КИСЛОРОДНАЯ МАСКА ЛЕТЧИКА
PILOT'S OXYGEN MASK

Изобретение относится к кислородному оборудованию члена экипажа самолета для: защиты летчика от кислородного голодания при полетах на больших высотах в течение длительного времени в негерметичной кабине, под воздействием разнонаправленных перегрузок, обеспечения жизнедеятельности летчика в случае аварийной разгерметизации герметичной кабины самолета, защиты органов дыхания от воздействия дыма и токсических газов, выделяющихся при пожаре и других видах техногенных катастроф.
Известна кислородная маска, включающая кислородный прибор с механизмом наддува пневматических ремней крепления маски, лицевую часть маски, ремни пневматического оголовья [1].
Недостатком указанной маски является невозможность подгонки маски под размер лица в процессе полета, обеспечения герметичности ее прилегания и комфортного ношения в течение длительного времени и при возникновении разнонаправленной перегрузки.
Наиболее близкой к предлагаемой маске является кислородная маска КМ-35 [2].
Лицевая часть этой кислородной маски представляет собой жесткий каркас, внутри которого расположен резиновый обтюратор.
Каркас маски воспринимает усилия от внутреннего избыточного давления в маске и защищает резиновый обтюратор от повреждений и от воздушного потока при катапультировании.
Обтюратор маски 2 выполнен из резины, а на поверхность обтюратора, прилегающую к лицу, наклеена замшевая накладка.
При наличии избыточного давления в маске обтюратор, действуя по принципу лепестка, прижимается к лицу и обеспечивает необходимую герметичность прилегания маски.
Недостатком этой маски является то, что при ее длительном использовании в полете, в связи с отсутствием системы точной подгонки крепления маски под размер головы, не обеспечивается постоянная герметичность прилегания маски к лицу летчика при изменении направления и величины перегрузки в режиме реального времени в процессе выполнения полетного задания. Под воздействием перегрузок и вибрации меняются контуры лица, мягкие ткани оплывают, что нарушает равномерность прилегания кислородной маски и создает условия для утечки воздушно-кислородной смеси, а также проникновение в подмасочное пространство газов из внешней (в том числе агрессивной и патогенной для человеческого организма) среды.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение герметичности прилегания кислородной маски к лицу летчика при разнонаправленных перегрузках и повышение комфортности летчика при эксплуатации кислородной маски.
Указанный технический результат достигается тем, что в кислородной маске, состоящей из пневморемней оголовья, механизма их наддува, лицевой части, включающей жесткий каркас, внутри которого расположен обтюратор, в котором по периметру зоны прилегания маски к лицу выполнены поддувные камеры, соединенные с магистралью наддува пневморемней оголовья, обеспечивающие прилегание маски к лицу летчика в условиях разнонаправленной перегрузки; каждая из камер снабжена каналом подачи кислорода, каналом сброса кислорода из камеры, каналами управления (прямой и обратной связи), соединенными с блоком управления давления в камерах, микродатчиками, размещенными на прилегающей к лицу поверхности камер для контроля степени прилегания маски к лицу и степени наддува полостей, снабженными выходом на мультиплексный канал связи, маска дополнительно снабжена микроакселерометрами для контроля ее положения относительно лица летчика.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид маски; на фиг.2 - обтюратор (в разрезе), включающий в себя поддувные камеры, датчики и каналы управления.
Лицевая часть кислородной маски представляет собой жесткий каркас 1 (фиг.1), внутри которого расположен обтюратор 2. На маске установлены: тесьма подтяга 14 с ригелями 6, клапан вдоха 13 клапан выдоха 9, гофрированный шланг 12 с трубкой подпора 10 и трубка компенсатора натяга 7, а в носовой части установлены поверх тесьмы подтяга 14 две направляющие пластины 21 (фиг.2).
Свободные концы тесьмы 14 выходят через прорези в каркасе 1 на наружную поверхность. На тесьме подтяга установлены два ригеля 6, которыми маска соединяется с защитным шлемом 11. Ригели закреплены на тесьме скобами-зажимами 3. В корпусах ригелей смонтированы подпружиненные зубцы 5 и лапка ригеля 4.
Обтюратор маски 2, представленный на фиг.2, выполнен, например, из резины, на поверхность обтюратора, прилегающую к лицу, наклеена замшевая накладка. В обтюраторе по периметру зоны контакта кислородной маски с лицом размещены поддувные камеры (16), каждая из которых снабжена магистралями наддува камер (19) и сброса давления (20). На внутренней поверхности обтюратора (2) в плоскости осевого сечения каждой поддувной камеры размещены микродатчики (17), снабженные каналами управления и обратной связи (18) с выходом на мультиплексный канал связи.
Маска работает следующим образом.
В наземных условиях осуществляют предварительную подгонку маски регулировкой тесьмы подтяга и ремней оголовья, при этом все поддувные камеры (16), установленные в обтюраторе (2) по периметру зоны контакта кислородной маски с лицом, наддуты до среднего положения. При нажатии на лапки 4 зубцы 5 убираются в корпус ригеля, при этом ригель свободно вставляется и выводится из замка шлема. Когда ригели 6 вставлены в замки защитного шлема, зубцы входят в зацепление с зубчатыми рейками замков и фиксируют маску на лице летчика. Затем путем регулировки давления в поддувных камерах (16) (фиг.2) осуществляется точная подгонка маски.
Контроль степени прилегания маски к лицу осуществляют с помощью микродатчиков (17), снабженных каналами управления и обратной связи (18) с выходом на мультиплексный канал связи.
Внутреннее давление в камерах регулируют путем подачи и сброса газовоздушной смеси из магистрали наддува ремней оголовья через магистрали наддува камер (19) и магистрали сброса давления из камер наддува (20). Степень наддува камер (16) определяется показаниями, снимаемыми микродатчиками (17), показывающими наличие и степень контакта между лицом и маской и внутреннее давление в камерах, и через каналы управления (18) и мультиплексный канал связи передающимися в блок управления наддувом. Показания снимаются при точной подгонке в наземных условиях и в непрерывном режиме с момента активации маски. Показания датчиков, снятые в наземных условиях при точной подгонке маски, являются базовыми при коррекции степени наддува поддувных камер в условиях перегрузки.
Снятие показаний происходит одновременно со всех поддувных камер, однако камеры управляются независимо друг от друга, при этом определяющим показателем является степень контакта между маской и лицом летчика.
При изменении давления, возникновении и изменении степени и направления перегрузок происходит изменение формы лица - мягкие ткани деформируются, оплывают. Это определяет необходимость постоянной коррекции наполнения поддувных камер для поддержания необходимой степени контакта между лицом и маской, обеспечивающей должную герметичность прилегания и комфортность ношения при длительных полетах. Сигнал от микродатчика (17) по каналу связи (18) передается на бортовую ЭВМ и оттуда в блок управления наддувом камер. Снятие показаний происходит одновременно со всех поддувных камер, однако камеры управляются независимо друг от друга, определяющим показателем является степень контакта между маской и лицом летчика. С блока управления камер сигнал, в соответствии с заданной программой обеспечения степени прилегания маски, передается на микронасосы и происходит независимый наддув или сброс давления в каждой камере до заданного в соответствии с программой значения степени прилегания.
Под действием интенсивных разнонаправленных перегрузок с быстрой сменой направления могут возникать предпосылки как для срыва маски или перекоса ее положения относительно лица летчика, так и для нарушения ориентации в пространстве самого летчика, что, в свою очередь, создает предпосылки для возникновения нештатных ситуаций. Определяя положение маски относительно лица летчика (исключая ее перекос или срыв, а соответственно и нарушение герметичности прилегания) и положение самого летчика, помогая ему восстановить ориентацию в пространстве, появляется возможность снизить риск влияния человеческого фактора (ошибки пилота) на безопасность полетов.
Для контроля положения маски относительно лица летчика она может быть дополнительно снабжена тремя микроакселерометрами, размещаемыми на внешней поверхности маски по трем взаимоперпендикулярным осям (2 в верхней части, с правой и с левой стороны, 1 в нижней) и имеющими выход в мультиплексный канал связи на бортовую ЭВМ.
При длительном полете, происходящем в условиях интенсивной разнонаправленной перегрузки, постоянная коррекция контакта маски с лицом летчика и контроль ее положения относительно лица летчика позволяет обеспечить должную степень прилегания, а следовательно, и герметичности маски, обеспечить постоянство реакций летчика и таким образом положительно влияет на безопасность полетов.
Изобретение может быть использовано в авиации, а также в медицине катастроф (в реанимационном оборудовании, установленном на транспортных средствах), в защитном оборудовании и экипировке пожарных и сотрудников МЧС при ликвидации пожаров высокой степени опасности (когда есть опасность выброса вредных веществ) и техногенных катастроф.