Устройство интеллектуальной защиты органов дыхания

Полезная модель относится к устройствам для спасения жизни и может быть использована в качестве средства защиты человека в различной непригодной для дыхания атмосфере. Техническая сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для защиты органов дыхания, содержащем систему регенерации воздуха в виде регенеративного патрона с пусковым устройством, соединенного с лицевой частью, совокупно применен коммуникатор и советующее устройство с цифровым дисплеем, а в качестве коммуникатора использовано приемопередающее беспроводное радиоустройство с цифровым дисплеем и встроенный звуковой сигнализатор, предупреждающий о прекращении работы регенеративного патрона.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

1. Повышение времени защиты. 2. Интеллектуальная советующая система на основе знаний экспертов для принятия решения человеком при выборе режимов работы представленных на дисплее. 3. Цифровая индикация времени защитного действия. 4. Снижение удельных эксплуатационных расходов за счет цифровой базы на основе наноструктур. 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Полезная модель относится к устройствам для спасения жизни, в частности к устройствам для защиты органов дыхания и может быть использована как средство защиты человека в непригодной для дыхания атмосфере, в частности атмосферы при эвакуации человека из помещений во время пожара или в другой аварийной ситуации, к которым предъявляются повышенные требования по надежности защиты в чрезвычайной ситуации.

Может также использоваться в других отраслях промышленности при наличии в воздухе токсичных, химически опасных газов, отсутствии или недостатке кислорода.

Известна выпускаемая маска фирмы MSA, The Evolution 1000, США, содержащая фильтрующий патрон и колпак с полумаской, связанная через систему коммуникаций в дыхательный аппарат.(Режим доступа свободный: ), фиг.1.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками полезной модели (ПМ), являются: колпак, полумаска, патрон через который дышит человек.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, является отсутствие управления режимами работы маски.

Наиболее близким к заявленному техническому решению полезной модели является устройство: самоспасатель изолирующий СПИ-20, Россия, изготавливаемый по ТУ ВТ 8-104.000, фиг.2. (Режим доступа свободный: http://www.roshimzaschita.ru/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=19). Самоспасатель обеспечивает ведение переговоров.

Самоспасатель СПИ-20 (фиг.2) состоит из колпака 1 с полумаской 2, гофрированной трубки 3, предназначенной для защиты органов дыхания, глаз и головы от окружающей среды и направления выдыхаемой смеси, пускового устройства с ампулой 4 для приведения в действие пускового брикета, который под действием раствора ампулы начинает выделять кислород и тепло, регенеративного патрона 5, предназначенного для поглощения выдыхаемого диоксида углерода и влаги и выделения необходимого для дыхания кислорода, дыхательного мешка 6. Для сбрасывания избыточного объема дыхательной смеси в мешке имеется клапан избыточного давления 7. (Руководство по эксплуатации ВТ 8-104.000 РЭ. Режим доступа свободный: http://www.roshimzaschita.ru/ files/ spi20.zip).

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: колпак, полумаска, гофрированная трубка, пусковое устройство с ампулой, регенеративный патрон, дыхательный мешок, клапан избыточного давления.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, является невозможность управления различными режимами работы регенеративного патрона в зависимости от внешней обстановки, что определяется отсутствием советующего устройства для выбора режима работы регенеративного патрона и, как следствие этого, негативно сказывается на массогабаритных, стоимостных характеристиках и времени защиты, из-за принимаемой, как правило, завышенной доли риска в непредвидимой ситуации.

Достоинством СПИ-20 является повышенная надежность защиты человека по сравнению с фильтрующей маской фирмы MSA, что обусловлено полной изоляцией газовоздушной смеси от атмосферного воздуха.

Недостатками данного технического решения являются отсутствие управления различными режимами работы регенеративного патрона в зависимости от внешней обстановки.

В настоящее время отсутствует возможность управления режимами химической реакции уже запущенного регенеративного патрона. Также отсутствует и надежная конструкция индикатора степени исчерпания времени работы, обусловленная принципиальными трудностями его создания (Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования: учебное пособие / С.В.Гудков, С.И.Дворецкий, С.Б.Путин, В.П.Таров. - М.: Машиностроение, 2008. - С.13). Там же, С.21, приведена таблица зависимости уровня энергозатрат от выполняемых работ, таблица 1. В проекте ГОСТ Р (взамен ГОСТ 12.4. 220-2001) предлагаются для разработки и эксплуатации режимы работы: 10, 35, 70 л/мин. (Режим доступа свободный: http://www.roshimzaschita.ru/ modules.php?name=News&file=article&sid=22).

За рубежом используют Европейский стандарт EN 13794:2002, где используются те же режимы испытаний и эксплуатации 10, 35, 70 л/мин., что и в проекте ГОСТ Р или те же 2-й, 5-й и 10-й режимы, таблица 1. Для сравнения в таблице 2 приведены данные Европейского стандарта EN 13274-3, (английская версия): Устройства для защиты органов дыхания. Методы испытаний.

Из таблицы 2 видно, что минимальные режимы работы в EN 13274-3, как и в проекте ГОСТ Р, начинаются с 30 л/мин.

Проблема заключается в дискретном (кратном) времени работы регенеративного патрона и защиты человека, так как из типоразмеров 15, 20, 30, 60 мин. по экономическим соображениям выбирается наименьшее время защитного действия регенеративного патрона.

Прототип не выявлен.

Задача решаемая ПМ заключается в разработке устройства, обладающего свойством интеллектуального управления режимами работы, благодаря применению советующего устройства для выбора человеком наилучшего режима эксплуатации из базы знаний и обеспечивающего увеличение времени его активной гарантированной защиты.

Технический результат достигается тем, что заявленная ПМ устройства защиты органов дыхания на химически связанном кислороде, содержащая систему регенерации воздуха в виде регенеративного патрона с пусковым устройством, соединенного с лицевой частью, содержащей полумаску и колпак, характеризующаяся тем, что в ней дополнительно совокупно применен коммуникатор и советующее устройство с индикацией.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что советующее устройство взаимодействует во время запуска с советующим устройством при переходе к активной защите.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что выбор наилучшего режима в советующем устройстве из базы знаний осуществляет человек.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что режимы советующего устройства выводят на цифровой дисплей.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что в советующем устройстве используют базу знаний для выбора наилучшего режима спасения.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что в качестве коммуникатора применяют приемопередающее беспроводное радиоустройство.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что беспроводное приемопередающее радиоустройство и цифровой таймер размещены в общем корпусе.

Кроме того, предложено устройство для защиты органов дыхания отличающееся тем, что советующее устройство имеет звуковой сигнализатор, предупреждающий о завершении и прекращении работы регенеративного патрона.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что при использовании новых внутренних связей системы защиты, советующее устройство, ранее не применяемое в индивидуальных устройствах защиты органов дыхания обеспечивает дополнительную активную защиту человека, по крайней мере, на 100%.

Использование энергоэффективного советующего устройства с цифровым дисплеем позволяет выбрать необходимое время защиты из базы знаний.

Следовательно, благодаря использованию советующего устройства с индикацией на цифровом дисплее, обеспечивается увеличение активного времени защитного действия. Применение цифровой элементной базы советующего устройства, из-за отсутствия помех, приводит к повышению достоверности получаемых результатов, снижая индивидуальные риски. Это позволяет в значительной степени снизить нагрузку на человека и дает ему возможность концентрироваться на выполнении своей основной задаче - спасения.

На фиг.3 показаны варианты изменения времени защитного действия, в зависимости от изменения режимов времени активной защиты, из таблицы 1. Видно, что активное время защиты увеличивается с 20 мин. (выделено жирной линией) до 40 мин. Это расширяет функциональные возможности человека в экстремальной ситуации при использовании активной защиты данного устройства интеллектуальной защиты.

Техническое решение позволяет увеличить время гарантированной защиты, за счет дополнительного применения менее энергоемких режимов работы регенеративного патрона во время его активной работы.

Советующее устройство с индикацией на цифровом дисплее обеспечивает уверенное его использование до завершения работы.

Различные конструктивные варианты исполнений советующих устройств с индикацией, систем коммуникатора в виде приемопередающих беспроводных радиоустройств позволяют использовать разнообразные типы конструкций, в том числе и в инновационных разработках.

По имеющимся у заявителей сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию новизна.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций устройств для защиты органов дыхания с получением технического результата, заключающегося в управлении человеком времени гарантированной защиты из базы знаний советующего устройства, имеющего цифровую точность, обеспечивающего увеличение времени его активной защиты, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию промышленная применимость.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где на фиг.4. изображена принципиальная схема действия предложенного устройства. На представленных чертежах изображены:

на фиг.1 показан общий вид маски фирмы MSA, The Evolution 1000, США;

на фиг.2 показан самоспасатель СПИ-20;

на фиг.3 показаны варианты изменения времени защитного действия в зависимости от изменения режимов работы времени активной защиты;

на фиг.4 изображена принципиальная схема действия предложенного устройства.

в таблице 1 приведены зависимости уровня энергозатрат от выполняемых работ;

в таблице 2 показана причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом;

в таблице 3 изображены причинно-следственные связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом.

Перечень позиций, указанных на фиг.4:

1. колпак;

2. полумаска;

3. гофрированная трубка;

4. регенеративный патрон;

5. дыхательный мешок;

6. пусковое устройство;

7. пусковая ампула;

8. клапан избыточного давления;

9. коммуникатор (приемопередающее беспроводное радиоустройство);

10. цифровой таймер;

11. советующее устройство;

12. база знаний;

13. цифровой дисплей;

14. звуковой сигнализатор.

Предложенное устройство для защиты органов дыхания содержит колпак 1 с полумаской 2, гофрированную трубку 3, предназначенную для защиты органов дыхания, глаз и головы от окружающей среды и направления выдыхаемой смеси, регенеративный патрон 4, предназначенный для поглощения выдыхаемого диоксида углерода и влаги и выделения необходимого для дыхания кислорода, дыхательный мешок 5. Патрон имеет пусковое устройство 6 с пусковой ампулой 7 для приведения в действие пускового брикета, который под действием раствора ампулы начинает выделять кислород и тепло. Для сбрасывания избыточного объема дыхательной смеси в мешке имеется клапан избыточного давления 8, коммуникатор 9 (приемопередающее беспроводное радиоустройство) с цифровым таймером 10, которое соединено с советующим устройством 11, содержащим цифровой дисплей 12, базу знаний 13 и звуковой сигнализатор 14.

Описанным выше устройством пользуются следующим образом.

Стационарно устройство для защиты органов дыхания находится в сложенном состоянии, в герметичной упаковке. При угрозе пожара вскрывают внешнюю упаковку, извлекают пакет с рабочей частью.

Вскрывают вторую упаковку самого устройства в указанном месте и вынимают рабочую часть, расправляют колпак, глубоко вдыхают, затаив дыхание и быстро надевают колпак на голову так, чтобы полумаска закрыла нос и рот, нажимают до упора на металлический колпачок ампулы, делают выдох и продолжают дыхание, следя за представляемыми на индикаторе вариантами защиты советующего устройства из экспертной системы базы знаний и анализируют их. Одновременно с запуском устройства включается коммуникатор и связанный с ним таймер советующего устройства.

При принятии решения о варианте защиты использования устройства для защиты дыхания человек сообщает через коммуникатор о своем местонахождении и принятом решении и следует рекомендациям на цифровом дисплее. За счет использования экспертной системы знаний достигается интеллектуальная активная защита человека.

Цифровой таймер предупреждает заранее о завершении и об окончании работы устройства для защиты органов дыхания. После выхода из зоны пожара устройство снимают. Таким образом, обеспечивается работа устройства интеллектуальной защиты органов дыхания.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

1. Повышение общего времени активной защиты с 20 мин. до 40 мин. или на 100%, без увеличения массы кислородосодержащего продукта.

2. Интеллектуализация защиты человека с использованием системы советующего устройства с экспертной базой знаний.

3. Цифровая индикация времени защитного действия обеспечивает точность окончания работы регенеративного патрона и соответственно большую индивидуальную безопасность.

4. Снижение удельных эксплуатационных расходов, за счет более точного выбора типа устройства для дыхания из ряда (типоразмера): 15, 20, 30, 45, 60 мин. защитного действия.

Предлагаемое устройство обеспечивает управление временем гарантированной активной защиты человека, имеет высокую точность измерения, благодаря советующему устройству, имеющему цифровую базу на основе наноструктуры, а так же обеспечивает увеличение времени гарантированной активной защиты человека в зависимости от конкретной сложившейся ситуации.

Таблица 3
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом
Виды технического результата и их размерность	Показатели фактические или расчетные	Объяснение за счет чего (отличительный признак и/или и совокупность) стало возможным улучшение показателей предложенного объекта по сравнению с аналогом
аналога	заявляемого объекта
	Пример 1. 0+20=20	1. Использование коммуникатора и советующего устройства с индикацией, как экспертной системы на основе знаний с предложением вариантов принятия решения, новых внутренних связей в устройстве защиты, (электромагнитное поле) ранее не применяемых в средствах защиты, обеспечивает дополнительную активную защиту человека, по крайней мере, на 100%. [Использование слабых сигналов советующего устройства для управления большой химической энергии регенеративного патрона в нужное время активной защиты].
Время гарантированной активной защиты, мин.	20	Пример 2. 20+9=29
	Пример 3. 20+13,3=33,3
2. Взаимодействие пускового устройства с советующим устройством при переходе к активной защите.
	Пример 4. 20+20=40	3. Наилучший режим в советующем устройстве на базе знаний осуществляет человек.
		4. Советующее. устройство содержит базу экспертных знаний для выбора наилучшего режима спасения.
		5. Предварительное и окончательное звуковое оповещение о завершении работы регенеративного патрона.

1. Устройство для защиты органов дыхания на химически связанном кислороде, содержащее систему регенерации воздуха в виде регенеративного патрона с пусковым устройством, соединенного с лицевой частью, содержащую полумаску и колпак, характеризующееся тем, что в устройстве дополнительно совокупно применен коммуникатор и советующее устройство с индикацией.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пусковое устройство взаимодействует во время запуска с советующим устройством при переходе к активной защите.

3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что выбор наилучшего режима в советующем устройстве из базы знаний осуществляет человек.

4. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что режимы советующего устройства выводят на цифровой дисплей.

5. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в советующем устройстве используют базу знаний для выбора наилучшего режима спасения.

6. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве коммуникатора применяют приемопередающее беспроводное радиоустройство.

7. Устройство по любому из пп.1 и 2, характеризующееся тем, что беспроводное приемопередающее радиоустройство и советующее устройство размещены в общем корпусе.

8. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в советующее устройство встроен звуковой сигнализатор, предупреждающий о завершении и прекращении работы регенеративного патрона.