Универсальный "противогаз-бронешлем" Российский патент 2021 года по МПК A62B18/00 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека, а именно к области вооружения и экипировки, к разработкам защитного обмундирования.

В условиях ведения боевых действий, в том числе, при применении оружия массового поражения (ОМП) для сохранения боеспособности личного состава, одним из основных элементов боевой индивидуальной экипировки военнослужащего будут являться средства индивидуальной защиты (СИЗ) кожи и органов дыхания.

Ближайшим из аналогов предлагаемого технического решения является устройство для защиты органов дыхания и головы - «противогаз-бронешлем», включающий дыхательную маску, фильтрующе поглощающую систему и шлем. /Патент RU №190408 U9, МПК А62В 18/00. Заявка №2018115934 от 26.04.2018 г. Опубликовано 16.10.2019 г. Авторы: Хантов В.П.; Мигачев Ю.С.; Мигачев А.С.; Горошинкин М.В.; Камьянов А.А.; Ешигин М.Ю./

При несомненных достоинствах предложенного устройства оно не универсально и не может обеспечить военнослужащему вариабельный уровень защиты в соответствии с типом примененного ОМП и изменения значений его поражающих факторов в динамике использования данного средства, что обусловлено следующими недостатками конструкции данного аналога:

- размещением двух поглотительных фильтров в передней части лицевой маски, что является помехой при ведении стрельбы из стрелкового оружия и при работе с оптическими приборами. Кроме того, изготовление фильтров из двух нетканых лепестков с нанесенным сорбентом недостаточно для обеспечения поглощения отравляющих веществ и токсичных химикатов (ОВ и ТХ). Доказательством этому является респиратор РОУ /Респиратор РОУ (респиратор общевойсковой универсальный) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: artprotek.ru/428-respirator-rou.html/, свободный - (07.11.2020)/, у которого сорбент нанесен на всю площадь лицевой части, но он обеспечивает только кратковременную защиту;

- необходимостью постоянного использования противогаза без наличия радиоактивного, химического и биологического (РХБ) заражения (при отсутствии положения «наготове»). Это вызывает «отработку» фильтрующе-сорбирующих элементов (ФСЭ) примесями, сопутствующими деятельности войск (выхлопными и пороховыми газами, маскирующими аэрозолями и т.д.), необходимость замены ФСЭ и зарядки аккумулятора, работавшего вхолостую. При избыточной величине сорбционной емкости прежних коробок противогазов поглощение посторонних примесей было не значимым, при снижении массы сорбента данный эффект становится существенным;

- жестким креплением подмасочника, ограничивающего активные физические действия военнослужащего в ходе боя и не предотвращающее запотевание забрала;

- наличием одновременно клапанов выдоха и клапана избыточного давления, что отягощает конструкцию устройства, так как сами выдыхательные клапаны могут выполнять функцию сброса избыточного давления;

- наличием полосы обтюрации по линии горла, что при требованиях по коэффициенту проницаемости 10^-6 (10^-4%) приведет к затруднению дыхания. На физическом уровне это соответствует переносу суммарного механического давления шлем-маски существующего противогаза с головы на дыхательный тракт.

Устранение перечисленных недостатков и решение данной технической проблемы достигается тем, что универсальный «противогаз-бронешлем», состоящий из корпуса-шлема, защитного стекла (забрала), переговорного устройства, клапана выдоха, ФСЭ, устройства для безопасного приема жидкости, отличающийся от прототипа тем, что в предлагаемом устройстве для защиты органов дыхания применяют сменные (съемные) ФСЭ двух или трех типов с разными параметрами для селективного их использования в зависимости от поражающего фактора ОМП, расположенные симметрично с обеих сторон шлема в области уха-виска и выполненные в виде плоских дисков, разделенных на сегменты, заполненные сорбентом, с направлением потока воздуха от периферии внутрь с последующим его поступлением в воздуховоды.

Для защиты от запотевания используют носогубный эластичный экран (или носогубный обтюратор) с гибким соединением с корпусом шлема. Элементы средства защиты соединяют эластичными штуцерами, герметизируемыми винтовой резьбой (или байонетным разъемом) по их фланцам к корпусу шлема. Универсальный «противогаз-бронешлем» выполняют в разборном варианте, предполагающем, например, винтовое крепление кромки полосы обтюрации по всему периметру шлема. Сплошную полосу обтюрации располагают не на уровне горла, а по подбородку, линии нижней части лица и верхней части шеи.

Это предполагает технический результат, заключающийся в обеспечении оперативной готовности и работоспособности универсального средства защиты органов дыхания и головы военнослужащих при угрозе и опасности РХБ заражения при одновременном снижении изнуряющего воздействия на человека и обеспечения достаточной защищенности.

Предлагаемое техническое решение поясняется 4 фигурами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство: универсальный «противогаз-бронешлем» (УПБ) для защиты органов дыхания и головы военнослужащих Сухопутных войск (Национальной гвардии) для действий в условиях РХБ заражения (при противодействии активным беспорядкам), вид сбоку.

Устройство для защиты органов дыхания и головы «противогаз-бронешлем» состоит из следующих основных элементов:

- тканево-полимерного корпуса шлема (1), являющегося основным несущим элементом устройства;

- защитного стекла (забрала) (2);

- подмасочника или носогубного эластичного экрана для противодействия запотеванию забрала при дыхании (3);

- переговорного устройства с микрофоном (4);

- клапана выдоха (5);

- круговой полосы обтюрации головы военнослужащего (по линии подбородка, нижней части лица и шеи с нижней выступающей кромкой, закрепленной к внутренней поверхности бронешлема по всему его периметру), выполненная из эластичного материала, соединенная с носогубным экраном для обеспечения герметичности (6). Крепление полосы обтюрации и подмасочника показано на фиг. 2;

- капюшона, прикрепленного к нижней части шлема, свободно ниспадающего к плечам (7);

- двух симметрично расположенных внутренних воздуховодов (8), соединяющих ФСЭ (ФСЭ №1, №2, №3) с носогубным экраном;

- дискообразных ФСЭ (9) сменного типа, суточного применения с разными параметрами (характеристиками, два или три) со встроенными клапанами вдоха. Конструкция ФСЭ представлена на фиг. 3.

Примечания:

1. Другие элементы, планируемые для размещения на защитном шлеме (средство связи, фонарик и т.п.) - не показаны.

2. Устройство для питья (приема жидкой пищи) не показано, размещено справа симметрично клапану выдоха.

Наиболее важными конструктивными решениями, реализованными в предложенном защитном устройстве (УПБ), являются:

- использование дискообразных сменных ФСЭ суточного применения для селективного использования, в зависимости от типа применяемого ОМП и динамики изменения поражающих факторов в условиях угрозы и опасности РХБ заражения, с различными параметрами (по коэффициенту проницаемости и, соответственно, сопротивлению дыханию), позволяющих обеспечить комплексную защиту от радиоактивной пыли (РП), отравляющих веществ (ОВ), промышленных токсичных химикатов (ТХ) и биологических средств (БС) с предложенными конструктивными решениями (фиг. 3);

- вариант эксплуатации в режиме «наготове» с возможностью превентивного перевода в положение «боевое» в условиях угрозы РХБ заражения, и с оперативностью не более 3-4 с в условиях опасности заражения, что снижает возможные поражения войск до 50 раз по сравнению с существующей организацией использования СИЗ после срабатывания приборов разведки;

- обоснованные рекомендации по организации использования военнослужащими УПБ в различных условиях боевой обстановки и места подразделения военнослужащего в боевом порядке (оперативном, стратегическом построении) войск.

Схема соединения внешних элементов шлема для достижения герметизации от внешней среды показана на фиг. 2:

- разрез полосы обтюрации и экрана (10);

- полоса обтюрации, выполненная за цело с экраном (11) имеют по всему периметру выступающую кромку с утолщением по краю, герметизируемую по внутреннему периметру корпуса шлема (1) дугообразными полосами (12) посредством винтов (13);

- крепление к шлему переговорного устройства (4), сообщающегося с экраном посредством полого штуцера с фланцем, выполняется посредством резьбы (байонетного разъема), что обеспечивает герметизацию экрана. Аналогичный способ соединения и герметизации используется для выдыхательного клапана и устройства для питья.

Универсальность предлагаемого «противогаза-бронешлема», замещающего респиратор и противогаз обеспечивается использованием разных типов ФСЭ с различающимися характеристиками сопротивления дыханию:

- для кратковременной эксплуатации, в течение не более часа, - (затрудненное дыхание) ФСЭ №1;

- в течение остального времени - (облегченное дыхание) применением ФСЭ №2:

- для защиты только от РП и вторичного аэрозоля БС возможно применение только ФСЭ №3.

Фильтры расположены симметрично с обеих сторон шлема в области уха-виска, что не нарушает обзор при стрельбе или работе с оптическими приборами.

Фильтр №1 предназначен для защиты от РП, OB, ТХ и БС (как в существующих противогазах) с коэффициентом проницаемости (К_пр), равным 10^-6 (затрудненное дыхание). Данное высокое значение коэффициента соответствует требуемому уровню защиты военнослужащих от первичного облака БС в течение первого получаса после применения БО. Для защиты от поражающих факторов химического оружия достаточным является значение К_пр, равное 10^-4. Запасные ФСЭ могут храниться в отдельной укладке военнослужащего или размещаться в запасах подразделения, например, на штатной технике подразделений.

Фильтр №2 с коэффициентом проницаемости, равным 10^-4 (облегченное дыхание) предназначен для защиты от РП, ОВ и ТХ, а также от БС в первичном и вторичном облаке по истечении получаса после применения биологического оружия (БО).

Возможно использование третьего ФСЭ №3 только фильтрующего типа для защиты от РП и вторичного аэрозоля БС с К_пр, равным 10^-3 (более облегченное дыхание по отношению к ФСЭ №2). Фильтр №3 может применяться для замены фильтра №1 или №2 и размещаться в укладке (отдельном кармане) экипировки военнослужащего.

Наличие двух или трех ФСЭ должно определяться экономической целесообразностью и возможностями полной экипировки военнослужащего. Хотя нужно отметить, что фильтрующий элемент №3 намного дешевле ФСЭ №1 и №2.

Отметим, что сопротивление дыханию обратно пропорционально значению К_пр, поэтому применение ФСЭ №2, 3 направлено на снижение изнурения военнослужащих при длительном выполнении ими задач в зонах РХБ заражения, но при достаточном уровне защищенности. Разница между минимальным и максимальным значением К_пр ФСЭ №1 (используемым не более часа) и ФСЭ №2, 3 (длительного применения) достигает трех порядков, что обеспечивает снижение изнурения.

Достижение заявленного технического результата обеспечивается особой конструкцией ФСЭ. Поскольку в современных противогазах при наличии сорбента существует так называемый проскоковый слой, в котором поглощение примесей по ходу зараженного воздуха практически не происходит, глубина этого слоя в зависимости от структуры и плотности укладки сорбента может достигать 1 см. Это же явление будет иметь место и при наличии нетканых сорбентов, но при меньшей глубине слоя, что снижает расчетное (ожидаемое) значение сорбционной способности изделия в целом.

Для снижения данного эффекта в независимости от того, какой сорбент используется (обычные гранулы или нетканые материалы с сорбирующей способностью) в предлагаемом устройстве используют конструкцию ФСЭ, представленную на фиг. 3. Это плоские диски, разделенные на сегменты, заполненные сорбентом (14), с направлением потока воздуха от периферии внутрь через боковую перфорацию (15) с его поступлением через клапан вдоха (16) в воздуховоды (8), прилегающие к внутренней стороне корпуса шлема (1) до носогубного устройства. Диски ФСЭ оснащены крышками (17), которые имеют поворотный рычаг (18). Рычаг предназначен для обеспечения положения УПБ «наготове» и «боевое». Крепление ФСЭ к шлему - посредством винтовой резьбы (байонетным разъемом) с использованием эластичной прокладки. Сорбент от перфорации отделен фильтрующим материалом (19) для его фиксации.

Схема конструкции воздухоприемного устройства и подачи воздуха от штуцера крепления ФСЭ к носогубному экрану представлена на фиг. 4. Воздухоприемное устройство (20) из жесткого полимера имеет штуцер (21) овальной формы и крепится к внутренней части корпуса шлема (1) двумя вариантами: посредством винтов (сборный вариант изготовления) или пайкой. Выбор варианта - при изготовлении опытных образцов. Штуцер обеспечивает соединение воздухоприемника с эластичным воздуховодом (8) для подачи воздуха внутрь экрана.

Примечание: на фиг. 3 и 4 стрелками показано направление движения вдыхаемого воздуха.

Включение и отключение ФСЭ осуществляют поворотом рычага его крышки. Можно предусмотреть три положения крышки:

- первое, свободное сообщение с наружным воздухом при совпадении отверстий крышек и двух ФСЭ одновременно. В этом положении перфорация ФСЭ закрыта от влаги и загрязнений;

- второе нейтральное, поворотом рычага до первого упора (например, на 90°) свободный проход воздуха в ФСЭ прекращается;

- третье, поворотом до следующего упора поднимается крышка необходимого для применения в данных условиях заражения ФСЭ и открывается перфорация для очистки наружного воздуха.

Носогубный эластичный экран (поз. 3, фиг. 1) и круговая полоса обтюрации (поз. 6, фиг. 1) крепятся к шлему (поз. 1, фиг. 1) нижней эластичной круговой кромкой, а также соединяются с переговорным устройством (поз. 4, фиг. 1), выдыхательным клапаном (поз. 5, фиг. 1), устройством для питья - эластичными штуцерами, герметизируемыми винтовой резьбой (или байонетным разъемом) по их фланцам к корпусу шлема (поз. 1, фиг. 1). Схема крепления данных элементов аналогично переговорному устройству показана на фиг. 2. ФСЭ со встроенными клапанами вдоха соединены с носогубным устройством отдельными патрубками (воздуховодами), прилегающими к внутренней поверхности шлема. Носогубный экран за счет скобы может иметь два положения: прилегающее при боевой эксплуатации, и отодвинут от лица для свободного дыхания в положении «наготове». При технических трудностях этого варианта возможно оснащение экрана цилиндрическим клапаном для сообщения с воздухом (при открытом забрале) или его перекрытия, осуществляемое вручную.

Производственное изготовление УПБ возможно двумя вариантами:

- полностью в собранном виде, при этом кромка носогубного устройства и полосы обтюрации к шлему припаивается;

- в разборном виде, сборка устройства осуществляется при высших степенях военной готовности. Элементы средств защиты для сборки выдаются военнослужащим со склада по аналогии с существующими противогазами неприкосновенного запаса. Крепление кромки осуществляется дугообразными сегментами по всему периметру шлема, например, посредством обычных винтов, фиг. 2.

Разборный вариант конструкции УПБ позволяет использовать защитный шлем военнослужащими в течение всей службы до наступления высших степеней боевой готовности, при этом проемы для защитных элементов закрывают заглушками. При производственном изготовлении в собранном виде необходимо иметь запас УПБ на складах на весь контингент военнослужащих.

Примечание - При удобстве свободного дыхания военнослужащих при открытом носогубном экране, крышка ФСЭ может иметь только два положения: закрытое и открытое для очистки воздуха. Окончательный выбор предложенных вариантов должен осуществляться на стадии испытаний опытных образцов.

Порядок перевода универсального «противогаза-бронешлема» в боевое положение:

- затаить дыхание;

- обеспечить плотное прилегание носогубного устройства (поз. 3 на фиг. 1) (за счет прижимной пружины) или при наличии клапана для свободного прохода воздуха через носогубное устройство, - перекрыть его);

- опустить забрало (поз. 2 на фиг. 1) и зафиксировать его для герметизации;

- поворотным рычагом (поз. 18, фиг. 3) перекрыть ФСЭ №2 (положение рычага - 2) и открыть для дыхания ФСЭ №1 (положение рычага - 3);

- сделать выдох.

Рациональный способ применения средства защиты любого типа является одним из необходимых условий реализации его возможностей. При этом необходимо решить задачу максимального приближения времени использования средства к длительности действия поражающего фактора и применения требуемого ФСЭ, отвечающего данной степени опасности поражающего фактора.

Предлагаемое средство защиты рекомендуется использовать превентивно по сигналу воздушной тревоги в условиях вероятного применения противником любого типа ОМП (угроза заражения). В рабочее положение переводится ФСЭ №1, имеющий наибольший показатель защиты. Далее после установления разведкой факта применения ядерного, химического или биологического оружия используют ФСЭ №2 или №3, если последний имеется (установление опасности заражения). Выше было указано, что при применении БО уже через полчаса после нанесения удара можно использовать ФСЭ №2 (при отсутствии ФСЭ №3), а при наличии ФСЭ №3 использовать только его вместо ФСЭ №2, так как он также обеспечивает надежную защиту от БО, но при меньшем его сопротивлении дыханию по сравнению с ФСЭ №2. Для защиты от РП также может использоваться ФСЭ №3.

Прекращение защитных мер военнослужащими - только после установления безопасности средствами разведки и по распоряжению командира. Такой способ организации защиты позволяет снизить поражения в десятки раз по сравнению с использованием средств защиты после срабатывания приборов радиационной, химической или биологической разведки.

Эти организационные приемы в совокупности с техническими решениями в предлагаемом средстве позволят не только уменьшить поражения войск при применении противником ОМП, а также максимально приблизить требуемый уровень защищенности военнослужащих к объективно необходимому: и по времени применения средства защиты, и по защитным характеристикам без их переизбытка. Совокупность этих мер обусловливает минимальное снижение боеспособности войск при выполнении поставленных задач в условиях радиоактивного, химического и биологического заражения.

Для формирования уверенности военнослужащих в надежности УПБ необходим учебный вариант ФСЭ с увеличенным количеством сорбента для подгонки и проверки в камерах окуривания.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом поясняется таблицей.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека, а именно к области вооружения и экипировки, к разработкам защитного обмундирования. Универсальный «противогаз-бронешлем», состоит из корпуса-шлема (1), защитного стекла - забрала (2), переговорного устройства (4), клапана выдоха (5), фильтрующе-сорбирующих элементов, устройства для безопасного приема жидкости. При этом для защиты органов дыхания применяют сменные (съемные) фильтрующе-сорбирующие элементы двух или трех типов с разными параметрами для селективного их использования в зависимости от поражающего фактора ОМП, расположенные симметрично с обеих сторон шлема в области уха-виска и выполненные в виде плоских дисков, разделенных на сегменты, заполненные сорбентом, с направлением потока воздуха от периферии внутрь с последующим его поступлением в воздуховоды. Обеспечивается оперативная готовность и работоспособность универсального средства защиты органов дыхания и головы военнослужащих при угрозе и опасности РХБ заражения при одновременном снижении изнуряющего воздействия на человека и обеспечения достаточной защищенности. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Универсальный «противогаз-бронешлем», состоящий из корпуса-шлема, защитного стекла - забрала, переговорного устройства, клапана выдоха, фильтрующе-сорбирующих элементов, устройства для безопасного приема жидкости, носогубного эластичного экрана с круговой сплошной полосой обтюрации, отличающийся тем, что для защиты органов дыхания применяют два сменных/съемных фильтрующе-сорбирующие элемента с параметрами, позволяющими обеспечить комплексную защиту от радиоактивной пыли, отравляющих веществ, промышленных токсичных химикатов и биологических средств для селективного их использования, расположенные симметрично с обеих сторон шлема в области уха-виска и выполненные в виде плоских дисков, разделенных на сегменты, заполненные сорбентом, с направлением потока воздуха от периферии внутрь с последующим его поступлением в воздуховоды.

2. Универсальный «противогаз-бронешлем» по п. 1, отличающийся тем, что включение и отключение фильтрующе-сорбирующего элемента осуществляют движением рычага поворотной крышки.

3. Универсальный «противогаз-бронешлем» по п. 1, отличающийся тем, что для защиты от запотевания используют носогубный эластичный экран - носогубный обтюратор с гибким соединением с корпусом шлема, а также имеющий два положения - «наготове» и «боевое».

4. Универсальный «противогаз-бронешлем» по п. 1, отличающийся тем, что все элементы средства защиты соединяют эластичными штуцерами, герметизируемыми винтовой резьбой или байонетным разъемом по их фланцам к корпусу шлема.

5. Универсальный «противогаз-бронешлем» по п. 1, отличающийся тем, что его выполняют в разборном варианте, предполагающем, например, винтовое крепление кромки полосы обтюрации дугообразными полосами по всему периметру шлема.

6. Универсальный «противогаз-бронешлем» по п. 1, отличающийся тем, что полосу обтюрации располагают не на уровне горла, а по линии нижней части лица и верхней части шеи.