КИСЛОРОДНАЯ МАСКА ЛЕТЧИКА КМ-36
KM-36 PILOT OXYGEN MASK

Область техники
Изобретение относится к удовлетворению потребностей человека, более конкретно к кислородному оборудованию члена экипажа самолета.
Изобретение может быть использовано в авиации для повышения надежности защиты летчика от кислородного голодания при полетах на больших высотах и сверхзвуковых скоростях, при аварийной разгерметизации кабины и при воздействии пилотажных перегрузок и защиты от воздействия воздушного потока при катапультировании.
Изобретение может быть также использовано в медицине для защиты органов дыхания от воздействия дыма и токсических газов, выделяющихся при пожаре и других видах техногенных катастроф.
Уровень техники
Известна «А face mask for breathing compressing» no патенту США №4677977, 1987 год. Согласно патенту кислородная маска выполнена в виде жесткого композиционного каркаса с силиконовым лицевым уплотнением. Силиконовое лицевое уплотнение включает обтюратор, снабженный уплотненными участками, элементом из эластомерного материала и элементом, охватывающим подбородок. Уплотненные участки расположены в области спинки носа и «впадины подбородка» и направлены на улучшение герметичного прилегания кислородной маски к лицу летчика.
Недостатком данной маски является то, что недостаточно жесткий композиционный каркас расположен только в верхней части маски, а в нижней части маски, в области подбородка, герметичное прилегание обеспечивает только силиконовый элемент, охватывающий подбородок. Жесткости силиконового элемента, охватывающего подбородок, недостаточно для поддержания герметичного прилегания маски при перепадах давления, возникающих в полете, в том числе и при катапультировании.
Также известна «Кислородная маска летчика» по патенту РФ №2378025, 2008 года. Согласно патенту кислородная маска для члена экипажа самолета состоит из жесткого каркаса из поликарбоната, внутри которого расположен обтюратор. Маска снабжена клапанами вдоха и выдоха, гофрированным шлангом с трубкой подпора, трубкой компенсатора натяга и системой крепления. В обтюраторе по периметру зоны прилегания маски к лицу размещены поддувные камеры, соединенные с магистралью наддува пневморемней оголовья. Поддувные камеры обеспечивают 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. Каждая из камер снабжена микродатчиками, размещенными на прилегающей к лицу поверхности камер для контроля степени прилегания маски к лицу и степени наддува полостей и снабженными выходом на мультиплексный канал связи. Маска дополнительно снабжена микроакселерометрами для контроля ее положения относительно лица летчика. Система крепления выполнена в виде тесьмы подтяга и ригелей, установленных на ней. В носовой части маски поверх тесьмы подтяга установлены две направляющие пластины для подтяга маски к лицу.
Недостатком данной маски является то, что она обладает сложной конструкцией обтюратора и сложной системой контроля прилегания маски к лицу летчика. Такие решения увеличивают трудоемкость изготовления маски, ее вес, усложняют эксплуатацию и снижают ресурс использования и надежность изделия.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и техническому решению является кислородная маска КМ-35 из «Руководства по технической эксплуатации кислородные маски КМ-35, КМ-35М, КМ35МС - описание и работа» (предприятия «ОАО НПО ЗВЕЗДА»). Лицевая часть этой кислородной маски представляет собой жесткий каркас из поликарбоната, 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 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. Маска выполняет свои функции при давлении, не превышающем 1160 мм вод. ст.
Недостатком такой маски является то, что маска не обеспечивает герметичного прилегания к лицу летчика при давлении, превышающем 1160 мм вод. ст. При длительном использовании маски в полете в связи с отсутствием системы подгонки маски по контору лица и вследствие оплыва тканей лица в области носа нарушается равномерность прилегания маски к лицу летчика. Создаются условия для утечки воздушно-кислородной смеси, а также проникновения в подмасочное пространство газов из внешней (в том числе агрессивной и патогенной для человеческого организма) среды.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции кислородной маски летчика, которая обеспечила бы надежность герметичного прилегания кислородной маски к лицу летчика при разнонаправленных перегрузках и надежность в работе при катапультировании на сверхзвуковых скоростях, а также обеспечила бы продолжительное комфортное ношение при упрощении конструкции.
Поставленная задача решается благодаря тому, что каркас, выполненный с повышенной жесткостью, за счет нижней части каркаса, выполненной глубоко охватывающей подбородок и переходящей в лицевую боковую часть, снабжен формирователем контура человеческого носа, расположенным между обтюратором и внутренней поверхностью корпуса маски в верхней области носовой полости. Формирователь контура выполнен из пластично деформируемого листового материала в виде Т-образной пластины, верхняя часть которой состоит из двух горизонтальных полос, согнутых внутрь, образуя V-образную конструкцию по форме человеческого носа, а нижняя - из вертикального язычка, закрепленного на каркасе в области носовой полости.
Такое решение позволяет получить кислородную маску летчика, обеспечивающую комфортное длительное ношение и надежное герметичное прилегание к лицу летчика при разнонаправленных перегрузках, в том числе и при катапультировании на сверхзвуковых скоростях.
Перечень фигур на чертежах
Изобретение поясняется чертежами:
фиг.1 показывает общий вид кислородной маски;
фиг.2 показывает каркас маски с системой фиксации;
фиг.3 показывает узел А каркаса кислородной маски.
Осуществление изобретения
Кислородная маска летчика состоит из жесткого каркаса 1, выполненного с носовой полостью 23, лицевыми боковыми частями 25, нижней частью 26 (фиг.1), внутри которого расположен обтюратор 2. На маске установлены система крепления маски к защитному шлему (фиг.1, 2), клапан вдоха, клапан выдоха 11 (расположенные в нижней  части 26 каркаса 1), шланг 12 с трубкой подпора 13 и трубка компенсатора натяга 14.
Каркас является силовым элементом маски и выполнен для восприятия нагрузок при катапультировании из, например, стеклопластика с повышенной жесткостью конструкции (фиг.2). Каркас содержит носовую полость 23, нижнюю часть 26 с плоскостью 24 для закрепления клапана и лицевые боковые части 25. Каркас выполнен по форме лица в нижней части 26 охватывающим подбородок, в боковых лицевых частях 25 охватывающим скулы, а в носовой полости 23 охватывающим спинку носа. Нижняя часть 26 выполнена глубоко охватывающей подбородок (до соприкосновения с шеей), обеспечивая повышенную жесткость маски, при этом обрез нижней части 26 расположен ниже подбородка. Нижняя часть 26 переходит в лицевую боковую часть 25 и снабжена уширенной перемычкой. Носовая полость 23 снабжена окнами 4, через которые в случае необходимости можно пережать нос для продувки внутреннего уха, в верхней части полости закреплен формирователь контура человеческого носа 3 (фиг.3). Кроме того, каркас содержит отверстия 20 для установки микрофона и трубок подпора и систему крепления маски к защитному шлему.
Формирователь контура человеческого носа 3 расположен между обтюратором и внутренней поверхностью корпуса маски в верхней области носовой полости. Формирователь контура человеческого носа 3 (фиг.3) выполнен из пластично деформируемого листового материала, например алюминиево-магниевого сплава, в виде Т-образной пластины. Верхняя часть пластины состоит из двух горизонтальных полос 21, а нижняя из вертикального язычка 22. Горизонтальные полосы 21 согнуты внутрь, образуя V-образную конструкцию по форме человеческого носа, служат для плотного прилегания обтюратора по форме человеческого носа. Вертикальный язычок формирователя закреплен на каркасе маски 1 в области носовой полости.
Обтюратор 2 (фиг.1) изготовлен из резины и обеспечивает герметичное прилегание маски по контуру лица пилота, в нижней части охватывая подбородок, а в верхней - спинку носа.
Система крепления маски к защитному шлему (фиг.3) состоит из двух ригелей 6, прикрепленных к каркасу 1 с помощью регулируемых тесем подтяга 7.
С правой стороны маски расположен клапан вдоха. Клапан вдоха служит для отделения полости маски от полости шланга 12 и препятствует попаданию выдыхаемой газовой смеси в полость шланга 12. Клапан вдоха выполнен в виде резинового лепестка круглой формы, закрепленного на седле. Седло клапана с помощью резьбы крепится на штуцере 15 клапана вдоха.
В центре кислородной маски расположен клапан выдоха 11 (фиг.1). Клапан выдоха 11 предназначен для удаления выдыхаемой газовой смеси из подмасочного пространства и поддержания в маске избыточного давления, создаваемого кислородным прибором. Клапан выдоха 11 состоит из каркаса, в который установлена мембрана, и седла с лепестковым клапаном. Трубкой внутренняя полость мембраны через штуцер 15 клапана вдоха и трубку подпорной линии 13 соединена с кислородным прибором. Клапан выдоха 11 защищен утеплителем и крепится к обтюратору 2 и каркасу 1 маски с помощью гайки.
Шланг маски 12 включает: тканевый чехол, гофрированный резиновый шланг и установленную в шланге трубку подпорной линии клапана выдоха 13. На шланг 12 установлены штуцер клапана вдоха 15 и байонетная муфта 16, которая служит для подсоединения кислородной маски к кислородному прибору, также обеспечивает одновременное подсоединение линии подачи газа на дыхание и подпорной линии 13 клапана выдоха. Тканевый чехол является силовым элементом шланга и защищает гофрированный шланг от повреждений. К чехлу пришита лямка 19 с замком 17 и кнопкой 18, которой шланг крепится к подвесной парашютной системе. К каркасу 1 и обтюратору 2 маски шланг 12 подсоединен штуцером клапана вдоха 15.
Трубка подпорной линии 13 клапана выдоха 11 соединяет подмембранную полость клапана выдоха с кислородным прибором.
С левой стороны маски вмонтирована трубка 14 компенсатора натяга с баонетным штуцером. Трубка 14 соединяет полость маски с компенсатором натяга, расположенным в шлеме.
Устройство работает следующим образом: в наземных условиях осуществляют предварительную подгонку маски формированием горизонтальных полос 21 по контуру носа вручную поджатием через окна 4 в корпусе маски. Регулируют тесьмы подтяга 7. При эксплуатации кислородная маска соединяется ригелями 6 с защитным шлемом и подстыковывается байонетной муфтой 12 шланга к кислородному прибору.
В зависимости от высоты полета маска работает с избыточным давлением или без избыточного давления кислорода.
Работа маски без избыточного давления. В момент вдоха в маске создается разрежение, клапан вдоха открывается и дыхательная смесь поступает в маску. Клапан выдоха 11 в это время закрыт вследствие разрежения, которое прижимает лепестковый клапан к седлу. В момент выдоха давление в маске возрастает, клапан вдоха закрывается, и кислород не поступает в маску. Выдыхаемая смесь давит на лепестковый клапан выдоха, он открывается, и смесь выходит в атмосферу.
Работа маски при избыточном давлении более - 0,4 кПа (40 мм вод. ст.). Включается непрерывная подача кислорода и в маске в компенсаторе натяга, находящемся в шлеме, и под мембраной клапана вдоха создается избыточное давление.
При наличии избыточного давления в маске обтюратор 2, действуя по принципу лепестка, прижимается к лицу и обеспечивает необходимую герметичность прилегания маски. Во время выдоха избыточное давление в маске возрастает на величину, превышающую силу давления мембраны на седло, поэтому лепестковый клапан выдоха и мембрана клапана выдоха отходят от седла, и выдыхаемая смесь выходит в окружающую среду.
За счет того, что горизонтальные полосы формирователя контура человеческого носа 3 поджаты по форме носа летчика, и за счет формы нижней части каркаса, глубоко охватывающей подбородок, толщины полотна каркаса использование изобретения обеспечивает работоспособность маски при катапультировании на скоростях до 1300 км/ч, а также комфортное длительное ношение.
Изобретение может быть использовано в авиации, в медицине катастроф, в защитном оборудовании, предназначенном для работы в агрессивных средах. Изобретение не требует специальных новых технологий и оборудования для его производства.