Противоударная многослойная перчатка Российский патент 2023 года по МПК A41D19/00 A41D13/15 

Изобретение относится к защитным приспособлениям кистей рук человека и может применяться в спорте, туризме, сфере охраны труда, военном деле для снижения травматизма при ударах, толчках, низких температурах.

Одной из главных стратегических угроз национальной безопасности можно считать прогрессирующую трудонедостаточность, ожидается дальнейшее снижение доли трудоспособного населения в общей численности населения (Бабаков А.Н., Черникова А.Г. Состояние охраны труда в России // Вестник ИМСИТа. – 2013. – № 3-4. – С. 21-23). В РФ в настоящий момент реализуется национальный стандарт ГОСТ Р 54934 – 2012 «Системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья», однако, несмотря на это, статистические данные показывают рост профзаболеваемости. Выявлено, что основной причиной профпатологии являются неудовлетворительные условия труда, наличие рабочих мест с вредными и опасными условиями труда (Усикова О.В. Сравнительный анализ организации систем охраны здоровья и безопасности труда (обзор зарубежного опыта) // Сиббезопасность-Спассиб. – 2013. – № 1. – С. 249-253; Губаев Ф.А., Никитина Н.В. Анализ состояния безопасности труда при проведении дорожных работ и предложения по совершенствованию требований охраны труда // Охрана и экономика труда. – 2011. – № 3 (4). – С. 20-21).

Среди защитных средств, успешно применяющихся в профилактике травм, необходимо отметить противоударные перчатки. Известно противоударное приспособление, имеющие упругую эластичную повязку, а также пластины пластинчатых разъёмов, соединенные упругими эластичными бандажами с защелками (патент RU № 2425658, МПК A61F5/01, опубл. 10.08.2010).

Недостатком является невысокая эффективность процесса амортизации ударов или толчков, обусловленная отсутствием конструктивных энергопоглощающих элементов.

Существует также противоударное приспособление, состоящее из несущего элемента, к которому присоединена мягкая фасонная деталь и несущий элемент с мягкой фасонной деталью, выполненной в виде эластичного деформируемого элемента из геля и/или мягкого полиуретана (патент RU № 2308373, МПК B29C44/12, A41D13/06, опубл. 20.10.2002 г.). Недостатками являются недостаточно высокая энергоёмкость устройства, обусловленная работой деформируемого элемента в упругой области, а также значительные габаритные размеры устройства.

Одежда защитная при выполнении аварийно-спасательных работ (патент RU № 2448622, МПК A 41 D 13 00, опубл. 27.04.2012), комплект спецодежды с накладками, обеспечивающими защиту от механических повреждений с усилением эффекта демпферными вкладышами, установленным в накладных карманах.

Комплект спецодежды (патент RU № 112599. МПК A 41 D 13 02, опубл. 20.01.2012), включающий защитный комбинезон для защиты от осколков, порезов и воздействия огня с зонами усиленной защиты из арамидной ткани и защитными элементами для защиты локтей и коленей от механических повреждений в виде двухслойных накладок с внешним слоем из термостойкой смесовой ткани и внутренним слоем из нетканого огня термостойкого материала

Недостатками всех этих моделей являются, сложность и дороговизна исполнения, необходимость полной комплектации.

Наиболее близким техническим решением является противоударное устройство (патент RU 2578997, A41D3/06, опубл. 27.03.2016), характеризующееся тем, что включает бандаж в виде спирали или спиралей из упругопластического материала с эффектом памяти формы и с электрическими контактами на концах, в качестве материала используют эквиатомный титаноникелевый сплав, спираль по всей длине включена или интегрирована в эластичный деформируемый стержневой элемент из геля и/или мягкого полиуретана, электрические контакты снабжены защитно-декоративными колпачками или клапанами, снабжено электроконтактным нагревателем, соединенным с электрическими контактами спирали, электроконтактный нагреватель подключен к источнику питания или переменного или постоянного тока.

Однако оно не позволяет при необходимости динамически изменять локацию на кисти рук, обогревать руки, контролировать нагрев.

Техническим результатом настоящего изобретения является возможность автоматического нагрева перчатки при низких температурах, восстановление формы после пластических деформаций энергопоглощающего элемента, эффективная защита кистей рук от ударов и падений тяжелых предметов с учетом биомеханических закономерностей кистей рук при сохранении его энергопоглощательной способности.

Сущность изобретения заключается в том, что противоударная многослойная перчатка с хлопчатобумажной, шерстяной, синтетической или комбинированной основой в латексном обливе, включающая слой с проволокой, в виде спиральной навивки, выполненной из упруго-пластического материала с эффектом памяти формы на основе эквиатомного титано-никелевого сплава с электрическими контактами на концах, проволока по всей длине включена или интегрирована в эластичный пластинчатый элемент из полиуретана и снабжена электроконтактным нагревателем, соединённым с электрическими контактами спирали, электроконтактный нагреватель подключён к источнику питания, отличающаяся тем, что спиральная навивка выполнена из проволоки круглого сечения и закреплена на кожаной подложке, повторяющей контуры пальцев перчатки, кожаная подложка плотно пришита нейлоновой нитью к основе перчатки, проволока, подложка и основа покрыты латексным обливом, эластичные пластинчатые элементы из полиуретана расположены рядами и выполнены разновеликими, пропорциональными габаритам соответствующих пальцев перчатки в виде чередующихся слоев латекса и резиновых гранул, источник питания выполнен на основе литиевых батарей и соединен с блоком управления, литиевые батареи и блок управления интегрированы в эластичные латексные карманы манжеты перчатки, в блок управления встроены датчики градиента температуры в виде термопар, выведенных под первый, ближний к манжете, ряд эластичных пластинчатых элементов из полиуретана, резиновые гранулы получены из измельченных продуктов вторичной переработки резинотехнических изделий автомобильных шин.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на

фиг.1 –представлен общий вид перчатки;

фиг.2 – разрез по АА противоударной многослойной перчатки.

Противоударная многослойная перчатка с хлопчатобумажной, шерстяной, синтетической или комбинированной основой 1 в латексном обливе 2, включающая слой 3 с проволокой 4, в виде спиральной навивки, выполненной из упругопластического материала с эффектом памяти формы на основе эквиатомного титано-никелевого сплава. Проволока 4 снабжена электрическими контактами 5 на концах, а сплаву проволоки задано фазовое превращение при критической температуре в исходное состояние. Проволока 4 по всей длине включена или интегрирована в эластичный пластинчатый элемент 6 из полиуретана. Противоударная многослойная перчатка снабжена электроконтактным нагревателем 7, соединённым с электрическими контактами 5 спиральной проволоки 4. Электроконтактный нагреватель 7 подключён к источнику питания 8. При этом спиральная навивка выполнена из проволоки круглого сечения и закреплена на кожаной подложке 9, повторяющей контуры пальцев перчатки. Кожаная подложка 9 плотно пришита нейлоновой нитью 10 к основе 1 перчатки. Проволока 4, подложка 9 и основа 1 покрыты латексным обливом 11. Эластичные пластинчатые элементы 6 из полиуретана выполнены разновеликими, пропорциональными габаритам соответствующих пальцев перчатки в виде чередующихся слоев латекса 11 и резиновых гранул 12. Источник питания 8 выполнен на основе литиевых батарей и соединен с блоком управления 13. Источник питания 8 выполнен на основе литиевых батарей и блок управления 13 интегрированы в эластичные латексные карманы 14 манжеты 15 перчатки. В блок управления 13 встроены датчики 16 градиента температуры на основе малогабаритных термопар, выведенных под первый, ближний к манжете, ряд 17 эластичных пластинчатых элементов 6 из полиуретана. Резиновые гранулы 12 получены из измельченных продуктов вторичной переработки резинотехнических изделий, например, автомобильных шин.

Противоударная многослойная перчатка работает следующим образом:

Противоударные многослойные перчатки, подобранные по размеру, надеваются на левую и правую руки человека перед проведением опасных работ, связанных с риском получения травмы кистей рук посредством удара или толчка, а также при тренировочных и соревновательных спортивных мероприятиях. За счёт совокупных упругих свойств материалов перчатки плотно облегают защищаемые кисти рук.

В случае удара или толчка происходят упругие деформации эластичных элементов и спиральных проволок перчатки, при этом энергия удара поглощается и рассеивается.

В случае удара или толчка происходят упругие деформации эластичных элементов 6 и спиральной проволоки 4 основы 1, латексного облива 2 при этом энергия удара поглощается и рассеивается в виде тепла (Топилин И.В., Пономарева И.А. Об испытаниях опытной модели элемента противоударной экипировки водителей автомототранспорта (Часть 1) // Инженерный вестник Дона. – 2015. – Т. 36. – № 2-2. – С. 123), (Еремин И.И., Денисов О.В. Об испытаниях опытной модели элемента противоударной экипировки водителей автомототранспорта (Часть 2) // Инженерный вестник Дона. – 2015. – Т. 36. – № 2-2. – С. 124).

В случае значительного динамического воздействия на кисти рук, превышающего возможности упругого деформирования элементов устройства, наружный слой латексного облива 11, резиновых гранул 12, основы 1 деформируются до предельных состояний в упругой зоне, а свёрнутая спиральная проволока 4 деформируется вначале в упругой, а затем в пластической зонах. Деформации проволоки 4 круглого сечения происходят за счёт пластического изгиба витков спирали в зоне удара. При этом наибольшее поглощение энергии происходит при пластическом деформировании провоки 4, опирающейся витками спирали на кожаную подложку 9, плотно пришитую нейлоновой нитью 10 к основе 1 перчатки. (пат. RU 2073142, МПК F16F1/14,1993г., пат. RU 2256831, МПК F16F1/14, 11/18, опубл.20.07.2005).

Для восстановления формы противоударного элемента перчатки осуществляется, нагрев пластически деформированной проволоки 4, выполненной из титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы до температуры, при которой происходит восстановление формы пластически деформированных витков. Нагрев проволоки 4 из сплава с ЭПФ осуществляется за счёт электроконтактного нагревателя 7. электроконтактным нагревателем 7, соединённым с электрическими контактами 5 спиральной проволоки 4. Электроконтактный нагреватель 7 подключён к источнику питания 8. Источник питания 8 выполнен на основе литиевых батарей и соединен с блоком управления 13. Важно, что, нагрев при необходимости можно осуществлять без снятия деформированной перчатки. При этом степень нагрева, чтобы не допустить слишком сильного нагрева кистей рук, контролируется датчиками 16 градиента температуры на основе малогабаритных термопар, выведенных под первый, ближний к манжете, ряд 17 эластичных пластинчатых элементов 6 из полиуретана.

Для термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы на основе Ni-Ti значения температур, при которых происходит мартенситное превращение (восстановление формы), может составлять 320…340 К (Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М. Бернштейна / Под ред. В.А. Займовского – М.: Металлургия, 1979 – 472с.). Возврат элементов спиральной основы обеспечивается силой термоупругости сплава, из которого выполнена проволока круглого сечения при температуре восстановления формы.

После восстановления формы противоударные элементы перчатки охлаждаются до исходной температуры пассивно. Противоударные элементы с восстановленными секторами спиралей проволоки 4 вновь готов к работе, а именно к демпфированию ударов и толчков.

При низких температурах встроенные датчики 16 градиента температуры на основе малогабаритных термопар выдают сигнал блоку управления 13 на включение электроконтактного нагревателя 7, энергия при этом поступает от литиевого источника питания 8. Для удобства замены, подключения и настройки компактные литиевые батареи и блок управления 13 размещены в эластичных латексных карманах 14 манжеты 15 соответствующей перчатки.

Резиновые гранулы 12, используемые как дополнительная защита, для большего вовлечения в технологии дешевого и доступного сырья, получены из измельченных продуктов вторичной переработки резинотехнических изделий, например, автомобильных шин.

Ниже приведён пример осуществления изобретения.

Пример:

В качестве противоударной многослойной перчатки приспособления использована перчатка на комбинированной основе: 70% - хлопок, 20% - шерсть, 10% - лавсан. Противоударный элемент – проволока с диаметром спирали 2 мм, диаметр проволоки 0,8 мм, шаг между витками 1 мм и эквидистантным шагом между изгибами спиралей, пропорциональным размеру перчатки.

Эластичные пластинчатые элементы из полиуретана выполнены разновеликими, пропорциональными габаритам соответствующих пальцев перчатки в виде чередующихся слоев латекса толщиной до 5 мм и резиновых гранул с размерами крошки не более 5 мм.

При таких размерах масса перчатки составит не более 300 гр. В соответствии с методикой расчёта энергопоглащения упруго-пластических элементов (Прикладная механика: Учеб. для вузов / Под ред. Г.Б. Иосилевича. – М.: Высш.шк., 1989), (Тихомиров А.Г., Денисов О.В., Денисов И.В., Назаров А.Ю. Особенности упругопластического кручения стальных образцов с различной исходной текстурой // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. – 2004. – № 3. – С. 43-44), (Denisov O.V., Bulygin Yu.I., Ponomarev A.E., Ponomareva I.A., Lebedeva V.V. Innovative solutions shockproof protection in occupations associated with an increased risk of injury // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2017. – V. 50. – № 1. Р. 012044), при ударе модели кинетического ударника - сферического индентора (шара) проекционной площадью S 300…400 мм2 рассчитано количество витков, деформированных изгибом и кручением. Количество составило порядка 40…60 витков, которые в сумме поглощают до 25 Дж, а с учетом деформации комплекса эластичных элементов перчатки до 40 Дж энергии удара.

Источники (по мере упоминания)

1. Бабаков А.Н., Черникова А.Г. Состояние охраны труда в России // Вестник ИМСИТа. – 2013. – № 3-4. – С. 21-23.

2. Усикова О.В. Сравнительный анализ организации систем охраны здоровья и безопасности труда (обзор зарубежного опыта) // Сиббезопасность-Спассиб. – 2013. – № 1. – С. 249-253.

3. Губаев Ф.А., Никитина Н.В. Анализ состояния безопасности труда при проведении дорожных работ и предложения по совершенствованию требований охраны труда // Охрана и экономика труда. – 2011. – № 3 (4). – С. 20-21.

4. Наколенник. Патент РФ на изобретение № 2425658, МПК A61F5/01, 2010 г.

5. Наколенник. Патент РФ на изобретение № 2308373, МПК B29C44/12, A41D13/06, 2002 г.

6. Плетнев С.Д., Кормушин В.А. Наплечники / патент на изобретение № 2469254. – Россия . – 2012. – дата регистрации 08.09.2011. – МПК F 41 H 1 02.

7. Гуськов А.В., Милевский К.Е., Павлова О.В. Бронежилет / патент на полезную модель № 155331. – Россия . – 2015. – дата регистрации 10.02.2014. – МПК F 41 H 1 02.

8. Брыкин М.П., Ботя А.Г., Безбородов В.А., Здохлов В.А., Калинин С.В. Пакет композитной брони на основе керамики (ПКБК) / патент на полезную модель № 155331. – Россия . – 2015. – дата регистрации 10.02.2014. – МПК F 41 H 1 02.

9. Изгородин А.К., Изгородина И.Б. Одежда защитная при выполнении аварийно-спасательных работ / патент на изобретение № 2448622. – Россия . – 2012. – дата регистрации 25.03.2010. – МПК A 41 D 13 00.

10. Лопандина С.К., Сибилева Т.Г., Эглит Л.А., Кочетова С.Н., Козинда З.Ю. Комплект спецодежды / патент на полезную модель № 112599. – Россия . – 2012. – дата регистрации 30.09.2011. – МПК A 41 D 13 02.

11. Сахаров С.А., Халяпин С.А., Малова В.В. Защитный комбинезон для защиты от осколков, порезов и воздействия огня под бронежилет / патент на полезную модель № 114144. – Россия . – 2012. – дата регистрации 28.04.2011. – МПК F 41 H 1 00.

12. Зозулина М.В., Харьковская Г.Г. Многофункциональный карман / патент на изобретение № 2500316. – Россия. – 2013. – дата регистрации 08.10. 2012. – МПК А 41 D 27/20.

13. Сухова Т.Н., Железнова А.К. Многосекционный карман / патент на изобретение № 2399352. – Россия. – 2010. – дата регистрации 11.06.2009. – МПК А 41 D 27/20.

14. Месхи Б.Ч., Денисов О.В., Булыгин Ю.И., Пономарев А.Е., Пономарева И.А. Противоударное приспособление / патент на изобретение RUS 2578997 20.08.2014.

15. Топилин И.В., Пономарева И.А. Об испытаниях опытной модели элемента противоударной экипировки водителей автомототранспорта (Часть 1) // Инженерный вестник Дона. – 2015. – Т. 36. – № 2-2. – С. 123.

16. Еремин И.И., Денисов О.В. Об испытаниях опытной модели элемента противоударной экипировки водителей автомототранспорта (Часть 2) // Инженерный вестник Дона. – 2015. – Т. 36. – № 2-2. – С. 124.

17. Пат. 2073142 РФ, МПК 6F 16F1/14,1993г., Пат. 2256831 РФ, МПК 7 F 16F1/14., 2003 г.

18. Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М. Бернштейна / Под ред. В.А. Займовского – М.: Металлургия, 1979 – 472с.

19. Прикладная механика: Учеб. для вузов / Под ред. Г.Б. Иосилевича. – М.: Высш.шк., 1989.

20. Тихомиров А.Г., Денисов О.В., Денисов И.В., Назаров А.Ю. Особенности упругопластического кручения стальных образцов с различной исходной текстурой // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. – 2004. – № 3. – С. 43-44.

21. Denisov O.V., Bulygin Yu.I., Ponomarev A.E., Ponomareva I.A., Lebedeva V.V. Innovative solutions shockproof protection in occupations associated with an increased risk of injury // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2017. – V. 50. – № 1. Р. 012044.

22. Денисов О.В., Пономарева И.А., Зименко В.А. Защитная повязка для крупных суставов при занятиях спортом // Новые стандарты модернизации педагогического образования в формировании здорового образа жизни и безопасности жизнедеятельности: Материалы III Региональной научно-практической конференции Южного федерального округа. – 2015. – С. 90-92.

Заявлена противоударная многослойная перчатка с автоматическим нагревом при низких температурах и восстановлением формы после пластических деформаций энергопоглощающего элемента, включающая слой с проволокой, в виде спиральной навивки, выполненной из упругопластического материала с эффектом памяти формы на основе эквиатомного титано-никелевого сплава с электрическими контактами на концах, проволока по всей длине включена или интегрирована в эластичный пластинчатый элемент из полиуретана и снабжена электроконтактным нагревателем, соединённым с электрическими контактами спирали, электроконтактный нагреватель подключён к источнику питания, причем спиральная навивка закреплена на кожаной подложке, повторяющей контуры пальцев перчатки, которая пришита к основе перчатки, проволока, подложка и основа покрыты латексным обливом, эластичные пластинчатые элементы из полиуретана расположены рядами и выполнены разновеликими, пропорциональными габаритам соответствующих пальцев перчатки в виде чередующихся слоев латекса и резиновых гранул, источник питания выполнен на основе литиевых батарей и соединен с блоком управления, литиевые батареи и блок управления интегрированы в эластичные латексные карманы манжеты перчатки, в блок управления встроены датчики градиента температуры в виде термопар, выведенных под первый, ближний к манжете, ряд эластичных пластинчатых элементов из полиуретана, резиновые гранулы получены из измельченных продуктов вторичной переработки резинотехнических изделий автомобильных шин. 2 ил.

Противоударная многослойная перчатка с хлопчатобумажной, шерстяной, синтетической или комбинированной основой в латексном обливе, включающая слой с проволокой, в виде спиральной навивки, выполненной из упругопластического материала с эффектом памяти формы на основе эквиатомного титано-никелевого сплава с электрическими контактами на концах, проволока по всей длине включена или интегрирована в эластичный пластинчатый элемент из полиуретана и снабжена электроконтактным нагревателем, соединённым с электрическими контактами спирали, электроконтактный нагреватель подключён к источнику питания, отличающаяся тем, что спиральная навивка выполнена из проволоки круглого сечения и закреплена на кожаной подложке, повторяющей контуры пальцев перчатки, кожаная подложка плотно пришита нейлоновой нитью к основе перчатки, проволока, подложка и основа покрыты латексным обливом, эластичные пластинчатые элементы из полиуретана расположены рядами и выполнены разновеликими, пропорциональными габаритам соответствующих пальцев перчатки в виде чередующихся слоев латекса и резиновых гранул, источник питания выполнен на основе литиевых батарей и соединен с блоком управления, литиевые батареи и блок управления интегрированы в эластичные латексные карманы манжеты перчатки, в блок управления встроены датчики градиента температуры в виде термопар, выведенных под первый, ближний к манжете, ряд эластичных пластинчатых элементов из полиуретана, резиновые гранулы получены из измельченных продуктов вторичной переработки резинотехнических изделий автомобильных шин.