Индикатор резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии

 

Полезная модель предназначена для обеспечения безопасности человека в нештатных (аварийных) ситуациях, сопряженных с воздействием гипоксической гипоксии: разгерметизация салона (кабины) или отказ отказа кислородного оборудования летательного аппарата в высотных (происходящих на высотах более 6500 м) полетах; отказ средств (систем) обеспечения жизнедеятельности при пребывании в высокогорье (на высотах более 6500 м); отказ кислородного оборудования барокамеры при проведении исследований с участием добровольцев при величинах барометрического давления в барокамере, меньших, чем барометрическое давление на высоте 6500 м и т.п. Указанный технический результат достигается наличием в составе индикатора накопителя информации, обеспечивающего учет динамики изменения барометрического давления в окружающей газовой среде при расчете оценки резервного времени сохранения сознания человеком, и табло, на котором в реальном времени отображают эту оценку.

Предлагаемая полезная модель относится к области безопасности жизнедеятельности, а более конкретно к обеспечению безопасности человека в нештатных (аварийных) ситуациях, сопряженных с воздействием гипоксической гипоксии: разгерметизация салона (кабины) или отказ отказа кислородного оборудования летательного аппарата в высотных (происходящих на высотах более 6500 м) полетах; отказ средств (систем) обеспечения жизнедеятельности при пребывании в высокогорье (на высотах более 6500 м); неисправности кислородного оборудования барокамеры при проведении исследований с участием добровольцев при величинах барометрического давления в барокамере, меньших, чем барометрическое давление на высоте 6500 м и т.п.

В соответствии с международными правилами, при возникновении опасной гипоксической газовой среды в салоне (кабине) самолета срабатывает автоматическая система, из контейнеров над сиденьями пассажиров выпадают кислородные маски, подключенные к системе кислородного электропитания. Пассажир должен подтянуть и надеть ближайшую кислородную маску, прижать ее к носу и рту, закрепить маску на голове с помощью резиновых креплений, потом помочь надеть кислородную маску другим пассажирам и ждать указаний командира воздушного судна. При этом пассажир не имеет информации о состоянии окружающей газовой среды, что не позволяет оценить реальную опасность жизни и приводит к излишней нервозности, и, особенно в начальный момент времени после выпадения кислородных масок, к панике. Аналогичные проблемы существуют и в других ситуациях, связанных с пребыванием человека в условиях гипоксической гипоксии.

Известные решения, по сути близкие к заявляемой полезной модели: интеллектуальная информационная система для пассажирского салона самолета (патент RU 2473117 от 01.11.2010 г.), самолет с автономной кислородной системой (патент РФ 2337858 от 18.07.2006 г.) не предполагают специальное информирование пассажиров в нештатных (аварийных) ситуациях, связанных с возникновением а пассажирском салоне гипоксической газовой среды.

Наиболее близким заявляемой полезной модели является устройство для аварийной сигнализации работы кислородного оборудования, например, самолета (патент SU 688253/40 от 06.12.1960 г.), включающее специальный манометрический датчик, который отрегулирован так, что его контакты замыкаются при барометрическом давлении 800-1000 мм вод. ст. на сетку лампы через нормально замкнутые контакты реле подается отрицательное напряжение, в результате чего лампа запирается, и реле, включенное в анодную цепь лампы, не срабатывает, а если летчик перестал потреблять кислород, контакты датчика остаются разомкнутыми, и через строго определенное время, зависящее от высоты полета, потенциал на сетке лампы станет равным потенциалу отпирания лампы, она откроется, реле сработает и включит систему сигнализации.

Однако указанное устройство, помимо использования морально и физически устаревшей компонентной базы, обладает следующими недостатками:

- обеспечивает сигнализацию только о неисправностях кислородного оборудования летчика, отсоединения кислородного шланга от маски или неплотного прилегания маски к лицу, но не о разгерметизации салона самолета;

- не обеспечивает расчет и индикацию резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии при прекращении дыхания кислородом;

- обеспечивает надежную сигнализацию опасности только для условий стационарной гипоксической гипоксии, то есть при сохранении постоянства интенсивности гипоксического воздействия в течение анализируемого интервала времени.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение человека информацией о величине резервного времени сохранения сознания при пребывании в гипоксической среде, барометрическое давление в которой меньше, чем барометрическое давление на высоте 6500 м, с учетом предшествующей динамики изменения барометрического давления в окружающей газовой среде.

Технический результат заключается в обеспечении возможности расчета и индикации объективной оценки резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии на основании совокупности равнодискретно измеренных значений барометрического давления в окружающей газовой среде, с выдачей информации о величине резервного времени сохранения сознания человеком на табло индикатора в реальном времени.

Технический результат достигается наличием в составе индикатора накопителя информации, обеспечивающего учет динамики изменения барометрического давления в окружающей газовой среде при расчете оценки резервного времени сохранения сознания человеком, и табло, на котором в реальном времени отображают эту оценку.

По совокупности существенных признаков заявляемый индикатор резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии существенно отличается от аналога, так как:

- использует только один датчик - датчик барометрического давления в окружающей газовой среде;

- обеспечивает числовую индикацию оценки резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии в реальном времени;

- оценку резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии рассчитывают с учетом предшествующей динамики изменения барометрического давления в окружающей газовой среде, чем обеспечивают адекватный учет условий нестационарной гипоксической гипоксии, и, следовательно, объективность рассчитываемой оценки резервного времени сохранения сознания человеком.

Разработанный индикатор резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии поясняется фигурой (фиг. - Схема индикатора резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии), на которой схематично представлено его устройство и обозначены компоненты: 1 - датчик барометрического давления в окружающей газовой среде, 2 - накопитель информации, 3 - вычислитель, 4 - компаратор, 5 - аккумулятор, 6 - разъем сопряжения с сетью электропитания, 7 - табло индикатора, 8 - цифровые разряды табло, 9 - информационная шина, 10 - шина электропитания.

Функционирование индикатора резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии заключается в следующем.

1) Индикатор (см. фиг.) размещают таким образом, чтобы его показания были видны как можно большему числу людей, а входящий в состав индикатора датчик барометрического давления в окружающей газовой среде не был закрыт посторонними предметами, способными исказить измеряемые величины барометрического давления.

2) После включения индикатора осуществляют съем показаний с датчика барометрического давления в окружающей газовой среде с частотой 1 Гц (1 раз в секунду), одновременно аккумулятор (емкость которого обеспечивает функционирование индикатора в течение не менее 8 часов после отключения от сети электропитания) автоматически подзаряжают от сети электропитания через разъем сопряжения, а составные части индикатора запитаны через общую шину электропитания.

3) Значения барометрического давления в окружающей среде с датчика по информационно-управляющей шине поступают в накопитель информации, представляющий собой сдвиговый регистр из 300 ячеек. То есть в накопителе одновременно может храниться не более 300 измерений барометрического давления (что соответствует измерениям каждую секунду в течение 5 минут) - 301 измерение записывают вместо первого, 302 измерение - вместо второго и т.д.

После поступления в накопитель информации результатов первых 300 измерений барометрического давления в окружающей газовой среде в вычислителе начинают динамический расчет оценки резервного времени сохранения сознания человеком t, с, по формуле:

,

где P - барометрическое давление в окружающей газовой среде, Па. Величина P=44060 Па соответствует барометрическому давлению на высоте 6500 м, начиная с которой вероятность потери сознания человеком считают отличной от нуля.

5) Рассчитанная оценка резервного времени сохранения сознания по информационно-управляющей шине поступает в компаратор, где ее сравнивают с величиной 300 с. Если рассчитанная оценка резервного времени сохранения сознания меньше 300 с, то выдают сигнал на включение табло индикатора. В цифровых разрядах табло индикатора отображают рассчитанную оценку резервного времени сохранения сознания человеком, которая изменяется в реальном времени с дискретностью, равной частоте измерения барометрического давления в окружающей газовой среде (1 Гц). Надписи на русском и английском языках подсвечивают одновременно с включением табло индикатора и с появлением рассчитанной оценки резервного времени сохранения сознания. Если при включенном табло индикатора рассчитанная оценка резервного времени сохранения сознания становится большей или равной 300 с, то выдают сигнал на выключение табло индикатора.

Формула расчета оценки резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии получена в результате исследований по гранту Российского фонда фундаментальных исследований «Исследования по совершенствованию технологий адаптивного управления человеко-машинными системами, эксплуатирующимися в условиях высокого риска развития гипоксических состояний оператора» (12-08-01273-а), при проведении которых она верифицирована в результате вычислительного эксперимента, проведенного с использованием данных аппаратуры объективного контроля, полученных при расследовании причин реального авиационного инцидента, связанного с разгерметизацией салона самолета Ту-154 18.05.1998 года, и показавшего высокую статистическую достоверность рассчитанных оценок резервного времени сохранения сознания человеком.

Разработанный индикатор резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии может найти применение в летательных аппаратах, при летной эксплуатации которых имеется риск разгерметизации салона и/или кабины на высотах более 6500 м; при проведении испытаний в барокамерах с участием добровольцев; при оказании помощи раненым и пораженным в условиях высокогорья и в других практических задачах, связанных с пребыванием человека в условиях гипоксической гипоксии.

1. Индикатор резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии, включающий датчик барометрического давления в окружающей газовой среде, вычислитель, компаратор, аккумулятор, разъем сопряжения с сетью электропитания, информационно-управляющую шину и шину электропитания, отличающийся тем, что в его состав введены накопитель информации, обеспечивающий учет динамики изменения барометрического давления в окружающей газовой среде при расчете оценки резервного времени сохранения сознания человеком, и табло, на котором в реальном времени отображают эту оценку.

2. Индикатор по п.1, который дополнительно содержит оборудование громкой связи, позволяющее генерировать звуковые сигналы для привлечения внимания человека при включении и выключении табло.

3. Индикатор по п.1, который дополнительно содержит блок автоматического включения/выключения: включение индикатора производят при величине барометрического давления в окружающей газовой среде меньшей 50000 Па, а выключение - при величине барометрического давления в окружающей газовой среде большей или равной 50000 Па.

4. Индикатор по п.1, который содержит дополнительные табло, подключенные к информационно-управляющей шине и предназначенные для информирования о резервном времени сохранения сознания большего количества людей.

5. Индикатор по п.1, который содержит дополнительный накопитель, подключенный к информационно-управляющей шине и выполненный в виде энергонезависимой памяти, в который записывают измеренные значения барометрического давления в окружающей газовой среде для обеспечения возможности их использования при расследовании причин нештатной (аварийной) ситуации.

6. Индикатор по п.1, табло которого до поступления с компаратора сигнала о включении подсвечивают с отображением в цифровых разрядах табло символа "".



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к области безопасности жизнедеятельности человека, в частности к способам организации и устройствам хранения взрывчатых веществ и боеприпасов уменьшающих или исключающих разброс осколков при взрывах
Наверх