КИСЛОРОДНЫЙ ПРИБОР, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ЛЕТЧИКОМ В УСЛОВИЯХ ПОЛЕТА И ПРИ КАТАПУЛЬТИРОВАНИИ

Кислородный прибор, используемый летчиком в условиях полета и при катапультировании, относится к средствам индивидуального пользования, позволяющим обеспечивать в комплекте с бортовым оборудованием (кислородной системой и бортовой кислорододобывающей установкой) подачу дыхательной газовой смеси или кислорода во всех режимах полета на высотах до практического потолка самолета.
2
Известен кислородный прибор для высотных летательных аппаратов [1], используемый при катапультировании и приводнении пилота, принципиальная схема которого аналогична схеме работы предлагаемой полезной модели. Прибор содержит легочный автомат, автомат подсоса воздуха, регулятор избыточного давления, клапан подачи кислорода, ограничительный клапан и дополнительно снабжен ручкой для обеспечения быстрого отсоединения прибора от объединенного разъема коммуникаций самолета в аварийных ситуациях. При этом диапазон избыточных давлений на входе в прибор составляет от 120 до 380 кПа (от 1,2 до 3,8 кгс/см).
Недостатком этого прибора является возможность его применения только при наличии перевозимого на борту самолета ограниченного запаса кислорода.
Задачей полезной модели является повышение безопасности полета, повышение комфорта дыхания летчика во время полета, увеличение полезной нагрузки самолета.
Технический результат достигается за счет того, что кислородный прибор, используемый летчиком в условиях полета и при катапультировании, включающий в себя соединенные полостями и каналами легочный автомат, автомат подсоса воздуха, регулятор соотношения давлений, перепускной клапан, управляющий клапан, клапан костюмной линии, клапан сброса, ограничительный клапан, регулятор избыточного давления, обратный клапан также содержит клапан непрерывной подачи кислорода, дополнительную входную линию с дополнительным входным клапаном с увеличенными проходными сечениями, площадь седла клапана легочного автомата увеличена в диапазоне от 1,4 до 2,5 раз.
Также технический результат достигается за счет наличия ручки принудительного открытия костюмного клапана, что позволяет осуществлять проверку герметичности камер высотного компенсирующего костюма, обеспечивая тем самым повышение безопасности полета.
Кислородный прибор во взаимодействии с кислородной системой и бортовой кислорододобывающей установкой, использующих для функционирования забортный воздух, позволяет обеспечить работоспособность этой кислородной системы, создающей дыхательную газовую смесь без количественного ее ограничения, позволяя при этом увеличить полезную нагрузку самолета за счет ликвидации перевозимого запаса кислорода с соответствующим повышением безопасности полета, а также снизить затраты по наземному обслуживанию за счет отсутствия необходимости заправки самолета кислородом на аэродромах.
На фиг.1 представлена принципиальная схема заявляемого в качестве полезной модели кислородного прибора. На фиг.2 представлена конструкция входного клапана. На фиг.3 представлена конструкция клапана легочного автомата.
Принцип работы кислородного прибора заключается в следующем.
А). Работа прибора в наземных условиях
В наземных условиях, когда бортовая кислорододобывающая установка (БКДУ) не функционирует, дыхательная газовая смесь (ДГС) к прибору не подводится. Дыхание осуществляется атмосферным воздухом, поступающим через открытый под усилием пружины 2 клапан автомата подсоса воздуха II. В этих условиях клапан 23 легочного автомата XI, обратный клапан VIII и ограничительный клапан I под действием соответствующих пружин 13, 16 и 1 закрыты, ручка 26 находится в положении ВЫКЛ, закрывая тем самым клапан непрерывной подачи XII. Ручка принудительного открытия костюмного клапана 9 находится в положении ВЫКЛ, вследствие чего шток 10 под действием пружины прижат к этой ручке и на клапан костюмной линии VI воздействия не оказывает, сам клапан VI под действием пружины 12 закрыт. Управляющий клапан V закрыт. Блок мембран III находится в нейтральном положении, перепускной клапан IV под действием пружины 5 закрыт.
Б). Работа прибора в условиях полета (в штатной ситуации)
В этом режиме дыхание осуществляется ДГС, подаваемой от БКДУ через клапаны 15 и 20, которые открываются механически при соединении входных штуцеров VII и Х прибора с объединенным разъемом коммуникаций (ОРК), поступает в канал Л.
Включение в конструкцию второй дополнительной входной линии и дополнительного входного клапана с одновременным увеличением площадей проходных сечений в конструкции этих клапанов позволяет обеспечить сопротивление дыхания летчика в соответствии с установленными физиологическими требованиями при заданном нижнем значении избыточного давления на входе прибора 20 кПа (0,2 кгс/см2).
Экспериментально установлено, что данный эффект достигается при увеличении площадей проходных сечений двух входных линий с двумя входными клапанами в диапазоне от 1,8 до 3,5 раз в сравнении с известными проходными сечениями входной линии со входным клапаном прибора [1]. Указанный диапазон складывается из возможных сочетаний в конструкции прибора дополнительного входного клапана, а также увеличения площадей проходных сечений: 28 в корпусе входного клапана 27 - в 1,23 раза, 29 в корпусе прибора 30 - в 1,15 раза, 31 отверстий в направляющей втулке 32 - в 1,14 раза.
ДГС через дюзу 21 поступает в канал Н. Кроме того, ДГС через канал И и полость П поступает в полость Г. Под действием давления мембрана 3 сжимает пружину 2, тем самым закрывая клапан автомата подсоса воздуха II. Подсос атмосферного воздуха прекращается.
Одновременно ДГС по каналу И и полость П поступает в полость Ж. При этом клапан костюмной линии VI закрыт, так как давления, созданного в полости Ж, недостаточно для преодоления усилия пружины 12. Кроме того, ДГС через дюзу 14 поступает под обратный клапан VIII, который находится в закрытом положении вследствие недостаточности подводимого давления для преодоления усилия пружины 16.
В процессе дыхания в полости А во время вдоха создается разрежение, и мембрана 25 прогибается в направлении этой полости, воздействуя на рычаг 24, под действием которого толкатель 22, преодолевая усилие пружины 13, открывает клапан 23 легочного автомата. ДГС из полости П через открытый клапан 23 поступает в полость А и далее по линии маски на дыхание летчику.
Увеличение площади проходного сечения 34 седла клапана легочного автомата 33 в диапазоне от 1,4 до 2,5 раз позволяет обеспечить снижение нижнего значения избыточного давления на входе прибора, что обеспечивает нормальную работоспособность бортовой кислорододобывающей установки и увеличение подачи дыхательной газовой смеси в маску на фазе вдоха при действии перегрузки.
Во время выдоха в полости А создается избыточное давление и мембрана 25 прогибается в противоположную сторону, не оказывая воздействия на рычаг 24 и толкатель 22, а пружина 13 прижимает клапан 23 к седлу 33, закрывая доступ ДГС в линию вдоха.
В). Работа прибора в условиях полета (во внештатной ситуации)
В этом режиме (при отказе БКДУ, при разгерметизации кабины на высотах полета более 8 км, при катапультировании с последующим спуском на парашюте) поступление ДГС на вход прибора от БКДУ прекращается и в работу включается резервный источник кислорода (РИП). Под действием поступившего в полость Ж повышенного давления клапан костюмной линии VI открывается, преодолевая усилие пружины 12. Кислород из полости Ж по каналу Е и через дюзу 11 поступает в полость Е, тем самым не позволяя открыться управляющему клапану V. Одновременно давление кислорода, преодолевая усилие пружины 16, открывает обратный клапан VIII и кислород через дюзу 14 поступает в полость Р, а также по каналу М и через клапан 17 к регулятору давления с целью создания избыточного давления в подмасочном пространстве при возникновении в полете перегрузок. Анероидный чувствительный элемент 19 с помощью клапана 17 регулирует значение избыточного давления в полости Р в зависимости от высоты в кабине самолета. Давление кислорода в полости Р, воздействуя на мембрану 25 легочного автомата, открывает клапан 23 и кислород из канала И поступает через полость А в полость Б. В регуляторе соотношения давлений (РСД) усилие на входящем в его состав блоке мембран III от воздействия давления в полости Б становится больше, чем усилие от воздействия давления в полости В, что вызывает перемещение блока мембран III, вследствие чего он воздействует на перепускной клапан IV, открывая его. Давление из полости Д и через полость В стравливается, управляющий клапан V открывается и кислород по каналу 8 через эжектор 6 поступает в камеры высотного компенсирующего костюма (ВКК). По мере заполнения камер ВКК, давление в полости В возрастает, блок мембран III смещается в обратную сторону, освобождая при этом клапан IV, который усилием пружины 5 закрывается. В результате этого давление в полости Д возрастает и управляющий клапан V закрывается, наполнение камер ВКК прекращается. Необходимое соотношение давлений в подмасочном пространстве и камерах ВКК обеспечивается разностью эффективных площадей мембран 4 и 7.
При резком падении барометрического давления (разгерметизация кабины или катапультирование на высотах свыше 8 км) сброс расширяющихся газов из прибора и маски осуществляется через клапан выдоха маски и клапан 17 регулятора избыточного давления IX, который в момент разгерметизации кабины некоторое время остается в открытом положении. Задержка прикрытия клапана 17 анероидным чувствительным элементом 19 обеспечивается дюзой 18, через которую происходит выравнивание давления в полости К с давлением в разгерметизированной кабине. Прикрытие клапана 17 происходит только после выхода газа из полости К через дюзу 18, т.е. когда давление в полости К выровняется с давлением в разгерметизированной кабине. Далее работа на вдохе и выдохе идентична работе прибора в штатной ситуации.
В целях обеспечения проверки в наземных условиях работоспособности заполнения камер ВКК, а также их герметичности, на приборе предусмотрена ручка 9. При переводе этой ручки ВКЛ шток 10 принудительно открывает клапан костюмной линии VI. При этом работа РСД при дыхании ДГС от БКДУ будет осуществляться по тому же принципу, что указан выше.
Г). Работа прибора с непрерывной подачей ДГС или кислорода
При возникновении повышенного сопротивления дыханию, а также в случае выхода из строя легочного автомата XI, что выражается в отсутствии подачи ДГС или кислорода на дыхание, подача ДГС или кислорода на дыхание осуществляется в обход легочного автомата при переключении ручки 26 в положение ВКЛ. При этом открывается клапан непрерывной подачи XII, ДГС или кислород по каналу Л через дюзу 21 и далее по каналу С поступает в полость А и далее в линию маски на дыхание. Наличие клапана непрерывной подачи кислорода позволяет осуществлять снижение сопротивления дыханию, что обеспечивает повышение комфорта дыхания летчика при осуществлении им длительных полетов.
Источник информации:
1. Патент RU №53576.