КАСКА С ПОДШЛЕМНИКОМ Российский патент 1997 года по МПК A42B3/00 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека от вредного влияния окружающей среды и может быть использовано для защиты от механического травмирования головы и защиты лица и органов дыхания от пониженных температур и применяется при выполнении различных работ, например строительных и монтажных, ремонте контактной сети, ремонтных работах в железнодорожных тоннелях и тоннелях метрополитена, при аварийных, спасательных и других работах, а также в быту и для спорта.

Известен защитный шлем, содержащий твердую наружную оболочку, ударопоглащающую прокладку и фиксирующую систему. Оболочка и прокладка изготовлены в виде отдельных узлов и соединены посредством фиксирующей системы (ЕПВ, заявка N 0217996, A 42 В 3/00, оп. 15.04.87).

Известен защитный шлем, состоящий из внешнего и внутреннего шлема, соединенных через поролоновую прокладку и пружины, установленные в пазах выступах и закрепленные в лобовой и нижней затылочной части каски (СССР, авт.св. N 1391584, A 42 В 3/00, оп. 30.03.88).

Указанные защитные шлемы не могут быть рекомендованы для широкого использования, например, при пониженных температурах, так как не обладают теплоизоляционной способностью и не обеспечивают регулировку по размеру головы.

Известна каска строительная, содержащая корпус, внутреннюю оснастку, пелерину и подшлемник (на ватине или шерстяной ) (ГОСТ 12.4.087-84), которых широко используется при пониженных температурах. Однако данная конструкция не обеспечивает регулировку по размеру головы и не обладает достаточной теплозащитной способностью.

Наиболее близкой к заявляемому решению является каска защитная "Труд", содержащая корпус (каску), подбородочный ремень, амортизирующее устройство, состоящее из пластмассового кольца с тесьмой, на которой закреплены подвески и утепляющий подшлемник с притачной пелериной. Амортизирующее устройство крепится с помощью подвесок в гнезда каски, расположенные на ее внутренней стороне. Подшлемник выполнен из хлопчатобумажной ткани на ватине (ОСТ 39-124-81).

Хотя каска защитная по прототипу и применяется при пониженных температурах, она обладает рядом недостатков: не обеспечивает регулировку по размерам головы и не удобна в эксплуатации из-за недостаточной обозримости и ограниченности движений; технология изготовления трудоемка; не обладает достаточной теплозащитной способностью; тяжеловесна.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение эргономических и эксплуатационных свойств, а также теплозащитной способности при одновременном снижении массы.

Технический результат достигается тем, что каска с подшлемником содержит защитную каску, подшлемник с притачной пелериной, амортизационное средство, выполненное в виде прокладки подшлемника, состоящей из расположенного между наружным и внутренним слоями подшлемника пакета материалов, верхний и нижний слои прокладки имеют площадь, равную площади донышка подшлемника и их края прикреплены закрепками к запасам шва соединения донышка с боковыми частями верха подшлемника, а внутренние слои совпадают между собой и с поперечными краями наружных слоев, а продольные расположены вдоль швов соединения прокладки с верхом, причем пакет амортизационной прокладки может быть выполнен однородным (т. е. из слоев однородного материала) или комбинированным (из слоев материала разной структуры), с модулем упругости 500-715 кПа, узел для закрепления каски, выполненной из ряда кнопок, одна часть которых расположена на средней части подшлемника, вторая закреплена на шлевках, продетых в полукольца, надетые на пластины, вставленные в пазы, находящиеся на внутренней части подшлемника, и их количество равно количеству гнезд, расположенных на внутренней стороне каски, а расстояние между ними соответствует интервалам между гнездами. Кроме того, подшлемник имеет съемный ветрозащитный клапан, закрепленный по лицевому вырезу.

Существенным отличием заявляемого решения является то, что амортизационное средство выполнено в виде прокладки и закреплено в подшлемнике (в прототипе амортизационное устройство расположено между каской и подшлемником), а узел для закрепления каски выполнен конструкционно по-новому и расположен на подшлемнике и каске. Кроме того, надо отметить, что подшлемник крепится с помощью узла к каске в имеющиеся гнезда, расположенные на ее внутренней стороне. Указанная совокупность признаков приводит к одновременному обеспечению безразмерности подшлемника, саморегулированию его внутреннего объема в соответствии с размером головы и теплозащитной способности при самостоятельном использовании подшлемника, а также к повышению обозримости при выполнении различных работ.

В уровне техники известны защитные шлемы, размеры которых можно менять в зависимости от размеров и формы головы. Например, защитная каска, состоящая из наружной оболочки и амортизационного слоя, закрепленного на ней и выполненного из лент эластичного пенопласта с Z-образными петлями (СССР, авт.св. N 659134, A 42 B 3/00, 1979).

Также известен защитный шлем с наружной оболочкой и внутренней обшивкой, снабженной выемками, в которые можно вставить соответствующие форме выемок подушечки различной толщины (ФРГ, заявка N 3300276, A 42 B 3/00, 1984; ФРГ, заявка N 3337599, A 42 B 3/00, 1985).

Перечисленные выше изобретения могут быть использованы только как защитные средства при работе, так как каска совмещена с амортизационной прокладкой, в то время как по заявляемому решению подшлемник может быть использован отдельно, как теплозащитное средство при выполнении различных работ в быту и для спорта.

На фиг.1 показана каска с подшлемником, на фиг.2 сечение A-A фиг.1.

Каска с подшлемником состоит из защитной каски 1, подшлемника 2 с притачной пелериной 3, амортизационной 4 прокладки, узла для закрепления каски 5, выполненного из кнопок 6, расположенных на средней части 7 подшлемника 2, кнопок 8, закрепленных на шлевках 9, продетых в полукольца 10, надетые на пластины 11, вставленные в пазы каски и ветрозащитного клапана 13 (фиг.1.).

Пакет амортизационный прокладки подшлемника содержит верхний слой 1, внутренние слои 2 и нижний слой 3. Края верхнего и нижнего слоев прикреплены 4 закрепками к запасам шва соединения донышка с боковыми частями верха подшлемника (фиг.2).

Подшлемник заявляемого технического решения может быть изготовлен промышленным способом на швейных предприятиях массового производства с использованием современных материалов, оборудования и технологии изготовления, а каска используется известной и широко применяемой в промышленности конструкции.

Верх подшлемника выполнен из выпадов (отходов производства) легкой тонкой малосминаемой и обладающей водопроницаемостью ткани, например, болоньи, лаке, облегченных плащевых (в отличие от прототипа, выполненного из хлопчатобумажной или шерстяной ткани ).

Пакет амортизационной прокладки из упругого, объемного материала, однородного или комбинированного, восстанавливающего свою форму; обладает малой массой; в изготовлении более технологичен и долговечен в отличие от прототипа.

За счет нового конструкционного выполнения заявляемого решения и использования современных материалов, кроме указанного выше, технический результат достигается повышением теплозащитной способности и снижением массы.

Для характеристики амортизационных прокладок наиболее значимыми показателями являются:
модуль упругости (E, кПа), который характеризует сопротивляемость материала упругой деформации при сжатии и определяется по формуле

где d_E предел пропорциональности при упругих деформациях, кПа;
ε относительное сжатие, безразмерная величина, равная отношению абсолютного сжатия образца ( Dh, м) к первоначальной толщине образца (h, м);
переданное усилие на макет головы (P_n, kH) максимальная величина усилия, полученного в результате однократного удара по каске энергией не менее 50 дН при испытании на амортизацию, переданного на макет головы. По величине этого усилия оценивают амортизационные свойства каски и подшлемника с прокладкой. Они будут удовлетворять требованиям, изложенным в ГОСТ 12.4.128-83, если при вертикальном ударе энергией не менее 5дН, усилие, переданное каской на макет головы, не превышает 5кН.

Экспериментальная оценка амортизационных свойств прокладок для получения количественных показателей, характеризующих эти свойства, была проведена путем испытаний на приборе FM-500, предназначенном для исследования и определения прочности на растяжение (сжатие) различных материалов и приборе УС-1, фиксирующем переданное усилие на макет головы.

Образцы однородных и комбинированных прокладок из теплоизоляционных материалов с разным количеством слоев при толщине прокладки равной 80 мм, так как она является максимально допустимойпревышение которой затрудняет ее обработку) подвергали сжатию на приборе FM-500 с постоянной скоростью роста сжимающего усилия, равной 90 мм/мин, по площади образцов 110х110 мм. По результатам эксперимента были построены графические диаграммы сжатия
для однородных прокладок:
I клееный объемный синтетический ватин (ВКО);
II иглопробивной ватин (ВИС);
III холстопрошивной синтетический ватин (ВХС);
IV холстопрошивной ватин (ВХХ);
V холстопрошивной шерстяной ватин (ВХШ) (фиг.3)
для комбинированных прокладок:
I клееный объемный синтетический ватин и иглопробивной синтетический ватин (ВКС+ВИС);
II клееный объемный синтетический ватин и иглопробивной синтетический ватин (ВКС+ВИС);
III клееный объемный, иглопробивной синтетический и холстопрошивной шерстяной ватины (ВКО+ВИС+ВХШ);
IV клееный и шерстяной ватины (ВКО+ВХШ) (фиг.4).

Комбинированные прокладки были выбраны с учетом анализа диаграммы сжатия однородных амортизационных прокладок и были составлены из тех теплоизоляционных материалов, которые имеют наиболее высокие показатели оценки амортизационных свойств (ватин клееный объемный (ВКО) по ТУ 17-03-1397-77 ЛССР, ватин холстопрошивной шерстяной (ВХШ) по ГОСТ 18273-80; ватин иглопробивной синтетический (ВИС) по ТУ 17-14-115-80).

Как видно на фиг.3, диаграмма сжатия в общем случае имеет три характерных участка:
1) участок 0-1, соответствующий росту напряжения пропорционально росту деформаций согласно закону Гука;
2) участок 1-2, наступающий после достижения напряжения предела пропорциональности d_E и соответствующей быстрому росту напряжений при незначительном увеличении деформаций вследствие изгиба структурных элементов материала после потери ими устойчивости;
3) участок 2-3, соответствующий дальнейшему значительному росту напряжения вследствие сжатия материала, уплотненного до взаимного соприкосновения структурных элементов.

Упругие свойства амортизационной прокладки сохраняются лишь на участке 0-1.

Анализируя этот участок для всех прокладок были получены количественные значения показателей оценки амортизационных свойств, приведенные в табл. 1.

Анализ полученных результатов показал, что максимальных значений механические характеристики достигают при испытании прокладок из ВКО, ВХШ и ВИС и комбинированных: ВКО+ВХШ, ВКО+ВИС, ВКС+ВИС+ВХШ.

Наиболее низкими упругими свойствами обладают прокладки из ВХС и ВХХ, что свидетельствует о нецелесообразности использования их в качестве амортизационных прокладок в изделиях для защиты от механических воздействий.

Для получения количественных воздействий передаваемого усилия на макет головы проведены испытания каски с подшлемником. Прокладки подшлемника были выполнены из разного количества слоев, материалов и комбинаций.

Испытания проводились на приборе УС-1 на образцах размером 120х150 мм. По каске с подшлемником производился удар энергией 50дН с постоянной скоростью 4,72 м/с.

Результаты испытаний на приборе УС-1 приведены в табл.2.

Характеристики выбранных прокладок приведены в табл.3.

Анализируя результаты испытаний, можно сделать вывод, что амортизационные прокладки подшлемника могут быть выполнены однородными или комбинированными с модулем упругости 500-715 кПа.

Пример. Изготовлена каска с подшлемником для строителей Тюменской области. Верх подшлемника выкраивают из облегченной плащевой ткани, с отделкой лаке, используя отходы производства, например, межлекальные потери, концевые и маломерные остатки. Детали верха дублируют с утеплителем (полотно синтетическое объемное клееное) и стачивают. Затем формируют амортизационную прокладку из двух наружных и семи внутренних слоев из синтетического объемного ватина (модуль упругости 711 кПа), укладывают ее донышко верха, совмещая середину прокладки с серединой донышка и притачивают наружные слои к запасам шва притачивания донышка к боковым частям шестью закрепками, располагая их посередине и краям продольных сторон прокладки. Затем на средней части шлема устанавливают по разметкам шесть нижних частей кнопок. После этого дублируют детали подкладки утеплителем, стачивают их, соединяют с верхом. Отдельно изготавливают ветрозащитный клапан и шлевки. Шлевки продевают в полукольца, концы шлевок подгибают вовнутрь и соединяют посредством верхних частей кнопок, которые затем пристегивают к средней части шлема. Защитный клапан пристегивают к лицевой части шлема.

Из каски удаляют амортизационную прокладку, оставляя в гнездах крепежные пластины и закрепляют ее на подшлемнике, для чего кольца надевают на крепежные пластины, которые затем вставляют в гнезда каски.

Заявляемое техническое решение позволит улучшить эргономические свойства, что будет способствовать улучшению условий труда и позволит снизить себестоимость изделий, так как при изготовлении могут быть использованы отходы производства.

Сущность изобретения: каска с подшлемником содержит защитный корпус, подшлемник с притачной пелериной, амортизационное средство и узел для крепления каски. Амортизационное средство выполнено в виде прокладки подшлемника и состоит из расположенного между наружным и внутренним слоями подшлемника пакета материалов. Верхний и нижний слой прокладки имеют площадь, равную площади донышка подшлемника, и их края прикреплены закрепками к запасам шва соединения донышка с боковыми частями верха подшлемника, внутренние слои прокладки совпадают между собой, их поперечные края совпадают с поперечными краями наружных слоев, а продольные края расположены вдоль швов соединения прокладки с верхом подшлемника. Узел для закрепления каски выполнен из ряда кнопок, одна часть которых расположена на средней части подшлемника, вторая закреплена на шлевках, продетых в полукольца, надетые на пластины, вставленные в пазы, выполненные на внутренней части подшлемника, и их количество равно количеству гнезд, расположенных на внутренней поверхности корпуса каски, а расстояние между ними соответствует интервалам между гнездами. 2 з.п. ф-лы. 4 ил.

1. Каска с подшлемником, содержащая защитный корпус, подшлемник с притачной пелериной, амортизационное средство и узел для закрепления каски, отличающаяся тем, что амортизационное средство выполнено в виде прокладки подшлемника и состоит из расположенного между наружным и внутренним слоями подшлемника пакета материалов, верхний и нижний слои прокладки имеют площадь, равную площади донышка подшлемника, и их края прикреплены закрепками к запасам шва соединения донышка с боковыми частями верха подшлемника, внутренние слои прокладки совпадают между собой, их поперечные края совпадают с поперечными краями наружных слоев, а продольные края расположены вдоль швов соединения прокладки с верхом подшлемника, узел для закрепления каски выполнен из ряда кнопок, одна часть которых расположена на средней части подшлемника, вторая закреплена на шлевках, продетых в полукольца, надетые на пластины, вставленные в пазы, выполненные на внутренней части подшлемника, и их количество равно количеству гнезд, расположенных на внутренней поверхности корпуса каски, а расстояние между ними соответствует интервалам между гнездами. 2. Каска по п.1, отличающаяся тем, что пакет амортизационной прокладки подшлемника выполнен однородным или комбинированным с модулем упругости 500
715 кПа. 3. Каска по п. 1, отличающаяся тем, что подшлемник содержит съемный ветрозащитный клапан, закрепленный по лицевому вырезу.