саморазвертывающийся щит

Формула изобретения

Саморазвертывающийся щит, включающий жесткие защитные сегменты, соединенные друг с другом с возможностью поворота на заданный угол, отличающийся тем, что он изготовлен из двух частей, собранных из защитных сегментов одна меньшего, а другая большего продольного размера соответственно и присоединенных каждая к противоположным торцам основного защитного сегмента, причем верхний из сегментов большего продольного размера выполнен из двух боковых и среднего отдельных защитных сегментов, расположенных встык друг к другу, каждый из защитных сегментов соединен с соседними сегментами посредством подпружиненного шомпольного шарнирного соединения, ось которого выполнена в виде торсионной пружины, взаимодействующей своими концевыми участками соответственно с соседними защитными сегментами, и снабжен отогнутыми наружу участками, прилегающими к шомпольным шарнирным соединениям, при этом щит снабжен фиксаторами защитных сегментов, соединенными с основным защитным сегментом, двумя ремнями, присоединенными к основному защитному сегменту, и эластично-упругими амортизирующими элементами, один из которых присоединен к тыльной стороне основного защитного сегмента по всей его поверхности, а другие - к наружной поверхности верхнего из ремней.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к средствам индивидуальной защиты личного состава милиции, внутренних войск, вооруженных сил и других лиц в случае необходимости.

Известны многочисленные конструкции предохранительных щитов и защитных экранов различных видов [1, 2], предназначенные для защиты как отдельных военнослужащих, так и личного состава расчетов. В подразделениях милиции (и полиции) в настоящее время также используются жесткие щиты аналогичной конструкции, для применения которых необходима одна из двух рук защищающегося.

Наиболее близким по совокупности признаков аналогом является складная конструкция предохранительного щита [3], включающая несколько жестких секторных защитных сегментов, соединенных друг с другом на втулке с возможностью поворота на заданный угол. К числу достоинств конструкции данного щита следует отнести компактность в сложенном (т.е. исходном) состоянии, а к числу недостатков - ограниченную область применения, обусловленную видом конструктивного использования, низкую амортизирующую способность щита и необходимость его принудительного развертывания.

Задача, для решения которой предназначена предлагаемая конструкция саморазвертывающегося щита, заключается в обеспечении индивидуальной защиты личного состава, защиты компактной в исходном положении и быстро развертываемой в случае необходимости, защиты, обладающей заданной стойкостью и высокой амортизирующей способностью к ударам твердых тел.

Достигаемый технический результат, помимо перечисленных выше функциональных возможностей, заключается в том, что обеспечены следующие тактико-технические преимущества:

- поскольку конструкция щита закреплена на теле с помощью ремней, у защищающегося теперь свободны обе руки и, следовательно, значительно расширены его функциональные возможности;

- с надетым щитом, как в свернутом, так и в развернутом его состоянии, можно сидеть и наклоняться, причем даже в свернутом состоянии надетый щит уже осуществляет защиту определенной и значительной части тела;

- высокое быстродействие саморазвертывания щита, поскольку его конструкция развертываетс за счет запасенной заранее (при его свертывании в исходном положение) энергии упругих торсионных пружин одновременно в две противоположные стороны;

- конструкция щита позволяет задать ему многогранную форму, все грани которой расположены под определенными углами к вертикальной плоскости, что в значительной мере повышает и рикошетирующую, и амортизирующую способность конструкции.

Указанные технические результаты достигаются тем, что саморазвертывающийся щит, включающий жесткие защитные сегменты, соединенные друг с другом с возможностью поворота на заданный угол, выполнен следующим образом: он изготовлен из двух частей, собранных из защитных сегментов одна меньшего, а другая большего продольного размера соответственно, и присоединенных каждая к противоположным торцам основного защитного сегмента, причем верхний из сегментов большего продольного размера выполнен из двух боковых и среднего отдельных защитных сегментов, расположенных встык друг к другу, каждый из защитных сегментов соединен с соседними сегментами посредством подпружиненного шомпольного шарнирного соединения, ось которого выполнена в виде торсионной пружины, взаимодействующей своими концевыми участками соответственно с соседними защитными сегментами, и снабжен отогнутыми наружу участками, прилегающими к шомпольным шарнирным соединениям, при этом щит снабжен поворотными фиксаторами защитных сегментов, соединенными с основным защитным сегментом, двумя ремнями, присоединенными к основному защитному сегменту, и эластично-упругими амортизаторами элементами, один из которых присоединен к тыльной стороне основного защитного сегмента по всей его поверхности, а другой к участкам наружной поверхности верхнего из ремней.

Сущность конструкции саморазвертывающегося щита поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез развернутого щита, расположенного на теле защищающегося (причем пунктиром условно показаны габариты свернутого щита); на фиг. 2 показано увеличенное изображение продольного сечения свернутого щита; на фиг. 3 показано увеличенное изображение двух проекций подпружиненного шомпольного шарнирного соединения двух соседних защитных сегментов щита; на фиг. 4 показан вид спереди развернутого щита, расположенного на теле защищающегося; на фиг. 5 представлен продольный разрез развернутого щита, которому задана выпуклая многогранная форма, все грани которой ориентированы под определенными углами к вертикальной плоскости; на фиг. 6 представлено увеличенное изображение верхнего из защитных сегментов щита, который выполнен из отдельных среднего и двух боковых сегментов, расположенных встык друг к другу (вид спереди, когда все три отдельных сегмента сведены в одну плоскость - руками защищающегося - перед свертыванием щита в исходное положение).

Конструкция саморазвертывающегося щита включает (см. фиг. 1, 2, 4, 5) основной защитный сегмент 1, который выполнен самым большим по продольному размеру (т. е. по вертикали), фактически его продольный размер равен сумме размеров большего и меньшего сегментов и является основной всей конструкции щита, так как к нему присоединены и остальные - развертывающиеся защитные сегменты и все другие вспомогательные элементы. К нижнему горизонтальному торцу основного сегмента 1 присоединена нижняя - развертывающаяся вниз часть щита, собранная из соединенных друг с другом защитных сегментов 2, 3, 4 - имеющих соответственно меньший продольный размер. Другая, развертывающаяся вверх часть щита, присоединена к верхнему торцу основного защитного сегмента 1 и собрана из защитных сегментов 5, 6, 7, выполненных соответственно большего продольного размера, причем верхний из защитных сегментов щита, выполнен (см. фиг. 1, 4, 6) из трех отдельных, расположенных встык друг к другу защитных сегментов: среднего 7, защищающего шею и нижнюю часть лица, и для боковых 8 сегментов-наплечников. Необходимо отметить, что средний защитный сегмент 7 может быть выполнен и несколько меньшего продольного (т.е. по вертикали) размера, поскольку на голову защищающегося обычно одевается шлем с прозрачным забралом.

Все защитные сегменты щита снабжены выполненными с ними за одно целое при изготовлении отогнутыми наружу участками 9 (полого изогнутыми и отогнутыми под заданным углом), прилегающими к тем их торцами соответственно, по которым через известные шомпольные [4] шарнирные соединения 10 защитные сегменты присоединены друг к другу. При этом ось 11 каждого шомпольного шарнирного соединения 10 выполнена из пружинной стали в виде торсионной пружины 11, концевые участки которой изогнуты при сборке щита под заданными углами в заданных плоскостях (см. фиг. 3) и присоединены, например, накладками и заклепками соответственно к соседним защитным сегментам. Равновесное (т.е. не деформированное) состояние упругих торсионных пружин 11 задано таким, что соответствует развернутому (см. фиг. 1, 2, 4, 5) состоянию конструкции щита, а при поворачивании защитных сегментов для свертывания щита в исходное положение (см. фиг. 2) или поворачивании защитных сегментов один относительно другого вследствие воздействия ударной нагрузки - упругие торсионные пружины 11, взаимодействующие своими концевыми участками с соответствующими сегментами, скручиваются, накапливая в себе энергию для последующего развертывания сегментов щита в необходимый момент времени или поглощая энергию удара. Т.е. каждая торсионная пружина 11 является и соединительным элементом - осью шомпольного шарнирного соединения 10 и развертывающим элементом защитных сегментов конструкции саморазвертывающегося щита, и амортизирующим элементом каждого из развертываемых защитных сегментов щита.

Конструкция щита снабжена (см. фиг. 1, 2, 4, 5) двумя фиксаторами 12, назначение которых - удерживать защитные сегменты 2, 3, 4, и 5, 6, 7, 8 двух развертывающихся частей щита в свернутом (см. фиг. 2) положении, т.е. прижатыми к наружной поверхности основного защитного сегмента 1. Фиксаторы 12 имеют T-образную форму и могут быть, например, выполнены поворотными вокруг своей оси и присоединены по месту к основному защитному сегменту 1 также посредством шарнирного соединения, что обеспечивает возможность их поворота вниз на 90^o и прилегание к поверхности основного сегмента 1 в свободном положении и исключает возможность их механического повреждения при ударах тяжелыми предметами. Направления поворотов фиксаторов 12 условно показаны стрелками (см. фиг. 4, 5), а сами фиксаторы 12 показаны в приподнятом (горизонтальном) положении, соответствующем их положению перед фиксированием свернутых защитных сегментов 2, 3, 4 и 5, 6, 7, 8 относительно основного защитного сегмента 1.

Конструкция щита снабжена (см. фиг. 1, 2, 4, 5) также присоединенными к основному защитному сегменту 1 двумя ремнями, один из которых - ремень 13, одевается на пояс защищающегося и застегивается, а другой - ремень 14 - перед этим просто одевается на плечи и шею сверху. К тыльной стороне основного защитного сегмента 1 по всей его поверхности присоединен эластично-упругий элемент 15 - "амортизирующая подушка", - через которую конструкция щита прижата к телу защищающегося ремнем 13 и в свернутом, и в развернутом состоянии; а к ремню 14 по его наружной поверхности также присоединены два продольных амортизирующих элемента 16, предназначенных для поглощения энергии удара при поворачивании защитного сегмента 5 в случае воздействия на него интенсивной ударной нагрузки. Для предохранения от атмосферных воздействий и для повышения длительности использования амортизирующие элементы 15 и 16 могут быть закрыты непроницаемыми чехлами. Защитный сегмент 7 также может быть снабжен эластично-упругим амортизирующим элементом 17, присоединенным к его тыльной поверхности (см. фиг. 1 и 5) и предназначенным для поглощения энергии удара при поворачивании защитного сегмента 7, относительно оси шомпольного шарнирного соединения 10 и защитного сегмента 6, - и его соударении с забралом шлема защищающегося. Для удобства свертывания конструкции щита в исходное положение - защитные сегменты 8 могут быть снабжены каждый (см. фиг. 6) участками 18, присоединенными к сегментам 8 с их тыльной стороны и предназначенными для взаимодействия с тыльной поверхностью защитного сегмента 7 посредством зацепления, соответственно после того, как все три данных защитных сегмента сведены в одну плоскость, соответствующую заданному положению защитного сегмента 7 (см. фиг. 1, 5), обусловленному равновесным состоянием торсионной пружины его шомпольного шарнирного соединения. В принципе, в участках 18 нет особой необходимости, так как защищающийся, повернув двумя руками (направления поворота сегментов щита условно показаны стрелками на фиг. 1) два защитных сегмента 8 соответственно до плоскости защитного сегмента 7, вполне может, придерживая указанные сегменты в этом положении, переместить кисти рук и, захватив каждой из рук и защитный сегмент 7, поворачивать далее вокруг оси шомпольного шарнирного соединения 10 все три защитных сегмента вместе до прилегания их к плоскости защитного сегмента 6, а затем, захватив большими пальцами кистей рук защитный сегмент 6, поворачивать далее вокруг оси другого шомпольного шарнирного соединения 10 все четыре защитных сегмента вместе до прилегания их к плоскости защитного сегмента 5 и так далее.

Изготовление и сборка конструкции щита очень просты и выполняются обычными известными методами. Все защитные сегменты изготавливаются из твердых сплавов определенной толщины, соответствующей заданному уровню стойкости; шомпольные шарнирные соединения [4] выполняются обычными методами, а изготовление торсионных пружин с заданной силой сопротивления скручиванию и их крепление к защитным сегментам описаны ранее. Ремни также присоединяются к основному защитному сегменту обычными известными методами, причем поясной ремень 13 для простоты соединения может быть просто продет в узкие прорези в основном защитном сегменте, а его застегивание при одевании конструкции щита на тело защищающегося осуществляется сбоку.

Свертывание конструкции щита выполняется следующим образом. В первую очередь свертывают, например, верхнюю часть щита и фиксируют ее относительно основного защитного сегмента 1 поворотными фиксаторами 12, а затем свертывают нижнюю часть щита и также фиксируют относительно основного защитного сегмента 1 теми же двумя фиксаторами 12. В принципе можно использовать два отдельных фиксатора 12 для фиксирования только нижней части щита и два отдельных фиксатора 12 для фиксирования только верхней части щита, но это уже чисто техническое решение. Рассмотрим вариант свертывания развернутого щита, когда он находится на теле защищающегося. Взяв руками самый нижний защитный сегмент 4, поворачивают его вверх (см. фиг. 1, где направление поворота условно показано стрелкой) до прилегания к поверхности защитного сегмента 3, упирающегося в этот момент в тело защищающегося; при этом происходит упругое скручивание торсионной пружины 11 нижнего шомпольного шарнирного соединения 10, которая при скручивании запасает в себя энергию для последующего развертывания данного защитного сегмента. Затем поворачивают совместно и в том же направлении защитные сегменты 3 и 4 до прилегания к поверхности защитного сегмента 2, а потом, захватив руками и его, поворачивают совместно защитные сегменты 2, 3, 4 до прилегания в поверхности основного защитного сегмента 1 и фиксируют их поочередно, придерживая одной рукой свернутую часть щита, поворотными фиксаторами 12 относительно основного защитного сегмента 1. Таким образом, нижняя часть конструкции щита оказывается свернутой, а торсионные пружины 11 трех шомпольных шарнирных соединений 10 при упругом скручивании из своего равновесного состояния, соответствующего развернутому (см. фиг. 1) положению щита, накопили в себе энергию для последующего развертывания в необходимый момент времени нижней части саморазвертывающегося щита. Во вторую очередь осуществляют свертывание верхней части щита. Как было описано анее, взяв двумя руками два отдельных защитных сегмента 8, поворачивают их (направление поворота условно показано стрелкой на фиг. 1) соответственно до плоскости защитного сегмента 7, а затем, захватив защитный сегмент 7, поворачивают далее вокруг оси самого верхнего шомпольного шарнирного соединения 10 все три защитных сегмента 7 и 8 до прилегания к поверхности защитного сегмента 6; торсионные пружины 11 трех соосных шомпольных шарнирных соединений 10, соединяющих сегмент 6 с сегментами 7 и 8, при этом упруго скручиваются из своего равновесного состояния, запасая в себе энергию для последующего развертывания данных защитных сегментов. Далее, захватив защитный сегмент 6, поворачивают в том же направлении защитные сегменты 6, 7, 8 совместно - до прилегания к поверхности защитного сегмента 5, а затем, захватив и сегмент 5, поворачивают все прилегающие друг к другу защитные сегменты 8, 7, 6 и 5 до прилегания их к поверхности основного защитного сегмента 1; торсионные пружины 11 двух шомпольных шарнирных соединений 10, соединяющих друг с другом защитные сегменты 5, 6, и защитные сегменты 5 и 1 при этом упруго скручиваются из своего равновесного состояния, запасая в себе энергию для последующего развертывания данных защитных сегментов. После того, как верхняя часть конструкции щита свернута, ее также фиксируют относительно основного защитного сегмента 1 фиксаторами 12. Таким образом, после последовательного свертывания нижней и верхней частей щита его конструкция принимает свернутое исходное положение (см. фиг. 2) с очень малыми габаритными размерами (показаны пунктиром на фиг. 1) и в необходимый момент времени может быть вновь развернута. При этом конструкция щита, поскольку она закреплена на теле защищающегося, продолжает осуществлять защиту значительной части его тела, не ограничивая возможность его движений и позволяя свободно сидеть и наклоняться.

Развертывание конструкции свернутого саморазвертывающегося щита, закрепленного на теле защищающегося, в развернутое защитное положение осуществляется очень просто. Двумя руками поворачивают оба фиксатора 12 и освобожденные от своего зафиксированного относительно основного защитного сегмента 1 положения верхняя и нижняя части щита одновременно, но в разные стороны (см. фиг. 2, где стрелками условно показаны направления развертывания) осуществляют последовательное развертывание защитных сегментов за счет запасенной заранее энергии упругих, предварительно скрученных и стремящихся вернуться в свое равновесное состояние торсионных пружин 11 всех шомпольных шарнирных соединений 10. Сначала развертываются одновременно защитные сегменты 2 и 5 соответственно, потом, еще до полного окончания развертывания указанных сегментов, начинают развертывание защитные сегменты 3 и 6, затем таким же образом начинают свое развертывание защитные сегменты 4, 7 и 8, а в последнюю очередь доразвертываются в заданное положение защитные сегменты 8 (см. фиг. 1, 4, 5).

Процесс развертывания и свертывания конструкции щита осуществляется очень просто, быстро и многократно - как минимум несколько десятков тысяч циклов, что обусловлено стабильностью характеристик, присущих упругим торсионным пружинам, которые в данном случае надежно защищены шомпольными шарнирными соединениями защитных сегментов.

Конструкция свернутого саморазвертывающегося щита, выгодно отличающаяся своей компактностью в свернутом исходном положении, уже будучи просто одетой защищающимся и оставляя свободными обе руки, обеспечивает защиту значительной части его тела, позволяя свободно сидеть и наклоняться.

В развернутом состоянии, когда полностью развернуты верхняя и нижняя части щита или развернута только верхняя часть щита, конструкция саморазвертывающегося щита обеспечивает защиту почти всего тела защищающегося за исключением рук и части ног; защиту, обладающую заданной стойкостью и высокой амортизирующей способностью к ударам твердых тел, обусловленной применением эластично-упругих элементов - амортизирующих "подушек" и торсионных пружин, демпфирующих ударные нагрузки при поворотах защитных сегментов относительно заданного им положения. При этом, и это самое главное, значительно расширены функциональные возможности защищающегося, так как теперь у него свободны обе руки.

К положительным качествам предлагаемой конструкции следует также отнести высокое быстродействие саморазвертывания, простоту и надежность, минимальную массу и возможность задать оптимальную многогранную форму, все грани которой расположены под определенными углами к вертикальной плоскости, что в значительной степени повышает и рикошетирующую, и амортизирующую способность конструкции.

Таким образом, можно сделать вывод, что перечисленное сочетание качеств подчеркивает эффективность и широкие функциональные возможности предлагаемого устройства и обеспечивает тактико-технические преимущества по сравнению с известными аналогами.

Литература:

1. Большая Советская энциклопедия, Третье издание, М., Издательство "Советская энциклопедия", 1978 г., т. 29, стр. 539.

2. Военный энциклопедический словарь, Издание второе, М., Военное издательство, 1986 г., стр. 826.

3. Авторское свидетельство СССР N 26572 от 30.07.1930 г., F 41 H 5/12 "Предохранительный щит для огнестрельного ручного оружия"

4. Войт Е.С. и др., "Проектирование конструкций самолетов" М., Машиностроение, 1987 г., стр. 68-69.