструкции, на которой размещен второй элемент взаимного перемещения, представляющий собой 30 сиденье пользователя с ремнями безопасности, адаптированными для фиксации пользователя к сиденью, причем сиденье установлено с возможностью перемещения относительно опорной установочной конструкции в направлении действия ударных инерционных нагрузок и установленный между элементами взаимного перемещения энергопоглощающий механизм, выполненный в виде деформирующего устройства с деформируемыми опорами, установленного на одном из элементов взаимного перемещения и деформируемого элемента, пропущенного зигзагом между деформируемыми опорами и закрепленного одним концом на другом из элементов взаимного перемещения, см. описание к патенту РФ на полезную модель №123740, опубликовано 2012 г.
В данном устройстве описано кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок, связанное с энергопоглощающим механизмом устройства для защиты пользователя транспортного средства. Он соединен также с ремнями безопасности и корпусом транспортного средства и содержит корпус с направляющей осью для ремня безопасности, деформирующие опоры с двух сторон от направляющей оси, и деформируемые элементы, со срединной частью, связанной, соответственно, с креслом, с одной стороны и корпусом транспортного средства с другой, и отогнутыми боковинами, зигзагом пропущенными соответственно через деформирующие опоры. Энергопоглощающий механизм устройства для защиты пользователя транспортного средства имеет направляющие на корпусе, в которых расположены концы деформируемых элементов. Концы деформируемых элементов расположены навстречу друг другу параллельно оси движения энергопоглощающего механизма.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому решению и взято за прототип предлагаемой полезной модели.
Недостатком его является высокая вероятность травмирования позвоночника пользователя, связанная с тем, что при таком расположении деформируемых элементов невозможно получить тормозное усилие обратного хода при отскоке. Кроме того такое решение имеет невысокую стабильность тормозного усилия за счет наличия люфтов в устройстве. Дополнительным недостатком является то, что в таком устройстве нельзя повысить точность начального усилия срабатывания с возможностью его настройки, и невозможно настроить характеристики колебательного процесса во время амортизационного хода на минимум за счет необходимого натяжения деформируемого элемента.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок, позволяющее, по меньшей мере, сгладить по меньшей мере один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение эффективности защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок за счет снижения вероятности травмирования позвоночника пользователя по меньшей мере за счет обеспечения тормозного усилия обратного хода при отскоке.
Для достижения этой цели свободный конец деформируемого элемента имеет фиксацию на том же самом элементе взаимного перемещения.
Благодаря такой выгодной характеристике становится возможным получить тормозное усилие обратного хода при отскоке.
Существует вариант полезной модели, в котором свободный конец деформируемого элемента соединен с механизмом предварительного натяжения деформируемого элемента.
Благодаря этой выгодной характеристике становится возможным повысить точность начального усилия срабатывания с возможностью его настройки.
Существует вариант полезной модели, в котором механизм предварительного натяжения деформируемого элемента выполнен в виде регулировочного болта, пропущенного через отверстие в опорной установочной конструкции, конец регулировочного болта вкручен в резьбовое отверстие загиба одной из двух фиксирующих пластин, между которыми пропущены и зажаты между собой резьбовым соединением концы деформируемых элементов.
Благодаря этой выгодной характеристике становится возможным настроить характеристики колебательного процесса во время амортизационного хода на минимум за счет необходимого натяжения деформируемого элемента.
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.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно 100 вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок, согласно полезной модели;
- фигура 2 схематично изображает энергопоглощающий механизм, 105 согласно полезной модели, фронтальный вид;
- фигура 3 схематично изображает энергопоглощающий механизм, согласно полезной модели, вид сбоку;
- фигура 4 изображает график процесса ударного инерционного воздействия - перегрузка в зависимости от времени, согласно полезной модели;
- фигура 5 изображает график процесса ударного инерционного воздействия скорость в зависимости от времени, согласно полезной модели;
Согласно фиг. 1-3 кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок включает элементы взаимного перемещения, один из которых выполнен в виде опорной установочной конструкции 1, на которой размещен второй элемент взаимного перемещения, представляющий собой сиденье 2 пользователя с ремнями безопасности 3, адаптированными для фиксации пользователя к сиденью 2, причем сиденье 2 установлено с возможностью перемещения относительно опорной установочной конструкции 1 в направлении действия ударных инерционных нагрузок. Кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок включает также установленный между элементами взаимного перемещения энергопоглощающий механизм, выполненный в виде деформирующего устройства 4 с деформируемыми опорами 5, установленного на одном из элементов взаимного перемещения и деформируемого элемента 6, пропущенного зигзагом между деформируемыми опорами 5 и закрепленного одним концом на другом из элементов взаимного перемещения. Свободный конец деформируемого элемента 6 имеет фиксацию на том же самом элементе взаимного перемещения.
Свободный конец деформируемого элемента 6 соединен с механизмом предварительного натяжения деформируемого элемента 7. Механизм предварительного натяжения деформируемого элемента выполнен в виде регулировочного болта 71, пропущенного через отверстие 72 в опорной установочной конструкции 1, конец регулировочного болта 71 вкручен в резьбовое отверстие 73 загиба 74 одной из двух фиксирующих пластин 75 и 76, между которыми пропущены и зажаты между собой резьбовым соединением 77 концы деформируемых элементов 6.
Дополнительно на фигуре 1 и 2 обозначены - направляющие 8 для движения сиденья 2 в направлении действия ударных инерционных нагрузок относительно опорной установочной конструкции 1 второго элемента взаимного перемещения, который представляет собой сиденье 2 пользователя с ремнями безопасности 3. Цифрой 9 обозначен пол опорной установочной конструкции 1.
Согласно фиг. 4-5, на графиках изображены два процесса ударного инерционного воздействия. Фигура 4 изображает зависимость перегрузки от времени, а фигура 5 - зависимость скорости от времени.
Пунктиром на обеих графиках изображен случай амортизационного хода с энергопоглощающим механизмом, не работающим на отскоке при обратном ходе. В этом случае, то есть при конструкции энергопоглощающего механизма, указанного в прототипе, проволока деформируемого элемента теряет устойчивость при сжатии и не создает необходимого тормозного усилия.
В предлагаемой полезной модели фиксация концов деформируемого элемента и их натяжение позволяет энергопоглощающему механизма такого типа работать в двух противоположных направлениях. Гашение энергии удара в этом случае происходит как на прямом ходе, так и при отскоке. И вариант, согласно предлагаемой полезной модели, изображен на графиках - сплошной линией.
Амортизационный ход при ударном инерционном воздействии имеет характер высокочастотного колебательного процесса при любом типе энергопоглощающего механизма. (См. фиг 4). Предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить эти колебания, снизить их амплитудные значения.
Вероятность травмирования позвоночника определяется максимальным значением перегрузки в процессе амортизационного хода и временем действия этой перегрузки. Из представленных графиков видно, что для одинаковых начальных условий ударного воздействия (одна и та же скорость соударения), максимальное значение действующей перегрузки с энергопоглощающим механизмом, указанном в прототипе, составляет 23 g, а в предлагаемой конструкции 16 g. Это приблизительно соответствует вероятностям травмирования позвоночника 25% и 5% (определено по авторской методике, защищенной в кандидатской диссертации, на основе базовых исследований Института Авиационной и Космической медицины). Из-за более длительного действия перегрузки при движении со свободным отскоком (см. графики на фиг. 4 и 5) разница в вероятностях травмирования может быть еще больше.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет снизить вероятность травмирования позвоночника примерно в пять раз.
Конструкция энергопоглощающего механизма должна быть такой, чтобы энергия ударного воздействия поглощалась при минимальном значении амплитуды перегрузки в процессе времени удара, то есть при максимальной полноте диаграммы воздействия. В этом случае для данной величины амортизационного хода, ограниченного конструктивными размерами кабины, обеспечивается минимальная вероятность травмирования позвоночника.
Осуществление полезной модели.
Кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок работает следующим способом.
- Этап 1. Регулировочным болтом осуществляют предварительный натяг энергопоглощающего элемента, чтобы скомпенсировать холостой ход и увеличить эффективность защиты пользователя.
- Этап 2. Располагают пользователя в кресле.
- Этап 3. Пристегивают его ремнями.
- Этап 4. Во время действия инерционной нагрузки, например, при ударе, деформируемый элемент 6, выполненный преимущественно в виде проволоки, которая проходя через деформируемые опоры 5 пластически деформирует свои поперечные сечения по своей длине, обеспечивая гашение инерционной нагрузки.
- Этап 5. Кресло с пользователем движется посредством поворотов направляющих 8, и энергия инерционной нагрузки (удара) гасится энергопоглощающим элементом.
- Этап 5. При отскоке от поверхности удара, например, стенки или 195 поверхности земли, кресло с пользователем начинает двигаться в обратном направлении.
- Этап 6. При движении в обратном направлении энергопоглощающий элемент продолжает гасить энергию удара путем пластической деформации поперечных сечений деформируемого элемента 6 (проволоки).
Последовательность этапов является примерной и позволяет переставлять, добавлять или производить некоторые операции одновременно без потери возможности производить защиту пользователя от ударных инерционных нагрузок.
Промышленная применимость.
Предлагаемое кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок может быть выполнено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели.
В соответствии с предложенной полезной моделью изготовлены отдельные элементы кресла для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок, которые прошли испытания.
В процессе поэлементной опытной эксплуатации подтверждено, что кресло для защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок позволяет:
1. Получить тормозное усилие обратного хода при отскоке.
2. Повысить стабильность тормозного усилия за счет устранения люфтов в устройстве.
3. Повысить точность начального усилия срабатывания (с возможностью его настройки).
4. Настроить характеристики колебательного процесса во время амортизационного хода на минимум за счет необходимого натяжения деформируемого элемента.
Таким образом, за счет того, что свободный конец деформируемого элемента имеет фиксацию на том же самом элементе взаимного перемещения и достигается технически результат, а именно повышение эффективности защиты пользователя от ударных инерционных нагрузок за счет снижения вероятности травмирования позвоночника пользователя.