ES2287756T3 - Dispositivo de proteccion de altura. - Google Patents

Abstract

Traje de protección a la aceleración según el principio hidrostático o traje anti-G (1), traje anti-G (1) que está fabricado de un entramado textil de alta resistencia y escasa elasticidad, con ramificaciones que contienen líquido (6) que se extienden esencialmente por toda la longitud del traje anti-G (1), con un dispositivo de protección a las alturas que se compone de - al menos un bolsillo tensor (2) de un entramado textil con propiedades comparables con aquellas del traje anti-G (1), que están unidos de modo adherente al menos a lo largo de ambos bordes que se extienden verticalmente respecto del sentido de tensión, con los mismos, de modo que un inflado del bolsillo (2) produce una disminución de la distancia de estas uniones verticales, - en cada caso al menos una bolsa hermética al gas (4) por bolsillo tensor (2), que está compuesta de material sintético elástico, caracterizado porque presenta - al menos un bolsillo tensor (2) de un entramado textil de escasa elasticidad que está fijado en el interior del traje anti-G (1) a lo largo de una línea perpendicular sentido de la tensión, de modo que al inflarse el bolsillo tensor (3) no se producen modificaciones esenciales de la tensión perimetral del traje anti-G (1), en cada caso al menos una bolsa hermética al gas (4) por bolsillo tensor (3) que está compuesta de un material sintético elástico.

Description

Dispositivo de protección de altura.

La presente invención se refiere a un dispositivo de protección de la altura para pilotos y otros miembros de la tripulación de aviones de alto rendimiento. En especial este dispositivo de protección de altura se refiere a portadores de trajes para la protección de la aceleración, de acuerdo con el principio hidrostático.

Un dispositivo de protección de altura es necesario, cuando el piloto -y los demás miembros correspondientes de la tripulación- están sometidos a una repentina pérdida de presión en la cabina de un avión que vuela a más de 12.200 metros sobre el nivel del mar (FL400 = Flight Level 40.000 pies). Ya sea que un defecto técnico produce la pérdida de presión, que se haya destruido o perdido la cubierta de la cabina o que resulte necesario una eyección de emergencia. En todas estas situaciones, colapsa la estabilización de presión en la cabina que, por lo general, equivale a una presión de aire de aproximadamente 2.000 metros sobre el nivel del mar (FL65). Cuanto mayor es la altura de vuelo al producirse un evento tal, tanto más el punto de ebullición relacionado con la presión, de soluciones acuosas se aproxima a la temperatura real del cuerpo del piloto de aprox. 37ºC. Además de gases que se expanden en los intestinos, y los trastornos de la descompresión que se producen a pesar del rápido descenso, la hipoxia, es decir un suministro deficiente de oxígeno, constituye el riesgo primario grave, contra el cual deben tomarse medidas de prevención. Incluso al respirar oxígeno puro, la presión parcial 02 en alturas de 12.200 metros sobre el nivel del mar (FL400) ya no es suficiente para evitar una hipoxia. El lapso de tiempo, durante el cual aún es posible realizar acciones útiles, a esta altura es de 1,5 a 20 minutos. Encontrándose a una altura 1.000 metros superior, es decir una altura de 13.100 metros sobre el nivel mar (FL430), este lapso de tiempo es tan sólo de 9 a 12 segundos. A fin de combatir una incipiente hipoxia, puede respirarse oxígeno puro, en ciertas circunstancias incluso a mayor presión que la ambiental. En este contexto se habla de PBA, respiración bajo presión como protección a la altura, en contraposición al PBG más nuevo, respiración bajo presión como protección a la aceleración (PPB = positive pressure breathing -respiración con presión positiva-, PBA = pressure breathing for altitude protection -respiración bajo presión para protección a la altura-,
PBG = pressure breathing for acceleration protection -respiración bajo para protección a la aceleración). En una altura de más de 15.200 metros sobre el nivel (FL500), la respiración bajo presión no es muy útil, dado que es fisiológicamente imposible, soportar la necesaria presión positiva para evitar una hipoxia grave sin presión contraria. Por esa causa, las personas a partir de esa altura de vuelo deben estar equipadas con un traje a presión o una protección a las alturas, el que en caso de una repentina pérdida de presión en la cabina, de inmediato somete el cuerpo nuevamente a presión elevada.

En el documento WO 03/020586, se revela un dispositivo de protección a alturas que está integrado en un traje de protección a la aceleración según el principio hidrostático, el que en caso de un repentino descenso de presión, somete el cuerpo a presión al aumentar la presión circundante. Esta solicitud representa el próximo estado de la técnica y equivale al concepto general de la reivindicación 1.

En la solicitud antes mencionada, se utiliza una válvula que se cierra de inmediato en caso de grandes cambios repentinos de presión. Un componente tal requiere un notorio dispendio de mantenimiento para garantizar su efectividad de funcionamiento y, a pesar de ello, incrementa la propensión a fallas del dispositivo completo de protección contra alturas. Este dispositivo con válvula además presenta la particularidad, que la función de protección debe ser activada en caso de accidente y no es permanente desde el despegue hasta el aterrizaje. En caso de una lenta reducción de la presión debido a una pérdida menor en la cubierta de la cabina a presión, por ejemplo no se cerrará una válvula que sólo reacciona frente a rápidos cambios de presión, y la protección contra altura debe activarse en forma manual o mediante otro sistema.

El objeto de la presente invención es la creación de una disposición complementaria de un traje de protección a la aceleración (en adelante traje anti-G) que puede en combinación con este traje anti-G brindar en los casos indicados, una protección efectiva contra la altura mediante un mínimo aumento de masa del traje anti-G. Además, el dispendio económico y técnico en ese aspecto debe ser lo más reducido posible, en especial debe prescindirse de válvulas u otros dispositivos técnicos para activar la función de protección en el momento de la pérdida de presión.

La solución de la tarea encomendada se reproduce en la parte caracterizante de la reivindicación 1 respecto de sus propiedades esenciales, en las demás reivindicaciones respecto de otras conformaciones ventajosas.

Mediante los dibujos adjuntos se explica en mayor detalle el objeto de la invención.

Estos muestran

Fig. 1a representaciones esquemáticas de un primer ejemplo de realización en sección transversal a la altura del abdomen bajo presión a la altura del nivel del mar,

Fig. 1b representaciones esquemáticas de un primer ejemplo de realización en sección transversal a la altura del abdomen con el incipiente aumento de la tensión perimetral del traje anti-G,

Fig. 1c representaciones esquemáticas de un primer ejemplo de realización en sección transversal a la altura del abdomen con la máxima expansión de ambas bolsas,

Fig. 2a, b secciones transversales a través de un primer ejemplo de realización de una bolsa en estado expandido y en estado distendido,

Fig. 3a, b, c secciones transversales a través de un segundo ejemplo de realización de una bolsa en estado distendido, expandido y en máxima expansión,

Fig. 4 una sección transversal a través de un tercer ejemplo de realización de una bolsa con un reservorio adicional de gas.

En las Figuras 1a, b, c, se representó esquemáticamente un primer ejemplo de realización. Ellas muestran una sección transversal a través del área del abdomen de un traje anti-G 1 conforme el principio hidrostático, por ejemplo según el documento EP 0 983 190. Este presente, por ejemplo, cuatro ramificaciones 6 que contienen líquido, de las cuales se encuentra dos en la parte anterior y dos en la parte posterior del traje anti-G 1. Estas ramificaciones 6 se extienden desde la parte de los hombros del traje anti-G 1 hasta los tobillos y producen la presión hidrostática correspondiente a la exigencia actual producida por la aceleración. En este proceso, las ramificaciones 6 modifican su forma de una sección transversal sustancialmente plana en forma de lenteja a una forma redonda y, con ello, tensan el entramado resistente a la tracción y de escasa extensión del traje anti-G 1. A través de la tensión de tracción producida de este modo, se genera una presión interna correspondiente a la presión exterior sobre el cuerpo del portador.

En la Fig. 1a, se muestra el dispositivo de protección a la altura a un valor de presión atmosférica a la altura del nivel del mar. En el primer ejemplo de realización representado, se fijó en la parte posterior del traje anti-G 1 un bolsillo 2 de modo adherente, por ejemplo mediante costura, consistiendo dicho bolsillo de un entramado de propiedades comparables a aquellas del traje anti-G 1. Dentro de este bolsillo 2 se colocó una bolsa 4. Esta bolsa 4, realizada en un material sintético elástico, por ejemplo PU o PVC, está cerrada en todos sus lados hacia el exterior. La expansión de la bolsa 4 es limitada por el bolsillo 2. Al aumentar la presión en la bolsa 4, el bolsillo 2 sucesivamente llega a su volumen máximo con una sección transversal circular y, por lo tanto, al acortarse el perímetro del traje anti-G 1, aumenta la tensión perimetral. En consecuencia, el bolsillo 2 se denominará en adelante a fin de una mejor identificación, como bolsillo tensor 2. La forma más sencilla de un bolsillo tensor 2, como se muestra en la Fig. 1, consiste en una porción de entramado apoyado de modo plano del lado interno del traje anti-G 1 y cosido a lo largo de sus bordes con dicho traje anti-G 1. De esa manera una parte del traje anti-G 1, junto con la porción de tela adicional, conforma un bolsillo tensor 2. Pero también es factible y acorde a la invención, fijar de modo adherente un bolsillo cerrado del lado externo o del lado interno del traje anti-G 1. Este bolsillo apoyado de modo plano puede fijarse sólo en los bordes, por ejemplo mediante costura o adhesivo, o puede unirse con el mismo toda la superficie que apoya sobre el traje anti-G 1.

En el lado anterior del traje anti-G 1, se fijó del lado interno un bolsillo 3, por ejemplo a lo largo de una línea perpendicular al sentido de la tensión o en algunos puntos que se encuentran en esa línea. La fijación se realiza de modo tal, que una expansión de la bolsa 4 contenida en el interior, en principio no tiene influencia sobre la tensión perimetral del traje anti-G 1, sino que un bolsillo 3 expandido, de modo primario ejerce una presión localizada sobre el cuerpo dentro del traje anti-G 1, más exactamente sobre las partes blandas en el abdomen. El bolsillo 3 en adelante se denomina por lo tanto bolsillo tensor 3. La fijación del bolsillo tensor 3 se utiliza solamente para la ubicación en el lugar adecuado y debe absorber tensiones de menor tenor que la fijación del bolsillo tensor 2. El concepto de la invención incluye realizaciones con varios bolsillos tensores 3 o bolsillos tensores 2 dispuestos en cada caso de modo adyacente.

En ambas bolsas 4, tanto dentro del bolsillo tensor 2 como también dentro del bolsillo tensor 3, se incluyeron varias capas de un entramado o tejido distanciador 5. Tales entramados distanciadores 5 -fabricados como mínimo en parte de material monofilamento- son muy flexibles y deformables y, además, mantienen su espesor incluso soportando una carga de superficie. Debido al tamaño y el espesor del entramado distanciador 5 se define en la bolsa 4 un volumen mínimo, que es ocupado por la bolsa 4 distendida a una altura básica, por ejemplo a nivel del mar.

Las cabinas de los aviones de combate se conformaron como cabinas a presión. Durante el vuelo de ascenso, se compensa la presión externa hasta una altura de vuelo de aproximadamente 2.000 metros sobre el nivel del mar (FL65). Se mantiene constante la presión interna. Se produce el real caso de protección a la altura, cuando la presión de la cabina equivalente a FL65 se reduce hasta la presión circundante del avión. Este es el caso, por ejemplo

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con una repentina falla del suministro de presión de cabina,

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daño de la celda de presión,

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pérdida o daño de la cubierta de la cabina, o

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eyección de emergencia mediante el asiento de eyección.

En tales casos de protección a la altura, se expanden las bolsas 4 herméticas al aire, hasta que se haya reestablecido el equilibrio de presión con el entorno. En ese proceso, el bolsillo tensor 2 y el bolsillo tensor 3 ejercen efectos diferentes sobre el organismo del portador del traje anti-G 1.

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En la Fig. 1b, se muestra el dispositivo de protección a una presión atmosférica equivalente a una altura de 5.500 metros sobre el nivel del mar (FL180). La bolsa 4 dentro del bolsillo tensor 3 a este valor de presión, aproximadamente duplica el volumen en comparación con el volumen a la altura a nivel del mar. De ese modo, el bolsillo tensor ejerce una leve fuerza de presión sobre el abdomen del portador y ayuda así a la respiración bajo presión. Esta expansión no ejerce una influencia sustancial sobre la tensión perimetral del traje anti-G 1.

El bolsillo tensor 2 en la parte posterior del traje anti-G 1 se encuentra apenas completo a esta altura. La expansión de la bolsa 4 ubicada dentro del mismo, también produce un leve aumento de presión en el interior del traje anti-G 1, pero aún no genera un aumento esencial de la tensión perimetral del traje anti-G. En caso de bajar aún más la presión circundante, el bolsillo tensor 2 con la bolsa 4 que se expande dentro del mismo, actúa como actor lineal, la sección transversal de dicha bolsa lentamente se torna circular y aumenta la tensión perimetral del traje anti-G 1 al reducir el perímetro.

En la Fig. 1c se muestra el dispositivo de protección con máximo efecto a una presión atmosférica, como es el caso en la altura máxima de servicio del avión, por ejemplo a una altura de 19.800 metros sobre el nivel del mar (FL650). Ambas bolsas 4 llenan por completo sus bolsillos 2, 3, mientras que estos impiden su ulterior expansión, incluso al reducirse más aún la presión circundante.

La altura indicada en este primer ejemplo de realización, a la cual el bolsillo tensor 2 inicia su efecto como actor, constituye un ejemplo fisiológico razonable, pero de ningún modo es excluyente. El miembro de la tripulación no debería ser limitado por el dispositivo de protección a la altura, durante la operación normal con una presión regulada de cabina, y se le debería permitir una movilidad plena. El concepto de la invención también incluye otros ejemplos de realización con otros comportamientos al producirse la modificación de la presión. Las condiciones del volumen de los bolsillos 2, 3 y las bolsas 4, pueden adaptarse a diferentes aviones con diferentes valores de presión de cabinas y alturas máximas de servicio. No es obligatorio que las bolsas 4 alcancen su volumen máximo con la misma presión.

La protección a la altura brinda las prestaciones necesarias de acuerdo a la altura, para evitar una hipoxia. Por ejemplo, a una altura de 5.500 metros sobre el nivel del mar, se ayuda en mayor grado a la respiración bajo presión al aumentar la presión en la cavidad abdominal y los pulmones. A partir de esta altura y una ulterior reducción de la presión circundante, se produce adicionalmente una compresión directa del área del tórax mediante el bolsillo tensor 2 que actúa como músculo líquido o actor lineal, así como una compresión indirecta en todo la superficie del traje anti-G 1, que se extiende a través de las ramificaciones 6 adicionales que contienen líquido. La presión circundante aumentada en toda la superficie del traje anti-G 1 también actúa en contra del síndrome de la descompresión y en alturas a partir de los 19.200 metros sobre el nivel del mar (FL630) en contra del aeroembolismo, la expulsión de fluidos corporales en forma de gas. Determinados aviones alcanzan alturas máximas de servicio de hasta 23.000 metros sobre el nivel del mar (FL750).

Las bolsas 4 pueden realizarse como artículos desechables probados, lo que convierte el dispositivo de protección a la altura extremadamente resistente a fallas, no requiriendo prácticamente de mantenimiento.

En la Fig. 2, se muestra un primer ejemplo de realización de una bolsa 4. Esta bolsa 4 está fabricada de material elástico, por ejemplo PU. El entramado distanciador 5 integrado determina un volumen mínimo de aire o gas, que es ocupado por la bolsa 4 en estado distendido, como se representa en la Fig. 2a. La presión en el interior de la bolsa equivale a una altura básica, por ejemplo la altura al nivel del mar, a la presión exterior y la bolsa 4 se contacta en estado distendido y sin expandirse, íntimamente con el entramado distanciador 5. En la Fig. 2b se muestra la misma bolsa 4 a una altura mayor, es decir a una menor presión externa. La bolsa elástica 4 está expandida y ocupa un mayor volumen que el volumen mínimo.

En la Fig. 3, se muestra un segundo ejemplo de realización de una bolsa 4. Se realizó una nervadura central elástica 7 en la bolsa 4. La nervadura central 7 subdivide la bolsa 4 en dos cámaras intercomunicadas con la misma presión, presentando cada una un entramado distanciador 5. La nervadura central 7 produce una expansión retrasada de la bolsa 4 en el plano de la nervadura. La expansión elástica de la nervadura central 7, de acuerdo con el espesor y la realización, recién comienza a partir de una presión circundante definible. En la Fig. 3a se muestra la variante con una nervadura central 7 en estado distendido con presión a nivel del mar, en la Fig. 3b con una expansión incipiente de la nervadura central 7 y en la Fig. 3c con expansión máxima de la bolsa 4 con una nervadura central 7 estirada a la longitud del diámetro. Una o varias nervaduras centrales 7 o otras piezas de unión elásticas en forma de líneas o puntos, del lado superior o inferior de la bolsa 4 pueden usarse de modo definido para que la presión atmosférica no produzca expansiones directamente proporcionales en los bolsillos tensores 3 y los bolsillos tensores 2.

En la Fig. 4 se muestra un tercer ejemplo de realización para una bolsa 4. La bolsa 4 está conectada mediante un conducto no elástico 8 con una bolsa adicional 9. Esta bolsa adicional 9 está colocada dentro de un bolsillo adicional 10 no elástico. Este bolsillo adicional 10 está unido de modo adherente con el conducto 8. En la bolsa adicional 9 se determina, al igual que en la bolsa 4, un volumen mínimo mediante el entramado distanciador 5. El bolsillo adicional 10 se colocó en la parte exterior del traje anti-G 1. La elasticidad de la bolsa adicional 9 puede ser mayor que la elasticidad de la bolsa 4. Con una decreciente presión circundante, en primer lugar se expande la bolsa adicional muy elástica 9 hacia el interior del bolsillo adicional 10. La bolsa 4 presenta un volumen que no se modificó esencialmente. En cuanto la bolsa adicional 9 ha alcanzado su volumen máximo, es decir cuando ocupa por completo el bolsillo adicional 10, la posterior compensación de presión, sólo puede efectuarse a través de la expansión de la bolsa 4. Por lo tanto, la expansión allí está retrasada y es mayor que sin la bolsa adicional 9, dado que actúa una mayor cantidad de aire, a saber, la cantidad de gas contenida a la altura básica en las bolsas 4, 9 abiertas a través del entramado distanciador, así como en el conducto 8.

En una variante de este ejemplo de realización, el volumen adicional está compuesto solamente del conducto 8 conformado por ejemplo como tubo de plástico. Dado que el volumen adicional está fijamente definido mediante un tubo resistente no elástico, en el que -bajo la acción de las fuerzas y tensiones que se presentan- apenas se producen modificaciones en su sección transversal, la cantidad de gas contenida en el volumen adicional -o en los volúmenes adicionales- de inmediato y sin delación ayuda a constituir la tensión por tracción producida por la bolsa 4. Los volúmenes adicionales se colocan de modo tal en la parte externa del traje anti-G 1, que también estando expandidos limitan y perturban lo menos posible la libertad de movimiento del portador.

Además del modo de elaboración sencillo y de costo adecuado de la protección a la altura según la invención, ésta presenta la gran ventaja, que puede prescindirse del uso de otra prenda, por ejemplo en forma de un saco que limita innecesariamente el movimiento del portador, además que es autárquica en lo que respecta a la energía y funcionalidad, y no requiere conductos de conexión con el avión o el asiento para la eyección.

Claims (10)

1. Traje de protección a la aceleración según el principio hidrostático o traje anti-G (1), traje anti-G (1) que está fabricado de un entramado textil de alta resistencia y escasa elasticidad, con ramificaciones que contienen líquido (6) que se extienden esencialmente por toda la longitud del traje anti-G (1), con un dispositivo de protección a las alturas que se compone de

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al menos un bolsillo tensor (2) de un entramado textil con propiedades comparables con aquellas del traje anti-G (1), que están unidos de modo adherente al menos a lo largo de ambos bordes que se extienden verticalmente respecto del sentido de tensión, con los mismos, de modo que un inflado del bolsillo (2) produce una disminución de la distancia de estas uniones verticales,

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en cada caso al menos una bolsa hermética al gas (4) por bolsillo tensor (2), que está compuesta de material sintético elástico,

caracterizado porque presenta

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al menos un bolsillo tensor (2) de un entramado textil de escasa elasticidad que está fijado en el interior del traje anti-G (1) a lo largo de una línea perpendicular sentido de la tensión, de modo que al inflarse el bolsillo tensor (3) no se producen modificaciones esenciales de la tensión perimetral del traje anti-G (1),

en cada caso al menos una bolsa hermética al gas (4) por bolsillo tensor (3) que está compuesta de un material sintético elástico.

2. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las al menos dos bolsas (4) contienen un entramado distanciador (5), que le asigna un volumen mínimo predeterminado incluso bajo acción mecánica.

3. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque existe exactamente un bolsillo tensor (2) con una bolsa (4) que se fijaron de modo tal en la parte posterior del traje anti-G (1), que se ubican entre los conductos (6) que se prolongan en el lado posterior del traje anti-G (1) y existen exactamente dos bolsillos tensores (3) con una bolsa (4) cada uno, que se fijaron área del abdomen en el lado interno del traje anti-G (1).

4. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el como mínimo un bolsillo tensor (2) a nivel del mar se completa parcialmente por la bolsa (4) ubicada dentro del mismo, y por lo tanto, en caso de reducción de la presión circundante, la bolsa (3) completa primero el volumen del bolsillo tensor (2), antes que su extensión produce un aumento sustancial de la tensión perimetral del traje anti-G (1).

5. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque como mínimo una bolsa (4) presenta como mínimo una nervadura (7), la que al cargar la bolsa (4) con presión creciente, retrasa la extensión de la misma en el plano de la nervadura.

6. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el como mínimo un bolsillo tensor (2) y la bolsa (4) contenida en el mismo, se dimensionaron de modo tal, que el bolsillo tensor (2) recién a partir de una presión atmosférica que equivale a la altura de 5.500 metros sobre el nivel del mar a 7.600 metros sobre el nivel del mar aporte sustancialmente a un aumento de la tensión perimetral del traje anti-G (1).

7. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el como mínimo un bolsillo tensor (2) y el como mínimo un bolsillo tensor (3), así como las bolsas (4) contenidos en los mismos, se dimensionaron de modo tal, que el bolsillo tensor (2) alcanza esencialmente su volumen máximo a partir de una presión atmosférica equivalente a la altura máxima de servicio del avión.

8. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como mínimo una bolsa (4) está conectada con un volumen adicional colocado fuera del traje anti-G (1), donde en caso de presión circundante decreciente, este volumen adicional se mantiene constante desde que se alcanza una presión circundante predeterminada, y la cantidad de gas contenida en el mismo, ayuda por lo demás a mantener la tensión en la bolsa (4).

9. Traje de protección a la aceleración de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el volumen adicional ubicado fuera del traje anti-G (1) consiste en una bolsa adicional elástica (9) y un conducto (8) ubicados dentro de un bolsillo adicional (10) fabricado de un tejido de escasa extensión, donde el conducto (8) conecta la bolsa adicional (9) con la bolsa (4).

10. Uso de un traje de protección a la aceleración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 como protección en altura para miembros de la tripulación de aviones que vuelan a grandes alturas.