EP0983193A1

EP0983193A1 - Beschleunigungs-schutzanzug

Info

Publication number: EP0983193A1
Application number: EP99913056A
Authority: EP
Inventors: Andreas Reinhard; Wendelin Egli
Original assignee: LSS Life Support Systems AG
Current assignee: LSS Life Support Systems AG
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-03-08
Also published as: KR100379666B1; BR9906341A; JP2000515833A; KR20010013231A; KR100379667B1; KR20010020469A; IL133066A0; JP2000516891A; DK0983192T3; WO1999054202A1; NO996344D0; NO996341L; JP3393871B2; GR3036544T3; ZA991659B; ATE202527T1; IL133069A; IL133066A; HK1029314A1; HK1030762A1

Abstract

Der aktive Teil des Anzuges besteht teilweise aus einer dem Körper zugewandten und einer ihm abgewandten Schicht (3, 4), beide aus einem gasdichten, wenig dehnbaren textilen Material, die an Verbindungsstellen (6) miteinander durch Kleben, Schweissen oder Nähen verbunden sind und dadurch Hohlräume (5) erzeugen, die über Ventile (18) miteinander verbunden sind und unter Gasdruck gesetzt werden können. Zwischen Gebieten, die aus den Schichten (3, 4) bestehen, - Bändern (11, 12) - sind Verbindungsteile (7) angeordnet, die nur Zugspannung übertragen. Werden die Hohlräume (5) unter einen der z-Beschleunigung proportionalen Gasdruck gesetzt, so baut der Anzug über die Zugspannung einen kompensatorisch wirkenden Anpressdruck auf und entlastet so den Organismus des Piloten vor den Auswirkungen solcher Beschleunigungen. Durch geeignete Wahl der Breiten der Bänder (11, 12) in Verbindung mit dem Radius des umhüllten Körperteiles kann der Kompensationsdruck auf den beschleunigungsproportionalen hydrostatischen Druck der Körperflüssigkeit eingestellt werden.

Description

Beschleunigungs-Schutzanzug

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anzug zum Schutz vor Beschleunigungseffekten, wie sie in Hochleistungsflugzeugen beim Fliegen von Kurven auftreten, nach dem Oberbegriffe des Patentanspruches 1.

Solche Schutzanzüge sind mehrere bekannt geworden. Sie sind im wesentlichen in zwei Klassen einzuteilen:

— Die eine Klasse umfasst Schutzanzüge, die nach dem hydro- statischen Auftriebsprinzip arbeiten,

- die zweite Klasse umfasst Schutzanzüge, welche mit Druckluft beaufschlagt werden.

Der Aufbau von Schutzanzügen der ersten genannten Klasse beruht auf dem Erfindungsgedanken, den beschleunigungsindu- zierten nach unten zunehmenden Flüssigkeitsdruck des Körper- innern durch einen im Wesentlichen gleichen einer im Schutzanzug eingebauten Flüssigkeitssäule zu kompensieren, der von aussen auf den Körper wirkt. Beispiele für diese Klasse von Schutzanzügen sind aus EP 0 376 027 (D1 ) und US 5,153,938 (D2) bekannt. Ferner sind in dieser Klasse von der gleichen Anmelderin wie der vorliegenden Patentanmeldung drei Anmeldungen bekannt, die solche Schutzanzüge betreffen: PCT/CH98/00160 (D3) , PCT/CH98/00161 (D4), PCT/CH98/00534 (D5). Bei den Schutzanzügen der zweiten genannten Klasse wird im mindestens teilweise doppelwandig ausgeführten Schutzanzug ein Luftdruck aufgebaut . Dieser ist entweder über den ganzen Anzug gleich gross oder wird über gesteuerte Ventile so eingerichtet, dass er für die unten liegenden Körperpartien grösser ist, als für die höher liegenden. Die Steuerung dieser Ventile und des vorgegebenen Luftdruckes erfolgt durch einen bordseitigen Rechner.

Beispiele von Dokumenten, die diese zweite Klasse des Standes der Technik wiedergeben sind EP 0 646 523 (D6), JP 0 9011 996 (D7).

Wiewohl es sich gezeigt hat, dass die Idee der hydrostatischen Kompensation an sich eine hervorragende Lösung für das anstehende Problem darstellt, ergeben sich bei der prakti-

BESTATIGUNGSKOPIE sehen Umsetzung Probleme. Diese liegen einerseits bei der teils hohen zusätzlichen Masse solcher Schutzanzüge, ferner treten Unzulänglichkeiten bei den Eigenschaften der verwendeten Textilien auf und letztlich ist oft der Tragkomfort solcher bekannter Schutzanzüge ungenügend und die Beweglichkeit der Piloten dadurch stark eingeschränkt. Ferner werden an die Dichtigkeit solcher Anzüge hohe Anforderungen gestellt. Einerseits weil ein Flüssigkeitsverlust zu Funktionsbeeinträchtigung führt, andererseits weil auslaufende Flüs- sigkeit im Cockpit eines Hochleistungsflugzeuges durchaus unerwünscht ist.

Die Lösungen der zweiten genannten Klasse von Erfindungen beruhen darauf, dass im mindestens teilweise doppelwandig ausgeführten Schutzanzug ein Luftdruck aufgebaut wird, der dem zu erwartenden hydrostatischen Druck der Körperflüssig- keiten - vornehmlich des Blutes - m etwa entspricht. In etwa deshalb, weil der hydrostatische Druck von oben nach unten linear zunimmt, und die pneumatische Kompensation s ch im Allgemeinen auf einen oder wenige Druckwerte beschränkt. Um diese Druckwerte zu erzeugen, wird die bordseitig gelieferte Druckluft durch eines oder mehrere beschleunigungsabhängige oder beschleunigungsabhängig gesteuerte Ventile an die entsprechenden Partien des Schutzanzuges gespeist, wie z.B. aus US 4,895,320 bekannt. Der Aufbau des notwendigen Druckaufbaus beansprucht immer eine gewisse Zeit. Um diese Verzögerung zu kompensieren, sind rechnerische Mittel vorgeschlagen worden wie aus D6 bekannt. Der Nachteil der bekannten auf der rein pneumatischen Druckkompensation beruhenden Schutzanzuges liegt einerseits m der wenig differenzierten Grosse des Kompensationsdruckes, im oft unhandlichen Aufbau und dem grossen Aufwand für die Steuerung. Damit sind auch immer hohe Kosten verbunden. Die Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, besteht m der Schaffung eines Anzuges zum Schutz vor den Auswirkungen der Beschleunigungskräfte, die beim Kurvenfliegen in Hochleistungsflugzeugen auftreten, vorab m der momentanen und lokalen Z-Achse, ferner soll der zu schaffende Schutzanzug leichter sein, als die bisher bekannten, soll ermöglichen, dass er vom Träger ohne Hilfe an- und ausgezogen werden kann und ihn befähigen, das Flugzeug ohne Hilfe zu besteigen und zu verlassen, und dem Träger ausserhalb des Flugzeuges allgemein eine normale Beweglich- keit erlauben, dies alles verbunden mit einem verkleinerten apparativen und finanziellen Aufwand.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im Patentanspruch 1 hinsichtlich ihrer wesentlichen Merkmale, in den weiteren Patentansprüchen hinsichtlich weiterer vorteil- hafter Ausbildungen.

Der Erfindungsgedanke wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert . Es zeigen

Fig. 1a einen Querschnitt durch einen Schichtaufbau des Schutzanzuges,

Fig. 1b eine Variante hiezu, Fig. 2 a eine Draufsicht b einen ersten Schnitt c einen zweiten Schnitt durch eine erste Anordnung von Verbindungsstellen

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Anordnung von

Verbindungsstellen , Fig. 4 eine Frontansicht auf ein Ausführungsbeispiel des Schutzanzuges m zwei Varianten, Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch einen Teil des Anzuges , Fig. 6a, b eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Druck und Spannung, Fig. 7 eine schematische Darstellung des Aufbaus des An- pressdruckes ,

Fig. 8 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fliegerstie- fels, Fig. 9 e n zweites Ausführungsbeispiel eines Fliegerstie- fels, Fig. 10 eine schematische Seitenansicht eines sitzenden Piloten mit einer zusätzlichen Einrichtung, Fig. 11 eine Detailansicht von Fig. 10 Fig. 12 die schematische Darstellung des Druckatmungssystems .

Der erfmdungsgemässe Schutzanzug besteht grundsätzlich aus drei Kleidungsstücken. Das innerste besteht, wie m Fig. 1a schematisch dargestellt, aus einem textilen Futter 1. Ueber diesem wird der eigentliche Schutzanzug getragen. Dieser ist aufgebaut aus einer inneren Schicht 3 und einer äusseren Schicht 4. Die Schicht 3 besteht aus einem armierten gas- dichten Kunststoff, wobei die Armierung aus einem dehnungsarmen Fasermaterial wie z.B. Aramidfasern besteht. Mit der Schicht 3 stellenweise verbunden ist die Schicht 4 aus dem gleichen Material, wie Schicht 3. Die Verbindung der Schichten 3 und 4 geschieht beispielsweise durch Schweissen oder Nähen mit anschliessendem Abdichten der Nähte. Auf das durch die Verbindungen der Schichten 3, 4 entstehende Muster wird - da erfmdungswesentlich - unten gesondert eingegangen. Zwischen den Schichten 3, 4 befindet sich in den durch deren Verbindung entstehenden Hohlräumen 5 Luft, allenfalls ein anderes geeignetes Gas. Auf der Aussenseite der Schicht 4, mit dieser allenfalls vollflächig oder stellenweise verbunden, befindet sich ein strapazierfähiger textiler Ueberzug 2, an dem sämtliche für einen Pilotenanzug notwendigen und nützlichen Dinge und Einrichtungen befestigt sind. Das Vorhandensein von Futter 1 - oder ihm entsprechender Unterwäsche - und Ueberzug 2 ist an sich bekannt. Erfmdungs- gemäss kann nun das Ensemble aus den Schichten 3, 4 von Futter 1 und Ueberzug 2 getrennt ausgeführt, oder auch mit diesem verbunden ausgeführt werden. Der aktive Teil des erfmdungsgemassen Schutzanzuges besteht aus den miteinander teilweise verbundenen Schichten 3, 4.

In Fig. 1b ist eine Variante zu einem Teil von Fig. 1a dargestellt. In den Hohlraum 5 ist ein Schlauch 8, beispielsweise aus einem Elastomer, eingelegt. Damit ist eine Funktionstren- nung zwischen Dichtigkeit und Festigkeit erreicht. Die Schichten 3, 4 und deren Verbindung übernehmen die Aufgabe der Festigkeit, der Schlauch 8 ene der Dichtigkeit. Wenn im Folgenden von Hohlraum 5 gesprochen wird, sind immer beide Varianten zu verstehen, die enige von Fig. 1a, wo der Hohlraum 5 selbst dicht ausgeführt ist und jene von Fig. 1b, wo der Schlauch 8 als dichtes und gasführendes Element m den Hohlraum 5 eingelegt ist, der nun selbst nicht mehr dicht ist, bzw. nicht sein muss.

Fig. 2 a, b, c, zeigen m Detailansichten das Anbringen von Verbindungsstellen 6 der Schichten 3, 4. Wie bereits erläutert, können diese Verbindungsstellen durch Schweissen, Kleben oder Nähen hergestellt werden. In Fig. 2a ist schematisch aus einem Teil des Schutzanzuges eine Anordnung von beispielsweise drei parallelen Verbindungsstellen 6 dargestellt. Jede einzelne Verbindungsstelle hat die Form eines langen schlanken Streifens. Ein Schnitt BB gemass Fig. 2b zeigt, dass der seitliche Abstand zwischen den streifenför- migen Verbindungsstellen 6 verkürzt wird, sobald das m den Hohlräumen 5 zwischen den Schichten 3, 4 befindliche Gas zuströmt und unter Druck gesetzt wird. Wird nun ein aus den Schichten 3, 4 bestehendes Gebilde - das Futter 4 und der Ueberzug 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen - um einen Körperteil, beispielsweise einen Oberschenkel herumgelegt, so ergibt sich, was m Fig. 2c schematisch dargestellt ist : Die äussere Schicht 4 wird gespannt auf eine Zugspannung σ, die innere Schicht legt sich - im wesentlichen spannungslos - an die Körperoberfläche an; im Inneren der Hohlräume 5 herrscht der Druck p. Dieser baut die Zugspannung σ auf, die über die Verbindungsstellen 6 übertragen wird, so dass ein bestimmter Druck p einer bestimmten Zugspannung entspricht. Werden nun zwei - im Schnitt dargestellte - Hohlräume 5 so angeordnet, dass zwischen Ihnen eine Trennzone 7 liegt, die keine Hohlräume 5 enthält, so wird die Zugspannung σ im wesentlichen ohne Abbau von Hohlraum 5 zu Hohlraum 5 weitergegeben. Der Abbau der Zugspannung, der normalerweise mit einem Umschlmgungswinkel einhergeht:

σ(α) = σ₀-e -αf_H o σ₀ = Einleitungsspannung f_H = Haftreibungsbeiwert,

gilt nur für starre umschlungene Körper. Menschliches Körper- gewebe ist jedoch weitgehend nachgiebig und verformbar.

Die Trennzone 7 kann aus den aufemanderliegenden Schichten 3, 4 bestehen, oder aber aus einem flexiblen jedoch dehnungsarmen textilen Material, beispielsweise nur der Schicht 3 oder der Schicht 4 oder einem anderen geeigneten textilen Material. Die Verbindungsstellen 6 sind den Hohlräumen unmittelbar benachbart. Sie können, wie m Fig. 1, 2 gezeigt, die Schichten 3, 4 verbinden, oder zusätzlich die Verbindung zu dem textilen Material sicherstellen, aus welchem die Trennzone 7 gefertigt ist. Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfmdungsgemassen Schutzanzuges in zwei Varianten. Die beiden Varianten beziehen sich auf die Ausführung der linken und der rechten Seite des Schutzanzuges. In der ersten Variante rechts ist ein erstes Band 11 darge- stellt, das sich hier vom Halsabschluss bis zum Fussgelenk hinzieht. In gleicher Ausführung findet sich diese erste Band 11 auch am Aermel, von der Schulter bis zum Handgelenk. Die Bänder 11 können durchgehend - wie gezeichnet - oder auch einfach oder mehrfach unterbrochen ausgeführt sein. Ebenso können mehrere Bänder 11 - durchgehend oder unterbrochen - nebeneinander angebracht sein. Die Kontraktion dieser Bänder, die als Hohlräume 5 ausgeführt sind, findet hier aus- schliesslich quer zur Körperachse statt. Die Variante links in Fig. 4 weist zick-zack-förmige Bänder 12 auf, analog zur Anordnung rechts. Hier erfolgt die Kontraktion der bandförmigen Hohlräume 5 sowohl quer als auch längs zur Körperachse.

Anstatt im Zick-zack-Muster , können die Bänder 12 auch mit gerundeten Ecken wellenförmig ausgebildet sein, wie auch jede Uebergangsform zwischen Zickzack (links) und gestreckt (rechts) im Erfindungsgedanken enthalten ist. In der Kniere- gion ist der Anzug beispielsweise mit elastischen Einsätzen 13 versehen, ebenso in der Genitalregion. Zum Verschliessen des Anzuges sind mehrere Reissverschlüsse 14 vorgesehen. Diese öffnen sowohl die Aermel als auch den ganzen Anzug vom Halsausschnitt bis zu den Fussknöcheln. In Fig. 4 sind alle Reissverschlüsse 14 durchgehend dargestellt. Es ist jedoch im Sinne der Erfindung, die Reissverschlüsse 14 der Länge nach zweiteilig - oder allenfalls mehrteilig - auszuführen.

Ebenso kann, im Zusammenhang mit der vertikalen Unterteilung der Bänder 11, 12 und der Reissverschlüsse 14 auch der ganze Anzug zweiteilig, also als Jacke und Hose ausgeführt sein.

Vorzugsweise an den unteren und/oder oberen Enden der Bänder 11, 12 befinden sich Ventile 18, die mit Schläuchen 17 verbunden sein können. Deren Funktion und Aufgabe wird an- schliessend an die Beschreibung von Fig. 7 besprochen. Die Breite und die Anordnung der Bänder 11, 12 wird anhand der Fig. 5, 6 näher erläutert.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Schnitt des Anzuges beispielsweise durch den Oberschenkel. Als Beispiel ohne beschränkenden Charakter weist der Anzug entlang des Oberschen- kels ein Band 11 auf, das hier im Schnitt als Hohlraum 5 erscheint .

Beidseitig an das Band 11, 12 schliesst sich die Trennzone 7 an, die hier nur der besseren Sichtbarkeit wegen nicht am Körper anliegend dargestellt ist. Mit dem schematisch darge- stellten Reissverschluss 14 wird der Anzug verschlossen.

Wird nun der Hohlraum 5 mit Druckgas versehen, so bläht er sich auf, verkürzt sich dabei und übt auf das die Trennzone 7 bildende textile Material eine Zugspannung σ aus (N/m) . Diese wiederum erzeugt auf das dargestellte Körperteil einen Druck. Fig. 6 ist eine stark schematisierte Darstellung von Trennzone 7, Hohlraum 5, der durch das Aufblähen des Hohlraumes 5 entstehenden Verkürzung Δs und der bewirkten Zugspannung σ. Zur Erläuterung des Zusammenhanges der genannten Grossen mit der ursprünglichen Breite s₀ des Hohlraumes 5 und dem im Hohlraum 5 herrschenden Druck dienen Fig. 6a, b. Fig. 6a ist eine Perspektive, Fig. 6b ein schematischer Schnitt. Hier ist, für diese Erläuterung, der Anzug offen und zwischen zwei feste Bezugswände 16 eingespannt. Fig. 6a zeigt die Verschiebung Δs , Fig. 6b schematisch eine Elastizität 15. Diese besteht aus den - vorwiegend elastischen - Nachgiebigkeiten der textilen Materialien, des Reissverschlusses 14 und des Körpergewebes . Für Zugspannung σ in der Anordnung gemass Fig. 6a, b gilt Δs^ σ = ρ_L-s₀-fct (Gl. 1.)

V^o J

Die Zugspannung ist also proportional zum Fülldruck p_L in den Hohlräumen 5 und proportional zur Breite S₀ des unverformten Hohlraumes 5 des Bandes 11, 12. Die Funktion

Δs fct

V^öo

(Δsϊ des Verhältnisses — von Verkürzung zur ursprünglichen l^s<

Breite ist hochunlinear . Das Verhältnis liegt

Δs 2 0< — <1-- (Gl. 2) s₀ π wo ^ = 0 für den völlig flachen

^ = 1-^=0,363 s₀ π für den zylindrisch aufgepumpten Hohlraum steht.

Soll bei vorliegen eines Bandes 11, 12 bei einem bestimmten Druck p eine vorgewählte Verkürzung Δs eintreten, so kann aus der einfachen Geometrie gemass Fig. 6b sofort die Breite dieses Bandes ermittelt werden. Soll jedoch ohne Erhöhung der Zugspannung σ beim gleichen Druck die Verkürzung erhöht werden, so werden zwei oder mehr Bänder 11, 12 gewählt. Der Zusammenhang zwischen der Zugspannung σ und dem Anpressdruck p_a ergibt sich aus Fig. 7. Schematisch ist das mit Trennzone 7 bezeichnete textile Material dargestellt, das einen als zylindrisch gezeichneten Körperteil mit der Zugspannung σ umspannt. Nur die Hälfte dieses Körperteiles ist dargestellt. Nimmt man - senkrecht zur Zeichenebene - eine Länge L dieses Körperteiles, so ergibt sich p_a-2r-L = 2σ-L (Gl. 3) oder

P.=- (Gl. 4) r

Aus Gl . 4 ergibt sich, dass bei gleicher Zugspannung der Anpressdruck umgekehrt proportional ist zum Radius (oder Durchmesser) des betrachteten Körperteiles; dies unter der oben gezeigten Voraussetzung, dass die Breite s₀ des Bandes 11 oder 12 überall dieselbe ist.

Unter der Voraussetzung eines überall gleichen Luftdruckes lässt sich unter Berücksichtigung der Körperradien und mit- tels Variation von Breite s₀ und Anzahl der Bänder 11, 12 eine solche Variation von Anpressdrucken p_a erzeugen, dass die Bedingung

Pa = Pi (Gl. 5) d.h. der Anpressdruck soll dem Flüssigkeitsdruck des Körpers entsprechen, praktisch überall erfüllt werden kann, unter der Voraussetzung, dass der Fülldruck p_L der Hohlräume 5 bzw. der Bänder 11, 12 proportionale Abhängigkeit von der z-Beschleu- nigung aufweist, wie der Flüssigkeitsdruck im Körpermnern. Nimmt man die Aussagen von Gl . 1, Gl . 4 und Gl . 5 zusammen, so folgt daraus, dass die Kompensation des Binnendruckes p_x durch den den Hohlräumen 5 herrschenden Luftdruck p_L erfüllt wird, sofern p, _ PLSQ Δs^ fct (Gl. ^so wo p₁ = lokaler, beschleunigungsabhängiger Körper-Binnendruck p_L = Gasdruck m den Hohlräumen 5 s₀ = lokale Breite der Bänder 11, 12 r = lokaler Radius des Körperteils

Hiezu sind einerseits flugzeugseitige bekannte Regler vorhanden, anderseits wird hier eine erfindungswesentliche Lösung vorgeschlagen, die anhand von Fig. 10, 11 näher beschrieben ist .

Wie bereits erwähnt, können sowohl die Bänder 11, 12, als auch der ganze Anzug zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein. Die einzelnen vertikalen Abteilungen der Bänder 11, 12 können hier einerseits unter dem gleichen Druck stehen oder unter verschiedene Drucke gesetzt werden. Als dritte Möglichkeit O 99/54203 _ -, _Q _ PCT/CH99/00159

innerhalb des Erfindungsgedankens wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Druckerhöhung - bei Eintreten von positiven Z-Beschleunigungen - zeitlich gestaffelt aufgebaut wird. Beispielsweise können d e Bänder 11, 12 so unterteilt werden, dass die Füsse, die Unterschenkel, die Oberschenkel, Bauchregion, Oberkörper und Arme je eine eigene Druckregion bilden. Dabei kann der Druckanstieg von unten nach oben aufgebaut werden. Lösungen hiefür sind beispielsweise externe, also flugzeugseitige Steuerungen der einzelnen Drucke, ferner kann das den Druckaufbau bewirkende Gas an der tiefsten m Betracht gezogenen Stelle des Anzuges zugeführt werden und die anderen Druckregionen durch Ueberströmventile von unten nach oben versorgt werden. Ebenso ist es im Erfindungsgedanken enthalten, die einzelnen Druckregionen zentral, und beispielsweise durch Ueberströmventile unterschiedlichen Durchlasses zu versorgen. Sowohl die Druckverteilung als auch deren zeitlicher Aufbau sind einerseits auch abhängig von den vorgesehenen Flugmanövern. Dies hier auszuführen liegt aus- serhalb des Erfindungsgedankens; erfmdungswesentlich ist das Zurverfügungstellen der hiezu geeigneten Vorrichtung.

Um diese Ausführungsbeispiele zu realisieren, sind die einzelnen, in Bändern 11, 12 angeordneten Hohlräume 5 dαrch die Schläuche 17 mit den Ventilen 18 (siehe Fig. 4) entweder untereinander oder mit einer Druckversorgungseinheit verbun- den.

Wird der Anzug zweiteilig als Jacke und Hose ausgeführt, so werden die beiden Teile mit Klettverschlüssen so versehen, dass sie sich nicht gegeneinander verschieben können. Dies ist erfmdungsmässig leicht zu bewirken, da die Zugspannungen σ im Anzug nahezu ausnahmslos als UmlaufSpannungen um die einzelnen Körperteile auftreten und auftreten sollen. Fig. 8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Flieger- stiefels 21 in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen. Zwischen dem Fuss des Trägers - mit dem Bezugszeichen 22 verse- hen und einer am Stiefel 21 befestigten normalen Lasche 23 ist eine doppelwandige , wiederum aus den Schichten 3, 4 bestehende zweite Lasche 24 eingelegt, welche einen Hohlraum 5 aufweist. Die zweite Lasche 24 kann als Fortsetzungen des O 99/54203 _ -_] -, _ PCT/CH99/00159

Beinteiles des Anzuges ausgebildet sein; es kann jedoch auch vorgesehen werden, die Lasche 24 mittels einer Schlauchverbindung an den Anzug oder eine zentrale Druckluftversorgung anzuschliessen. Im zweiten Ausführungsbeispiel des Fliegerstiefels 21 gemass Fig. 9, wo ein schematischer Horizontalschnitt desselben dargestellt ist, sind wesentliche Teile des Fusses 22 - oder auch der ganze Fuss 22 - von einem durch die Schichten 3, 4 gebildeten Hohlraum 5 umschlossen. In Fig. 9 ist hiezu ein schematischer Horizontalschnitt dargestellt.

Ein beispielsweise lederner Fliegerstiefel 21 enthält - wie einen Innenschuh - den von den Schichten 3, 4 gebildeten Hohlraum 5, der mit einem Gas gefüllt und unter Druck gesetzt werden kann. Nach innen, gegen den Fuss 22 ist der Flieger- stiefel mit einer weiteren Hülle 25, beispielsweise aus dünnem Leder oder textilen Material, ausgekleidet. Fig. 10, 11 sind die Darstellungen einer erf dungsgemassen Druckgasversorgung. Sie zeigen einen Piloten 30 von der Seite auf einem Pilotensitz 31 mit Sitzfläche 32 sitzend. In diese Sitzfläche 32 ist ein Kissen 33 beispielsweise integriert, das m Fig. 11 im Einzelnen dargestellt ist. Das Kissen 33 besteht m der Darstellung von Fig. 11 im Sinne eines Beispiels aus drei im wesentlichen unabhängigen Lagen 35, 36,

37, die je für sich luftdicht ein textlies und wenig dehnbares Material eingeschlossen sind. Im Innern enthalten die Lagen 35, 36, 37 je einen offenporigen Kunststoff-Schaum

38, 39, 40. Diese sind vorzugsweise von unterschiedlicher Härte, dergestalt, dass die Härte von der obersten Lage 35 zur untersten Lage 37 zunimmt. Die Härte des Kunststoff-Schaumes 38 der obersten Lage 35 ist so eingestellt, dass dieser einen Piloten trägt, ohne nennenswert verformt zu werden. Jede luftdicht eingeschlossene Lage weist eine nach aussen führende Verbindung 41, 42, 43 beispielsweise in Form je eines Schlauches auf. Die drei Verbindungen 41 bis 43 münden m ein Belüftungsve til 44, dessen Wirkungsweise weiter unten beschrieben ist. Es weist einen Ausgang 45 und einen Flutungsemgang 46 auf. Mit den Lagen 35 bis 37 kommunizierend ist eine Verbindung 43 vorge- sehen, an deren Ende eine manuell oder elektrisch betriebene Handpumpe 49 dargestellt ist. Mit dieser Handpumpe 49 kann das System, bestehend aus Anzug und den drei Lagen 35, 36, 37 auf einen vorgesehenen Anfangsdruck aufgepumpt zu werden. Anstelle der Handpumpe 49 kann auch em Stellventil treten, das mit einer bordseitigen Druckgasquelle verbunden ist. Unter Anfangsdruck ist selbstverständlich der Differenzdruck zwischen dem Inneren der luftführenden Teile (Kissen 33, Hohlräume 5, Schläuche 8) einerseits und dem Druck in der Kabine des Flugzeuges zu verstehen. Bei danach sinkendem Kabinendruck erhöht sich der Druck in den genannten luftführenden Teilen von selbst .

Der Flutungsausgang 46 kann sowohl in die Handpumpe 49, als auch m das an ihre Stelle tretende Stellventil integriert sein.

Der Ausgang 45 ist beispielsweise mit den tiefsten Ventilen 18 des Anzuges verbunden.

Setzt sich nun der Pilot 30 - oder im Falle eines mehrsitzigen Flugzeuges em anderer Angehöriger des fliegenden Perso- nals, wie bis anhin gemeint - auf das Kissen 33, so sind die Kunststoff-Schäume 38 bis 40 wie gesagt so eingestellt, dass sie im wesentlichen nicht eingedrückt werden. Im Inneren der Lagen 35 bis 37 herrscht der gleiche Druck, wie m den Hohlräumen 5. Durch die Handpumpe 49 wird das Kissen 33 und der Anzug soweit aufgepumpt, dass alle Dehnungen des Anzuges mindestens kompensiert sind. Zusätzlich kann em Ueberdruck aufgebaut werden, der im Anzug einen Anpressdruck bewirkt, der etwa der Beschleunigung von 1G entspricht. Erfährt nun der Pilot 30, der in Fig. 11 nur symbolisch als Masse 47 eingetragen ist, eine Zusatzbeschleunigung, so wird der Kunststoff-Schaum 38 der obersten Lage 35 eingedrückt und die aus dieser Lage 35 entweichende Luft baut in den Hohlräumen 5 einen zusätzlichen Druck auf, der die Spannung σ den textilen Trennzonen 7 des Schutzanzuges erhöht. Ueberschreitet die vom Piloten 30 - bzw. durch die Masse 47 - bewirkte Kraft em Mass, bei dem die Lage 35 schon zusammengequetscht ist, beginnt der Kunststoff-Schaum 39 in der Lage 36 eingedrückt zu werden. Analoges geschieht mit dem noch härteren Kunststoff-Schaum 40 der Lage 37. Nach Abbau der G-Belastung nehmen die Kunststoff-Schäume 38 bis 40 wieder Luft auf und erhalten ihre ursprüngliche Form zurück, und der Vorspanndruck m den Hohlräumen 5 geht auf den ursprünglichen Wert zurück.

Vor dem Ausstieg des Piloten 30 wird der Flutungseingang 46 geöffnet und das Innere der Lagen 35 bis 37 und damit auch der Kunststoff-Schäume 38 bis 40 ist im Druckausgleich mit der Aussenwelt.

Was hier für drei Lagen 35 bis 37 beschrieben ist, lässt sich bei kleinerer und damit gröberer Stufung auch mit zwei Lagen 35, 36 oder ohne Stufung auch mit einer einzigen Lage 35 ausführen. Erfindungswesentlieh ist also mindestens eine Lage 35 des Kissens 33.

Alternativ zu Fig. 11 lässt sich das Kissen 33 auch räumlich gliedern: Die Lage 35 kann m den Beschleunigungs-Schutzanzug integriert sein - innen oder aussen - , die Lage 36 kann aussen an den Schutzanzug angeschnallt sein, die dritte Lage 37 - sofern vorhanden - kann Bestandteil der Sitzfläche 93 sein. Die Verbindungen 41 bis 43 sind dann vorzugsweise als steckbare Schnellverbmdungen ausgeführt, ebenso die Verbindung des Ausganges 45 mit den Ventilen 18 der Hohlräume 5. Um den Anpressdruck des Anzuges im Thoraxbereich einen erhöh- ten Atemdruck entgegenzusetzen, ist erfmdungsgemäss für höhere G-Expositionen eine Druckatmung vorgesehen. Eine ebenfalls aus einem textilverstärkten Kunststoff gefertigte Blase 51 wird unter dem Anzug der Bauchregion getragen, wo sie gegen Verschieben gesichert ist. Sie bildet - wie m Fig. 12 dargestellt - das Mitteldruckreservoir eines Lungenautomaten, ähnlich, wie er auch aus dem Tauchsport bekannt ist. Gespeist wird die Blase über em druckbeaufschlagtes Regelventil 52 vom bordeigenen Hochdruckreservoir 53 für Atemluft, hier schematisch als Druckflasche dargestellt. Das Regelventil 52 reduziert den Druck des Atemgases des Hoch- druckreservoirs 53 auf einen Druck, der wenig über dem Lungendruck liegt. Gesteuert wird es über eme Druckleitung 54, die mit einem der Bänder 11, 12 kommuniziert. Die Drucklei- tung 54 mündet m der Abdommalregion an einer Uebernahme- stelle 55 m eines der Bänder 11, 12 und übernimmt den an der Uebernahmestelle 55 herrschenden Luftdruck als Regelgrösse. Dieser steuert em Druckreduzierventil (nicht dargestellt) und speist mit dem aus dem Hochdruckreservoir 53 stammenden und nun reduzierten Druck die Druckleitung 54.

Die Blase 51 , unter dem Schutzanzug getragen, wird von seiner Spannung σ einerseits und vom durch das Regelventil 52 auf Mitteldruck p_ra reduzierten Hochdruck beaufschlagt. Durch die Art der apparativen Definition von p_m entspricht dieser dem hydrostatischen Druck der Abdommalregion, so dass die Bauchorgane entlastet und das Zwerchfell von deren momentaner Gewichtskraft entlastet werden. Die genaue Grosse von p_ra ist durch das Regelventil 52 für den individuellen Fall emstell- bar.

An die Blase 51 schliesst sich em weiteres, ebenfalls von den Lungenautomaten des Tauchsportes bekanntes zweites Regelventil 56 an, das auf die Atemtätigkeit anspricht. Damit liegt der Atemdruck p_a nur wenig unter dem Mitteldruck p_ra. Das Regelventil 56 speist den mit 57 bezeichneten Atemschlauch und eine Atemmaske 58.

Beim Einatmen entleert sich die Blase 51 teilweise um e Volumen, das kleiner ist, als das Atemvolumen. Um diese Volumina gleich zu machen, kann das zweite Regelventil 56 eine Ueberströmemnchtung aufweisen, die einen vorbestimmbaren, einstellbaren Anteil der Atemluft direkt über das Regelventil 56 nach aussen abbläst.

In den Fliegerhelm (nicht dargestellt) integriert oder von diesem gesondert, trägt der Pilot eine schalenförm ge Hör- garnitur 60, die dicht am Kopf anliegt. Von dieser zur Atemmaske 58 führt je e Verbindungsschlauch 59. Darit kann sichergestellt werden, dass beide Seiten des Trommelfells vom gleichen Druck - dem Atemdruck - beaufschlagt werden. Atemmaske 58 und Hörgarnitur 60 gehören ohnehin zur Pilotenausrü- stung; der einzige Zusatz sind die beiden Verbmdungsschläu- che 59.

Claims

Patentansprüche

1. Pneumatischer Anzug zum Schutz des fliegenden Personals vor Beschleunigungskräften, wie sie in Hochleistungsflug- zeugen beim Fliegen von Kurven auftreten, wobei Teile des Anzugs doppelwandig ausgeführt sind und die dadurch entstehenden Hohlräume (5) mit einem Gas gefüllt sind, welches beim Entstehen von Beschleunigungen >1g m der momentanen und lokalen Z-Achse einen dem lokalen Binnen- druck p₁ des Trägers des Anzuges entsprechenden kompensa- toπschen und lokalen Aussendruck aufbaut, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Teil des Anzuges aus einem wenig dehnbaren textilen Material gefertigt ist, welches teilweise aus zwei überemanderliegenden Schichten (3, 4) besteht, welche an Verbindungsstellen (6) miteinander verbunden sind, so dass die Hohlräume (5) zwischen den Verbindungsstellen (6) entstehen, die Hohlräume (5) sich m Richtung der Körperachse des Trägers über mindestens einen Teil der Länge des

Anzuges als Bänder (11, 12) der Breite s₀ erstrecken, die Hohlräume (5) gasdicht ausgeführt sind, die Bänder (11) durch Trennzonen (7) miteinander verbunden sind, wobei diese Trennzonen aus wenig dehnba- rem textilen Material gefertigt ist und mit den Bändern (11, 12) an den Verbindungsstellen (6) verbunden sind, die lokale Breite s₀ der Bänder (11,12) in Verbindung mit dem lokalen Radius r des durch den Anzug umgebe- nen Körperteils so eingerichtet ist, dass der lokale

Binnendruck p_x des Körperteils durch Anlegen eines Gasdruckes p_L an die Hohlräume (5) durch den Aufbau einer lokalen Zugspannung σ im Anzug kompensiert werden kann gemass der Beziehung

_ PL ^SO Δs ^

P, ^• fct ^so J O 99/54203 _ -, g _ PCT/CH99/00159

Δs wo — die relative lokale Verkürzung der Bänder (11, ^so 12) bedeutet , die Bänder (11, 12) Ventile (18) aufweisen durch die sie miteinander und mit einer äusseren Druckquelle verbunden werden können,

Mittel vorhanden sind, um den Gasdruck p_L m Abhängigkeit von der momentanen und lokalen Z-Beschleuni- gung zu verändern,

Mittel vorhanden sind, um den Anzug zu schliessen, - Mittel vorhanden sind, um den Anzug an die momentanen Körperverhältnisse des Trägers anzupassen.

2. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er im we- sentlichen den ganzen Körper mit Ausnahme von Hals, Kopf Händen und Füssen bedeckt.

3. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass em Futter (1) und em Ueberzug (2) vorhanden sind, wobei das Futter (1) unter, der Ueberzug (2) über dem aktiven Teil des Anzuges getragen wird.

4. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Pa- tentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (5) , die durch die Verbindungsstellen zwischen den Schichten (3, 4) gebildet werden, durch die gasdicht ausgeführten Schichten (3, 4) und gasdicht ausgeführten Verbindungsstellen (6) erzeugt sind.

5. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften ge ass Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (5), die durch die Verbindungsstellen zwischen den Schichten (3, 4) gebildet werden, dαrch das Einlegen eines Schlauches (8) gasdicht ausgeführt werden.

6. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (8) aus einem Elastomer gefertigt ist.

7. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (11) im wesentlichen von geradlinigen Verbindungsstellen (6) begrenzt sind.

8. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (11, 12) von wellenförmig gestalteten Verbindungsstellen (6) begrenzt sind.

9. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (12) von zick-zackförmig gestalteten Verbindungsstellen (6) begrenzt sind.

10. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Schliessen des Anzuges aus Reissverschlüssen (14) bestehen.

11. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften geπäss Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anpassen des Anzuges an die momentanen Körperbedingungen des Trägers aus Klettverschlüssen bestehen.

12. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften ge ass Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hohlraum (5) mindestens em Ventil (18) zum Belüften und Entlüften des Hohlraumes (5) aufweist.

13. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften geπäss Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die e zel- nen Hohlräume (5) über die Ventile (18) mittels Schläuchen mit einer zentralen Druckversorgung verbunden sind.

14. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Pa- tentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Hohlräume (5) über die Ventile (18) mittels Schläuchen untereinander so verbunden sind, dass die in der Z- Richtung übereinander liegenden Hohlräume (5) in Serie untereinander verbunden sind und die in Z-Richtung am tiefsten liegenden Ventile (18) mittels Schläuchen an einer zentrale Druckversorgung angeschlossen sind.

15. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass - em Kissen (33) vorhanden ist, welches in mehrere Lagen (35, 36, 37) gegliedert sein kann, wobei jede Lage (35, 36, 37) für sich luftdicht abgeschlossen ist und einen offenporigen Kunststoffschlauch (38, 39, 40) enthält, - jede Lage (35, 36, 37) eine Verbindung (41, 42, 43) aufweist, welche mit den Hohlräumen (5) des Anzuges verbunden werden kann, das Kissen (33) zwischen den Körper des Trägers des Anzuges und einer Sitzfläche (32) eines Pilotensitzes (31) eingelegt und wahlweise am Anzug und am Piloten- sitz (31) befestigt ist, die Lagen (35, 36, 37) mit Luft gefüllt sind, wodurch auf die gasführenden Teile (5) des Anzuges beim Vorliegen von Beschleunigungen >g em Zusatzdruck ausge- übt werden kann.

16. Anzug nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen (33) nur eine Lage (35) aufweist.

17. Anzug nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen (33) zwei Lagen (35, 36) mit Kunststoff- Schaum (38, 39) aufweist, jede Lage eine Verbindung (41, 42) zum Anzug enthält, und der untere Kunststoff-Schaum (39) härter ist als der obere Kunststoff-Schaum (38)

18. Anzug nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen (33) drei Lagen (35, 36, 37) mit Kunststoff-Schaum aufweist und ede Lage (35, 36, 37) eine Verbindung (41, 42, 43) zum Anzug enthält, der unterste Kunststoff-Schaum (40) härter ist, als der mittlere Kunststoff-Schaum (39) und dieser härter ist als der oberste Kunststoff-Schaum (39).

19. Anzug nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handpumpe vorhanden und mit dem Kissen (33) verbunden ist, mit welcher das Kissen (33) und die Hohl- räume (5) auf einen vorgewählten Anfangsdruck aufgepumpt werden können.

20. Anzug nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Handpumpe für manuellen Betrieb eingerichtet ist.

21. Anzug nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Handpumpe für elektrischen Betrieb eingerichtet ist .

22. Anzug nach Patentanspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Druckversorgung flugzeugsei- tig existiert.

23. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskraften gemass einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine aus einem Elastomer gefertigte anatomisch geformte Blase (51) vorhanden ist, die innerhalb des Anzuges in der Bauch- /Abdommalregion angeordnet ist und äusserlich mit dem Anzug verbunden sein kann,

- die Blase (51) einen Eingang und einen Ausgang hat, die e ausserhalb des Anzuges münden und durch je ein Regelventil (52, 56) verschlossen sind, - das erste Regelventil (52) den Druck von Atemgas aus einer Hochdruckversorgung (53) auf Mitteldruck reduziert ,

- die Regelgrösse der an einer vorbestimmten Stelle des Anzuges herrschende Anpressdruck ist, der mittels einer Druckleitung (54) an das erste Regelventil (52) übertragen werden kann,

- eine Atemmaske (58) vorhanden ist und durch den Träger des Anzuges getragen wird - der Ausgang des zweiten Regelventils (56), das den Mitteldruck auf Atemdruck reduzieren kann, m den Atemschlauch (57) mündet.

24. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Pa- tentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass an einer geeigneten Stelle zwischen dem zweiten Regelventil (56) und der Atemmaske (58) unter beider Einschluss eine Ue- berströmemrichtung vorhanden ist.

25. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hörgarnitur (60) vorhanden ist und vom Träger des Anzuges getragen wird, die mittels Verbindungsschläuchen mit einer den Atemdruck führenden Stelle verbunden ist, so dass auf die Aussenseite der Trommelfelle der gleiche Druck wirkt, wie auf deren Innenseite.

26. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstellen (6) durch Kleben erzeugt sind.

27. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstellen (6) durch Schweissen erzeugt sind.

28. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen Fliegerstiefel (21) aufweist, welcher mindestens teilweise doppelwandig ausgeführt ist, so dass ebenfalls Hohlräume (5) vorhanden sind, welche mit den Hohlräumen (5) des übrigen Schutzanzuges verbunden sind.

29. Anzug zum Schutz vor Beschleunigungskräften gemass Patentanspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen der ganze Fliegerstiefel (21) doppelwandig ausgeführt ist.