RU2184471C1

RU2184471C1 - Protective helmet

Info

Publication number: RU2184471C1
Application number: RU2001106553A
Authority: RU
Inventors: О.И. Вылегжанин; В.Е. Родин; Ю.М. Казаков
Original assignee: Вылегжанин Олег Игнатьевич; Родин Владимир Ефимович; Казаков Юрий Михайлович; Учреждение ФНПР - Научно-исследовательский институт охраны труда в г. Екатеринбурге
Priority date: 2001-03-11
Filing date: 2001-03-11
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: equipment for protecting individual's head from impacts. SUBSTANCE: helmet has casing with internal fittings. Casing cupola is made in the form of cut-off ellipsoid upper part with cut-off front portion and is equipped with flat rigidity rib, which is made bifurcated in its occipital part to form triaxial power carcass with center in cupola apex. Carcass rests upon points of attachment of internal fittings to helmet casing. Rigidity rib shape is set by elliptical contours on side surfaces and by semi-elliptical contour in occipital part. EFFECT: simplified construction and improved strength without increasing casing thickness. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технике безопасности, а более конкретно - к средствам защиты головы человека от ударов. The invention relates to safety, and more specifically to a means of protecting the human head from shock.

Известно большое количество конструкций защитных касок, корпус которых для увеличения прочности имеет ребро жесткости (Промышленные защитные каски. Альбом-каталог. ВЦСПС, ВНИИ, охраны труда - Свердловск, 1981, 28с.). There are a large number of designs of helmets, the body of which has a stiffener to increase strength (Industrial protective helmets. Album catalog. VTsSSPS, VNII, labor protection - Sverdlovsk, 1981, 28 pp.).

Недостатком этих касок является недостаточная прочность корпуса. The disadvantage of these helmets is the lack of strength of the body.

Известна защитная каска, содержащая корпус, представляющий собой купол в виде отсеченной верхней половины эллипсоида со срезанной плоскостью лобовой частью, имеющий продольное плоское ребро жесткости, и внутреннюю оснастку (RU, 2175515, кл. А 42 В 3/00, 2000 г.). Указанное решение принято в качестве ближайшего аналога. Однако и эта известная каска не свободна от указанного недостатка. Known protective helmet containing a housing, which is a dome in the form of a cut off upper half of an ellipsoid with a plane cut off the frontal part, having a longitudinal flat stiffener, and internal equipment (RU, 2175515, class A 42 B 3/00, 2000). The specified decision was taken as the closest analogue. However, this well-known helmet is not free from this drawback.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности корпуса без увеличения толщины стенок. The task of the invention is to increase the strength of the housing without increasing the wall thickness.

Для решения поставленной задачи в защитной каске, содержащей корпус, представляющий собой купол в виде отсеченной верхней половины эллипсоида со срезанной плоскостью лобовой частью, имеющий продольное плоское ребро жесткости, и внутреннюю оснастку, ребро жесткости в затылочной части раздваивается, образуя трехосный опорный силовой каркас с центром в вершине купола, опирающийся на места крепления внутренней оснастки к корпусу каски, при этом форма ребер жесткости задается эллипсовидными контурами на боковых поверхностях и полуэллипсовидным - в затылочной части; центры эллипсовидных контуров, задающих форму ребер жесткости на боковых поверхностях купола сдвинуты в сторону лобовой части, а большие оси их повернуты относительно плоскости основания, увеличивая размер подкрепленной затылочной части; ребра жесткости лобовой и затылочной частей в наиболее узком месте имеют одинаковую ширину; в соединение ребер жесткости в верхней части купола вписывается окружность диаметром 100 мм с центром в вершине каски. To solve this problem, in a protective helmet containing a housing, which is a dome in the form of a cut off upper half of an ellipsoid with a plane cut off by the frontal part, having a longitudinal flat stiffening rib, and internal equipment, the stiffening rib in the back of the neck bifurcates, forming a triaxial supporting power frame with a center at the top of the dome, resting on the attachment points of the internal equipment to the helmet body, while the shape of the stiffeners is defined by ellipsoid contours on the side surfaces and semi-ellipso prominent - in the occipital part; the centers of ellipsoidal contours defining the shape of stiffeners on the lateral surfaces of the dome are shifted towards the frontal part, and their large axes are rotated relative to the plane of the base, increasing the size of the reinforced occipital part; stiffeners of the frontal and occipital parts in the narrowest place have the same width; a circle with a diameter of 100 mm with a center at the top of the helmet fits into the connection of the stiffeners in the upper part of the dome.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен вид каски спереди; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - вид сбоку; на фиг. 4 - объемное изображение (вид спереди); на фиг.3 - объемное изображение (вид сзади). The essence of the invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a front view of a helmet; figure 2 is a top view; figure 3 is a side view; in FIG. 4 - three-dimensional image (front view); figure 3 is a three-dimensional image (rear view).

Защитная каска содержит корпус 1 и внутреннюю оснастку 2. Купол 3 корпуса 1 представляет собой отсеченную верхнюю часть эллипсоида со срезанной плоскостью лобовой частью 4. Эллипсоид имеет соотношение полуосей 1:1,2:1,25 (ширина, длина, высота), которое выбрано на основе антропометрических данных человека и с учетом требований ГОСТ 12.4.128-83, предъявляемых к высоте безопасного зазора (расстояния по вертикали между головой и внутренней поверхностью корпуса) и величине кольцевого зазора (расстояния по горизонтали между головой и внутренней поверхностью корпуса) защитных касок. Соотношение является оптимальным и позволяет для различных размеров головы использовать один и тот же корпус каски, а размер регулировать только с помощью внутренней оснастки. Купол 3 корпуса 1 имеет ребро жесткости 5, которое раздваивается в затылочной части на ребра 6 и 7. Форма ребер задается эллипсовидными контурами 8 и 9 на боковых поверхностях и полуэллипсовидным 10 в затылочной части. Эллипсовидные контуры получены пересечением эллиптических цилиндров с отсеченной частью эллипсоида купола 3. Эллипсовидные контуры 8 и 9 на боковых поверхностях сдвинуты в сторону лобовой части и большие оси их повернуты относительно плоскости основания на угол 19^o. В соединение ребер жесткости 5, 6 и 7 в верхней части купола 3 вписывается окружность диаметром 100 мм с центром в вершине корпуса 1 каски. С внутренней стороны корпуса 1 имеются карманы 11, в которые вставлены вкладыши 12. К вкладышам 12 крепится внутренняя оснастка 2. Карманы 11 и вкладыши 12 в затылочной части расположены по осям ребер 6 и 7, в лобовой части - в боковых продолжениях ребра 5.The protective helmet contains a housing 1 and internal equipment 2. The dome 3 of housing 1 is the cut off upper part of the ellipsoid with the plane of the front part 4. The ellipsoid has a half-axis ratio of 1: 1.2: 1.25 (width, length, height), which is selected based on human anthropometric data and taking into account the requirements of GOST 12.4.128-83, shown to the height of the safe gap (vertical distance between the head and the inner surface of the body) and the size of the annular gap (horizontal distance between the head and the inner surface casing) protective helmets. The ratio is optimal and allows you to use the same helmet body for different head sizes, and adjust the size only with the help of internal equipment. The dome 3 of the housing 1 has a stiffener 5, which is bifurcated in the occipital part into ribs 6 and 7. The shape of the ribs is defined by ellipsoid contours 8 and 9 on the lateral surfaces and semi-ellipsoid 10 in the occipital part. The ellipsoidal contours are obtained by the intersection of the elliptical cylinders with the clipped part of the ellipsoid of the dome 3. The ellipsoidal contours 8 and 9 on the side surfaces are shifted towards the frontal part and their large axes are rotated relative to the base plane by an angle of 19 ^o . In the connection of stiffeners 5, 6 and 7 in the upper part of the dome 3, a circle with a diameter of 100 mm fits with the center at the top of the helmet body 1. On the inner side of the housing 1 there are pockets 11 into which the inserts 12 are inserted. An inner snap-in is attached to the inserts 12. The pockets 11 and the inserts 12 in the occipital part are located along the axes of the ribs 6 and 7, and in the frontal part, in the lateral extensions of the rib 5.

Защитная каска работает следующим образом. При ударе по каске нагрузка, приложенная в местах крепления внутренней оснастки 2 к корпусу 1 с помощью карманов 11 и вкладышей 12, воздействует, в первую очередь, на опорный силовой каркас, образованный ребрами жесткости 5, 6 и 7 и удар воспринимается не всем корпусом 1 каски, а ее опорным силовым каркасом. На остальные поверхности купола 3 каски нагрузка передается через ребра жесткости 5, 6 и 7 в радиальном направлении и распределяется по линиям пересечения боковых сторон ребер 5, 6, 7 с поверхностью купола 3 каски. Раздвоение ребра жесткости 5 в затылочной части увеличивает число боковых сторон ребер до шести, благодаря чему нагрузка на купол 3 каски уменьшается. Боковые поверхности ребер жесткости 5, 6 и 7 играют роль подкреплений купола 3 каски, что увеличивает его изгибную жесткость, а следовательно, и прочность. В то же время на первой фазе удара происходит локальная деформация корпуса 1 в месте соединения ребер 5, 6, 7 в вершине купола 3, при этом часть энергии гасится на преодоление сил упругой деформации. В связи с тем, что в своей наиболее узкой части ребра 5, 6, 7 имеют одинаковую ширину, в среднем изгибная жесткость купола 3 одинакова как в лобовой части, так и в затылочной. Protective helmet works as follows. When hitting a helmet, the load applied at the points of attachment of the internal equipment 2 to the housing 1 with the help of pockets 11 and inserts 12 affects, first of all, the supporting power frame formed by stiffeners 5, 6 and 7 and the impact is not perceived by the whole housing 1 helmets, and its supporting power frame. On the remaining surfaces of the helmet dome 3, the load is transferred through the stiffeners 5, 6 and 7 in the radial direction and is distributed along the lines of intersection of the sides of the ribs 5, 6, 7 with the surface of the helmet dome 3. Bifurcation of the stiffener 5 in the occipital part increases the number of lateral sides of the ribs to six, so that the load on the helmet dome 3 is reduced. The lateral surfaces of the stiffeners 5, 6 and 7 play the role of reinforcements of the helmet dome 3, which increases its bending stiffness and, consequently, its strength. At the same time, in the first phase of the impact, a local deformation of the housing 1 occurs at the junction of the ribs 5, 6, 7 at the top of the dome 3, while part of the energy is extinguished to overcome the forces of elastic deformation. Due to the fact that in their narrowest part, the ribs 5, 6, 7 have the same width, on average, the bending stiffness of the dome 3 is the same both in the frontal part and in the occipital.

При ударе острым предметом наиболее вероятен пробой корпуса 1 и касание острым предметом (конусным ударником по ГОСТ 12.4.128-83) головы в вершинной части купола 3. Так как в вершинной части купола 3 соединяются ребра жесткости 5, 6 и 7, образуя приподнятую поверхность, определенную окружностью диаметром 100 мм, увеличивается вертикальный безопасный зазор, исключается значительный прогиб верхней части купола 3 и, как следствие, касание головы при ударе острым предметом. When striking with a sharp object, breakdown of body 1 and touching with a sharp object (conical impactor in accordance with GOST 12.4.128-83) of the head at the top of dome 3 are most likely. Since stiffeners 5, 6 and 7 are connected at the top of dome 3, forming a raised surface , defined by a circle with a diameter of 100 mm, increases the vertical safe clearance, eliminates significant deflection of the upper part of the dome 3 and, as a result, touching the head when struck with a sharp object.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить прочность корпуса каски в диапазоне температур от -40 до +40^oС без увеличения толщины стенок, а значит и без увеличения массы защитной каски. Кроме того, заявляемая защитная каска обладает повышенными защитными свойствами к действию острых падающих предметов.The proposed technical solution allows to increase the strength of the helmet body in the temperature range from -40 to +40 ^o C without increasing wall thickness, and therefore without increasing the mass of the protective helmet. In addition, the inventive protective helmet has enhanced protective properties to the action of sharp falling objects.

Claims

1. A protective helmet comprising a body, which is a dome in the form of a cut off upper half of an ellipsoid with a plane cut off the frontal part, having a longitudinal flat stiffening rib, and internal equipment, characterized in that the stiffening rib in the occipital part is bifurcated, forming a triaxial supporting power frame with the center at the top of the dome, resting on the attachment points of the internal equipment to the helmet body, while the shape of the stiffeners is defined by ellipsoid contours on the side surfaces and semi-ellipsoid in atylochny parts.

2. A protective helmet according to claim 1, characterized in that the centers of the ellipsoidal contours defining the shape of the stiffeners on the side surfaces of the dome are shifted towards the frontal part, and their large axes are rotated relative to the plane of the base, increasing the size of the reinforced occipital part.

3. A protective helmet according to claim 1 or 2, characterized in that the stiffeners of the frontal and occipital parts in the narrowest place have the same width.

4. Protective helmet according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that in the connection of the ribs in the upper part of the dome fits a circle with a diameter of 100 mm with a center at the top of the helmet.