PL234485B1 - Urządzenie chroniące pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie chroniące pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń w obiektach podlegających gwałtownym przyspieszeniom, wynikiem których występują siły bezwładności oddziałujące na te obiekty.

Nadmierne przeciążenia będące wynikiem zderzeń komunikacyjnych i innych przyspieszeń, które oddziałują na ludzi są powodem ciężkiego kalectwa a nawet śmierci.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego Nr PL397765 sposób przejmowania energii kinetycznej obiektów będących w ruchu narażonych na skutki gwałtownego zderzenia z przeszkodą oraz znane jest urządzenie do przejmowania energii kinetycznej charakteryzujące się tym, że stanowi wirnik połączony przekładnią multiplikującą, tak zwany zderzak Łągiewki zmniejszający przeciążenia występujące w pojeździe.

Znane są urządzenia chroniące pojazdy samochodowe przed skutkami uderzeń, przejawiające się stosowaniem wzmocnionej konstrukcji podwozia i nadwozia, a zwłaszcza stosowaniem przy zabezpieczaniu się przed uderzeniami z przodu lub z tyłu pojazdu, pochłaniających energię uderzenia zderzaków, zawierających mocujące do podwozia lub nadwozia elementy odkształcające się, zależnie od masy pojazdu i siły oddziaływania, pochłaniające energię uderzenia i zmniejszające skutki przeciążeń.

Znane są urządzenia chroniące pojazdy przed skutkami uderzeń, zawierające na zderzakach przednich lub tylnych usytuowane, dostosowane do kształtu zderzaków i masy pojazdu, elastyczne poduszki z materiałów elastyczno-sprężystych, korzystnie z tworzyw elastomerowych, przejmujących energię poprzez sprężyste odkształcenie, a przez to zmniejszenie skutków przeciążeń.

Znane są rozwiązania związane z bezpieczeństwem biernym i czynnym wprowadzane przez producentów pojazdów samochodowych. Rozwiązania związane ze zwiększeniem bezpieczeństwa pasażerów w przypadku zderzenia z przeszkodą ukierunkowane są na wzmocnieniu konstrukcji pojazdu i unieruchomieniu pasażerów przez pasy i poduszki gazowe. Energia kinetyczna pojazdu uderzającego w przeszkodę zostaje zamieniona w pracę odkształcającą nadwozie, co wraz z naciągiem pasów i energią gazu aktywowanej poduszki wydatnie zmniejsza skutki przeciążeń pasażerów.

Żadne jednak znane rozwiązanie związane z bezpieczeństwem nie zmniejsza przeciążenia oddziałującego na pasażerów poprzez wydłużenie drogi i czasu zatrzymania wirujących pasażerów nawet wtedy, gdy pojazd lub statek już stoi. Żadne też nie chroni kręgosłupów i głów pasażerów poprzez dociskanie siłą odśrodkową do dobrze wyprofilowanych oparć foteli i zagłówków. Żadne ze znanych rozwiązań nie pozwala pasażerom i załodze opuścić bezpiecznie samolotu pasażerskiego czy śmigłowca będącego w powietrzu, w sytuacji prawdopodobnej katastrofy przez katapultowanie kabiny z zagrożonego obiektu.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia chroniącego pasażerów przed skutkami nadmiernych przeciążeń, w szczególności w pojazdach i statkach powietrznych.

Według wynalazku urządzenie chroniące pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń w pojazdach i statkach, składa z dwóch części: nieruchomej, zamocowanej w gnieździe kadłuba i ruchomej, zabezpieczonej przed obrotem, w trakcie zwykłej eksploatacji, zabezpieczeniem ryglowym ciernym lub magnetycznym, której środek ciężkości jest przesunięty względem środka obrotu. Część nieruchoma ma kształt wydrążonej kuli i stanowi panew dla części ruchomej, która ma również kształt wydrążonej kuli i jest czopem dopasowanym do części nieruchomej oraz stanowi kabinę, wewnątrz której są siedzenia z pasami bezpieczeństwa mocującymi pasażerów.

Korzystnie jest, gdy część ruchoma i część nieruchoma posiadają owalne otwory wejściowe pionowe i otwory owalne poziome na wysokości twarzy dla pasażerów.

Wynalazek został pokazany w przykładach realizacji na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje schemat urządzenia chroniącego pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń w pojazdach ze wskazaniem działania sił, fig. 2 pokazuje rozmieszczenie urządzeń w samolocie, fig. 3 pokazuje samolot w trakcie katapultowania urządzeń z pokładu samolotu fig. 4 pokazuje śmigłowiec z dwoma urządzeniami, fig. 5 pokazuje śmigłowiec w trakcie katapultowania urządzeń z pokładu śmigłowca, fig. 6 pokazuje usytuowanie dwóch urządzeń w pojeździe samochodowym w rzucie z góry, fig. 7 pokazuje pojazd samochodowy z dwoma urządzeniami w trakcie normalnej eksploatacji pojazdu, w rzucie z boku, fig. 8. pokazuje pojazd samochodowy z dwoma urządzeniami po zderzeniu, po którym nastąpiło zwolnienie zabezpieczenia rydlowego, w rzucie z boku, fig. 9 pokazuje urządzenie zamocowane w pojeździe samochodowym dwuosobowym z przestrzenią bagażową przed zderzeniem, w rzucie z boku, fig. 10

PL 234 485 B1 pokazuje urządzenie zamocowane w pojeździe samochodowym dwuosobowym z przestrzenią bagażową po zderzeniu, po którym wystąpiło zwolnienie zabezpieczenia ryglowego, fig. 11 pokazuje część ruchomą urządzenia dla czterech osób w rzucie z boku, fig. 12 pokazuje część ruchomą urządzenia dla czterech osób w rzucie z góry, fig. 13 pokazuje urządzenie, w którym część nieruchoma składa się z dwóch części skręcanych śrubami, w widoku z boku a fig. 14 pokazuje urządzenie, w którym część nieruchoma składa się z dwóch części skręcanych śrubami, w widoku z góry.

Jak wynika z rozkładu sił pokazanych na fig. 1 w przykładzie realizacji wynalazku, urządzenie chroniące pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń składa z dwóch części: nieruchomej 1, zamocowanej w gnieździe 3 kadłuba pojazdu i ruchomej 2, zabezpieczonej przed obrotem, w trakcie zwykłej eksploatacji pojazdu, zabezpieczeniem ryglowym 4, które w tym przykładzie realizacji wynalazku jest ryglem ciernym. Jak powszechnie wiadomo, działanie rygla ciernego polega na występowaniu siły tarcia pomiędzy elementami urządzenia a zwolnienie rygla ciernego następuje, gdy działająca siła przekroczy siłę tarcia. Środek ciężkości Sc części ruchomej 2 znajduje się poniżej jej środka obrotu So. Środek ciężkości Sc części ruchomej 2 wraz z zawartością jest przesunięty względem środka obrotu tej części o odległość X prostopadle do kierunku ruchu. Część nieruchoma 1 ma kształt wydrążonej kuli i stanowi panew dla części ruchomej 2, która ma również kształt wydrążonej kuli i jest czopem dopasowanym do części nieruchomej 1 oraz stanowi kabinę pojazdu.

Jak pokazano na fig. 4, fig. 5 fig. 6, fig. 7, fig. 8 fig. 9 fig. 10, fig. 11 i fig. 12 w przykładach realizacji wynalazku, wewnątrz części ruchomej 2 są siedzenia z pasami bezpieczeństwa 8 mocującymi pasażerów. Jak pokazano na fig. 11 i fig. 12 siedzenie posiada oparcie 5, siedzisko 6 i zagłówek 7.

Jak wynika z rozkładu sił pokazanych na fig. 1 w przykładzie realizacji wynalazku, część ruchoma 2, podlega rotacji w części nieruchomej 1, gdy siła bezwładności pasażerów ulegających przeciążeniu, na przykład w zderzeniach komunikacyjnych w ruchu prostoliniowym zamieniana jest na siłę napędową Fb w ruchu obrotowym i siłę nacisku na fotele. Zgodnie z zasadą mechaniki tworzony moment obrotowy w wyniku siły bezwładności Fb na ramieniu o długości X między środkiem obrotu So a środkiem ciężkości Sc skutkuje powstaniem siły odśrodkowej Fo. W wyniku działania tych sił powstaje siła tarcia T, będąca iloczynem nacisku (w tym wypadku sumy siły odśrodkowej Fo i ciężaru Q i współczynnika tarcia μ oraz siła oporu powietrza P, przeciwdziałające ruchowi. Energia obracającej się części ruchomej 2 zamieniana jest na ciepło przez tarcie i opór powietrza, co skutecznie niweluje szkodliwe obciążenia. W tym przykładzie realizacji wynalazku zabezpieczenie ryglowe 4 jest ryglem ciernym. Oczywiście w innych przykładach realizacji wynalazku zabezpieczenie ryglowe 4 może być innego typu, na przykład może być ryglem magnetycznym, jak schematycznie pokazano na fig. 9 i fig. 10.

Jak pokazano na fig. 11 i fig. 13, w przykładzie realizacji wynalazku, część ruchoma 2 posiada owalne otwory wejściowe pionowe. Oczywiście otwory wejściowe pionowe występują także w części nieruchomej 1 (nie pokazano) i zarówno część ruchoma 2 jak i część nieruchoma 1 posiadają otwory owalne poziome na wysokości twarzy dla pasażerów (nie pokazano).

Jak pokazano na fig. 13 i fig. 14, w przykładzie realizacji wynalazku, część nieruchoma 1 składa się z dwóch części połączonych ze sobą po złożeniu z częścią ruchomą 2. Obie części części nieruchomej 1 w tym przykładzie realizacji, połączone są ze sobą za pomocą śrub 9. W innych przykładach realizacji wynalazku obie części części nieruchomej 1 mogą być połączone są ze sobą w inny znany sposób, na przykład, za pomocą nitów czy za pomocą zgrzewania.

Urządzenie wykonane jest z mocnych włókien węglowych czy aramidowych spojonych żywicami epoksydowymi, co czyni je lekkim i wytrzymałym.

Urządzenie zamontowane jest śrubami w gnieździe 3 pojazdu. Elementy służące do prowadzenia pojazdu są sterowane elektronicznie. Zabezpieczenie ryglowe 4 uruchamia się po przekroczeniu przeciążenia 20 g.

W momencie przeciążenia spowodowanego przyspieszaniem czy hamowaniem obiektu będącego w ruchu liniowym, po przekroczeniu założonej wartości przeciążenia wytworzony moment obrotowy wprawia w rotację część ruchomą 2 urządzenia wraz z pasażerami względem części nieruchomej 1, będącej dla niej bieżnią. Powoduje jakby wydłużenie drogi hamowania już tylko pasażerów w części ruchomej 2 urządzenia (wciskając ich, korzystnie, w fotele siłą odśrodkową), nawet wtedy, gdy pojazd się zatrzymał. Włączenie urządzenia z założoną wartością przeciążenia bezpiecznego dla ludzi, powyżej której występuje ruch części ruchomej 2 urządzenia uzyskuje się przez zabezpieczenie ryglowe 4, które można regulować indywidualnie. Przy mniejszych przeciążeniach wynikających z normalnej eksploatacji pojazdu urządzenie nie uruchamia się i w ten sposób nie przeszkadza w eksploatacji.

PL 234 485 B1

Urządzenie chroniące pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń pozwala zmniejszyć skutki przeciążenia w ruchu poziomym, pionowym i ukośnym. Może być wykorzystane w lotnictwie i astronautyce dla zmniejszenia wpływu szkodliwych przeciążeń na pilotów. W lotnictwie pasażerskim, balonowym, śmigłowcach, spadochroniarstwie we wszelkim ruchu kołowym i wodnym, w kolejkach linowych oraz w lunaparkach (kolejki, spadające obiekty czy karuzele), windach i dźwigach a także w pojazdach wojskowych, by zabezpieczyć użytkowników przed skutkami nadmiernych przeciążeń w przypadku zderzeń, upadków i wybuchów, będących skutkiem awarii bądź innego nieszczęśliwego zdarzenia losowego. Możliwość zmniejszania przeciążenia dla ratowania pasażerów w sytuacji awaryjnej w statkach powietrznych i kosmicznych polega na możliwości katapultowania urządzeń wraz z pasażerami. Urządzenia według wynalazku wyposażone w spadochrony od góry i poduszki gazowe od dołu stają się po zetknięciu z ziemią lub wodą szalupami ratunkowymi, jak pokazano w przykładach realizacji na fig. 2, fig. 3, fig. 4 i fig. 5. Wpięta do kadłuba w zatrzaskach bądź w ryglach część nieruchoma 1 urządzenia może być katapultowana przy użyciu środków pirotechnicznych stosowanych w poduszkach gazowych.

Urządzenie według wynalazku, chroni pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń spowodowanych gwałtownym przyspieszaniem, hamowaniem, zwrotem i innych działań obiektu będącego w ruchu liniowym oraz daje możliwość bezpiecznego opuszczenia przez pasażerów statku powietrznego w sytuacji prawdopodobnej katastrofy. Po przekroczeniu założonej bezpiecznej wartości przeciążenia, bezwładność pasażerów w ruchu liniowym zamieniana jest na nacisk pasażerów na fotele i ciepło w wyniku tarcia przy pomocy urządzenia według wynalazku, które może współpracować z innymi tego typu urządzeniami takimi jak spadochron, pasy bezpieczeństwa czy poduszka gazowa.

Urządzenie według wynalazku, chroniące pasażerów zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń według wynalazku jest urządzeniem bezpieczeństwa czynnego, które może współpracować z innymi tego typu urządzeniami i zwiększyć skuteczność ochrony podróżujących w wyższych prędkościach.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie chroniące pasażerów, zwłaszcza przed skutkami nadmiernych przeciążeń w pojazdach i statkach znamienne tym, że składa z dwóch części: nieruchomej (1), zamocowanej w gnieździe (3) kadłuba i ruchomej (2), zabezpieczonej przed obrotem, w trakcie zwykłej eksploatacji, zabezpieczeniem ryglowym (4), ciernym lub magnetycznym, której środek ciężkości (Sc) jest przesunięty względem środka obrotu (So), przy czym część nieruchoma (1) ma kształt wydrążonej kuli i stanowi panew dla części ruchomej (2), która ma również kształt wydrążonej kuli i jest czopem dopasowanym do części nieruchomej (1) oraz stanowi kabinę, wewnątrz której są siedzenia z pasami bezpieczeństwa (8) mocującymi pasażerów.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że część ruchoma (2) i część nieruchoma (1) posiadają owalne otwory wejściowe pionowe i otwory owalne poziome na wysokości twarzy dla pasażerów.