ВОДОЛАЗНЫЙ ШЛЕМ Российский патент 2019 года по МПК B63C11/06 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания в водолазной технике для выполнения подводных, аварийно-спасательных и других видов водолазных работ.

Известна конструкция водолазного шлема УВС-50М (О.М. Слесарев. Водолазная техника ВМФ. ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО. Москва. 1990.). Шлем состоит из котелка и манишки. На котелке смонтированы передний (съемный) и два боковых иллюминатора. В верхней части имеется обух для взятия водолаза на подвес. На тыльной стороне шлема установлены травящий головной клапан и воздухотелефонный ввод. Травящий головной клапан обеспечивает периодическое удаление избытка воздуха из снаряжения. Воздухотелефонный ввод предназначен для присоединения воздушного шланга, по которому подается воздух для дыхания, и ввода телефонного кабеля в шлем. Манишка обеспечивает устойчивое удержание шлема на плечах. Масса шлема с манишкой составляет 18,5 кг. Шлем является основным элементом вентилируемого водолазного снаряжения, которое обеспечивает необходимые параметры дыхательной среды водолаза путем непрерывной подачи сжатого воздуха по шлангу с поверхности в подшлемное пространство и удаления его избытка в воду через травящий клапан.

Недостатками указанного технического решения являются: отсутствие органов управления воздухоподающим устройством, которым может управлять сам водолаз по своему усмотрению (водолаз управляет только травящим головным клапаном); отсутствует возможность переключения на другой источник воздуха (имеется только воздушный шланг), что снижает надежность снаряжения; отсутствует возможность использования дополнительных устройств (светильника и телекамеры); большой внутренний объем котелка приводит к большой положительной плавучести шлема в воде, приходиться утяжелять шлем и манишку используя дополнительные груза (нагрудный, заспинный, поясные). Подвижность шлема относительно корпуса водолаза отсутствует, отсюда возникает необходимость в боковых иллюминаторах. Из-за больших габаритов и веса водолаз не способен одеть снаряжение самостоятельно без посторонней помощи. Удаленность головы водолаза от иллюминаторов ограничивает обзорность и уменьшает поле зрения.

Известна конструкция водолазных шлемов вентилируемых снаряжений СВВ-97, НВС, РВС и СВС-20 (П.А. Боровиков, Водолазное дело России. С конца 1930-х годов и до наших дней. Москва. «Нептун». 2017.). Шлема перечисленных снаряжений, по сути, являются современным исполнением вышеописанного шлема УВС-50М и более ранних. Они состоят из котелка с двумя простыми иллюминаторами, или одним иллюминатором сложной геометрии, рыма для подвеса и переноски, воздухоподающего устройства расположенного снаружи котелка с органами управления для водолаза, травящего устройства, приспособления для крепления светильника и телекамеры, сварочного щитка. В состав снаряжения вошел резервный аппарат с аварийным запасом воздуха, что повысило надежность снаряжения, но при этом увеличилось количество и сложность арматуры.

Недостатком указанного технического решения является большой вес шлема и всего снаряжения, т.к. объем шлемов остается достаточно большим -как следствие большая положительная плавучесть, которую необходимо компенсировать большим весом. Подвижность головы относительно корпуса не изменилась, шлем, по-прежнему, лежит на плечах водолаза, что сковывает его естественную подвижность. Водолаз так же не способен самостоятельно одеть снаряжение. Вся арматура расположена снаружи шлема в плохо контролируемых водолазом зонах, что делает ее уязвимой от механических повреждений.

Известна конструкция шлемов снаряжения водолазного универсального СВУ-5 (П.А. Боровиков, Водолазное дело России. С конца 1930-х годов и до наших дней. Москва. «Нептун». 2017) в двух исполнениях: вентилируемом и автоматном. Известна конструкция шлемов "Superlite" американской фирмы "KIRBE MORGAN" (https://batiskaf.u). Перечисленные шлема (прототипы), в общем случае, состоят из следующих основных узлов: котелка являющегося основой шлема образующего герметичное пространство для размещения головы водолаза и служащего основой для крепления всей необходимой арматуры и устройств, иллюминатора, рыма для переноса и подвеса, рымов для светильника и видео- или телекамеры, фланца для крепления шейного кольца, шейного кольца предназначенного для герметичного соединения с гидрокомбинезоном, воздухоподающего устройства (включающего: распределительный блок (блок вентилей) и легочный автомат вдоха), травящего клапана (клапана выдоха) или легочного автомата выдоха, полумаски с клапанами вдоха для изоляции рта и носа водолаза от остального подшлемного пространства, телефонномикрофонной гарнитуры, подшлемника для регулировки положения головы и ее фиксации, атмосферного клапана для дыхания атмосферным воздухом, устройства обдува иллюминатора и носового упора для выравнивания давления в среднем ухе. Шлема имеют меньший объем, располагаются на голове водолаза, что позволяет поворачивать голову вместе со шлемом относительно корпуса, глаза водолаза располагаются максимально близко к иллюминатору, что увеличивает поле зрения и улучшает обзорность.

Недостатком данной конструкции является все еще большой вес 12÷15 кг, что создает неудобство при одевании снаряжения и подготовки его к работе. Вес шлема складывается в основном из фланца, шейного кольца и дополнительных грузов, которые предназначены для компенсации положительной плавучести шлема. Весь вес приходится удерживать на голове. Основные узлы находятся снаружи шлема в плохо контролируемой водолазом зоне и подвержены механическим воздействиям. При глубоководных погружениях с использованием для дыхания гелиокислородных дыхательных смесей и при погружениях при отрицательных температурах воздуха и воды, требуется подогрев дыхательных смесей. В данной конструкции осуществлять подогрев дыхательной смеси очень затруднительно и малоэффективно.

Техническая задача изобретения - конструкция водолазного шлема универсального (для вентилируемого или автоматного исполнения) с достаточным внутренним объемом для размещения головы с максимальными антропометрическими параметрами, но минимальным весом на суши и минимальной положительной плавучестью в воде, с защитой основных узлов от механических воздействий, с возможностью подогрева дыхательной газовой смеси и с возможностью регулирования положения головы внутри шлема.

Техническая задача решена в конструкции водолазного шлема, состоящего из котелка внутренний объем, которого разделен на две полости мягкой герметичной оболочкой. Котелок и мягкая герметичная оболочка герметично соединяются по периметру иллюминатора, по периметру фланца, травящего устройства и воздухоподающего устройства (или легочного автомата). Внутренняя полость котелка является внешней полостью мягкой герметичной оболочки. Котелок имеет два клапана, один размещен в нижней части котелка и предназначен для заполнения внутренней полости водой при погружении водолаза под воду, второй располагается в верхней части и предназначен для вытравливания воздуха из полости при заполнении ее водой. Во внутренней полости котелка располагаются: устройство для регулирования положения головы водолаза, воздухоподающее устройство (или распределительный блок с легочным автоматом), светильник, видео- или телекамера, кабели и соединители. Внутренняя полость мягкой герметичной оболочки сухая и предназначена для размещения головы водолаза. В ней размещаются: полумаска, телефонномикрофонная гарнитура, устройство обдува иллюминатора и устройство для выравнивания давления в среднем ухе. Котелок и мягкая герметичная оболочка имеют необходимый объем для размещения головы водолаза с максимально возможными антропометрическими параметрами и всех основных узлов.

Технический результат - шлем с достаточным внутренним объемом для размещения головы с максимальными антропометрическими параметрами, но минимальным весом на суше и минимальной положительной плавучестью в воде - достигается тем, что внутренний объем котелка разделен мягкой герметичной оболочкой на две полости, причем одна полость, предназначенная для размещения головы водолаза, остается сухой, а другая (балластная) заполняется водой при погружении шлема под воду, посредством двух клапанов расположенных на котелке. При этом положительная плавучесть шлема компенсируется заполняемой балластной водой только в момент погружения и ее нет необходимости компенсировать дополнительными грузами, а при выходе водолаза из-под воды, балластная вода внутри шлема сливается посредством тех же клапанов и шлем на суше принимает минимальный вес. Появляется возможность регулирования плавучести шлема самим водолазом в зависимости от условий его работы изменением объемов сухой и балластной полостей. Снижение веса шлема на суше достигается отсутствием дополнительных грузов, а также возможностью изготовления рыма, фланца и шейного кольца из легких материалов (пластики или легкие сплавы).

Технический результат - защита основных узлов от механических воздействий - достигается тем, что устройства, кабели и соединители, размещены внутри котелка и не подвергаются внешним воздействиям, а соединения шлема с внешними соединителями (воздушными шлангами, кабелями для связи, светильника камеры и т.п.), расположены в нижней затылочной части котелка, которая подвержена механическим воздействиям в малой степени.

Технический результат - возможность подогрева дыхательной газовой смеси - достигается тем, что в балластную полость котелка, в которой размещено воздухоподающее устройство, имеется возможность залить теплую балластную воду, которая обогревает воздухоподающее устройство и соединители, а также дыхательную газовую смесь, находящуюся в них, а также саму сухую полость мягкой герметичной оболочки и дыхательную газовую смесь находящуюся в ней, которая и поступает на вдох водолаза. Таким образом, дыхательная газовая смесь подогревается на двух этапах. На первом этапе в воздухоподающей арматуре и на втором этапе в сухой полости перед непосредственным поступлением на вдох водолаза. Помимо этого, теплая балластная вода обогревает и голову водолаза. Температура балластной воды может поддерживаться теплотой от светильника, от головы самого водолаза, от дополнительного подогревателя размещенного внутри котелка, а также проточной теплой водой через шланг, присоединенный к заливному клапану, при этом излишки воды сливаются через второй клапан.

Технический результат - возможность регулирования положения головы внутри шлема - достигается тем, что в балластной полости расположено устройство регулирования положения головы, состоящее из регулируемых водолазом ложементов лобно-височно-теменного и затылочно-теменного, а так же регулируемого ремешка для подбородка (при необходимости). Ложементы регулируются таким образом, чтобы голова с любыми возможными антропометрическими параметрами располагалась таким образом, чтобы лицо водолаза плотно прилегало к полумаске шлема. Положение полумаски фиксированное, обеспечивающее минимальное расстояние глаз водолаза от иллюминатора шлема.

На фиг. 1 показана принципиальная схема водолазного шлема в автоматном исполнении с включенной системой обдува иллюминатора и заполненной балластной полостью.

На фиг. 2 показана принципиальная схема водолазного шлема в вентилируемом исполнении с подачей проточной теплой балластной воды по шлангу с поверхности, фаза вдоха.

Водолазный шлем (фиг. 1, 2) состоит из:

- котелка 1 с иллюминатором 2, фланцем 3, клапаном 4 для заполнения шлема балластной водой при погружении водолаза в водоем, клапаном 5 для вытравливания воздуха и с мягкой герметичной оболочкой 6;

- полумаски 7 с клапаном вдоха 7.1; устройства для выравнивания давления в среднем ухе 8; устройства связи с микрофоном 9.1, динамиками 9.2 и кабелями 9.3; шейного кольца 10 с шейным обтюратором 10.1; рыма 11; устройства, регулирующего и фиксирующего положение головы водолаза, состоящего из лобно-височно-теменного ложемента 12.1, затылочно-теменного ложемента 12.2 и ремешка для подбородка 12.3;

- газоподающего устройства состоящего: из распределительного блока (блока клапанов) 13.1, устройства обдува иллюминатора 13.2, атмосферного клапана 13.3, легочного автомата 13.4 для автоматного исполнения (фиг. 1), блока подачи 13.5 для вентилируемого исполнения (фиг. 2) и соединителей (трубок или шлангов) 13.6;

- травящего устройства 14.2 (фиг. 2), которое для автоматного исполнения (фиг. 1) выполнено в виде клапана выдоха 14.1;

- узлов соединения с внешними источниками 15;

- опциональных устройств: светильника 16 (фиг. 1), устройства слива воды, сварочного щитка, видео- или телекамеры, легочного автомата выдоха для снаряжения с замкнутой системой дыхания вместо травящего устройства, нагревателя балластной воды (на фигурах не показаны), шланга для подачи теплой воды 17 (фиг. 2) для снаряжения с системой водообогрева.

Работа водолазного шлема не отличается от работы существующих шлемов - голова водолаза находится в сухой герметичной полости А (фиг. 1), водолаз дышит привычным образом с помощью известных устройств, выполняя привычные действия и манипуляции. Принципиальным отличием в работе изобретения является - заполнение балластной полости шлема Б балластной водой для компенсации положительной плавучести шлема в момент погружения водолаза в водоем и сливание ее при выходе водолаза из водоема. При этом клапаны 4 и 5, предназначенные для заливания воды и стравливания воздуха, могут управляться ручным способом самим водолазом, либо с помощью автоматических устройств, либо с посторонней помощью. Например, для работы при отрицательных температурах воды и воздуха, обеспечивающий может заполнить полость Б, с помощью воронки, заранее подогретой балластной водой через клапан 5 перед непосредственным погружением. Или может использоваться специальная система водообогрева, для чего шланг 17 (фиг. 2) присоединяется к клапану 5, тогда теплая балластная вода заполняет полость Б, а ее излишки через клапан 4 сливаются в окружающую среду, либо могут возвращаться в систему через присоединенный к нему шланг.

Для заполнения балластной полости Б водой из водоема, непосредственно при погружении, необходимо одновременно открыть клапаны 4 и 5 или поочередно - сначала клапан 4 для заполнения полости Б, а затем клапан 5 для вытравливания воздуха из полости Б и закрыть их после полного заполнения полости Б. Для слива балластной воды при выходе из водоема, необходимо опять открыть клапана 4 и 5 одновременно или поочередно - сначала клапан 5, затем клапан 4.

Отличительной особенностью является возможность регулирования положительной плавучести шлема посредством изменения объемов полостей А и Б (фиг. 1, 2). Для увеличения положительной плавучести необходимо приоткрыть любой из клапанов 4 или 5, и одновременно, загрубив травящее устройство 14.1 или 14.2, подать в полость А избыточное количество дыхательной газовой смеси, например, с помощью устройства обдува иллюминатора 13.2, которое вытеснит часть балластной воды и объем полости Б уменьшится, после чего клапаны 4 и 5 опять закрыть. Результатом станет увеличение объема полости А и как следствие увеличение положительной плавучести шлема. Для уменьшения положительной плавучести шлема, необходимо приоткрыть любой из клапанов 4 и 5, и одновременно создать разряжение в полости А, ограничив поступление дыхательной газовой смеси, посредством которого в полость Б добавится количество балластной воды и объем полости Б увеличится, после чего закрыть клапана.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания в водолазной технике для выполнения подводных, аварийно-спасательных и других видов водолазных работ. Водолазный шлем, состоящий из котелка с иллюминатором и фланцем, полумаски, устройства для выравнивания давления в среднем ухе, устройства связи, устройства слива влаги и устройства обдува иллюминатора, расположенных внутри котелка, газоподающего устройства, травящего устройства, атмосферного клапана, светильника, камеры (теле- или видео-), сварочного щитка и рыма, расположенных снаружи котелка, подшлемника и подкладки для подбородка, регулирующих и фиксирующих положение головы водолаза, шейного кольца для соединения с гидрокомбинезоном, узлов соединения с внешними источниками (газовой дыхательной смеси, электропитания, связи и теплой воды для обогрева). Согласно изобретению внутренняя полость котелка разделена мягкой герметичной оболочкой на две полости, при этом пространство между котелком и мягкой герметичной оболочкой заполняется балластной водой при погружении водолаза в водоем и освобождается от балластной воды при выходе из водоема, через клапаны, расположенные на котелке, которые управляются вручную самим водолазом. Изобретением решена задача минимального веса на суше и минимальной положительной плавучестью в воде, с защитой основных узлов от механических воздействий, с возможностью подогрева дыхательной газовой смеси и с возможностью регулирования положения головы внутри шлема. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Водолазный шлем, состоящий из:

- котелка с иллюминатором и фланцем;

- полумаски, устройства для выравнивания давления в среднем ухе, устройства связи, устройства слива влаги и устройства обдува иллюминатора, расположенных внутри котелка;

- газоподающего устройства, травящего устройства, атмосферного клапана, светильника, камеры (теле- или видео-), сварочного щитка и рыма, расположенных снаружи котелка;

- подшлемника и подкладки для подбородка, регулирующих и фиксирующих положение головы водолаза;

- шейного кольца для соединения с гидрокомбинезоном;

- узлов соединения с внешними источниками (газовой дыхательной смеси, электропитания, связи и теплой воды для обогрева);

отличающийся тем, что

внутренняя полость котелка разделена мягкой герметичной оболочкой на две полости, при этом пространство между котелком и мягкой герметичной оболочкой заполняется балластной водой при погружении водолаза в водоем и освобождается от балластной воды при выходе из водоема, через клапаны, расположенные на котелке, которые управляются вручную самим водолазом.

2. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что мягкая герметичная оболочка герметично соединяется с котелком по периметру иллюминатора, по периметру фланца, по периметру травящего устройства и по периметру легочного автомата или блока подачи и имеет герметичные вводы для устройства обдува иллюминатора, устройства слива влаги и кабеля связи.

3. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что устройство, регулирующее положение головы водолаза относительно шлема, газоподающее устройство с трубками (или шлангами), светильник и видео- или телекамера с кабелями, а также кабель связи расположены между котелком и мягкой герметичной оболочкой.

4. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что полумаска, устройство для выравнивания давления в среднем ухе, устройство связи, устройство слива влаги и устройство обдува иллюминатора расположены внутри мягкой герметичной оболочки.

5. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что устройство, регулирующее положение головы водолаза относительно шлема, выполнено в виде двух регулируемых ложементов - лобно-височно-теменного и затылочно-теменного, а также имеется ремешок для подбородка.

6. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что на котелке имеется арматура для обеспечения водообогрева полости между котелком и мягкой герметичной оболочкой посредством подачи проточной теплой воды по шлангу и слива ее избытка в окружающую среду или в замкнутую систему.

7. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что в полости между котелком и мягкой герметичной оболочкой имеется устройство подогрева балластной воды.

8. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что фланец, рым и шейное кольцо выполнены из легких материалов (пластик, резина, легкий сплав металлов и т.п.).

9. Водолазный шлем по п. 1, отличающийся тем, что клапаны для заполнения и слива балластной воды управляются автоматическими устройствами.