ES2303250T3 - Traje de proteccion a la aceleracion. - Google Patents

Abstract

Traje anti-G (15) que se compone al menos de una capa externa (1) de escasa elasticidad con ramificaciones (10) que se extienden esencialmente a lo largo del eje corporal de un portador, que se deforman de modo tal al ser cargadas con presión, que se produce una tensión en la capa de escasa elasticidad (1), mediante la cual se genera una presión sobre el portador para compensar las fuerzas de gravedad y que presenta elementos para calzar y adaptar el traje de protección al portador, caracterizado porque - como mínimo una parte de las ramificaciones (10) del lado orientado hacia el portador permiten el pasaje de gas al menos por áreas, de modo que al cargar presión en las ramificaciones (10) puede acondicionarse el cuerpo del portador mediante el gas expelido.

Description

Traje de protección a la aceleración.

La presente invención se refiere a un traje de protección a la aceleración de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1. En general se conocen los trajes de protección a la aceleración, los que, en un primer momento, funcionan según el principio hidrostático o se cargan con aire a presión. En ambos casos, se produce de este modo una presión externa, que actúa sobre el portador y compensa la presión hidrostática en el cuerpo del portador, que es producida por las fuerzas de aceleración. El traje anti-G revelado en el documento EP 983193 se compone esencialmente de un material textil de escasa elasticidad, por el que se extienden ramificaciones que pueden ser cargados con presión a través del aire. Mediante la carga de presión, se modifica la sección transversal de las ramificaciones de modo tal, que el material textil poco elástico es tensado alrededor del cuerpo y genera así una presión externa sobre el portador, que es mayor que la presión circundante.

El documento US 6290642 B1 es la patente que más se aproxima a la presente invención, revelándose en ella todas las características del concepto general de la reivindicación 1.

Aunque la tensión del traje anti-G puede compensar las cargas por gravedad que actúan sobre el portador, tiene el efecto de que el traje anti-G en ese momento se ajusta mucho al cuerpo. Dado que el portador, por una parte, está sometido a las fuerzas de gravedad y, por la otra, a la presión del traje anti-G, su cuerpo se encuentra como mínimo en una situación de estrés. Un organismo sometido a estrés tiende a producir calor y transpirar. El traje anti-G ajustado al cuerpo aumenta aún más este efecto. No es posible derivar el calor adicional, ni tampoco la transpiración, por lo que se produce inconvenientes debido al calor para el portador.

Es objeto de la presente invención revelar un traje de protección a la aceleración con un mayor confort de uso que impida el inconveniente del calor en el momento de presentarse las fuerzas de gravedad.

La solución del objetivo se representa en la parte caracterizante de la reivindicación independiente, respecto de sus características esenciales y en las reivindicaciones independientes respecto de sus demás características ventajosas.

El traje de protección a la aceleración de acuerdo con la invención, denominado en adelante el traje anti-G, se compone esencialmente de un material poco elástico, que se dispuso en una capa externa y una capa interna. Al menos la capa externa rodea esencialmente, salvo la cabeza, las manos y los pies, el cuerpo completo del portador. La capa interna y la capa externa se conectaron de modo tal entre sí, que se producen ramificaciones. Las ramificaciones, del lado orientado hacia el portador, son como mínimo parcialmente permeables al pasaje de gas, o se insertan en ellos del mismo modo, tubos que permiten el pasaje de gas. El traje anti-G se confeccionó de modo tal, que se ajusta al cuerpo del portador, y por lo tanto las ramificaciones presentan una forma plana. En caso de cargar las ramificaciones, o bien los tubos, con presión, por una parte se produce una deformación de las ramificaciones llegando a una sección transversal ovalada o prácticamente redonda. Debido a la deformación de las ramificaciones, se reduce el diámetro transversalmente a su extensión longitudinal. Dado que como mínimo la capa externa del traje anti-G es poco elástica, y el traje anti-G ya ajusta contra el cuerpo, se tensa progresivamente al disminuir el diámetro de las ramificaciones. La tensión en el traje anti-G es percibida por el portador como una presión de acción externa. Esta presión puede usarse para compensar la presión hidrostática en los vasos sanguíneos del portador, generada debido a las cargas por gravedad. Por otra parte, comienza a fluir aire u otro gas a presión de las partes de las ramificaciones o los tubos, que permiten el paso del gas. Esa corriente de aire puede usarse para el acondicionamiento del portador. Ambos efectos, la compensación de cargas por gravedad y el acondicionamiento del cuerpo, por lo tanto prácticamente se producen de manera simultánea. De esa manera, se crea un sistema que no sólo protege el cuerpo, sino que también lo acondiciona en esta situación de estrés, lo que en la mayoría de los casos se traduce en una refrigeración. Dado que las tensiones en aumento en el traje anti-G son concomitantes con una mayor presión en los tubos, en forma simultánea también se intensifica el acondicionamiento, dado que con una mayor presión, también se expele mayor cantidad de aire a través de las partes permeables a gas de las ramificaciones o los tubos.

Mediante las siguientes figuras, se explica en detalle el traje anti-G de acuerdo con la invención.

Estas muestran:

Figura 1a, b corte transversal esquemático a través de una ramificación de un primer ejemplo de realización en posición de reposo,

Figura 2 corte transversal esquemático a través de una ramificación de un segundo ejemplo de realización en posición operativa,

Figura 3a-c cortes transversales esquemáticos a través de una ramificación de un tercer ejemplo de realización,

Figura 4 corte transversal esquemático a través de una ramificación de un cuarto ejemplo de realización,

Figura 5 corte transversal esquemático a través de una ramificación de un quinto ejemplo de realización,

Figura 6 corte longitudinal esquemático a través de un tubo,

Figuras 7-8 dos primeras realizaciones de aberturas en un tubo en representaciones esquemáticas,

Figura 9a, b una segunda realización de aberturas en un tubo en representaciones esquemáticas,

Figura 10 un traje anti-G con ramificaciones en una representación esquemática.

En la Figura 1a y b, se muestra un corte transversal a través de una ramificación 10 de un traje anti-G 15. La ramificación 10 es conformada por un área B de las capas externas e internas 1, 2. En esta área B, las capas 1, 2 no están conectadas entre sí. Como mínimo, del lado izquierdo y derecho de esta área, las capas 1, 2 están unidas firmemente entre sí. Esto puede producirse, por ejemplo mediante adhesión, costura o soldadura. Las capas 1, 2 se componen de un material de escasa elasticidad, como por ejemplo un material textil armado con fibras de aramida. En la ramificación 10 formada en el área B, se insertó un tubo 3. En la Figura la se muestra la ramificación 10 con su tubo 3 en posición de reposo RS. En la posición de reposo RS, la ramificación 10 presenta un diámetro D_{1}. La ramificación 10 y con ello también el tubo 3, se muestran esencialmente planos y no circula aire a través de los mismos. Pero el traje anti-G 15 ya se ajusta al cuerpo en su posición de reposo RS, de modo que al menos en la capa poco extensible 1 ya existe una tensión previa \sigma_{0} \geq 0. La tensión previa \sigma_{0} equivale aproximadamente a una tensión, que puede producirse al cerrar, por ejemplo, cierres de cremallera o de abrojo y puede usarse para alisar pliegues en el traje anti-G 15. El portador del traje anti-G 15 percibe esta tensión \sigma_{0} como presión p_{0} \geq 0. En la Figura 1b se muestra una ramificación 10 en posición operativa BS. Del tubo 3 se cargó con una presión p_{1} y ha adoptado una sección transversal mayormente ovalada. La modificación de la sección transversal del tubo 3 se transfiere a la ramificación 10, por lo que también se ensancha esta y se reduce su diámetro transversalmente al sentido longitudinal y ahora presenta un diámetro D_{2} con D_{2} < D_{1}. De esa manera aumenta la tensión \sigma en la capa 1 respecto de \sigma > \sigma_{0}. De forma correspondiente, el portador percibe una presión exterior p \geq p_{0} producida por el traje anti-G 15. Con la presión exterior p pueden compensarse presiones hidrostáticas en el sistema vascular de la circulación sanguínea, producidas por las fuerzas de aceleración. Al cargar los tubos 3 con una presión p_{1}, también comienza a circular el aire a través de las partes permeables al gas, las aberturas 4 o las ranuras 11, de los tubos 3, acondicionando así al portador. Al aumentar la presión p_{1} en los tubos 3, también aumenta la circulación en los tubos 3, acondicionando de manera correspondiente al portador. Un cuerpo sometido a exigencias, reacciona con un pulso acelerado a fin de superar la exigencia, produciendo así mayor calor y transpiración. El acoplamiento conforme la invención por una parte, de la presión p_{1} a la tensión \sigma y de ese modo a la presión exterior p percibida por el portador y, por la otra, al acondicionamiento del portador, resultan en un sistema de protección, en el que es suficiente controlar un parámetro, la presión p_{1}, para compensar la presión hidrostática y desviar el calor adicional del organismo. En lugar del tubo 3, la segunda realización de la ramificación 10 representada en la Figura 2 dispone en su lado interno de un recubrimiento 7 impermeable al gas. En el recubrimiento 7 se realizaron aberturas 4, por ejemplo mediante estampado o acuñado, a través de la que puede circular aire al cargar presión en la ramificación 10.

En la Figura 3a - c, se muestra una segunda realización del traje anti-G conforme la invención 15. Los tubos 6 dispuestos en las ramificaciones 10 disponen de un tabique divisorio interior 5, que se extiende a lo largo de la extensión longitudinal de los tubos 6 y dividen el interior de los tubos en dos cámaras 8, 9. La primera cámara 8 corresponde en su función al tubo 3 del primer ejemplo de realización de la Figura la, b. La primera cámara 8 se ubica del lado orientado hacia el cuerpo, del tabique divisorio 5 y permite el pasaje de gas hacia el cuerpo, como mínimo por partes. Al cargar con presión p_{1} la primera cámara 8, se deforma, se tensa el traje anti-G 15, o bien las capas 1, 2, y el portador percibe una presión exterior p. El portador recibe ventilación y es acondicionado a través de las partes permeables al gas de la primera cámara 8.

Mediante las segundas cámaras 9 se concreta una protección a la altura. Las segundas cámaras 9 son impermeables al gas y actúan en caso de un descenso de presión externa, por ejemplo, cuando a gran altura colapsa la presión del entorno en una cabina de avión, debido a un daño producido. Las cámaras 9 pueden desarrollar su efecto básicamente de dos formas diferentes. En el primer caso, se llenan las cámaras 9 con una cantidad predeterminada de gas, por ejemplo con aire, y se cierran en forma hermética al gas. Esa cantidad de gas se determina de manera tal, que al eliminarse la presión externa en las cámaras 9, actúa una presión p_{2}, que tensiona el traje anti-G 15 mediante la deformación de las cámaras 9 y por consiguiente de la ramificación 10 de modo tal, que se ejerce sobre el portador una presión p que es suficiente para evitar la formación de nitrógeno y burbujas de gas, así como otros síntomas del mal de altura. En caso de una presión exterior más elevada o una presión p_{1} más alta en las primeras cámaras 8, se produce la compresión de las cámaras 9. En el segundo caso, las cámaras 9 recién son llenadas nuevamente con una cantidad predeterminada de gas, al producirse una reducción de presión. De preferencia, esta cantidad de gas es dispuesta por un sistema separado e independiente, por ejemplo, por un depósito de gas a presión fijado al portador o al traje anti-G 15, el que libera su gas, por ejemplo, si no se alcanza una presión mínima definida previamente. La protección a la altura es más efectiva en combinación con un sistema respiratorio a presión, como en la actualidad se utiliza de manera estándar en los aviones de alto rendimiento.

En el ejemplo de realización de la Figura 4, se muestra una ramificación 10 con un recubrimiento 7, donde en la ramificación 10 se dispuso una membrana 12. Mediante la membrana 12 se forman dos cámaras 8, 9 también en esta realización. La forma de funcionamiento de ambas cámaras 8, 9 es la misma que la explicada en las Figuras 3a - c. La Figura 4 equivale al estado que se representó en la Figura 3c.

En la Figura 5, se muestra una variante del ejemplo de realización que se describió en las Figuras 3a - c. En lugar de un tubo 6 con un tabique divisorio 5, se dispusieron dos tubos 3 en una ramificación 10. El primer tubo 3 cumple la función de la primera cámara 8 y como mínimo es parcialmente permeable al gas. El segundo tubo 3 cumple la función de la segunda cámara 9 y es impermeable al gas.

Naturalmente, las realizaciones y variantes indicadas previamente del traje anti-G 15, también pueden combinarse en un solo traje anti-G 15.

La protección a las alturas que se describió en las Figuras 3 a 5, también funciona con una primera cámara 8 o un primer tubo 3, cuando este, o bien, estos están cargados con un líquido.

En la Figura 6, se muestra un corte longitudinal a través de un tubo 6. En el área inferior, se encuentra la primera cámara 8, en la superior, la segunda cámara 9. La primera cámara 8 presenta aberturas 4, a través de las que se acondiciona el portador. El aire para general la presión y la ventilación se pone a disposición a través de un conducto de aire 11. En forma correspondiente a las cámaras 8, 9, los tubos 3 pueden conformarse de acuerdo con la función que deben cumplir. En cuanto la cámara 9 sea cargada con aire, cuando no existe la presión exterior, o bien cuando decae debajo de un valor umbral predeterminado, las cámaras 9 disponen de un conducto de aire 11 propio.

En la Figura 7 y 8, se muestran áreas de tubos 3 orientadas hacia el cuerpo, en las que existen aberturas 4; de forma concordante ello también se aplica para el lado orientado hacia el cuerpo de la primera cámara 8 o para una ramificación 10 con un recubrimiento 7 que no permite el paso del gas. Las aberturas 4 se representaron una vez en forma circular y una vez rectangulares. Naturalmente también otras formas cumplen con la invención. A efectos de evitar un descenso de presión a lo largo de un tubo 3, puede aumentar el tamaño de las aberturas 4 a mayor distancia del conducto de aire 11 o aumentarse su número por unidad de superficie. Por ejemplo, en el sector del conducto de aire 11, puede seleccionarse una disposición con aberturas redondas 4. Al aumentar la distancia hacia el conducto de aire 11, las aberturas 4 pueden prolongarse en sentido longitudinal del tubo, hasta alcanzar una configuración del tipo representado en la Figura 8. La disposición de las aberturas 4 no necesariamente debe ser regular, sino que puede hacerse coincidir con especificidades fisiológicas. Por ejemplo, puede aumentar la frecuencia de las aberturas 4 hacia el centro o hacia los bordes del lado inferior del tubo 3. Las aberturas 4 se conformaron de modo tal que siempre se encuentran abiertas, incluso cuando no se inyecta aire en el tubo 3. Si el tubo 3 se fabrica de un material elástico y su perímetro es menor que el perímetro interior de la ramificación 10, el tubo 3 se expande al aplicar presión al mismo, hasta que se contacta del lado interno de la ramificación. De esa manera, aumenta el tamaño de las aberturas en relación con la presión p_{1} hasta llegar a la extensión máxima del tubo 3. Si el perímetro del tubo 3 se selecciona aproximadamente del mismo tamaño que el perímetro interior de la ramificación 10, el tubo 3 no se expande al cargar presión. En especial, en esta realización, el tubo 3 también puede fabricarse de material de escasa elasticidad.

En la Figura 9a, b se muestra una segunda realización de lados orientados hacia el cuerpo de tubos 3, 6. En lugar de las aberturas 4, se dispusieron en este caso ranuras 13 del lado inferior del tubo 3, 6. La disposición y longitud de las ranuras 13 puede ser igual a la des las aberturas 4. Pero en esta realización se requiere un material extensible para el tubo 3, 6, y en la posición de reposo RS sin aplicación de presión, el tubo 3, 6 presenta un diámetro menor que la ramificación 10, en la que está dispuesto. En la posición de reposo RS, el tubo 3, 6 se encuentra contraído y las ranuras 11 están cerradas. Recién al cargar presión en el tubo 3, 6, comienzan a abrirse las ranuras, dado que el tubo se expande de acuerdo con la presión p_{1}. La expansión es limitada por la ramificación 10. Un posterior aumento de presión no produce una apertura ulterior de las ranuras 13, pero continúa un mayor flujo de aire y un mayor acondicionamiento del portador.

En la Figura 10, se representó de manera esquemática un traje anti-G 15 de acuerdo con la invención. A efectos de producir las tensiones previas \sigma, dispone por ejemplo de algunos cierres de cremallera 16. Las ramificaciones 10 se dispusieron de modo tal en el traje anti-G 15, que pueden tensar el traje anti-G 15 esencialmente distribuido en la superficie completa del cuerpo. Las ramificaciones 10 pueden haberse dispuesto de modos muy diferentes. Por ejemplo, pueden extenderse en una sola porción a través de la longitud completa del traje anti-G 15, o sólo a lo largo de una parte. En articulaciones, como por ejemplo los codos y la cadera, pueden disponerse ramificaciones 10 de manera tal, que puedan compensar acortamientos producidos por las curvaturas de las articulaciones. Un tubo 3, 6 con un diámetro U presenta en su posición de reposo RS un diámetro de D_{RS} = \frac{U}{2}. En la posición operativa BS, el tubo teóricamente puede adoptar una sección transversal redonda, es decir un diámetro de D_{min} = \frac{U}{\pi}. Con \frac{D_{min}}{D_{RS}} = \frac{2}{\pi} = 0.64 queda claro que el diámetro del tubo se acorta como máximo a aproximadamente 64% de su diámetro D_{RS}, es decir que se acorta como máximo a aproximadamente 36%. La presión ejercida por el traje anti-G 15 sobre el portador no debe ser igual en todos los puntos. Por ejemplo, al cambiar de dirección, aumenta la presión hidroestática interna en el sistema vascular de un portador desde la cabeza hacia los pies. Asimismo debe tenerse en cuenta, que el traje anti-G 15 no comprima los pulmones de su portador. También la circunferencia del cuerpo presenta grandes variaciones dependiendo de la altura. Aunque es muy reducida la elasticidad de las capas 1, 2, debe ser tenida en cuenta junto con la circunferencia del cuerpo. Las presiones que deben ser producidas en distintos lugares por el traje anti-G 15, pueden ser tenidas en cuenta con la disposición, la cantidad y el ancho de las ramificaciones. No se representó en la Figura 10 el sistema de conductos y de válvulas para la distribución del aire a presión.

En las ramificaciones 10 del traje anti-G 15 pueden haberse dispuesto tubos 3, tubos 6 o dos tubos 3. Naturalmente también responde a la invención una combinación de las distintas disposiciones y ejemplos de realización. También se incluye en la invención, realizar el saco y el pantalón del traje anti-G 15 como prendas separadas. Asimismo se contempla en la idea de la invención, que un traje anti-G 15 según la invención sea equipado con zapatos. Los componentes neumáticos de tales zapatos, por una parte, pueden ejercer presión sobre los pies de un portador, y por la otra, los pies son ventilados.

Por ejemplo, los tubos 3, 6 dispuestos en las ramificaciones 10, pueden ser permeables al pasaje de gas en todo su largo del lado orientado hacia el cuerpo, con lo que puede acondicionarse el cuerpo completo. Los tubos 3, 6 también pueden permitir el paso del gas sólo en el área del tórax, del lado orientado hacia el cuerpo, lo que produce un acondicionamiento parcial. También es factible, operar neumáticamente sólo aquellos tubos 3, 6, que se extienden en áreas del traje anti-G 15, en las que el cuerpo también debe ser acondicionado. Por ejemplo, los tubos 3 en las ramificaciones 10 de los brazos pueden estar llenados con un líquido. En estas ramificaciones 10 en ese caso la presión p_{l} para la deformación de las ramificaciones 10 se produce de manera hidrostática.

Lista de referencias

1

capa externa

2

capa interna

3

tubo

4

aberturas

5

tabique divisorio

6

tubo

7

recubrimiento

8

primera cámara

9

segunda cámara

10

ramificación

11

conducto de aire

12

membrana

13

ranura

14

15

traje anti-G

16

cierre

B

área que conforma la ramificación

RS

posición de reposo

BS

posición operativa

D

diámetro

Claims (15)

1. Traje anti-G (15) que se compone al menos de una capa externa (1) de escasa elasticidad con ramificaciones (10) que se extienden esencialmente a lo largo del eje corporal de un portador, que se deforman de modo tal al ser cargadas con presión, que se produce una tensión en la capa de escasa elasticidad (1), mediante la cual se genera una presión sobre el portador para compensar las fuerzas de gravedad y que presenta elementos para calzar y adaptar el traje de protección al portador, caracterizado porque

-

como mínimo una parte de las ramificaciones (10) del lado orientado hacia el portador permiten el pasaje de gas al menos por áreas, de modo que al cargar presión en las ramificaciones (10) puede acondicionarse el cuerpo del portador mediante el gas expelido.

2. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las ramificaciones (10) en su lado interno poseen un recubrimiento hermético a gas y en las áreas de pasaje de gas presentan aberturas (4).

3. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en las ramificaciones (10) se insertó como mínimo un tubo hermético a gas (3), que se conformó del lado orientado hacia el portador, de modo de permitir el paso de gas como mínimo por áreas.

4. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el perímetro del tubo (3) equivale esencialmente al perímetro interior de la ramificación (10), en la que se encuentra colocado.

5. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el perímetro del tubo (3) es menor que el perímetro interior de la ramificación (10) en la que se encuentra colocado y el tubo (3) se compone de un material elástico.

6. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque los tubos (3) se proveyeron de ranuras (13), que se abren progresivamente al aumentar la presión, hasta que el tubo (3) hace contacto en el lado interno de la ramificación (10) y ya no permite una extensión ulterior.

7. Traje anti-G (15) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las ramificaciones (10) o los tubos (3) se proveyeron de aberturas (4) que se encuentran siempre abiertas, incluso cuando no se inyecta aire en el tubo (3).

8. Traje anti-G (15) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las aberturas (4) en las ramificaciones (10) o los tubos (3) sólo existen por áreas.

9. Traje anti-G (15) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las aberturas (4) en las ramificaciones (10) o en los tubos (3) existen en toda el área del lado orientado hacia el portador de las ramificaciones (10) o los tubos (3).

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10. Traje anti-G (15) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

-

ya sea a lo largo de como mínimo una parte de la extensión longitudinal de ramificaciones (10)

-

se dispuso en cada caso adicionalmente como mínimo un segundo tubo (3), o

-

se dispuso un tubo (6) con dos cámaras (8, 9) a lo largo de su extensión longitudinal, o

-

cuando la ramificación (10) presenta un recubrimiento (7), se dispuso una membrana hermética a gas (12) de modo que se forman dos cámaras (8, 9) a lo largo de la extensión longitudinal de la ramificación (10),

donde el segundo tubo (3) o la segunda cámara (9) son herméticos al gas y en se ubican en la ramificación (10) del lado opuesto al portador.

11. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la primera y la segunda cámara (8, 9) de un tubo (6) se forman con un tabique divisorio (5) que se extiende en su interior a lo largo de su extensión longitudinal.

12. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 10 o 11, caracterizado porque el segundo tubo (3) o la segunda cámara (9) están cerrados y cargados con una cantidad predeterminada de gas.

13. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 10 o 11, caracterizado porque existe un depósito de gas, que recarga los segundos tubos (3) o las segundas cámaras (9) con una cantidad predeterminada de gas.

14. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque en caso de una reducción de la presión externa a gran altura debido a la expansión de gas en los segundos tubos (3) o las segundas cámaras (9), se ejerce una presión sobre el portador.

15. Traje anti-G (15) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la presión que actúa sobre el portador es suficiente para evitar la formación de nitrógeno y de burbujas de vapor, así como otros síntomas del mal de altura.