ВОДОЛАЗНЫЙ ШЛЕМ
DIVING HELMET

Изобретение относится к водолазной технике и касается водолазных шлемов, предназначенных для защиты головы водолаза от воздействия окружающей среды [B63C 11/06].
Из уровня техники известен ШЛЕМ ВЫЖИВАНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СОЧЕТАНИИ С СПАСАТЕЛЬНЫМ КОСТЮМОМ [US 2016083058 (A1), опубл.: 24.03.2016], содержащий шлем, окружающий внутреннюю полость и имеющий отверстие, размер которого позволяет пройти через него голове пользователя во внутреннюю полость, шлем снабжен элементами крепления к спасательному костюму; элемент трубки, имеющий внутренний канал, проходящий между верхним концом и нижним концом указанного элемента трубки, при этом каждый из указанных верхнего и нижнего концов имеет отверстие, сообщающееся с потоком жидкости с внутренним каналом; односторонний клапан вдоха во внутреннем канале указанного элемента трубки, причем указанный односторонний клапан вдоха сконструирован и расположен для обеспечения прохождения через него воздуха, который направляется во внутренний канал от верхнего конца указанного элемента трубки и к нижний конец упомянутого элемента шноркеля; элемент шланга дыхательного шланга во внутренней полости указанного шлема, и указанный элемент шланга дыхательного шланга прикреплен к нижнему концу указанного элемента трубки через отверстие для вдоха на указанном шлеме; мундштук, соединенный с указанным элементом шланга для вдоха и элементом шланга для выдоха, и указанный мундштук, имеющий дыхательное отверстие, размер и конфигурация которого позволяют избирательно соединяться со ртом пользователя, при этом допускается сообщение потока жидкости между отверстием для вдоха в связи с указанным элементом для вдоха элемент шланга и отверстие для выдоха, соединенное с элементом шланга для выдоха; управляющий элемент, окружающий внутреннюю полость и имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, при этом указанный элемент шланга выдоха соединен с впускным отверстием на указанном элементе управления через отверстие выдоха на указанном шлеме; канал воздушного потока, образованный между внутренним каналом указанного элемента трубки, указанного элемента шланга вдоха, указанного мундштука, элемента шланга выдоха и внутренней полости указанного элемента управления; клапан одностороннего выдоха во внутренней полости указанного управляющего элемента, причем указанный клапан одностороннего выдоха сконструирован и расположен для обеспечения прохождения через него воздуха, который входит во внутреннюю полость через впускное отверстие через клапан одностороннего выдоха и через выходное отверстие указанного элемента управления; и регулирующий клапан, который приводится в действие вручную пользователем, и указанный регулирующий клапан сконструирован и расположен для выборочного разрешения или предотвращения потока воздуха через выпускное отверстие на указанном элементе управления, при этом пользователь может выборочно предотвращать поток воздуха через выпускное отверстие для надувания спасательный костюм с воздухом, выдыхаемым через нос пользователя, чтобы облегчить нагрев и плавание пользователя в водоеме, и в котором пользователь может выборочно разрешить потоку воздуха через выпускное отверстие, чтобы сдуть спасательный костюм, когда воздух входит в канал воздушного потока через дыхательное отверстие на указанном мундштуке и проходит через односторонний клапан выдоха и выпускное отверстие на указанном элементе управления.
Наиболее близким по технической сущности является ВОДОЛАЗНЫЙ ШЛЕМ [RU 2097261 (C1), опубл.: 27.11.1997], содержащий жесткий корпус с иллюминатором, соединительным шейным кольцом, штуцерами для подачи магистрального воздуха, аварийной подачи воздуха и телефонной связи, регулятором подачи магистрального воздуха и выпускным клапаном, отличающийся тем, что стекло иллюминатора выполнено коробчатой формы с плоским фланцем по периметру, а внутри корпуса шлема размещен регулятор аварийной подачи воздуха, выполненный в виде корпуса с воздушной камерой, впускным и выпускным воздушными каналами и крышки с центральным отверстием, в котором установлена подпружиненная нажимная кнопка, приводимая в действие головой водолаза, причем в воздушной камере расположено седло с подпружиненным клапаном, взаимодействующим с упомянутой кнопкой, а корпус снабжен третьим штуцером. Выпускной клапан включает в себя корпус с отверстиями в основании, седлом внутри и ограничителем снаружи, резьбовую крышку с отверстиями, подпружиненный шток с нажимной кнопкой, жестко соединенный с мембраной, перекрывающей седло, и установленный с возможностью перемещения в корпусе и крышке, причем в основании корпуса установлена вторая мембрана, перекрывающая отверстия.
Основной технической проблемой аналога и прототипа является отсутствие возможности автоматического выравнивания давления воздуха в подшлемном пространстве.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа и создание условий, обеспечивающих комбинирование как вручную водолазом, так и автоматически без участия водолаза подачи газа в подшлемное пространство для дыхания при различных условиях обстановки.
Обстоятельствами, которые могут потребовать комбинирования газоснабжения и увеличения подачи газа в шлем могут быть:
- резкое увеличение глубины погружения водолаза (в водолазном деле - проваливание), которое может привести к его обжиму;
- изменение глубины погружения водолаза при отсутствии у него возможности быстро вручную увеличить объем газа для дыхания;
- технические затруднения для обеспечивающего спуск персонала быстро отреагировать на просьбу водолаза об увеличении подачи воздуха;
- возрастание нагрузки на водолаза и изменение условий дыхания, которое может потребовать увеличения объема газа для вентиляции;
- изменение пространственного положения тела водолаза при работе под водой (наклоны, переход из вертикального в горизонтальное положение) с одновременным изменением окружающего давления;
- плановое изменение глубины погружения при выполнении водолазных работ.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности автоматического выравнивания давления в подшлемном пространстве, обеспечивающего безопасность водолаза при дыхании в шлеме под водой и повышение этой безопасности в том числе в нестандартных обстоятельствах.
Указанный технический результат достигается за счет того, что водолазный шлем, содержащий жесткий корпус с иллюминатором, соединительным шейным кольцом, штуцерами для подачи магистрального воздуха, аварийной подачи воздуха и телефонной связи, регуляторами подачи магистрального и аварийного воздуха и выпускным клапаном, при этом регулятор подачи аварийного воздуха снабжен подпружиненной нажимной кнопкой, приводимой в действие головой водолаза, а выпускной клапан содержит подпружиненный шток с нажимной кнопкой для стравливания воздуха из подшлемного пространства головой водолаза, отличающийся тем, что содержит автомат подачи газа, который состоит из корпуса автомата с эластичной мембраной на корпусе шлема и резьбовой втулки, смонтированной в боковом канале штуцера подачи магистрального воздуха, к резьбовой втулке смонтировано седло, образующее камеру внутри упомянутой втулки, в которой смонтирован подпружиненный клапан, шток которого взаимодействует с эластичной мембраной, которая при уменьшении давления внутри шлема или увеличении давления снаружи шлема воздействует на шток с клапаном и обеспечивает дополнительную подачу воздуха в шлем из линии магистрального воздуха.
В частности, автомат подачи газа смонтирован на задней нижней поверхности корпуса шлема.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид сверху водолазного шлема в разрезе.
На фиг.2 показана пневматическая схема автомата подачи газа.
На фигурах обозначено: 1 - корпус, 2 - иллюминатор, 3 - шейное кольцо, 4 - штуцер подачи магистрального воздуха, 5 - штуцер подачи аварийного воздуха, 6 - ввод телефонного кабеля, 7 - регулятор подачи магистрального воздуха, 8 - регулятор подачи аварийного воздуха, 9 - клапан выпуска, 10 - автомат подачи газа, 11 - корпус автомата подачи газа, 12 - эластичная мембрана, 13 - резьбовая втулка, 14 - седло, 15 - подпружиненный клапан, 16 - рабочий соединительный канал, 17 - отверстие регулятора подачи магистрального воздуха, 18 - вентиль регулятора подачи магистрального воздуха, 19 - аварийный соединительный канал, 20 - вентиль регулятора аварийной подачи воздуха, 21 - клапан-байпас, 22 - отверстие регулятора подачи аварийного воздуха, 23 - глушитель, 24 - телефонно-микрофонное устройство.
Осуществление изобретения
Существующие современные водолазные шлемы могут быть разделены на две группы.
Первая группа: шлемы с постоянной вентиляцией, в которых дыхание водолаза обеспечивается непрерывной вентиляцией всего подшлемного пространства путем постоянной подачи газа с поверхности по шлангу. При возникновении необходимости увеличить объем газа для вентиляции водолаз имеет возможность сделать это самостоятельно, вручную, используя вентильное устройство - регулятор подачи газа, установленный на шлеме, или по средствам связи запросить об этом лиц, обеспечивающих его спуск с поверхности.
Вторая группа: шлемы с дыхательными автоматами, в которых дыхание водолаза обеспечивается периодической вентиляцией непосредственно органов дыхания водолаза (его легких). При возникновении потребности в увеличении объема газа водолаз делает более глубокий вдох из дыхательного автомата, который автоматически увеличивает объем подаваемого газа в легкие. Автоматическое увеличение подаваемого газа обеспечивается механизмом дыхательного автомата с гибким чувствительным элементом (мембраной).
В дальнейшем различные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако следует понимать, что нет намерения ограничивать различные варианты реализации настоящего изобретения приведенными примерами, но следует понимать, что настоящее изобретение может охватывать различные варианты реализации, но в пределах признаков, указанных в описании изобретения, в том числе с возможными их эквивалентными или альтернативными признаками.
Водолазный шлем содержит жесткий корпус 1 с иллюминатором 2 и шейным кольцом 3. Корпус 1 может быть выполнен из металла или из композиционного материала. Наружная и внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена с учетом размещения на них агрегатов магистрального и аварийного жизнеобеспечения, при этом все агрегаты устанавливаются на правой и левой боковой, на передней и задней поверхности корпуса 1.
В нижней задней части корпуса 1 с противоположных сторон смонтированы штуцеры подачи магистрального воздуха 4 и подачи аварийного воздуха 5, в передней части корпуса смонтированы регуляторы подачи магистрального воздуха 7 и подачи аварийного воздуха 8 соответственно. Также корпус 1 снабжен вводом телефонного кабеля 6 и клапаном выпуска 9, смонтированными также, как и упомянутые выше штуцеры подачи 4, 5 и регуляторы 7, 8 с противоположных сторон корпуса 1. Такое расположение элементов является преимущественным с целью исключения случайных ошибок водолазом.
Для каждого из упомянутых штуцеров 4, 5, регуляторов 7, 8, ввода телефонного кабеля 6 и клапана выпуска 9 на корпусе 1 предусмотрено плоское посадочное место с отверстием, которое уплотняется наружной и внутренней резиновой прокладкой (на фигурах не показаны). Отсутствие агрегатов на передней и верхней фронтальной поверхности корпуса 1 обеспечивает водолазу широкий обзор.
Одновременно внутренняя поверхность корпуса 1 шлема создает условия для циркуляции газовых потоков, возникающих под корпусом 1 шлема при работе агрегатов, а также при вдохе и выдохе водолаза, к участвующим в работе устройствам и к передней и верхней плоскости стекла иллюминатора 2 для удаления запотевания.
Регулятор подачи магистрального воздуха 7 обеспечивает при подаче воздуха в шлем по шлангу с поверхности от стационарного источника постоянную независимую от водолаза подачу воздуха в шлем в объеме 15 л/мин через специальное отверстие регулятора подачи магистрального воздуха 17. Подача устанавливается при открытии подачи магистрального воздуха с поверхности и не прекращается даже при закрытом положении упомянутого регулятора 7. Кроме того регулятор подачи магистрального воздуха 7 обеспечивает при подаче воздуха в шлем по шлангу с поверхности от стационарного источника регулирование подачи воздуха в шлем в объеме до 1000 л/мин вручную левой рукой водолаза. Необходимая подача устанавливается в зависимости от нагрузки на водолаза под водой при открытии или закрытии вентиля регулятора подачи магистрального воздуха 18 упомянутого регулятора 7.
Регулятор подачи аварийного воздуха 8 обеспечивает при подаче воздуха в шлем от баллонов резервного аппарата, расположенного на спине водолаза постоянную независимую от водолаза подачу воздуха в шлем в объеме 30 л/мин через специальное отверстие регулятора подачи аварийного воздуха 22. Подача устанавливается при возникновении аварийной ситуации после открытия водолазом вентиля регулятора аварийной подачи воздуха 20 упомянутого регулятора 8 и не прекращается до полного израсходования резервного воздуха в баллонах. Кроме того, регулятор подачи аварийного воздуха 8 обеспечивает при подаче воздуха в шлем от баллонов резервного аппарата дополнительную подачу воздуха в шлем в объеме до 100 л/мин. Подача воздуха происходит при нажатии правой щекой на кнопку штока клапана-байпаса 21, открывающую клапан пускателя регулятора подачи аварийного воздуха 8.
Шлем дополнительно содержит автомат подачи газа 10, который конструктивно состоит из корпуса автомата подачи газа 11 с эластичной мембраной 12 и резьбовой втулки 13. Упомянутый корпус 11, содержащий эластичную мембрану 12, размещен на задней нижней поверхности корпуса 1 шлема, а резьбовая втулка 13 одним концом завернута в специальный боковой канал на штуцере подачи магистрального воздуха 4. С противоположной стороны в резьбовую втулку 13 ввернуто седло 14. В камере, образованной резьбовой втулкой 13 и седлом 14, установлен подпружиненный клапан 15 со штоком. Боковой канал на поверхности штуцера подачи магистрального воздуха 4 направляет шток подпружиненного клапана 15 в сторону корпуса автомата подачи газа 11 с эластичной мембраной 12. Шток подпружиненного клапана 15 своим окончанием взаимодействует с эластичной мембраной 12. При уменьшении давления под корпусом 1 шлема или увеличении давления снаружи шлема эластичная мембрана 12 прогибается и воздействует на шток подпружиненного клапана 15, который открывается и обеспечивает дополнительную подачу воздуха в шлем из линии магистрального воздуха.
Линия магистрального и аварийного газоснабжения, регулятор подачи магистрального воздуха 7, регулятор подачи аварийного воздуха 8 и автомат подачи газа 10 размещены внутри корпуса 1 шлема. Снаружи корпуса 1 установлены только органы их управления. Такое решение исключает механическое воздействие на них со стороны внешней среды, что исключает значительные наружные повреждения под водой.
Размещение агрегатов магистрального и аварийного газоснабжения внутри корпуса 1 шлема также снижает температурное воздействие при подготовке к спуску в условиях низкой температуры воздуха и, особенно при работе в условиях низкой температуры воды, что снижает риск нарушения газоснабжения по причине обмерзания и образования льда в агрегатах шлема.
Реализация изобретения при выполнении водолазных спусков.
Воздух в шлем подается по рабочему каналу 16 и дополнительно, в зависимости от давления в подшлемном пространстве или снаружи шлема, осуществляется автоматом подачи газа 10, который установлен в линии магистрального воздуха. Упомянутый автомат 10 размещен на задней нижней поверхности корпуса 1 шлема и автоматически подает воздух при понижении давления в шлеме относительно окружающего давления или при повышении окружающего давления. Это устраняет возникновение в шлеме условий для перепадов давления, которые могут привести к обжиму водолаза.
Для уменьшения габаритных размеров и повышения технологичности автомат 10 имеет схему, которая предусматривает раздельное размещение на корпусе 1 шлема механизма автомата 10 и его мембраны 12. Механизм автомата монтируют на боковой поверхности штуцера подачи магистрального воздуха 4, который имеет специальный канал и содержит резьбовую втулку 13, в которую ввернуто седло 14. В камере, образованной резьбовой втулкой 13 и седлом 14, установлен подпружиненный клапан 15 со штоком. Участок штока клапана 15, выходящий в сторону эластичной мембраны 12, взаимодействует с ее жестким центром. Мембрана 12 располагается в компактном самостоятельном корпусе на определенном расстоянии от механизма. На корпус мембраны 12 снаружи может устанавливаться крышка, которая при необходимости обеспечивает закрытие автомата 10 (отключение), которое целесообразно при работе на течении, при работе в условиях загрязнения воды агрессивными жидкостями, а также при необходимости максимального сокращения расхода газа на дыхание.
Рабочий режим
Перед погружением воздух с поверхности по водолазному шлангу подается в шлем и через штуцер подачи магистрального воздуха 4 направляется по рабочему соединительному каналу 16 в регулятор подачи магистрального воздуха 7. В упомянутом регуляторе 7 через отверстие регулятора подачи магистрального воздуха 17 устанавливается постоянная подача воздуха в шлем в количестве 15 л/мин.
При необходимости значительно до 1000 л/мин увеличить подачу воздуха в шлем водолаз левой рукой открывает вентиль регулятора подачи магистрального воздуха 18. Для уменьшения шума, поступающего в шлем воздуха, служит глушитель 23, установленный под иллюминатором 2.
Удаление воздуха происходит через клапан выпуска 9, который водолаз периодически открывает, нажимая головой на шток клапана выпуска 9.
Перед погружением открываются вентили баллонов резервного дыхательного аппарата. Воздух от резервного аппарата подается в шлем через штуцер подачи аварийного воздуха 5 и по аварийному соединительному каналу 19 направляется под закрытый шпиндель регулятора подачи аварийного воздуха 8.
При глубоком вдохе и возникновении разряжения в шлеме или при увеличении окружающего давления включается автомат подачи газа 10. При этом эластичная мембрана 12 прогибается внутрь корпуса автомата подачи газа 11 и воздействует на окончание штока подпружиненного клапана 15. Под влиянием штока упомянутый клапан 15 отрывается от седла 14 и из камеры между резьбовой втулкой 13 и седлом 14 возникает дополнительная подача воздуха в шлем из линии магистрального воздуха.
Проникающий в шлем воздух отключает автомат подачи газа 10. При этом эластичная мембрана 12 прогибается наружу корпуса автомата подачи газа 11 и прекращает воздействовать на окончание штока подпружиненного клапана 15. Упомянутый клапан 15 со штоком садится на седло 14 и в камере между резьбовой втулкой 13 и седлом 14 повышается давление из линии магистрального воздуха.
В процессе водолазного спуска связь с водолазом поддерживается с помощью двух телефонно-микрофонного устройства 24, установленного на внутренней поверхности корпуса 1 шлема.
Аварийный режим
В аварийной ситуации при прекращении подачи магистрального воздуха водолаз должен правой рукой открыть вентиль регулятора аварийной подачи воздуха 20. В регулятор подачи аварийного воздуха 8 воздух из баллонов резервного дыхательного аппарата поступает под кнопку клапана - байпаса 21 и к отверстию регулятора подачи аварийного воздуха 22. Через упомянутое отверстие 22 устанавливается постоянная подача воздуха в количестве 30 л/мин, который проникает в шлем через глушитель шума 23.
При необходимости увеличить подачу воздуха в шлем водолаз нажимает правой щекой на кнопку клапана-байпаса 21. Нажатие на кнопку приводит к периодическому увеличению подачи воздуха в шлем до 100 л/мин.
Удаление воздуха происходит через клапан выпуска 9, который водолаз при необходимости открывает, нажимая головой на шток клапана выпуска 9.
Для сокращения расхода воздуха и увеличения длительности дыхания в аварийном режиме подача воздуха в автомат подачи газа 10 из резервного аппарата не обеспечивается.
Несмотря на то, что техническое решение было подробно описано с целью иллюстрации на основе вариантов осуществления, которые в настоящий момент считаются наиболее практичными и предпочтительными, следует понимать, что подобные детали служат исключительно указанной цели, при этом изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а охватывает эквивалентные варианты, не выходящие за рамки объема притязаний формулы. Например, следует понимать, что изобретение предполагает, что, насколько это возможно, один или более признаков любого варианта осуществления могут быть объединены с одним или более признаками любого другого варианта осуществления.
Технический результат - в обеспечении возможности автоматического выравнивания давления в подшлемном пространстве, обеспечивающий безопасность водолаза при дыхании в шлеме под водой и повышении этой безопасности в том числе в нестандартных обстоятельствах достигается путем автоматической в зависимости от давления внутри шлема и снаружи подачи воздуха автоматом подачи газа 10, установленного в линии магистрального воздуха на задней нижней поверхности корпуса 1 шлема и автоматически подающего воздух при понижении давления в шлеме относительно окружающего давления или при повышении окружающего давления, что исключает возникновение в шлеме условий для перепадов давления, которые могут привести к обжиму водолаза.
Кроме того, безопасность водолаза при дыхании в шлеме под водой, в том числе в нестандартных обстоятельствах достигается путем обеспечения дыхания водолаза в зависимости от условий водолазного спуска, применением (комбинированием) следующих пяти способов газоснабжения:
- независимая от водолаза постоянная подача магистрального воздуха через штуцер подачи магистрального воздуха 4 по рабочему соединительному каналу 16 и регулятор подачи магистрального воздуха 7;
- независимая от водолаза постоянная подача аварийного воздуха через штуцер подачи аварийного воздуха 5 по аварийному соединительному каналу 19 и регулятор подачи аварийного воздуха 8;
- регулируемая нажатием водолазом правой щекой кнопки штока клапана-байпаса 21 подача аварийного воздуха через штуцер подачи аварийного воздуха 5 по аварийному соединительному каналу 19 и регулятор подачи аварийного воздуха 8;
- регулируемая рукой водолаза с помощью регулятора подачи магистрального воздуха 7 подача магистрального воздуха в зависимости от нагрузки на водолаза под водой при открытии или закрытии вентиля регулятора подачи магистрального воздуха 18 упомянутого регулятора 7;
- автоматическая в зависимости от давления внутри шлема и снаружи подача воздуха автоматом подачи газа 10.
Технический результат от совокупности предоставленных водолазу возможностей повышает надежность шлема, создает комфортные условия для дыхания в шлеме как в рабочем, так и в аварийном режиме использования, обеспечивает в зависимости от условий спуска как максимально возможную, так и минимально необходимую подачу воздуха при проведении водолазного спуска.