КРЕСЛО ОПЕРАТОРА СЕЙСМОСТОЙКОЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК A47C1/02 

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию рабочего места оператора, предназначенное для кратковременного отдыха и обеспечения выполнения им своих функциональных обязанностей с максимальным обзором и оперативным доступом за счет быстрых линейных перемещений и поворотов к любой точке выделенной рабочей зоны, преимущественно, овальной формы с большим числом средств визуальной информации (экранов, дисплеев и т.п.), а также пультов и органов управления (кнопок, переключателей, клавиатур, мышек, джойстиков и т.п.) для решения задач контроля, управления, слежения, сопровождения, курирования в различных центрах управления, диспетчерских, дикторских, операторских, бункерах и т.п. Также кресло оператора сейсмостойкое (в дальнейшем - кресло) предназначено для сведения к минимуму возможности получения травм оператору или поломки самого кресла в случае колебаний пола рабочей зоны от сейсмотолчков, землетрясений или других подобных или приравненных к этим причин (в дальнейшем - сейсмотолчков) с перегрузкой 7g от вертикально-бокового удара F_вбу.

В настоящее время в качестве требований по сейсмостойкости, предъявляемых к различному оборудованию в России используется ГОСТ 30546.1-98 «Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости» с учетом шкал сейсмической интенсивности по MSK-1964 или EMS-98. И на основе примеров расчетов, приведенных в этом ГОСТе, значения максимального ускорения воздействия в вертикальном направлении с разными уровнями установки над нулевой отметкой даже для максимально возможных 9-ти бальных землетрясений, как правило, не превосходят 10 м/с², т.е. не более 1g.

Однако, в связи с отсутствием априорной информации о месте и условиях эксплуатации разработанного кресла, с учетом введения дополнительного запаса прочности и общей тенденции его увеличения принято, что максимальная перегрузка для вертикально-боковых ударов F_вбy от сейсмотолчков может доходить до половины перегрузки для вертикально-боковых ударов , установленных для кресел летного экипажа летательных аппаратов в чрезвычайной аварийной ситуации (Патент РФ №2620443 Кресло летного экипажа (варианты) Тканко Ю.Ф. МПК B64D 11/06, B64D 25/04, B60N 2/42 Опубл. 25.05.2017, Бюл. №15). Таким образом, принимается, что и соответственно уровень максимальной перегрузки для разработанного кресла должен соответствовать 7g.

С учетом вышесказанного к креслу среди прочих можно предъявить следующие требования:

1) в период работы до сейсмотолчков - высокие скорости для линейных (до 2 м/с) и угловых (до 180°/с) перемещений с большим сроком службы;

2) во время сейсмотолчков - стойкость к вертикально-боковым воздействиям с перегрузкой 7g и сведения к минимуму вероятности получения травм оператора и/или поломки кресла или его узлов;

3) после сейсмотолчков - сохранение максимальной работоспособности кресла и/или обеспечение максимально высокой его ремонтопригодности с учетом:

- высоких скоростей для линейных и угловых перемещений кресла;

- минимального времени на замену сломанного кресла и/или приведения кресла в рабочее состояние в случае возникновения повреждений, в первую очередь, за счет сборно-разборной его конструкции.

Известно энергопоглощающее кресло летательного аппарата (Патент РФ №2500582 Энергопоглощающее кресло летательного аппарата Нафиков И.Ю. МПК B64D 25/04, B60N 2/427, B16F 7/12 Опубл. 10.12.2013 Бюл. №34), которое можно использовать в качестве сейсмостойкого кресла оператора. Согласно этому изобретению энергопоглощающее кресло летательного аппарата содержит каркас, выполненный в виде стоек, чашку кресла и узлы подвески, при этом стойки снабжены направляющими с жестко установленным в каждой из них энергопоглощающим устройством, которое выполнено в виде коробчатой детали, снабженной пазами под направляющие стоек, проушинами для крепления на стойках каркаса, нишей с упором для установки пластины, другой конец которой закреплен на узле подвески, при этом узлы подвески выполнены в виде ползунов, подвижно установленных в направляющих стоек.

Также энергопоглощающее кресло летательного аппарата снабжено привязной системой и механизмом продольного регулирования, установленными на чашке кресла.

При использовании данного технического решения в качестве кресла оператора сейсмостойкого проявляются следующие недостатки:

1) невозможность угловых поворотов и и малая скорость перемещений, ограниченная использованием между контактирующими нижними частями стоек и рельсами трения скольжения в период работы кресла до землетрясения;

2) усложненная конструкция кресла из-за использования энергопоглощающих узлов;

3) малая вероятность линейных перемещений после землетрясения из-за искривления рельс в связи с их креплением напрямую к полу без промежуточной плиты;

4) ограничение функциональных возможностей кресла по следующим причинам:

а) из-за отсутствия подлокотников;

б) из-за отсутствия регулировок зазора между контактирующими нижними частями стоек и рельсов, приводящими к увеличению зазора между ними с течением времени за счет их износа с возможностью последующими паразитными поперечными смещениями с ударениями и уменьшению срока службы кресла.

Известно энергопоглощающее кресло летательного аппарата (Патент РФ №2611326 Энергопоглощающее кресло летательного аппарата Слуханов Г.Н., Егоров В.А., Мартягин А.А., Чудакова Л.А., Наумов В.А. МПК B60N 2/427, B64D 25/04, B64D 11/06, B16F 7/12 Опубл. 21.02.2017 Бюл. №6), которое также можно использовать в качестве сейсмостойкого кресла оператора. Согласно этому изобретению энергопоглощающее кресло летательного аппарата содержит каркас, включающий в себя сиденье и спинку, две вертикальные направляющие, жестко закрепленные на спинке, два амортизатора, две вертикальные стойки, нижние основания которых жестко закреплены на платформе, заголовник, при этом платформа, на которой размещены вертикальные стойки и каркас, посредством оси, фиксаторов регулировки по углу наклона и сектора угла наклона соединена с напольными швеллерами, на концах которых установлены шарнирные ползуны, позволяющие креслу перемещаться в рельсах и стопорящиеся фиксаторами, платформа имеет общую со швеллерами ось вращения, что позволяет ей менять угол наклона, на передней кромке каждой из вертикальных стоек выполнен С-образный паз с фиксатором, в пазу размещен двутавровый профиль с энергопоглощающим элементом, имеющий ₃₀ ряд отверстий для перемещения относительно стойки, каждая из вертикальных направляющих каркаса, на которую для уменьшения трения скольжения каркаса относительно стойки установлена опора из материала с низким коэффициентом трения, жестко соединена с профилем и энергопоглощающим элементом срезным элементом, в нее вмонтирован охватывающий энергопоглощающий элемент амортизатор, выполненный в виде П-образной пластины, сиденье оснащено подогревом, на боковых поверхностях спинки установлены профили с подлокотниками.

Также в энергопоглощающем кресле летательного аппарата подлокотники выполнены регулируемыми по высоте за счет перемещения по профилям, расположенным на боковых поверхностях спинки кресла, с фиксацией вручную.

Кроме того, энергопоглощающее кресло летательного аппарата может перемещаться по рельсам в горизонтальной плоскости с фиксацией вручную.

Помимо этого, энергопоглощающее кресло летательного аппарата позволяет устанавливать каркасы в исполнении с парашютом и без парашюта.

При использовании данного технического решения в качестве кресла оператора сейсмостойкого проявляются следующие недостатки:

1) невозможность угловых поворотов и малая скорость перемещений, ограниченная использованием между контактирующими частями ползуна и рельсами трения скольжения в период работы кресла до землетрясения;

2) усложненная конструкция кресла из-за использования амортизаторов;

3) малая вероятность линейных перемещений после землетрясения из-за искривления рельс в связи с их креплением напрямую к полу без промежуточной плиты;

4) ограничение функциональных возможностей кресла из-за отсутствия регулировок зазора между ползунами и рельсами, приводящее к увеличению зазора между ними с течением времени за счет износа с последующими паразитными поперечными смещениями с ударениями и уменьшением срока службы кресла.

Известно кресло летного экипажа, выбранное в качестве прототипа по суммарному числу общих признаков (Патент РФ №2620443 Кресло летного экипажа (варианты) Тканко Ю.Ф. МПК B64D 11/06, B64D 25/04, B60N 2/42 Опубл. 25.05.2017, Бюл. №15), которое также можно использовать в качестве кресла оператора сейсмостойкого. Согласно этому изобретению второй вариант кресла летного экипажа с возможностью поворотов содержит рельсы, четыре опоры перемещения, каретку, устройство фиксации отката, поворотное устройство, устройство фиксации поворота, два демпфера, сиденье кресла, содержащее подколенник и демпфер сиденья, устройство отклонения подколенника, спинку, устройство отклонения спинки, устройство подъема, подлокотники, подголовник, продольные рейки, привязную систему. В этом изобретении рельсы формируют рельсовую колею для перемещений кресла и выполнены на основе профилированных полос с верхней и нижней горизонтальными полками и перемычкой между ними и креплением нижними полками к полу, а в начале и конце рельсов установлены ограничители для исключения выкатывания кресла за пределы рельсовой колеи, при этом между кареткой и рельсами создано подвижное соединение с возможностями перемещений каретки вдоль сформированной рельсовой колеи, причем в этом подвижном соединении использованы четыре опоры перемещения, каждая из которых включает по четыре ролика, контактирующих с тремя сторонами верхних горизонтальных полок, а устройство фиксации отката с возможность стопорения кресла при перемещениях включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отката, с возможностью линейных перемещений кресла до выбранного положения во время поворота этой ручки, при этом сверху к каретке прикреплено поворотное устройство, в котором сформированы отверстия для фиксации поворота, с возможностью угловых перемещений за счет вращающегося соединения на основе подшипника, причем устройство фиксации поворота с возможность стопорения кресла при угловых перемещениях включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отката, с возможностью угловых перемещений кресла до выбранного положения соответствующего вышеупомянутым отверстиям во время поворота этой ручки, а сзади сиденья установлена спинка с возможностью ее отклонения, при этом устройство отклонения спинки включает, как минимум, установленную на сиденье, поворачивающуюся ручку отклонения спинки с возможностью отклонения спинки до выбранного положения во время поворота этой ручки, при этом устройство подъема с возможность стопорения кресла при его вертикальных перемещениях включает, как минимум, пружины подъема и поворачивающуюся ручку подъема, установленную на сиденье кресла, с возможностью вертикальных перемещений кресла до выбранного положения во время поворота этой ручки, причем к спинке прикреплены подлокотники с возможностью их поворота до вертикального положения, заподлицо со спинкой, в подлокотники введены маховики для регулировки их наклона, а подголовник установлен сверху спинки с возможностями его выдвижения и фиксации в дискретных положениях.

У такого кресла имеется высокое энергопоглощение пиковых перегрузок от вертикально-бокового F_вбу ударов до 14g, но скорость линейных перемещений не превышает 0,5 м/с.

Однако при использовании этого кресла летного экипажа в качестве кресла оператора сейсмостойкого проявляются следующие недостатки:

1) в период работы до сейсмотолчков малая скорость линейных перемещений не более 0,5 м/с;

2) в период работы до сейсмотолчков ограничение срока службы из-за отсутствия регулировок зазора между рельсами и опорами перемещения, приводящих постепенно за счет их износа к увеличению зазора с последующими расшатыванием и разбалтыванием с паразитными поперечными смещениями в т.ч. с ударениями.

3) излишне усложненная конструкция кресла:

а) из-за использования энергопоглощающих узлов в виде демпферов и демпфера сиденья, с энергопоглощением пиковых перегрузок до 14g, существенно превышающих нагрузки от сейсмотолчков;

б) из-за наличия ненужных подколенника и устройства отклонения подколенника;

в) из-за зависимости подъема подлокотника от отклонения спинки при его креплении к последней и необходимости регулировки нужного подъема подлокотника компенсирующего отклонение спинки;

4) низкая сейсмостойкость кресла:

- из-за искривления рельс и почти полной невозможности линейных перемещений после сейсмотолчков в связи с их креплением напрямую к полу;

- высокая зависимость возможности перемещений опор перемещения от отклонений формы верхних полок рельсов из-за близкого расположения четырех роликов, три из которых, вращающиеся в одной плоскости, имеют достаточно малые диаметры, всего ≈10-13 мм.

Техническими задачами, решаемыми изобретением, являются:

- повышение скорости линейных перемещений и срок службы кресла в период работы до землетрясения,

- упрощение конструкции кресла;

- повышение сейсмостойкости кресла.

Указанные технические задачи решаются креслом оператора сейсмостойким содержащим рельсы, каретку, устройство фиксации отката, поворотное устройство, устройство фиксации поворота, сиденье кресла, спинку, устройство отклонения спинки, устройство подъема, подлокотники, подголовник, привязную систему, при этом рельсы формируют рельсовую колею для перемещений кресла и выполнены на основе профилированных полос с верхней и нижней горизонтальными полками и перемычкой между ними, а также креплением нижними полками к полу, причем в рельсах сформированы отверстия для фиксации отката, а в начале и конце рельсов установлены ограничители для исключения выкатывания кресла за пределы рельсовой колеи, при этом устройство фиксации отката с возможность стопорения кресла при перемещениях включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отката, с возможностью перемещений кресла до выбранного положения во время поворота этой ручки отката, причем сверху к каретке прикреплено поворотное устройство, в котором сформированы отверстия для фиксации поворота, с возможностью угловых перемещений кресла за счет вращающегося соединения на основе подшипника, а устройство фиксации поворота с возможность стопорения кресла при угловых перемещениях включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отката, с возможностью угловых перемещений кресла до выбранного положения соответствующего вышеупомянутым отверстиям во время поворота этой ручки, при этом сзади сиденья кресла установлена спинка с возможностью ее отклонения, при этом устройство отклонения спинки включает, как минимум, установленную на сиденье, поворачивающуюся ручку отклонения спинки с возможностью отклонения спинки до выбранного положения во время поворота этой ручки, причем устройство подъема с возможность стопорения кресла при его вертикальных перемещениях включает, как минимум, пружины подъема и поворачивающуюся ручку подъема, установленную на сиденье кресла, с возможностью его вертикальных перемещений до выбранного положения за счет использования подвижного соединения на основе первого рельсового подшипника во время поворота этой ручки, а подлокотники прикреплены к креслу с возможностью поворота их до вертикального положения, заподлицо со спинкой, при этом подголовник установлен сверху спинки с возможностями его выдвижения и фиксации в дискретных положениях, рельсы выполняют прямолинейными, а между полом и рельсами введена плита, при этом между кареткой и рельсами, образуя второй рельсовый подшипник, введены с каждой стороны, как минимум, по два вертикально вращающихся ролика и по два регулятора зазора, каждый из которых содержит по горизонтально вращающемуся ролику и приводу с возможностью горизонтальных смещений последнего для регулировки зазора с рельсами, причем линейные перемещения каретки вдоль рельсов осуществляется за счет перекатывания роликов с шагом фиксации отката из следующего ряда: 0,05 м, 0,1 м, 0,15 м, 0,2 м, 0,25 м, угловые перемещения кресла осуществляются в любом из направлений с максимальным поворотом не более 180° с шагом из следующего ряда: 15°, 30°, 45°, 60° и 90°, а крепление подлокотников к креслу осуществлено за счет механического соединения с сиденьем, при этом плита и элементы подшипника и рельсовых подшипников выполнены полностью или частично из высокопрочных материалов, а на внешних поверхностях элементы вышеупомянутых подшипников сформирован регулярный микрорельеф с нанесением смазки.

Отличием изобретения является то, что в качестве оси вращающегося ролика в приводе использована с возможностью поворотов ось с эксцентриситетом.

Представленное техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид сверху овальной рабочей зоны оператора.

Фиг. 2 и 3 представляют передний и задний виды кресла с плитой и рельсами.

На фиг. 4 изображена каретка с роликами, регулятором зазора и поворотным устройством.

Фиг. 5 и 6 показывают регулятор зазора и фрагмент разреза кресла с установленным регулятором зазора.

В последующем описании принята система координат XOY, в которой положительное направление оси ОХ для исходного положения кресла совпадает с максимальным полем обзора экрана видеоинформации со средствами визуальной информации (экраны, дисплеи и т.п.) вдоль рельсовой колеи и доступом к максимальному числу пультов и органов управления для овальной рабочей зоны согласно фиг. 1. Термины «вперед», «перед», «передний», «позади», «зад», «задний» и аналогичные им по смыслу будут трактоваться с учетом выбранного положительного направления оси ОХ.

Два набора терминов «влево», «левый», «слева» и «вправо», «правый», «справа» и подобные им будут соответствовать отрицательному и положительному направлениям оси OY. Терминами «высота», «выше», «верх», «низ», «ниже», «вниз» трактуются положение в зависимости от положительного направления оси OZ. Соответственно плоскость XOY принимается горизонтальной.

Кресло используется для обеспечения полноценной работы оператора, крепится к рельсам, установленным на плите с возможностью линейных перемещений и/или угловых поворотов.

Кресло состоит из плиты 1, двух рельсов 2, формирующих рельсовую колею, с установленными на их концах ограничителями 3, каретки 4, роликов 5, регуляторов зазора 6, устройства фиксации отката 7, поворотного устройства 8, устройства фиксации поворота 9, сиденья кресла 10, спинки 11, устройства отклонения спинки 12, устройства подъема 13, подлокотников 14, подголовника 15, привязной системы 16.

Перечисленные выше узлы и элементы кресла имеют следующий состав и взаимодействия.

Между полом помещения и креслом введена плита 1, выдерживающая без разрушений и изгибных деформаций вертикально-боковые удары F_вбу значением до 7g от сейсмотолчков. Плита 1 изготавливается из высокопрочного материала и имеет, преимущественно прямоугольную форму, прикрепляясь нижней стороной по углам к полу. На верхней стороне плиты 1 установлены и закреплены рельсы 2.

Для формирования прямой рельсовой колеи в плоскости XOY вдоль оси OY установлены два прямых рельса 2. Каждый из них представляет собой профилированную полосу, включающую перемычку, разделяющую верхнюю и нижнюю полки, со стандартными П-(швеллер), Н-образными (двутавр) сечениями или с сечением, нижняя часть которого является тавром, т.е. Т-образной, а верхняя с консольной полкой является Г-образной.

Два одинаковых рельса 2 установлены на плите 1 параллельно друг другу, перемычкой вертикально и двумя полками горизонтально, образуя в каждом рельсе, две направленные друг на друга внутренние полости для размещения внутри них роликов 4 и регуляторов зазора 6, прикрепленных к каретке 4. Ширина рельсовой колеи может составлять от 300 до 320 мм, преимущественно 310 мм.

В перемычках рельсов 2 созданы отверстия с шагом преимущественно из следующего ряда: 0,05 м, 0,1 м, 0,15 м, 0,2 м, 0,25 м, используемые для зацепления с устройством фиксации отката 7.

Чтобы исключить выход кресла за пределы рельсовой колеи на концах рельсов 2 установлены ограничители 3, преимущественно, в виде пары болт-гайка с возможностью их быстрого раскручивания и оперативного удаления кресла для его замены или ремонта.

Каретка 4 является основным силовым перемещаемым сборно-разборным элементом кресла, преимущественно, прямоугольной формы. Она установлена между рельсами 2, в частности их внутренними полостями, с помощью размещенных по бокам, по меньшей мере, двух вертикально вращающихся роликов 5, подобно перекатывающимся колесам, и регуляторов зазора 6 рельсов 2. Сверху на каретке 4 закреплено поворотное устройство 8.

Для осуществлений быстрых, со скоростью до ≈2 м/с перемещений кресла вдоль рельсовой колеи с противоположных боковых сторон каретки 4 установлены, по меньшей мере, по два ролика 5, диаметром до 30-32 мм, вращающихся в вертикальной плоскости YOZ. Они перекатываются подобно колесам по внутренним полостям рельсов 2 (по нижней полке рельсов 2), используемыми в качестве направляющих.

Регулятор зазора 6 (фиг. 5, 6) содержит корпус 601, регулировочный ролик 602, диаметром 18-20 мм, преимущественно 19 мм, и привод 603 для его линейных смещений в диапазоне до 2 мм. Для регулировочного ролика 602 привод 603 может быть реализован на основе поворачиваемой оси с эксцентриситетом 604 с головкой 605. Вращение головки 605 и оси с эксцентриситетом 604 приводит к линейным смещениям регулировочного ролика 602.

По меньшей мере, по два регулятора зазора 6 установлены по бокам каретки 4 со стороны рельс 2 таким образом, что регулировочные ролики 602 с возможностью вращения расположены горизонтально, параллельно плите 1. В собранном кресле регулировочные ролики 602 подобно колесам с вращением в горизонтальной плоскости входят в направленные друг на друга внутренние полости рельсов 2, выполняющие функцию направляющих, с возможностью перекатывания по внутренним поверхностям их перемычек, образуя рельсовый подшипник.

Устройство фиксации отката 7 используется для стопорения положения кресла в рельсах 2 при перемещениях от одного положения к другому. Оно состоит, как минимум, из поворачивающейся ручки отката 701, прикрепленной с правой стороны к сиденью кресла 10, механически с ней связанных двух гибких тросов, соединенных с установленными на каретке 4 двух фиксаторов отката с подпружиненными штырями. Конструктивно эти подпружиненные штыри могут быть совмещены с осью роликов 5, как показано на фиг. 4. В обычном опущенном состоянии ручки отката 701, соответствующем отсутствию передачи усилия к фиксаторам отката, эти штыри входят в зацепление с вышеупомянутыми отверстиями перемычек рельсов 2 и неподвижному положению кресла. Во время поворота ручки отката 701 «тягой на себя» за счет натяжения тросов и выведения штырей из зацепления с отверстиями перемычек рельсов 2 появляется возможность линейных перемещений кресла до нужного положения с шагом, соответствующим расположению этих отверстий преимущественно из следующего ряда: 0,05 м, 0,1 м, 0,15 м, 0,2 м, 0,25 м.

Поворотное устройство 8 механически связывает каретку 4 и сиденье кресла 10, обеспечивая повороты последнего вокруг своей оси от рабочего положения (0±2)° вправо-влево с угловым шагом, выбранным преимущественно из следующего ряда: (15±2)°, (30±2)°, (45±2)°, (60±2)°, (90±2)° с максимальным поворотом для каждого из направлений не более 180°, исключающим закрутку и повреждение гибких тросов устройств кресла.

Поворотное устройство 8 близко по форме к треугольной призме с прямоугольным основанием. Оно включает в себя основную плиту, поворотную плиту и соединенных с ней двумя боковыми вертикальными опорными стенками, скрепленных сверху между собой. Поворотное устройство 8 прикреплено к каретке 4 с помощью основной плиты, которой соединена с поворотной плитой с образованием подвижного вращающегося соединения на основе подшипника, в частности, упорного подшипника, выдерживающего нагрузку от веса кресла и оператора и, обеспечивающего легкость и высокую угловую скорость поворота, до 180°/с.

Для фиксации нужного угла поворота кресла в основной плите для механического сопряжения сформирован набор отверстий (или несквозных углублений), расположенных по окружности с угловым шагом, выбранным преимущественно из следующего ряда: (15±2)°, (30±2)°, (45±2)°, (60±2)°, (90±2)°.

Боковые вертикальные опоры поворотного устройства 8 содержат с внутренних сторон желоба, используемые в качестве направляющих для образования линейно перемещающегося соединения в виде рельсового подшипника для сиденья кресла 10, в частности, его роликов подъема, обеспечивая возможность его вертикальных перемещений при выборе высоты подъема.

Устройство фиксации поворота 9 состоит, как минимум, из отклоняемой ручки поворота 901 (фиг. 2) и последовательно механически соединенными с ней гибкого троса и установленного на поворотной плите фиксатора поворота с подвижным подпружиненным штырем. Ручка поворота 901 установлена с левой стороны сиденья кресла 10, в обычном состоянии опущена, гибкий тросом не натянут (не предает усилие), а подвижный подпружиненный штырь фиксатора поворота входит в зацепление с отверстием основной плиты выбранным ранее для нужного угла поворота кресла.

Сиденье кресла 10 состоит из механически связанных друг с другом сиденья и задней крепежной части, установленной на поворотном устройстве 8.

На задней крепежной части установлены четыре ролика подъема, которые в собранном кресле введены в вышеупомянутые желоба, сформированные в боковых вертикальных опорах поворотного устройства 8 с образованием линейно перемещающегося соединения в виде рельсового подшипника для сиденья кресла 10, обеспечивая для него возможность вертикальных перемещений.

Спинка 11 (фиг. 24) используется для создания комфортных условий для работы и имеет возможность отклонения для кратковременного отдыха оператора. В случае сейсмотолчков спинка 11 принимает ударную нагрузку, равномерно распределяя по площади тела оператора. Спинка 11 крепится к задней крепежной части сиденья кресла 10 и включает в себя каркас спинки, мягкий наполнитель, например, из пенополиуретана и чехол. В собранном состоянии чехол надет на спинку 11, а между ним и каркасом спинки установлен мягкий наполнитель.

Спинка исходном (рабочем) положении отклонена от вертикали по ходу часовой стрелки на угол, в диапазоне от 8,0° до 12,0°, предпочтительно 10,0°.

В верхней части каркаса спинки размещены две трубки, использующиеся в качестве направляющих для двух вилкообразных стержней подголовника 15. К этим трубкам присоединены пружинные фиксаторы, использующиеся для фиксации положения подголовника 15. Пружинный фиксатор представляет собой цельное стандартное изделие, например, производимое фирмой HEINRICH KIPP WERK (Германия, URL: http://www.kippcom.ru, дата обращения - 10.12.2017)

Устройство отклонения спинки 12 включает, как минимум, поворачивающуюся ручку отклонения спинки 1201 (фиг. 3), установленную с правой стороны сиденья кресла 10 и механически связанную с последовательно соединенными друг с другом двумя гибкими механическими тросами и двумя пружинными замками. Пружинные замки могут быть реализованы, например, на основе стандартных управляемых гидрозамков, марки 1-10-3С5Ахх, производимого фирмой P.L. Porter Controls (США, URL: http://www.craneae.com/Products/Cabin/Hydrolok.aspx, дата обращения - 10.12.2017).

При повороте ручки отклонения спинки 1201 «тягой на себя» подпружиненная с небольшим усилием двумя пружинными замками спинка 11 может отклоняться под действием силы давления верхней части туловища оператора до угла в диапазоне 18,0° до 22,0°, предпочтительно 20° с фиксацией ее в любых промежуточных положениях.

Устройство подъема 13 используется для регулирования вертикального положения сиденья кресла с фиксированными положениями по высоте через 10 мм. Для осуществления подъема используется, как минимум, ручка подъема 1301 (фиг. 3), установленная с правой стороны сиденья кресла 10, замок для фиксации подъема, гибкий трос и четыре пружины подъема. Последние механически соединяют сиденье кресла 10 с поворотным устройством 8 и стягивают их.

Два подлокотника 14, установленные с помощью кронштейнов слева и справа от сидения кресла 10, используются для удобства работы и отдыха оператора. Подлокотники 14 являются автономными и независимыми друг от друга, не зависят от положения спинки 11 имеют возможность поворота с двумя крайними положениями: горизонтальным и вертикальным.

Подголовник 15 устанавливается сверху спинки 11 с возможностями регулировки и фиксации его по высоте и имеет каркас с последовательно надетыми на него наполнителем и чехлом, а также двумя стержнями с нанесенными поверхностными канавками (углублениями насечками, пазами). Эти два стержня механически соединены с каркасом, имея вилкообразный вид, подобно вилке с двумя зубьями. В собранном кресле эта вилка их двух стержней входит, как в направляющие, в две трубки, размещенные в верхней части каркаса спинки 11. Положение подголовника 15 задается фиксацией вышеупомянутыми пружинными фиксаторами соответствующих выбранных поверхностных канавок дискретно расположенных на двух стержнях. Перемещение (подъем или опускание) подголовника 15 осуществляется приданием дополнительного усилия для движения его в нужном направлении.

Привязная система 16 используется постоянно при работе оператора и в полной мере востребована во время сейсмотолчков, фиксируя его тело и защищая от выбрасывания из кресла. В качестве привязной системы 16 может быть применено стандартное изделие 1-10-3С5Ахх, производимое фирмой Schroth Safety Products GmbH (Германия, URL: http://www.schroth.com).

Для повышения ударопрочности воздействии сейсмотолчков и срока службы подвижные элементы и элементы контактирующие с ними, например, рельсы 2, ролики 5, регулировочные ролики 602, элементы поворотного устройства 8 и устройства подъема 13 изготовлены полностью или частично (за счет нанесения покрытия) из высокопрочных, трещиностойких материалов, например, на основе оксидов алюминия (Аl₂O₃) или из диоксида циркония (ZrO₂).

Кроме того, для повышения износостойкости на контактирующих между собой поверхностях вышеперечисленных узлов сформирован регулярный микрорельеф с нанесением смазки. Эффективность этого основана на экспериментально подтвержденном снижении трения за счет лучшего смазывания контактирующих поверхностях микродозами смазки из искусственно сформированных микровпадин микрорельефа.

Работа предлагаемого кресла в трех основных режимах: до сейсмотолчков, во время и после них осуществляется следующим образом.

Работа кресла до сейсмотолчков.

До сейсмотолчков функциональные возможности предлагаемого кресла максимальны как для работы, так и для отдыха оператора, позволяя осуществлять следующее:

1. Рабочие действия:

- быстрые линейные перемещения кресла со скоростью до 2 м/с вдоль рельсовой колеи в пределах ее длины с фиксацией отката;

- быстрые повороты с угловой скоростью до 180°/c кресла вокруг оси OZ в пределах ±180° с фиксацией поворота;

- отклонения подлокотников 14 от горизонтального до вертикального положений.

2. Регулировочные действия:

- регулировка подъема сиденья кресла 10;

- регулируемые отклонения спинки 11;

- регулировка высоты подголовника 15;

- регулировка зазора между регулировочными роликами 602 и рельсами 2.

Для линейных перемещения кресла к нужной точке рельсовой колеи оператор тянет на себя ручку отката 701, освобождая соответствующий фиксатор отката, что приводит к втягиванию двух подвижных штырей внутрь корпусов, выводя его из зацепления отверстий перемычек рельс 2 с расфиксацией кресла и освобождением для перемещений к новому положению. Далее отталкиваясь ногами от плиты 1 оператор, сидящий на кресле, осуществляет линейные перемещения и после достижения нужной точки также ногами притормаживает и, отпустив ручку отката 701, жестко фиксирует текущее положение кресла в новом положении за счет зацепления подвижных штырей фиксатора отката с отверстиями рельсов 2.

В соответствии со сформированным шагом отверстий в перемычках рельсов 2 линейные перемещения кресла могут быть с шагом преимущественно из следующего ряда: 0,05 м, 0,1 м, 0,15 м, 0,2 м, 0,25 м.

За счет использования роликов 5 и регулировочных роликов 602 существенно снижающих трение скорость линейных перемещений кресла может достигать значений 2 м/с.

Для угловых перемещений, поворота кресла к нужному направлению оператор тянет на себя ручку поворота 901, освобождая соответствующий фиксатор поворота 9 и отталкиваясь ногами от плиты 1 в нужном направлении.

После достижения нужного угла поворота оператор также ногами притормаживает и, отпустив ручку поворота 901, жестко фиксирует текущий угол поворота кресла за счет механического зацепления подвижного штыря фиксатора поворота с отверстием основной плиты, соответствующему выбранному повороту кресла.

В соответствии со сформированным угловым шагом отверстий в основной плите угловые повороты кресла вокруг своей оси от рабочего положения (0±2)° вправо-влево могут быть с угловым шагом, выбранным преимущественно из следующего ряда: (15±2)°, (30±2)°, (45±2)°, (60±2)°, (90±2)° с максимальным поворотом для каждого из направлений не более 180°. За счет использования поворотного устройства 8, включающего подвижное вращающееся соединение на основе упорного подшипника, скорость поворота кресла может достигать значений 180°/c.

Отклонения подлокотников 14 осуществляются тягой их «на себя» с поворотом и переводом их из горизонтального состояния в вертикальное. Возвращение в горизонтальное положение производится в обратном порядке.

Регулировка подъема сиденья кресла 10. В нормальном положении ручка подъема 1301 опущена, гибкий трос не натянут (не передает усилие), замок для фиксации подъема находится в зафиксированном состоянии и сиденье кресла 10 неподвижно. При повороте (тяги «на себя») ручки подъема 1301 гибкий трос натягивается и, передавая усилие и приводя к расфиксации замка для фиксации подъема, освобождает сиденье кресла 10.

Подъем кресла осуществляется за счет небольшого привставания оператора и сжатия вышеупомянутых четырех пружин подъема или опусканием кресла за счет присаживания полным весом оператора, как правило, превышающего силу сжатия этих пружин.

Вертикальные смещения сиденья кресла 10 основаны на использовании рельсового подшипника, обеспечивающего линейные перемещения роликов подъема задней крепежной части сиденья кресла 10 вдоль желобов в боковых вертикальных опорах поворотного устройства 8.

После подъема кресла на нужную высоту ручку подъема 1301 опускают, усилие передаваемое гибким тросом сбрасывается, а замок для фиксации подъема возвращается к зафиксированному состоянию, фиксируя сиденье кресла 10.

Отклонения спинки 11. При положении ручки 1201 в исходном состоянии пружинные замки закрыты, а спинка 11 зафиксирована. Тягой (поворотом «на себя») ручки 1201 с усилием, не более 3 кгс натягиваются два гибких механическим троса и пружинные замки переводятся в открытое состояние (свободное сжатие/растяжение). Это позволяет оператору собственным небольшим усилием спиной отклонять спинку 11 от себя или к себе за счет действия пружинных замков. Возвращением ручки 1201 в исходное состояние фиксируется текущее состояние спинки 11.

Регулировка высоты подголовника 15 по высоте осуществляется путем перемещения его, например, с усилием не менее 14 кгс, равномерно приложенным к обеим боковым частям подголовника в нужном направлении (вверх или вниз) до удобного положения. Фиксация подголовника осуществляется автоматически за счет использования встроенных пружинных фиксаторов.

Для регулировки зазоров между регулировочными роликами 602 и рельсами 2 с последних снимаются ограничители 3 с последующим выдвижением и освобождением кресла из рельсов 2. Затем специальным ключом осуществляется поворот головки 605 и оси с эксцентриситетом 604 на нужный угол, приводящий к смещению регулировочного ролика 602 и устранению вышеуказанного зазора компенсирующего износ регулировочных роликов 602 и контактирующей с ними поверхности рельсов 2.

Работа кресла во время сейсмотолчков.

Возникающие от сейсмотолчков колебания земли, приводящие к вертикально-боковым ударам F_вбу значением до 7g приводят к совместным вертикальным смещениям плиты 1 с установленному на ней креслу. Высокая прочность плиты 1 и кресла позволяет избежать их необратимых изгибных деформаций и/или поломки.

Работа кресла после сейсмотолчков.

После окончания действия сейсмотолчков производится диагностика текущего состоянии кресла. В зависимости от результатов проведенной диагностики осуществляется замена всего кресла или вышедшего из строя узла общей продолжительностью не более 5-7 часов.

По окончании всех необходимых восстановительных действий функциональные возможности кресла опять становится максимальными, как и до действия сейсмотолчков, описанных выше.

Итак, в разработанном кресле предложено следующее:

Повышение скорости линейных перемещений и срока службы кресла в период работы до сейсмотолчков.

Повышение скорости линейных перемещений до 2 м/с обусловлено введением перекатывающихся роликов 5 в среднем до 4 шт с образованием совместно с рельсами 2 рельсового подшипника.

Повышение срока службы кресла определяемое, в первую очередь, сроком службы подвижных элементов обусловлено:

- введением регулировки зазора между кареткой 4 и рельсами 2, а именно, между регулировочными роликами 602 и перемычками рельсов 2, уменьшающими поперечные смещения и ударные нагрузки при быстрых линейных перемещениях кресла;

- изготовлением элементов подвижных соединений, в частности, в составе подшипников (рельсовые и упорный подшипник), из высокопрочных, трещиностойких материалов с малым коэффициентом трения;

- нанесением на контактирующие поверхности элементов подвижных соединений регулярного микрорельефа с нанесением смазки, увеличивающих их износостойкость.

Упрощение конструкции кресла.

Подлокотники 14 прикреплены к сиденью, обеспечивая свое независимое положение от положений спинки 11, без необходимости их дополнительных регулировок.

Конструкция кресла имеет собственную устойчивость к вертикально-боковым ударам F_вбy от сейсмотолчков до 7g без введения дополнительных демпферов и демпфирующих устройств.

Повышение сейсмостойкости кресла.

Повышение сейсмостойкости предлагаемого кресла основано на введении в конструкцию кресла между полом и рельсами плиты, выполненной из высокопрочного материала, существенно снижающей последствия сейсмотолчков.

Кроме того, уменьшено общее число роликов 5 в среднем до 4 шт и регулировочных роликов 602 в среднем до 4 шт с одновременным увеличением их диаметров до 30-32 мм и 18-20 мм, преимущественно 19 мм соответственно. Это снижает зависимость движений каретки 4 от возможных небольших искривлений рельсов 2, уменьшая вероятность блокировки ее для линейных перемещений при воздействии сейсмотолчков.

Также все элементы подвижных соединений, в частности, в составе подшипников (рельсовые и упорный подшипники), например, рельсы 2, ролики 5, регулировочные ролики 602, элементы поворотного устройства 8 и устройства подъема 13 изготовлены полностью или частично (за счет нанесения покрытия) из высокопрочных, трещиностойких материалов, например, на основе оксидов алюминия (Аl₂O₃) или из диоксида циркония (ZrO₂).

Оценка реализуемости и достигнутого технического уровня.

Практическая реализация предлагаемого изобретения подтверждается практической реализацией его отдельных составляющих блоков.

Предлагаемое кресло реализовано сборно-разборным, является многоразовым с возможностью замены после сейсмотолчков поврежденных узлов в срок не более 5-7 часов.

Современные технологии создания высокопрочных материалов с высокой износо- и трещиностойкостью позволяют создавать материалы на основе оксида алюминия с высоким сочетанием «микротвердость-трещиностойкость»: 19,4 ГПа и 7,3 МПа⋅м^0,5 (Иванов В.В., Кайгородов А.С., Хрустов В.Р., Паранин С.Н., Спирин А.В. Прочная керамика на основе оксида алюминия, получаемая с использованием магнитно-импульсного прессования композитных нанопорошков. Российские нанотехнологии, Том. 1, №1-2, 2006, Москва, с. 201-207). Также разработаны материалы на основе наноструктурированных кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония с сочетанием вышеприведенных параметров: 13,2 ГПА - 10,0 МПа⋅м^0,5 (Борик М.А., Бублик В.Т., Вилкова М.Ю., Кулебякин А.В. и др. Структура, фазовый состав и механические свойства кристаллов ZrO₂, частично стабилизированных Y₂O₃. Материалы электронной техники, №1(65), 2014, с. 58-64).

Технологии создания регулярного микрорельефа на поверхностях изделий тоже уже достаточно развиты и их можно использовать для нанесения на контактирующие поверхности подвижных элементов (Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. - 2-3 изд. Перераб. И доп. - Л. Машиностроение, Ленигр. Отд-ние, 1982. - 248 с, ил.)

Для снижения трения в подвижных узлах могут применяться уже достаточно широко употребляемые сухие смазки, разработанные за рубежом (Сухие смазки. Инновация в мире смазочных материалов. URL: https://www.mirsmazok.ru/press/247.html, дата обращения: 05.12.2017) и в России (Сухая смазка FORUM. Уникальная технология. Разработка Российской Академии Наук URL:http://сухаясмазка.рф/, дата обращения: 05.12.2017).

В 2016 году предложенное кресло было испытано на воздействие вертикально-бокового удара F_вбу значением 7g, подтвердив высокую надежность и соответствие современным международным требованиям безопасности и к настоящему времени уже поставлена их первая опытная партия, что подтверждает практическая реализуемость предложенного.

Таким образом, предложенное кресло имеет более высокие скорость линейных перемещений, до 2 м/с и срок службы в период работы до землетрясения, также оно обладает более простой конструкцией и более высокой сейсмостойкостью и, таким образом, успешно решает поставленные технические задачи.

Изобретение относится к оборудованию рабочего места оператора и направлено на повышение надежности эксплуатации и повышение сейсмостойкости. Кресло оператора сейсмостойкое, содержащее рельсы, каретку, устройство фиксации отката, поворотное устройство, устройство фиксации поворота, сиденье кресла, спинку, устройство отклонения спинки, устройство подъема, подлокотники, подголовник и привязную систему. Рельсы выполнены прямолинейными, а между полом и рельсами введена плита. Между кареткой и рельсами, образуя второй рельсовый подшипник, введены с каждой стороны вертикально вращающиеся ролики и регуляторы зазора, каждый из которых содержит по горизонтально вращающемуся ролику и приводу с возможностью горизонтальных смещений последнего для регулировки зазора с рельсами. Линейные перемещения каретки вдоль рельсов осуществляются за счет перекатывания роликов с шагом фиксации отката из следующего ряда: 0,05 м, 0,1 м, 0,15 м, 0,2 м, 0,25 м. Угловые перемещения кресла осуществляются в любом из направлений с максимальным поворотом не более 180° с шагом из следующего ряда: 15°, 30°, 45°, 60° и 90°, а крепление подлокотников к креслу осуществлено за счет механического соединения с сиденьем. На внешних поверхностях подшипников сформирован регулярный микрорельеф с нанесением смазки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Кресло оператора сейсмостойкое, содержащее рельсы, каретку, устройство фиксации отката, поворотное устройство, устройство фиксации поворота, сиденье кресла, спинку, устройство отклонения спинки, устройство подъема, подлокотники, подголовник, привязную систему, при этом рельсы формируют рельсовую колею для перемещений кресла и выполнены на основе профилированных полос с верхней и нижней горизонтальными полками и перемычкой между ними, а также креплением нижними полками к полу, причем в рельсах сформированы отверстия для фиксации отката, а в начале и конце рельсов установлены ограничители для исключения выкатывания кресла за пределы рельсовой колеи, при этом устройство фиксации отката с возможность стопорения кресла при перемещениях включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отката, с возможностью перемещений кресла до выбранного положения во время поворота этой ручки отката, причем сверху к каретке прикреплено поворотное устройство, в котором сформированы отверстия для фиксации поворота, с возможностью угловых перемещений кресла за счет вращающегося соединения на основе подшипника, а устройство фиксации поворота с возможность стопорения кресла при угловых перемещениях включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отката с возможностью угловых перемещений кресла до выбранного положения, соответствующего вышеупомянутым отверстиям во время поворота этой ручки, при этом сзади сиденья кресла установлена спинка с возможностью ее отклонения, при этом устройство отклонения спинки включает, как минимум, установленную на сиденье поворачивающуюся ручку отклонения спинки с возможностью отклонения спинки до выбранного положения во время поворота этой ручки, причем устройство подъема с возможностью стопорения кресла при его вертикальных перемещениях включает, как минимум, пружины подъема и поворачивающуюся ручку подъема, установленную на сиденье кресла, с возможностью его вертикальных перемещений до выбранного положения за счет использования подвижного соединения на основе первого рельсового подшипника во время поворота этой ручки, а подлокотники прикреплены к креслу с возможностью поворота их до вертикального положения, заподлицо со спинкой, при этом подголовник установлен сверху спинки с возможностями его выдвижения и фиксации в дискретных положениях, отличающееся тем, что рельсы выполняют прямолинейными, а между полом и рельсами введена плита, при этом между кареткой и рельсами, образуя второй рельсовый подшипник, введены с каждой стороны, как минимум, по два вертикально вращающихся ролика и по два регулятора зазора, каждый из которых содержит по горизонтально вращающемуся ролику и приводу с возможностью горизонтальных смещений последнего для регулировки зазора с рельсами, причем линейные перемещения каретки вдоль рельсов осуществляются за счет перекатывания роликов с шагом фиксации отката из следующего ряда: 0,05 м, 0,1 м, 0,15 м, 0,2 м, 0,25 м, угловые перемещения кресла осуществляются в любом из направлений с максимальным поворотом не более 180° с шагом из следующего ряда: 15°, 30°, 45°, 60° и 90°, а крепление подлокотников к креслу осуществлено за счет механического соединения с сиденьем, при этом плита и элементы подшипника и рельсовых подшипников выполнены полностью или частично из высокопрочных материалов, а на внешних поверхностях элементов вышеупомянутых подшипников сформирован регулярный микрорельеф с нанесением смазки.

2. Кресло по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оси вращающегося ролика в приводе использована с возможностью поворотов ось с эксцентриситетом.