PL216679B1 - Fotel zabezpieczający przed skutkami eksplozji pod pojazdem - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest fotel zabezpieczający przed skutkami eksplozji pod pojazdem, przeznaczony w szczególności dla pojazdów opancerzonych.

Fotel środka transportu znany z polskiego opisu wzoru użytkowego nr 58564, ma wspornik, do którego zamocowane jest siedzisko i łącznik, połączony za pomocą śruby ze wspornikiem, zamocowanym na stałe do ścianki środka transportu. Śruba jest zaopatrzona w kołnierz, na którym osadzone jest pokrętło, wewnątrz którego umieszczone są sprężyny i kołki, ustalające naturalne położenie pokrętła względem śruby oraz nit, który w położeniu neutralnym pokrętła naciska na kołek, umieszczony w kołnierzu śruby, którego koniec wchodzi w wycięcia w podkładce, zabezpieczając śrubę przed samoczynnym wykręceniem.

Fotel dla pojazdu, w szczególności dla pojazdu wojennego znany z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP2135770, ma siedzisko z pokryciem i z oparciem. Wyposażony jest w taśmy montażowe, na których podwieszone jest siedzisko, w szczególności do dachu pojazdu. Taśmy montażowe podczas gwałtownego podnoszenia siedziska aktywują się i wypinane są z dachu przez mechanizm do mocowania ze sprężynami spiralnymi.

Wstrząsoodporne siedzenie pojazdu znane z opisu patentowego nr US5758859, ma trwały amortyzator wstrząsów umieszczony centralnie między szynami, a jego oś wzdłużna jest równoległa do szyn. Amortyzator ma popychacz i sprężyny. Poziome amortyzatory na końcu przedniej podłogi zamocowane są do płyty, zarówno płyta jak i podkładka oparte są o trzpień. Wychylenia płytki i podkładki są ograniczone przez umocowanie ich w podłodze po obu stronach płytki. Amortyzator pochłania wstrząsy, co najmniej o rząd wielkości większe niż opór siłowników pneumatycznych podłączonych równolegle do szyny pomiędzy płytą podstawy i siedzeniem. Podczas wybuchu, wstrząs pochłaniany przez amortyzator jest zazwyczaj od 100 do 150 razy większy od siły przyspieszenia grawitacji.

Istota fotela według wynalazku polega na tym, że ma czteroramienną część stałą, której ramiona wyposażone są w dwa ślizgi dolne i dwa górne umieszczone w dwóch szynach dolnej i górnej zamocowanych do ściany. W części stałej przeciwlegle do ślizgów, umocowane są dwie pary tulei prowadzących, w których zamocowane są pionowe prowadnice rurowe stanowiące jednocześnie główny element nośny części ruchomej. W części ruchomej umocowane są siedzisko, zagłówek i co najmniej czteropunktowe pasy bezpieczeństwa, ponadto pomiędzy częścią stałą i częścią ruchomą osadzony jest układ tłumiący.

Korzystnie, zagłówek w dolnej części zakończony jest płytą zagłówka połączoną połączeniem kształtowym rozłącznie śrubami, z prowadnicami rurowymi, a połączenie kształtowe pomiędzy płytą zagłówka i prowadnicami rurowymi, najkorzystniej wykonane jest w postaci klina współpracującego z klinowym wycięciem.

Korzystnie, pionowe prowadnice rurowe mają przekrój okrągły.

Korzystnie, szyna dolna ma kształt rury, po której przemieszczane są dwa ślizgi dolne, z których każdy ma kształt półtulei połączonej trwale z dolnym ramieniem części stałej.

Korzystnie, szyna górna ma kształt płaskownika albo ceownika z poziomą szczeliną, którą przemieszczane są trzpienie prowadzące ślizgów górnych, przy czym w szynie górnej wykonane jest wycięcie montażowe pod ślizgi górne.

Korzystnym jest, gdy ślizg górny wyposażony jest w trzpienie prowadzące i trzpień ślizgu oraz połączony jest rozłącznie mechanizmem zaciskowym z górnymi ramionami części stałej, przy czym każde górne ramię części stałej zakończone jest płytką z otworem, która umieszczona jest na trzpieniu ślizgu pomiędzy mechanizmem zaciskowym i szyną górną.

Korzystnie, mechanizm zaciskowy stanowi dźwignia dociskowa z krzywką dociskową zamocowaną na trzpieniu ślizgu, albo nakrętka dociskowa współpracująca z gwintem na trzpieniu ślizgu.

Korzystnie, układ tłumiący ma elastyczny element amortyzujący połączony łącznikiem z elementem pochłaniającym energię, przy czym łącznik usytuowany jest pomiędzy szczękami blokującymi podwieszonymi na sprężynach, a element pochłaniający energię umieszczony jest pomiędzy dwiema poziomymi stalowymi płytami, z których górna umocowana jest na końcu łącznika, a dolna przymocowana jest do części stałej, natomiast elastyczny element amortyzujący osadzony jest w płycie zagłówka pomiędzy punktami mocowania pasów bezpieczeństwa.

Korzystnie, szczęki blokujące umocowane są w części stałej pomiędzy jej górnymi tulejami.

PL 216 679 B1

Korzystnym jest, gdy elastyczny element amortyzujący wykonany jest z materiału zdolnego do przenoszenia obciążeń ściskających i rozciągających, o podatności wystarczającej do tłumienia drgań podczas normalnej eksploatacji, korzystnie z gumy.

Korzystnym jest, gdy element pochłaniający energię wykonany jest z materiału charakteryzującego się trwałym plastycznym odkształcaniem, korzystnie ze spienionego aluminium.

Korzystnym jest również, gdy część stała i ruchoma wykonane są ze stali o wysokiej granicy plastyczności Re>500 MPa, korzystnie z blachy co najwyżej o grubości 3 mm.

Fotel, według wynalazku, w czasie zdarzenia, zapewnia duże bezpieczeństwo pasażera, a podczas ruchu w dół, ściskanie kręgosłupa eliminuje zastosowanie elementu pochłaniającego energię z pianki aluminiowej, natomiast podczas ruchu w górę przy odrywaniu ciała pasażera od siedziska, zastosowane są czteropunktowe pasy bezpieczeństwa blokowane zaciśnięciem szczęk blokujących.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia fotel zabezpieczający przed skutkami eksplozji w ujęciu schematycznym, fig. 2 - ślizg górny osadzony w szynie górnej w widoku aksonometrycznym, fig. 3 - ślizg górny osadzony w szynie górnej wyposażony w dźwignię dociskową w widoku z boku, fig. 4 - ślizg górny osadzony w szynie górnej wyposażony w nakrętkę dociskową w widoku z boku, fig. 5 - układ tłumiący, fig. 6 - fotel w widoku z góry, fig. 7 - szynę górną z wycięciem, fig. 8 - ślizg górny, a fig. 9 - połączenie kształtowe.

P r z y k ł a d 1

Fotel zabezpieczający przed skutkami eksplozji ma czteroramienną część stałą SF, której ramiona wyposażone są w dwa ślizgi dolne LD umieszczone w szynie dolnej SD i dwa ślizgi górne LG umieszczone w szynie górnej SG. Obie szyny SD, SG zamocowane są do ściany SC pojazdu. W części stałej SF przeciwlegle do ślizgów LD, LG, umocowane są dwie pary tulei prowadzących TU, w których zamocowane są pionowe prowadnice rurowe PR stanowiące jednocześnie główny element nośny części ruchomej. W części ruchomej umocowane są siedzisko SI, zagłówek ZA i czteropunktowe pasy bezpieczeństwa PB. Pomiędzy częścią stałą SF i częścią ruchomą osadzony jest układ tłumiący. Zagłówek ZA w dolnej części zakończony jest płytą zagłówka PZ połączoną połączeniem kształtowym PK rozłącznie śrubami SR, z prowadnicami rurowymi PR. Połączenie kształtowe PK pomiędzy płytą zagłówka PZ a prowadnicami rurowymi PR, wykonane jest w postaci klina współpracującego z klinowym wycięciem. Połączenie kształtowe PK zapewnia też odpowiednią sztywność całej części ruchomej fotela. Szyna dolna SD ma kształt rury, po której przemieszczane są dwa ślizgi dolne LD, z których każdy ma kształt półtulei połączonej trwale z dolnym ramieniem części stałej SF, natomiast szyna górna SG ma kształt płaskownika z poziomą szczeliną, którą przemieszczane są trzpienie prowadzące TP ślizgów górnych LG. Ślizg górny LG wyposażony jest w trzpienie prowadzące TP zapobiegający obracaniu się ślizgu SG w szczelinie szyny górnej SG, i trzpień ślizgu TR oraz połączony jest rozłącznie mechanizmem zaciskowym z górnymi ramionami części stałej SF. Każde górne ramię części stałej SF zakończone jest płytką PL z otworem, która umieszczona jest na trzpieniu ślizgu TR pomiędzy mechanizmem zaciskowym i szyną górną SG. Mechanizm zaciskowy stanowi dźwignia dociskowa DD z krzywką dociskową KD zamocowaną na trzpieniu ślizgu TR. Układ tłumiący ma elastyczny element amortyzujący GE połączony łącznikiem LK z elementem pochłaniającym energię TL. Elastyczny element amortyzujący GE wykonany jest z materiału o podatności wystarczającej do tłumienia drgań podczas normalnej eksploatacji, zdolnego do przenoszenia obciążeń ściskających i rozciągających, element pochłaniający energię TL przenosi wyłącznie naprężenia ściskające pochłaniającego energię podczas wybuchu, natomiast szczęki blokujące SB pozwalających na ruch części ruchomej tylko w dół w stosunku do części stałej SF i są lekko dociśnięte sprężynami SP do łącznika LK. Łącznik LK usytuowany jest pomiędzy szczękami blokującymi SB podwieszonymi na sprężynach SP, a element pochłaniający energię TL umieszczony jest pomiędzy dwiema poziomymi stalowymi płytami PS, z których górna umocowana jest na końcu łącznika LK, a dolna przymocowana jest do części stałej SF, natomiast elastyczny element amortyzujący GE osadzony jest w płycie zagłówka PZ pomiędzy punktami mocowania pasów bezpieczeństwa PB. Ponadto szczęki blokujące SC umocowane są w części stałej SF pomiędzy jej górnymi tulejami TU. Układ pochłaniający energię TL oparty jest na zasadzie trwałego plastycznego odkształcania bloku ze spienionego aluminium pomiędzy dwiema stalowymi płytami PS. Wymiary bloku spełniają następujące warunki pole przekroju poprzecznego do osi pionowej ma taką wartość, że w fazie kompresji pianki aluminiowej siła osiowa nie przekracza wartości dopuszczalnych ze względu na wytrzymałość kręgosłupa, a wysokość bloku jest tak dobrana, że stopień kompresji pianki dla przemieszczenia o wartość maksymalnego skoku części ruchomej nie przekracza wartości, dla której naprężenia ściskające zaczynają gwałtownie rosnąć, kompresja około 60%. Cały

PL 216 679 B1 układ tłumiący fotela jest wstępnie ściśnięty w fazie montażu pomiędzy częścią stałą SF i ruchomą, co zapobiega powstawaniu luzów podczas normalnej eksploatacji.

P r z y k ł a d 2

Fotel zabezpieczający przed skutkami eksplozji wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że szyna górna SG ma kształt ceownika z poziomą szczeliną, którą przemieszczane są trzpienie prowadzące T ślizgów górnych LG, przy czym w szynie górnej SG wykonane jest wycięcie WY montażowe pod ślizgi górne LG. Ślizgi górne LG wsuwa się za szynę górną SG poprzez wycięcie w szynie górnej WY umieszczone na jej końcu. Pionowe prowadnice rurowe PR mają przekrój okrągły, a mechanizm zaciskowy stanowi nakrętka dociskowa NA współpracująca z gwintem na trzpieniu ślizgu TR. Ponadto elastyczny element amortyzujący GE wykonany jest z materiału zdolnego do przenoszenia obciążeń ściskających i rozciągających, o podatności wystarczającej do tłumienia drgań podczas normalnej eksploatacji w postaci gumy, element pochłaniający energię TL wykonany jest z materiału charakteryzującego się trwałym plastycznym odkształcaniem w postaci spienionego aluminium, a część stała SF i ruchoma wykonane są ze stali o wysokiej granicy plastyczności Re>500 MPa, korzystnie z blachy o grubości 3 mm.

Fotel w stanie początkowym ma część ruchomą w położeniu skrajnym górnym. Zakres ruchu części ruchomej jest dopasowany do dostępnej pod fotelem przestrzeni, natomiast część stała SF umocowana do ściany pojazdu SC umożliwia przesuwanie fotela w kierunku bocznym z możliwością blokady ruchu. Fotel wyposażony jest w układ tłumiący, który ogranicza wartość siły pionowej działającej na pasażera, zamontowany pomiędzy częścią stałą a częścią ruchomą fotela. Podczas normalnej eksploatacji, jak jazda w terenie, tłumienie drgań odbywa się poprzez niewielkie, sprężyste odkształcenia podatnej konstrukcji fotela oraz odkształcanie gumowego elastycznego elementu amortyzującego GE, który umożliwia dwustronne przenoszenie obciążeń. Siły pionowe występujące podczas normalnej eksploatacji są niższe od sił powodujących trwałe odkształcanie elementu pochłaniającego energię TL.

W czasie eksplozji pod pojazdem, ładunku wybuchowego pojawia się krótkotrwałe przyspieszenie o wartości znacznie przekraczającej wartości dopuszczalne dla organizmu człowieka. Powoduje ono ruch pojazdu w górę. Masa ciała pasażera powoduje wywarcie siły inercyjnej na siedzisko SI części ruchomej fotela i ruch tej części w dół w stosunku do części stałej SF.

W pierwszej kolejności całkowitemu ściśnięciu ulega gumowy elastyczny element amortyzujący GE. Po przekroczeniu odpowiedniej siły następuje stopniowa kompresja elementu pochłaniającego energię TL w przybliżeniu ze stałą, maksymalną dopuszczalną dla organizmu ludzkiego siłą powodującą stopniowe przyspieszanie ciała pasażera w kierunku pionowym, aż do zrównania prędkości pionowej pasażera i ściany pojazdu SC, czyli części ruchomej i stałej SF fotela. Podczas tej fazy pracy szczęki blokujące SB nie są zaciśnięte na łączniku LK, przesuwa się on swobodnie. Jednocześnie sprężystemu ugięciu ulega podatna konstrukcja fotela, zmniejszając prędkość narastania obciążenia elementu pochłaniającego energię TL.

Po pewnym czasie masa pojazdu i siły sprężystości w jego konstrukcji mogą spowodować wystąpienie ujemnych przyspieszeń, czyli hamowanie pionowego ruchu ściany pojazdu o wartości przekraczającej 1 g. Wówczas prędkość ruchu pionowego pasażera do góry, przekroczy prędkość pionową ściany SC pojazdu i wystąpi ruch względny części ruchomej fotela w górę w stosunku do części stałej SF. Ruch ten mógłby doprowadzić do „wystrzelenia” pasażera w kierunku sufitu i uszkodzenia głowy lub kręgów szyjnych. Aby temu zapobiec, ruch części ruchomej w górę w stosunku do części stałej SF powoduje po odciążeniu gumowego elastycznego elementu amortyzującego GE, samoczynne zaciśnięcie się szczęk blokujących SB na łączniku LK, co powoduje z kolei zatrzymanie ruchu części ruchomej względem stałej SF, a następnie poprzez wielopunktowe pasy bezpieczeństwa PB zatrzymanie pionowego ruchu pasażera w górę względem ściany pojazdu SC. Jednocześnie przytrzymanie ciała pasażera wraz z ruchomą częścią fotela w dolnej pozycji powoduje zwiększenie odległości pomiędzy głową a sufitem w stosunku do normalnej pozycji podczas jazdy i minimalizuje ryzyko uszkodzenia kręgów szyjnych.

W wypadku wyrzucenia pojazdu na znaczną wysokość w górę, kolejną fazą obciążenia jest uderzenie pojazdu w podłoże. Zasada działania mechanizmu jest podobna do fazy pierwszej. Ruch części ruchomej fotela w dół w stosunku do części stałej SF powoduje całkowite zaciśnięcie gumowego elastycznego elementu amortyzującego GE, samoczynne zwolnienie szczęk blokujących SB, a następnie dalszą kompresję elementu pochłaniającego energię TL.

PL 216 679 B1

W czasie realnego zdarzenia może w wyniku globalnych i lokalnych drgań ściany pojazdu i konstrukcji fotela wystąpić wiele cykli przyspieszania i hamowania części ruchomej fotela względem części stałej SF. Podczas takich cykli za każdym razem podczas ruchu siedziska SI w dół względem części stałej SF, ściskanie kręgosłupa przez siedzisko SI, następuje pochłanianie energii przez element pochłaniający energię TL, zaś gdy nastąpi ruch siedziska SI w górę względem części stałej SF, odrywanie ciała pasażera od siedziska SI powstrzymywane przez pasy bezpieczeństwa PB, następuje blokowanie względnego ruchu pasażera poprzez zaciśnięcie szczęk blokujących SB. Element pochłaniający energię TL działa tak, aż do wyczerpania dostępnego skoku części ruchomej fotela ograniczonego przestrzenią pomiędzy siedziskiem SI i podłogą pojazdu.

Mechanizm ustawiania pozycji fotela wzdłuż ściany pojazdu umożliwia ustawienie go w dowolnej pozycji wzdłuż ściany pojazdu SC. Przed zamocowaniem fotela wprowadza się po dwa ślizgi górnego LG poprzez wycięcie w szynie górnej WY do szczeliny szyny górnej SG. Ślizgi dolne LD związane z częścią stałą SF opiera się na rurze szyny dolnej SD, fotel jest lekko odchylony od ściany SC. Trzpienie ślizgu TR wprowadza się w otwory w płytkach PL związanych z górnymi ramionami części stałej SF. Płytki PL dociska się do szyny górnej SG, poprzez nakręcanie na trzpień TR nakrętki NA lub ręcznie poprzez obrót krzywki dociskowej KD za pomocą dźwigni dociskowej DD. Fotel osadzony jest przesuwnie w ścianie SC, przy czym zwalnia się płytkę PL, przesuwa fotel na szynach SD, SG i ponowne blokuje za pomocą nakrętki NA lub ręcznej dźwigni DD. Blokowanie ruchu fotela wzdłuż szyn SD, SG, opiera się na sile tarcia wywołanej dociskiem lub połączeniu kształtowym płytki PL, z wycięciami umieszczonymi w regularnych odstępach w szynie górnej SG. Siła mocująca jest wystarczająca do przeniesienia siły wzdłużnej przy przeciążeniu wzdłuż szyn SD, SG, o wartości 10 g. Na szynach mocujących można zamocować w dowolnych pozycjach tyle foteli, na ile pozwala długość szyn prowadzących.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Fotel zabezpieczający przed skutkami eksplozji pod pojazdem wyposażony w siedzisko i zagłówek, znamienny tym, że ma czteroramienną część stałą (SF), której ramiona wyposażone są w dwa ślizgi dolne (LD) i dwa górne (LG) umieszczone w dwóch szynach dolnej (SD) i górnej (SG) zamocowanych do ściany (SC), przy czym w części stałej (SF) przeciwlegle do ślizgów (LD, LG), umocowane są dwie pary tulei prowadzących (TU), w których zamocowane są pionowe prowadnice rurowe (PR) stanowiące jednocześnie główny element nośny części ruchomej, przy czym w części ruchomej umocowane są siedzisko (SI), zagłówek (ZA) i co najmniej czteropunktowe pasy bezpieczeństwa (PB), ponadto pomiędzy częścią stałą (SF) i częścią ruchomą osadzony jest układ tłumiący.
2. 2. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że zagłówek (ZA) w dolnej części zakończony jest płytą zagłówka (PZ) połączoną połączeniem kształtowym (PK) rozłącznie śrubami (SR), z prowadnicami rurowymi (PR).
3. 3. Fotel według zastrz. 2, znamienny tym, że połączenie kształtowe (PK) pomiędzy płytą zagłówka (PZ) a prowadnicami rurowymi (PR), wykonane jest w postaci klina współpracującego z klinowym wycięciem.
4. 4. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowe prowadnice rurowe (PR) mają przekrój okrągły.
5. 5. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że szyna dolna (SD) ma kształt rury, po której przemieszczane są dwa ślizgi dolne (LD), z których każdy ma kształt półtulei połączonej trwale z dolnym ramieniem części stałej (SF).
6. 6. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że szyna górna (SG) ma kształt płaskownika z poziomą szczeliną, którą przemieszczane są trzpienie prowadzące (TP) ślizgów górnych (LG), przy czym w szynie górnej (SG) wykonane jest wycięcie (WY) montażowe pod ślizgi górne (LG).
7. 7. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że szyna górna (SG) ma kształt ceownika z poziomą szczeliną, którą przemieszczane są trzpienie prowadzące (TP) ślizgów górnych (LG), przy czym w szynie górnej (SG) wykonane jest wycięcie (WY) montażowe pod ślizgi górne (LG).
8. 8. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że ślizg górny (LG) wyposażony jest w trzpienie prowadzące (TP) i trzpień ślizgu (TR) oraz połączony jest rozłącznie mechanizmem zaciskowym z górnymi ramionami części stałej (SF), przy czym każde górne ramię części stałej (SF) zakończone

   PL 216 679 B1 jest płytką (PL) z otworem, która umieszczona jest na trzpieniu ślizgu (TR) pomiędzy mechanizmem zaciskowym i szyną górną (SG).
9. 9. Fotel według zastrz. 8, znamienny tym, że mechanizm zaciskowy stanowi dźwignia dociskowa (DD) z krzywką dociskową (KD) zamocowaną na trzpieniu ślizgu (TR).
10. 10. Fotel według zastrz. 8, znamienny tym, że mechanizm zaciskowy stanowi nakrętka dociskowa (NA) współpracująca z gwintem na trzpieniu ślizgu (TR).
11. 11. Fotel według zastrz. 1, znamienny tym, że układ tłumiący ma elastyczny element amortyzujący (GE) połączony łącznikiem (LK) z elementem pochłaniającym energię (TL), przy czym łącznik (LK) usytuowany jest pomiędzy szczękami blokującymi (SB) podwieszonymi na sprężynach (SP), a element pochłaniający energię (TL) umieszczony jest pomiędzy dwiema poziomymi stalowymi płytami (PS), z których górna umocowana jest na końcu łącznika (LK), a dolna przymocowana jest do części stałej (SF), natomiast elastyczny element amortyzujący (GE) osadzony jest w płycie zagłówka (PZ) pomiędzy punktami mocowania pasów bezpieczeństwa (PB).
12. 12. Fotel według zastrz. 11, znamienny tym, że szczęki blokujące (SC) umocowane są w części stałej (SF) pomiędzy jej górnymi tulejami (TU).
13. 13. Fotel według zastrz. 11, znamienny tym, że elastyczny element amortyzujący (GE) wykonany jest z materiału zdolnego do przenoszenia obciążeń ściskających i rozciągających, o podatności wystarczającej do tłumienia drgań podczas normalnej eksploatacji, korzystnie z gumy.
14. 14. Fotel według zastrz. 11, znamienny tym, że element pochłaniający energię (TL) wykonany jest z materiału charakteryzującego się trwałym plastycznym odkształcaniem, korzystnie ze spienionego aluminium.
15. 15. Fotel według zastrz. 11, znamienny tym, że część stała (SF) i ruchoma wykonane są ze stali o wysokiej granicy plastyczności Re>500 MPa, korzystnie z blachy, co najwyżej o grubości 3 mm.