Способ приведения в состояние готовности надувной оболочки устройства безопасности, типа надувной подушки безопасности (варианты), устройство безопасности для транспортного средства (варианты), клапанное устройство

Способ приведения в состояние готовности надувной оболочки устройства безопасности, типа надувной подушки безопасности (варианты), устройство безопасности для транспортного средства (варианты), клапанное устройство

Реферат

 

В способе приведения в состояние готовности надувной оболочки устройства безопасности осуществляют прерывания потока газа через впускное отверстие оболочки в заданный момент времени. При этом в процессе наполнения газом надувной оболочки прерывание потока газа чередуют с его возобновлением, формируя последовательность импульсов потока газа через впускное отверстие оболочки с управляемой длительностью импульсов потока газа и промежутков между ними. Согласно одному варианту реализации изобретения в источнике газа используют сжиженный углекислый газ. Устройство безопасности, реализующее описанный способ, содержит надувную оболочку, имеющую впускное отверстие для поступления в нее газа, наполняющего оболочку до состояния готовности, и систему подачи газа в оболочку, включающую источник газа, клапанное устройство и блок запуска. При этом клапанное устройство выполнено в виде пневматического распределителя, имеющего два устойчивых положения: открытое, при котором газ от источника газа поступает в оболочку через ее впускное отверстие, и закрытое, при котором прерывают поток газа через впускное отверстие оболочки. Клапанное устройство, которое может быть использовано в устройствах безопасности, содержит управляющий клапан и соединенный с ним основной клапан, устанавливаемый между объемом пониженного давления и объемом повышенного давления, при этом основной клапан содержит полый корпус, образующий клапанную полость и имеющий первый канал, соединяющий клапанную полость с объемом пониженного давления, и второй канал, соединяющий клапанную полость с объемом повышенного давления. В первом канале установлено седло клапана, содержащее по меньшей мере один кольцевой выступ, образующий кольцевой проходной канал, и запорный орган, включающий размещенные внутри клапанной полости телескопически связанные между собой подвижный куполообразный отсекатель с вершиной, обращенной к первому каналу и соосной с ним, и направляющую. При этом в направляющей выполнена первая полость с наружным отверстием со стороны первого канала и соосным с ним, и вторая полость с наружным отверстием со стороны второго канала и соосным с ним, при этом первая и вторая полости соединены с управляющим клапаном, выполненным с возможностью попеременного соединения либо первой и второй полостей между собой, либо соединения первой полости с атмосферой и заглушки со стороны управляющего клапана второй полости. Технический результат: широкий диапазон режимов наполнения защитной оболочки и наиболее эффективная защита человека в транспортном средстве в процессе аварии. 5 с. и 40 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ приведения в состояние готовности надувной оболочки устройства безопасности типа надувной подушки безопасности (варианты), устройство безопасности для транспортного средства (варианты), клапанное устройство.

Изобретение относится к устройствам безопасности с надувной оболочкой, типа подушки безопасности, предназначенным для установки в транспортных средствах, в частности, в области сидений водителя, пассажиров в кабине/салоне автомобиля, самолета.

В наиболее общем виде устройство безопасности типа надувной подушки безопасности содержит надуваемую газом оболочку, имеющую впускное отверстие для поступления в нее газа, и систему подачи газового потока в оболочку, включающую источник газа, канал, соединяющий впускное отверстие оболочки с источником газа, и блок запуска, фиксирующий аварию транспортного средства и подающий сигнал на создание газового потока от источника газа в оболочку.

Оболочка в штатном режиме транспортного средства находится в сложенном виде в области сиденья пассажира или водителя, например в рулевом колесе или в приборной панели перед пассажиром. При аварии, по сигналу от датчика, оболочка должна быть надута до состояние готовности в среднем за 40 мс. При этом надутая оболочка защищает человека от ударов, сотрясений и пр., ограничивая его перемещения внутри транспортного средства.

В известных устройствах безопасности в качестве источника газа в системе подачи газового потока используют резервуар со сжатым газом или пиротехнический газовый генератор, содержащий твердое вещество, при сжигании которого образуется газ. Известно также применение комбинированных источников газа, включающих сжатый газ и пиротехнический газовый генератор.

Пиротехнические газовые генераторы получили широкое применение в устройствах безопасности типа подушки безопасности. Однако их использование имеет тот недостаток, что в оболочку поступает горячий газ, способный вызвать ожоги или, по крайней мере, неприятные ощущения у защищаемого человека. Кроме того, генерируемый газ токсичен и одновременно со срабатыванием устройства безопасности требуется включение принудительной вентиляции для удаления из салона токсичного газа.

Кроме того, для повторного использования устройства безопасности требуется установка нового пиротехнического газового генератора, что повышает стоимость эксплуатации устройств безопасности.

Использование в устройствах безопасности резервуара со сжатым газом в качестве источника газа устраняет возможность ожогов и отравления.

Однако в известных устройствах безопасности такого типа подача потока газа в оболочку, в основном, обусловливается разрушением хрупкой мембраны, являющейся клапаном быстрого выхлопа, перекрывающей до запуска устройства безопасности проходное сечение канала между резервуаром со сжатым газом и впускным отверстием оболочки (US 5152550 B1). Разрушение мембраны сопровождается возникновением множества достаточно острых осколков, которые при попадании в оболочку могут ее повредить и нанести повреждение человеку. Чтобы устранить попадание осколков в оболочку, перед впускным отверстием оболочки устанавливают фильтр. Однако фильтр повышает гидравлическое сопротивление во впускном отверстии оболочки и замедляет скорость ее наполнения.

Кроме того, для повторного использования устройства безопасности такого типа необходимо произвести замену мембраны или всей системы подачи газового потока, что требует специальной квалификации от человека, выполняющего такую замену, и повышает стоимость эксплуатации устройства безопасности.

Данный недостаток может быть устранен установкой между источником газа и впускным отверстием оболочки клапана быстрого выхлопа многоразового пользования, например, по патенту RU, С1, 2005249.

Клапанное устройство по патенту RU, С1, 2005249 содержит корпус, образующий клапанную полость с тремя сообщающимися с клапанной полостью каналами: первый канал - между клапанной полостью и объемом пониженного давления, второй канал - между клапанной полостью и объемом повышенного давления, и третий канал - соединяющий клапанную полость через управляющий клапан с атмосферой и источником управляющего давления.

В первом канале установлено седло клапана, включающее по меньшей мере два разнесенных друг от друга кольцевых выступа, образующих кольцевой проходной канал, сужающийся в направлении к объему пониженного давления.

Клапан содержит запорный орган, включающий размещенные внутри клапанной полости телескопически связанные между собой подвижный куполообразный отсекатель с вершиной, обращенной к первому каналу, и полую цилиндрическую направляющую с наружными отверстиями, соосными с первым и вторым каналом соответственно.

Подвижный отсекатель выполнен из упругого материала и имеет куполообразную часть и цилиндрическую часть.

Третий канал проходит через корпус клапана и тело полой направляющей и соединяет полость направляющей через управляющий клапан, размещенный вне корпуса клапана быстрого выхлопа, либо с атмосферой, либо с внешним источником управляющего давления.

В подготовленном к работе клапане (закрытое положение) давление газа в полости направляющей и под куполообразной частью отсекателя равно давлению в объеме повышенного давления. Куполообразная часть отсекателя плотно прилегает к кольцевым выступам седла, а между боковыми поверхностями цилиндрической части отсекателя и направляющей образуется кольцевой зазор, сообщающий полость под куполообразной частью с полостью клапана.

При запуске клапана (приведение его в открытое положение) производится сброс давления газа из полости направляющей и соответственно полости под куполообразной частью отсекателя через третий канал. Следствием сброса давления является падение равнодействующей сил давления, прижимающей куполообразную часть отсекателя к седлу. Отсекатель отходит от седла, перемещаясь вдоль направляющей до ее торца, и открывает проходное сечение первого канала.

При этом клапан с площадью проходного канала до 20 см² открывается за время, не превышающее 1 мс.

Для приведения клапана в исходное положение, закрытое, от внешнего источника управляющего давления по третьему каналу подают сжатый газ в полость направляющей. Под действием повышенного давления куполообразная часть отсекателя перемещается вдоль направляющей в сторону первого канала, закрывая его.

Применение описанного клапана быстрого выхлопа в устройствах безопасности типа надувной подушки безопасности вместо хрупких мембран позволило бы избежать образования осколков. Кроме того, клапан по патенту RU, С1, 2005249 является устройством многоразового действия, и его использование в устройстве безопасности привело бы к снижению стоимости эксплуатации устройства безопасности.

Однако наличие внешнего управляющего источника газа обусловливает достаточно большие габариты клапана, которые ограничивают области его применения, в частности в устройствах безопасности.

Кроме того, из-за внешнего управляющего источника газа период времени закрытия клапана существенно больше периода времени его открытия, что также ограничивает области применения такого клапана. В частности, клапанное устройство по патенту RU, С1, 2005249, являясь клапаном быстрого выхлопа, не может обеспечить регулируемое наполнение оболочки в устройстве безопасности.

Известны способы приведения надувной оболочки в состояние готовности, в которых наполнение оболочки регулируют в зависимости от переменных параметров, таких как масса защищаемого человека, его позиция относительно расположения надутой оболочки, скорость транспортного средства на момент аварии и др.

Например, известно, что для эффективного ограничения перемещения крупногабаритного водителя/пассажира с большой массой, при столкновении автотранспортного средства на большой скорости необходимо обеспечить быструю заполняемость оболочки до большего избыточного давления, а для защиты небольшого человека (например, ребенка) и невысокой скорости при столкновении требуется более медленный темп надувания оболочки с меньшим избыточным давлением, с тем чтобы избежать повреждений защищаемого человека от чрезмерно жесткой оболочки и при этом обеспечить достаточную заполняемость оболочки для эффективного ограничения перемещения человека.

Известны устройства безопасности, в которых для регулируемого наполнения оболочки источник газа выполнен многоэлементным, например, состоящим из двух или более газовых генераторов (US 6168200, В1) или двух или более резервуаров со сжатым газом (DE 4011492, А1), либо включающим газовый генератор и резервуар со сжатым газом - комбинированные источники газа (US 5738371, B1).

Наполнение оболочки в указанных устройства регулируют путем создания заранее установленной временной задержки между инициированием газового потока от элементов источника газа (US 6168200, B1, DE 4011492, A1).

Однако такое регулирование наполнения оболочки газом не обеспечивает требуемого для оптимальной защиты режима наполнения.

Это связано с ограниченным, определяемом на этапе проектирования устройства безопасности, диапазоном достигаемых режимов наполнения оболочки, который задается исходными параметрами источника газа, а именно количеством его составных элементов и временной задержкой между их запуском. При этом устанавливаемый режим наполнения оболочки в процессе приведения ее в состояние готовности не зависит от характера аварии.

Кроме того, устройства с многоэлементным источником газа, особенно включающие несколько резервуаров со сжатым газом, достаточно громоздки и имеют более сложную конструкцию подвода газа к оболочке. В частности, в DE, 4011492, А1, каждый резервуар снабжен отдельным трубопроводом, обеспечивающим поступление газа в оболочку.

Известно также устройство безопасности, обеспечивающее более широкий диапазон достигаемых режимов наполнения оболочки (US 5400487, B1). В указанном устройстве многоэлементный источник газа включает по меньшей мере два пиротехнических газовых генератора разной производительности. Кроме того, блок запуска системы подачи газового потока содержит датчик измерения ускорения транспортного средства, инфракрасный датчик для измерения положения защищаемого человека относительно оболочки и компьютер. Компьютер, обрабатывая поступающие в процессе развития аварии сигналы от датчиков, определяет оптимальную для защиты человека форму кривой зависимости количества газа в оболочке от времени. В соответствии с определенной кривой компьютер выбирает последовательность и времена задержек поджига разных газовых генераторов относительно начального времени аварии. При этом производительности газовых генераторов выбраны в соответствии с девятью вероятными типами аварийных ситуаций.

То есть в данном способе и в устройстве, его реализующем, диапазон достигаемых режимов наполнения оболочки также ограничен исходными параметрами источника газа.

Кроме того, режим наполнения оболочки при аварии устанавливается на основе информации, полученной и проанализированной только до момента поджига последнего газового генератора, что не позволяет регулировать наполнение оболочки в процессе аварии в соответствии с оптимальной защитой.

Кроме того, наличие нескольких газовых генераторов увеличивает габариты устройства. При этом повторное использование устройства безопасности требует замены газовых генераторов, что повышает стоимость эксплуатации устройства.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создать способ приведения в состояние готовность надувной оболочки устройства безопасности типа подушки безопасности, устройство безопасности для защиты человека внутри транспортного средства и клапанное устройство, в которых наполнение газом оболочки за период приведения ее в состояние готовности регулировалось бы таким образом, чтобы режим наполнения оболочки, реализуемый в процессе аварии, наиболее точно отвечал оптимальному режиму, обеспечивающему эффективную защиту человека внутри транспортного средства, а также обеспечить небольшие габариты устройства безопасности в штатном режиме и многократное его использование без демонтажа.

В основу настоящего изобретения поставлена также задача создать клапанное устройство с достаточно короткими периодами закрытия и открытия, с тем чтобы использовать его в качестве управляющего пневматического распределителя, в том числе для регулирования наполнения оболочки газом.

Поставленная задача решается тем, что в способе приведения в состояние готовности надувной оболочки, ограничивающей при аварии перемещение защищаемого человека внутри транспортного средства, содержащем регулируемое по заданным параметрам наполнение газом оболочки через ее впускное отверстие, согласно изобретению регулирование включает прерывание потока газа через впускное отверстие оболочки в заданный момент времени.

Управляемое прерывание потока газа через впускное отверстие оболочки позволяет регулировать предельное количество газа, поступающего в оболочку за заданное время приведения ее в состояние готовности. При этом в надутой оболочке может быть создано избыточное давление, исключающее повреждения защищаемого человека от чрезмерно жесткой оболочки, но достаточное для его эффективной защиты.

Целесообразно в процессе наполнения оболочки до состояния готовности прерывание потока газа через впускное отверстие оболочки чередовать с его возобновлением, формируя последовательность импульсов потока газа через впускное отверстие оболочки с управляемой длительностью импульсов и промежутков между импульсами.

Импульсная подача потока газа в оболочку с управляемой длительностью импульсов и промежутков между ними позволяет регулировать в широком диапазоне скорость наполнения оболочки и избыточное давление в надутой оболочке.

Целесообразно длительность импульсов через впускное отверстие оболочки и длительность интервалов между ними устанавливать в соответствии с кривой зависимости количества газа в оболочке от времени, определяемой в процессе аварии как оптимальной для защиты человека. При этом оптимальную кривую зависимости количества газа в оболочке от времени аппроксимируют ступенчатой функцией. На наклонных участках ступенчатой функции газ подают через впускное отверстие оболочки, а на горизонтальных участках ступенчатой функции прерывают поток газа через впускное отверстие оболочки.

В данном случае длительностью импульсов и длительностью промежутков между импульсами управляют в соответствии с оптимальным для защиты человека режимом наполнения оболочки в процессе аварии, что обеспечивает более широкий диапазон достигаемых режимов наполнения оболочки. В частности, могут быть учтены многократные удары транспортного средства в процессе аварии.

Аппроксимация ступенчатой функцией оптимальной кривой зависимости количества газа в оболочке от времени позволяет реализовать импульсную подачу газа.

Целесообразно потоком газа через впускное отверстие оболочки управлять посредством клапанного устройства, открывающего и закрывающего проходное сечение канала, соединяющего впускное отверстие оболочки с источником газа. Клапанным устройством может управлять компьютер блока запуска.

Компьютер блока запуска обрабатывает информацию об аварии в процессе ее развития и создает на основе ступенчатой функции зависимости количества газа в оболочке от времени импульсный выходной сигнал, управляющий клапанным устройством.

При этом длительность импульсов и промежутков между ними не зависит от исходных параметров источника газа, что позволяет обеспечить широкий диапазон достигаемых режимов наполнения оболочки.

Широкий диапазон достигаемых режимов наполнения оболочки и возможность регулирования наполнением оболочки в процессе развития аварии обеспечивают максимальное приближение реального режима наполнения оболочки к режиму, соответствующему оптимальной кривой зависимости количества газа в оболочке от времени, определяемой в период аварии компьютером блока запуска устройства безопасности.

Предлагаемый способ может быть реализован с использованием известных источников газа, например с пиротехническим газовым генератором или со сжатым газом. При этом различные режимы наполнения оболочки обеспечиваются источником газа с одним элементом (одним резервуаром со сжатым газом или одним пиротехническим газовым генератором), что обусловливает достаточно малые габариты источника газа и облегчает компоновку устройства безопасности в салоне транспортного средства, например в рулевой колонке.

Дополнительное расширение диапазона достигаемых режимов наполнения оболочки обеспечивается регулированием амплитуды импульсов, которая задается, например, величиной начального давления газа в источнике газа.

Поставленная задача решается также тем, что в способе приведения в состояние готовности надувной оболочки, включающем регулируемое по заданным параметрам наполнение газом оболочки через ее впускное отверстие от источника газа, содержащего резервуар с рабочим телом под давлением, при этом регулирование наполнением оболочки осуществляют изменением давления рабочего тела в источнике газа, согласно изобретению в качестве рабочего тела используют сжиженный углекислый газ, при этом величиной давления сжиженного углекислого газа в резервуаре управляют изменением его температуры.

Сжиженный углекислый газ при резком снижении давления (в данном случае при быстром открытии клапана) закипает по всему объему и переходит в газообразную фазу - углекислый газ, который заполняет оболочку (Pressure decay boiling in reduced gravity/Saiz J.//AIAA Pap.-1994 #1993. Pp. 1-9).

Управление давлением сжиженного углекислого газа в резервуаре изменением его температуры основано на известной резкой зависимости давления насыщенных сжиженных паров сжиженной углекислоты от температуры (Н. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам. - М.: Наука, 1972, с. 168). При этом регулирование давлением рабочего тела в источнике газа обеспечивается одноэлементным источником газа, что обусловливает небольшие габариты источника газа и упрощает работу и компоновку устройства безопасности.

Целесообразно регулировать величину начального давления сжиженного углекислого газа в резервуаре в зависимости от массы защищаемого человека, при этом начальное давление устанавливают при посадке человека в транспортное средство.

В данном случае заданное начальное давление в источнике газа определяет скорость наполнения оболочки в зависимости от массы защищаемого человека.

Более широкий диапазон режимов наполнения оболочки достигается при импульсной подаче потока углекислого газа с управляемой длительностью импульсов и длительностью промежутков между ними, а также управляемой амплитудой импульсов.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве безопасности, устанавливаемом внутри транспортного средства, содержащем надувную оболочку, имеющую впускное отверстие для поступления в нее газа, наполняющего оболочку до состояния готовности, и систему подачи газа в оболочку, включающую источник газа, клапанное устройство и блок запуска, согласно изобретению клапанное устройство выполнено в виде пневматического распределителя, имеющего два устойчивых положения: открытое, при котором газ от источника газа поступает в оболочку через ее впускное отверстие, и закрытое, при котором прерывается поток газа через впускное отверстие оболочки.

Пневматический распределитель позволяет регулировать, по меньшей мере, избыточное давление в надутой оболочке путем прерывания в заданный момент времени потока газа через впускное отверстие оболочки.

Целесообразно, чтобы пневматический распределитель был выполнен с возможностью по меньшей мере трехкратного изменения одного своего устойчивого положения на противоположное за период времени наполнения оболочки до состояния готовности.

При этом за время наполнения оболочки до состояния готовности обеспечивается по меньшей мере два периода - открытого положения пневматического распределителя, при котором газ поступает в оболочку через ее впускное отверстие, и период закрытого положения пневматического распределителя, при котором прерывается поток газа в оболочку через ее впускное отверстие. Чередованием указанных периодов формируют импульсы потока газа через впускное отверстие оболочки. Регулируя длительность периодов открытого и закрытого положения пневматического распределителя и соответственно длительность импульсов потока газа и длительность промежутков между ними, управляют скоростью наполнения оболочки.

Целесообразно, чтобы пневматический распределитель был выполнен с возможностью изменения одного своего устойчивого положения на противоположное за период времени, не превышающий 3-6 мс.

В этом случае за время приведения оболочки в состояние готовности может быть создано до 7-10 импульсов потока газа, что позволяет достаточно точно аппроксимировать ступенчатой функцией оптимальную кривую зависимости количества газа в оболочке от времени.

Пневматический распределитель, обеспечивающий указанные выше характеристики, содержит установленный перед впускным отверстием оболочки основной клапан, имеющий два устойчивых положения: открытое, при котором газ от источника газа поступает в оболочку, и закрытое, при котором газ от источника газа не поступает в оболочку, и, выполненный в виде электропневматического распределителя с двумя устойчивыми положениями управляющий клапан, вызывающий переключение основного клапана с одного устойчивого положения на противоположное.

Целесообразно, чтобы блок запуска содержал датчик ускорения, датчик положения защищаемого человека относительно оболочки и компьютер, соединенный с указанными датчиками и с управляющим клапаном, при этом компьютер выполнен с возможностью определения по показаниям датчиков оптимального для защиты человека режима наполнения оболочки в процессе аварии и подачи на управляющий клапан в соответствии с указанным режимом электрических сигналов, вызывающих переключение управляющего клапана с одного устойчивого положения на противоположное.

Благодаря тому что блок запуска, определяющий оптимальный режим наполнения оболочки, управляет пневматическим распределителем в процессе развития аварии, реализуемый предлагаемым устройством режим наполнения оболочки будет приближен к указанному оптимальному, что обеспечивает эффективную защиту человека в процессе аварии.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве безопасности, устанавливаемом внутри транспортного средства, содержащем надувную оболочку, имеющую впускное отверстие для поступления в нее газа, наполняющего оболочку до состояния готовности, и систему подачи газа в оболочку, включающую источник газа, содержащий резервуар, заполненный рабочим телом под давлением, установленное между впускным отверстием оболочки и источником газа клапанное устройство, блок запуска, согласно изобретению в качестве рабочего тела резервуар заполнен сжиженным углекислым газом.

Углекислый газ, находящийся в резервуаре в сжиженном состоянии в количестве, достаточном для надувания оболочки, занимает в несколько раз меньший объем по сравнению со сжатым газом, что облегчает компоновку устройства безопасности в транспортном средстве.

Кроме того, опыты, проведенные авторами показали, что при использовании в качестве рабочего тела сжиженного углекислого газа скорость наполнения оболочки выше, чем при использовании сжатого газа, находящегося при тех же термодинамических параметрах.

Это дает возможность уменьшить диаметр проходного сечения основного клапана и уменьшить габариты устройства безопасности.

Целесообразно, чтобы блок запуска содержал соединенный с компьютером датчик определения массы защищаемого человека, а резервуар источника газа был снабжен терморегулятором, соединенным с компьютером и выполненным с возможностью изменения температуры сжиженного углекислого газа в резервуаре в зависимости от показаний указанного датчика.

Наличие терморегулятора, соединенного с компьютером, обеспечивает регулирование начального давления сжиженного газа в зависимости от массы защищаемого человека, что повышает эффективность его защиты.

Согласно одному варианту выполнения устройства безопасности источник газа включает пиротехнический газовый генератор.

По другому варианту выполнения устройства безопасности источник газа содержит резервуар с рабочем телом под давлением.

В последнем варианте устройство безопасности может использоваться многократно. Для приведения устройства безопасности в исходное положение требуется только заправить резервуар рабочим телом в количестве, достаточном для заполнения оболочки до состояния готовности. Заправка резервуара осуществляется без демонтажа устройства безопасности.

Выбор одного из вариантов выполнения источника газа обусловливает конструкцию основного клапана пневматического распределителя.

Источник газа, выполненный в виде пиротехнического газового генератора, содержит корпус с выпускным отверстием, соединенным каналом с впускным отверстием оболочки, твердое газогенерирующее вещество и электродетонатор, соединенный с компьютером.

Для такого источника газа целесообразно, чтобы основной клапан был установлен в корпусе источника газа, разделяя полость корпуса на сообщающиеся между собой первую камеру с выпускным отверстием, соединенным с каналом, и вторую камеру, соединенную с атмосферой выхлопным отверстием, при этом в выпускном и выхлопном отверстиях установлены первое седло и второе седло основного клапана, каждое из которых содержит по меньшей мере один кольцевой выступ, образующий сужающийся в направлении из полости корпуса кольцевой проходной канал, при этом основной клапан содержит запорный орган, включающий направляющую, имеющую расположенную в первой камере первую цилиндрическую направляющую часть, телескопически связанную с первым подвижным куполообразным отсекателем с вершиной, обращенной к выпускному отверстию и сосной с ним, расположенную во второй камере вторую цилиндрическую направляющую часть, телескопически связанную со вторым куполообразным отсекателем с вершиной, обращенной к выхлопному отверстию и соосную с ним, и центральную часть, соединенную с корпусом источника газа, при этом в первой цилиндрической направляющей части выполнена первая полость с наружным отверстием со стороны первой камеры, соосным с выпускным отверстием, во второй направляющей части выполнена вторая полость с наружным отверстием со стороны второй камеры, соосным с выхлопным отверстием, а в центральной части выполнена третья полость с наружным отверстием со стороны первой камеры за куполообразным отсекателем, и каналы, соединяющие первую и вторую камеры, при этом первая, вторая и третья полости соединены с управляющим клапаном, обеспечивающим попеременное соединение либо первой и второй полостей с третьей, либо первой и второй полостей с атмосферой.

Эксперименты, проведенные авторами, показали, что при площади проходного сечения выпускного канала до 20 см² время переключения основного клапана с открытого положения на закрытое и наоборот практически одинаковое и не превышает 1 мс.

В том случае, когда источник газа содержит резервуар с рабочим телом под давлением, например сжатый газ (сжатый воздух) или сжиженный углекислый газ, основной клапан устанавливают в разрыве канала между выпускным отверстием резервуара, представляющего объем повышенного давления, и впускным отверстием оболочки, являющейся объемом пониженного давления.

При этом поставленная задача решается тем, что в клапанном устройстве, содержащем основной клапан, устанавливаемый между объемом пониженного давления и объемом повышенного давления, и управляющий клапан, приводящий в действие основной клапан, при этом основной клапан содержит полый корпус, образующий клапанную полость и имеющий первый канал, соединяющий клапанную полость с объемом пониженного давления и второй канал, соединяющий клапанную полость с объемом повышенного давления, при этом в первом канале установлено седло клапана, содержащее по меньшей мере один кольцевой выступ, образующий кольцевой проходной канал, сужающийся в направлении к объему пониженного давления, и запорный орган, включающий размещенные внутри клапанной полости телескопически связанные между собой подвижный куполообразный отсекатель с вершиной, обращенной к первому каналу и соосной с ним, и направляющую, согласно изобретению в направляющей выполнена первая полость с наружным отверстием со стороны первого канала и соосным с ним и вторая полость с наружным отверстием со стороны второго канала и соосным с ним, при этом первая и вторая полости соединены с управляющим клапаном, выполненным с возможностью соединения первой и второй полости между собой и первой полости с атмосферой.

Эксперименты, проведенные авторами, показали, что в данной конструкции при площади проходного сечения первого канала до 20 см² время переключения основного клапана с открытого положения на закрытое и наоборот практически одинаковое и не превышает 1 мс.

Известны электропневматические клапаны с временем срабатывания, не превышающим 3 мс (реально и это время можно снизить до 2 мс, если использовать, например, пневмоэлектроклапаны фирмы Хорбигер).

Соответственно, клапанное устройство, включающее управляющий электропневматический клапан с временем срабатывания до 3 мс и основной клапан с временем срабатывания до 1 мс, обеспечивает открытие и закрытие проходного сечения канала площадью до 20 см² за период, не превышающий 4 мс, что позволяет его использовать в качестве пневматического распределителя, том числе в устройстве безопасности типа надувной подушки безопасности.

Учитывая, что в среднем оболочка до состояния готовности надувается приблизительно за 40 мс, посредством пневматического распределителя может быть сформировано от одного до десяти импульсов потока газа разной длительности через проходное сечение канала, соединяющего входное отверстие оболочки с источником газа.

Другие преимущества предлагаемого изобретения будут раскрыты в описании примеров его предпочтительного осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где: фиг.1 изображает схему устройства безопасности с источником газа, содержащим резервуар с рабочим телом под давлением; фиг.2 - сечение 2-2 на фиг.1; фиг.3 - схему клапанного устройства на фиг.1 в открытом положении; фиг. 4 - схему устройства безопасности с источником газа, содержащим пиротехнический газовый генератор; фиг.5 - сечение 5-5 на фиг.4; фиг.6 - схему клапанного устройства на фиг.4 в закрытом положении; фиг. 7 - кривые зависимости количества газа в оболочке от времени и временные диаграммы работы пневматического распределителя; фиг. 8 - расчетная кривая зависимости давления газа в оболочке от времени.

На фиг.1 и фиг.2 приведены варианты устройства безопасности типа подушки безопасности, реализующие, согласно изобретению способ приведения в состояние готовности надувной оболочки.

Устройство безопасности, изображенное на фиг.1, содержит надувную оболочку 1, имеющую впускное отверстие 2 для поступления в нее газа, наполняющего оболочку 1 до состояния готовности, и систему подачи газа в оболочку 1.

Система подачи газа в оболочку 1 содержит источник газа 3, включающий резервуар 4 с выпускным отверстием 5, заполненный рабочим телом под давлением, канал 6, соединяющий впускное отверстие 2 оболочки 1 с выпускным отверстием 5 резервуара 4, блок запуска 7, формирующий и подающий сигнал на создание газового потока от источника газа 3 в оболочку 1, и клапанное устройство 8. Клапанное устройство 8 выполнено в виде пневматического распределителя с двумя устойчивыми положениями: открытое (фиг.3), при котором проходное сечение канала 6 открыто и газ от резервуара 4 поступает в оболочку 1 через ее впускное отверстие 2, и закрытое (фиг.1), при котором проходное сечение канала 6 закрыто и газ не поступает в оболочку 1.

В качестве рабочего тела в резервуар 4 закачан сжатый газ, например сжатый воздух, или сжиженный газ, например, сжиженный углекислый газ, как наиболее нейтральный из сжиженных газов по отношению к человеку.

Блок 7 запуска содержит датчик 9 ускорения, инфракрасный датчик 10 положения защищаемого человека относительно оболочки, и компьютер 11, соединенный с указанными датчиками 9, 10 и с клапанным устройством 8. Блок 7 запуска может быть выполнен по известной схеме, например, как в патенте US, A, 5400487. Кроме того, он может содержать иную комбинацию датчиков, например только датчик ускорения. Модификация блока запуска осуществляется известным образом.

В том случае, когда источник газа 3 в качестве рабочего тела содержит сжиженный углекислый газ, блок 7 запуска содержит датчик 12 определения массы защищаемого человека, а резервуар 4 снабжен терморегулятором 13, соединенным с компьютером 11 и выполненным с возможностью изменения температуры резервуара 4 в соответствии с показаниями датчика 12 определения массы.

При этом в качестве датчика 12 определения массы может быть использован известный датчик, например тензометрический да