Защитное устройство
SECURITY DEVICE

Изобретение относится к системе «человек-машина» и может быть использовано для защиты человека-оператора транспортного средства от действия вертикальных ускорений больших величин.
Известно защитное устройство, содержащее несущее приспособление с сиденьем и спинкой кресла, которые изменяют свое положение с помощью направляющих несущего приспособления и соединенные с помощью кронштейна с амортизирующим элементом, при этом указанное приспособление с сиденьем и спинкой кресла шарнирно крепится снизу к стенке отсека, а сверху к потолку указанного отсека [1]. Устройство нашло широкое применение в кабинах различных транспортных средств, ввиду удобства и простоты конструкции, однако ему присущи и недостатки, среди которых основными являются: недостаточная жесткость несущего приспособления при установке в отсеки с высоким потолком, что и ограничивает область использования устройства, а также в защитном устройстве при больших вертикальных ускорениях на человека-оператора действуют значительные перегрузки, что затрудняет или делает невозможным выполнение им заданных функций.
Техническим результатом изобретения является повышение уровня защищенности человека-оператора от действия быстродействующих вертикальных перегрузок внутри отсеков (кабин).
Поставленный технический результат достигается тем, что в защитном устройстве, содержащем несущее приспособление с сиденьем и спинкой кресла, первую направляющую, вторую направляющую, кронштейн, содержащий основание, штырь и торцевой выступ, амортизирующий элемент, содержащий гидроцилиндр, шток и поршень, расположенные в отсеке, имеющим потолок, заднюю стенку и пол, причем первая направляющая выполнена в верхней части несущего приспособления, вторая направляющая выполнена в средней части указанного приспособления вблизи сиденья, основание кронштейна неподвижно крепится к спинке кресла, штырь расположен в середине длины кронштейна и связан с первой направляющей, а торцевой выступ кронштейна шарнирно соединен с верхней частью гидроцилиндра амортизирующего элемента, причем шток указанного элемента в нижней своей части шарнирно крепится к названному приспособлению, при этом верхнее основание несущего приспособления шарнирно крепится к потолку отсека, а нижнее основание указанного приспособления шарнирно крепится к задней стенке отсека, полость гидроцилиндра амортизирующего элемента заполнена ферромагнитной суспензией с 50%-ной концентрацией ферромагнитных частиц по объему полости, при этом поршень указанного элемента снабжен первым магнитореологическим дросселем, вторым магнитореологическим дросселем и третьим магнитореологическим дросселем, каждый из которых содержит гидравлический канал дросселирования, размещенный в индукторе магнитного поля, причем канал дросселирования представляет собой отверстие в основании поршня, а индуктор магнитного поля образован катушкой индуктивности и каналом с протекающей ферромагнитной суспензией, при этом нижний узел крепления выполнен ортогонально оси несущего приспособления и шарнирно закреплен с полом отсека, а верхний узел крепления выполнен также ортогонально указанной оси и шарнирно закреплен на задней стенке отсека.
На фиг. 1. изображен внешний вид защитного устройства с человеком-оператором. На фиг. 2. изображен внешний вид сверху поршня амортизирующего элемента.
Устройство содержит (фиг. 1) отсек 1, содержащий заднюю стенку 2, потолок 3 и пол 4, несущее приспособление 5, с первой направляющей 6, второй направляющей 7, сиденье 8, спинку кресла 9, кронштейн 10, содержащий штырь 11, торцевой выступ 12, амортизирующий элемент 13, содержащий гидроцилиндр 14, поршень 15 и шток 16, верхний узел крепления 17, нижний узел крепления 18, при этом несущее приспособление 5 закреплено вверху с задней стенкой 2, а снизу - с полом 4 отсека 1, первая направляющая 6 расположена в верхней части (не обозначена) несущего приспособления 5, вторая направляющая 7 расположена в средней части (не обозначена) несущего приспособления 5 вблизи сиденья 8, кронштейн 10 закреплен неподвижно со спинкой кресла 9, при этом штырь 11 соединен с первой направляющей 6, торцевой выступ 12 кронштейна 10 шарнирно соединен с гидроцилиндром 14 амортизирующего элемента 13, а шток 16 указанного элемента 13 шарнирно соединен с несущим приспособлением 5. Внешний вид сверху поршня 15 амортизирующего элемента 13 представлен на фиг. 2, причем поршень выполнен в виде цилиндра, внутри которого установлены первый 19, второй 20 и третий 21 магнитореологические дроссели, каждый из которых представляет собой гидравлический канал дросселирования 22, расположенный внутри индуктора 23 магнитного поля, причем каждый из индукторов содержит катушку индуктивности (не показано), а сердечник дросселя выполнен на основе гидравлического канала с 50%-ной ферромагнитной суспензией.
Устройство работает следующим образом.
При нагрузке, вызванной вертикальным ускорением отсека 1, сиденье 8 со спинкой кресла 9 совершает перемещение по первой направляющей 6 и второй направляющей 7 относительно несущего приспособления 5, закрепленного верхним узлом крепления 17 на задней стенке 2, а нижним узлом крепления 18 на полу 4 отсека 1, при этом гидроцилиндр 14 амортизирующего элемента 13, шарнирно закрепленный с торцевым выступом 12 кронштейна 10, совершает вертикальное перемещение относительно штока 16 с поршнем 15 амортизирующего элемента 13, вызывая перетекание 50%-ной ферромагнитной суспензии из штоковой полости гидроцилиндра 14 в поршневую полость и обратно через гидравлический канал дросселирования 22 первого 19, второго 20 и третьего 21 магнитореологического дросселя, причем управление демпфированием колебаний осуществляется путем изменения вязкости 50%-ной ферромагнитной суспензии за счет управления напряженностью магнитного поля в индукторе 23 магнитного поля.
Таким образом введение в защитное устройство управления амортизирующим элементом, образованное изменением реологических свойств 50%-ной ферромагнитной суспензии, позволяет ограничивать по амплитуде и частоте воздействия на человека-оператора. Расчеты показывают, что амплитуда ускорений человека-оператора по вертикали уменьшается в два-три раза, а диапазон частот воздействия уменьшается на порядок, чем и достигается поставленный технический результат.
Источники информации
1. Лист Ханс-Жорг, Фехр Уве, Келлер Кай-Уве, Биениек Мичаель, патентообладатель - МОВАГ ГМБХ (СН); №2008130496/11; МПК B60N 2/42; заявл. 27.01.2010; опубл. 27.05.2010. Бюл. №15. - 382 с., стр. 225.
2. Рулев С.В., Самсонов В.Н., Савостьянов A.M., Шмырин Г.К. Управляемые магнитожидкостные виброизоляторы. - М.: МО СССР, 1988. - 208 с., стр. 58.