Система импульсной подачи дополнительного кислорода для воздушного судна
Заявленное изобретение относится к нехимическим системам импульсной подачи кислорода. Система импульсной подачи кислорода и способ обеспечения пользователя кислородом, заключаются в том, что обеспечивают пользователя кислородной маской, соединенной с дозирующим клапаном. Определяют предписываемое количество подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени. Рассчитывают моменты открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса. Затем выдают регулируемое по времени и давлению потока предписываемое количество импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску в течение времени подачи импульса в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску. Технический результат заявленного решения заключается в обеспечении безопасности за счет исключения химических реагентов, типичных для химических кислородных систем. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники
Варианты осуществления данного изобретения относятся к нехимическим кислородным системам. В частности, варианты осуществления данного изобретения относятся к нехимическим системам импульсной подачи кислорода.
Предпосылки создания изобретения
Правительственные предписания требуют установки кислородных систем для защиты пассажиров от кислородного голодания в случае разгерметизации воздушного судна на многих типах воздушных судов. На протяжении около 30 лет для обеспечения защиты от кислородного голодания на реактивных воздушных судах гражданской авиации использовались химические кислородные системы. Для обеспечения реакции, необходимой для производства в качестве побочного продукта почти чистого кислорода, требуются химические реагенты внутри контейнера. Пассажиры могут вмешиваться в химические кислородные системы для использования генерируемого ими во время реакции тепла и самих реагентов не по их прямому назначению. Химические кислородные системы могут создавать неоптимальные условия безопасности в случае установки в определенных местах воздушного судна гражданской авиации, поэтому были внесены изменения, предписывающие убрать химические кислородные системы с воздушных судов.
Сущность изобретения
Описаны система импульсной подачи кислорода и способы обеспечения пользователя кислородом. Пользователю обеспечивается кислородная маска, соединенная с дозирующим клапаном. Предписываемое количество подаваемого кислорода определяют на основании и как функцию рабочего состояния в реальном времени. Для получения времени подачи импульса моменты открытия и закрытия дозирующего клапана рассчитываются исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода. Затем регулируемый по времени и давлению поток предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода подается в кислородную маску в течение времени подачи импульса в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
В общем, система импульсной подачи кислорода легче, компактнее и безопаснее существующих систем. Система импульсной подачи кислорода дает пассажирам требуемое количество кислорода для их защиты от кислородного голодания в случае разгерметизации воздушного судна без использования химических реагентов или тепла, типичных для химических кислородных систем. Вследствие этого система импульсной подачи кислорода устраняет потенциальные проблемы, связанные с легковоспламеняющимися химическими реагентами и выделением тепла во время активации, и является оптимальной системой. Кроме того, размеры блока системы импульсной подачи кислорода могут быть сходны с размерами химической кислородной системы, поэтому система импульсной подачи кислорода может быть прямой заменой химической кислородной системы при установке на воздушном судне. Система импульсной подачи кислорода также может обеспечить больше кислорода в течение более продолжительных промежутков времени защиты от кислородного голодания, чем химические кислородные системы, что дает системе импульсной подачи кислорода преимущества во многих случаях возникновения недостатка кислорода.
В одном варианте осуществления изобретения способ обеспечения пользователя импульсно подаваемым дополнительным кислородом предусматривает обеспечение пользователя кислородной маской, соединенной с дозирующим клапаном. Затем посредством метода определяют предписываемое количество подаваемого кислорода на основании и как функцию условия работы в реальном времени. Далее посредством метода рассчитывают моменты открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса. Затем посредством метода регулируемый по времени и давлению поток предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода подают в кислородную маску в течение времени подачи импульса в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
В другом варианте осуществления изобретения система импульсной подачи кислорода содержит кислородную маску, модуль расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана и дозирующий клапан. Кислородная маска обеспечивает пользователя потоком импульсно подаваемого кислорода. Модуль расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана рассчитывает время подачи импульса, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, соответствующего условию работы в реальном времени. Дозирующий клапан обеспечивает поток импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску и подает регулируемый по времени и давлению поток предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску в течение времени подачи импульса.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ создания системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода предусматривает кислородную маску, выполненную с возможностью эксплуатации с обеспечением пользователя потоком импульсно подаваемого кислорода. Кроме того, метод предусматривает модуль расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, выполненный с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса. Также способ предусматривает дозирующий клапан, соединенный с кислородной маской и выполненный с возможностью эксплуатации с обеспечением потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску, и выдачи регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску в течение времени подачи импульса.
Согласно одному варианту данного изобретения предлагается способ обеспечения пользователя импульсно подаваемым дополнительным кислородом, включающий в себя:
обеспечение пользователя кислородной маской, соединенной с дозирующим клапаном,
определение предписываемого количества подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени,
расчет моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса, и
выдачу регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску в течение времени подачи импульса в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
Предпочтительно, этап определения, кроме того, включает в себя доступ к базе данных предписываемого количества подаваемого кислорода.
Предпочтительно, способ обеспечения пользователя импульсно подаваемым дополнительным кислородом, кроме того, включает в себя инициализацию потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
Предпочтительно, условие работы в реальном времени включает в себя давление в разгерметизированной кабине воздушного судна.
Предпочтительно, пользователь находится внутри разгерметизированной кабины воздушного судна.
Согласно еще одному варианту данного изобретения предлагается система импульсной подачи кислорода, содержащая:
кислородную маску, выполненную с возможностью эксплуатации с обеспечением пользователя потоком импульсно подаваемого кислорода,
модуль расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, выполненный с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана для обеспечения времени подачи импульса, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, соответствующего условию работы в реальном времени, и
дозирующий клапан, выполненный с возможностью эксплуатации с:
обеспечением потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску, и
выдачей регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску в течение времени подачи импульса.
Предпочтительно, система импульсной подачи кислорода также содержит датчик обнаружения дыхания, выполненный с возможностью эксплуатации с инициализацией потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
Предпочтительно, система импульсной подачи кислорода также содержит датчик условия работы, выполненный с возможностью эксплуатации с обнаружением условия работы в реальном времени.
Предпочтительно, условие работы в реальном времени включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из: давления в разгерметизированной кабине воздушного судна, давления в разгерметизированном высокоскоростном поезде, давления в высокогорье, давления в условиях сильного задымления, и температуры.
Предпочтительно, система импульсной подачи кислорода, кроме того, содержит переносной электронный блок питания, выполненный с возможностью эксплуатации с обеспечением питанием системы импульсной подачи кислорода.
Предпочтительно, система импульсной подачи кислорода также содержит базу данных предписываемого количества подаваемого кислорода, выполненную с возможностью эксплуатации с обеспечением предписываемого количества подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени.
Согласно еще одному варианту осуществления данного изобретения предлагается способ создания переносной системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода, включающий в себя:
обеспечение кислородной маски, выполненной с возможностью эксплуатации с обеспечением пользователя потоком импульсно подаваемого кислорода,
обеспечение модуля расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, выполненный с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса, и
обеспечение дозирующего клапана, выполненного с возможностью эксплуатации с:
обеспечением потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску, и
выдачей регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску в течение времени импульсной подачи.
Предпочтительно, способ создания переносной системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода также включает в себя обеспечение датчика обнаружения дыхания, выполненного с возможностью эксплуатации с инициализацией потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
Предпочтительно, способ создания переносной системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода также включает в себя обеспечение датчика условия работы, подключенного к контроллеру и выполненного с возможностью эксплуатации с обнаружением условия работы в реальном времени. Предпочтительно, условие работы в реальном времени включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из: давления в разгерметизированной кабине воздушного судна, давления в разгерметизированном высокоскоростном поезде, давления в высокогорье, давления в условиях сильного задымления, и температуры.
Предпочтительно, способ создания переносной системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода также включает в себя обеспечение базы данных предписываемого количества подаваемого кислорода.
Предпочтительно, способ создания переносной системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода также включает в себя обеспечение переносного электронного блока питания, выполненного с возможностью эксплуатации с обеспечением питанием системы импульсной подачи кислорода.
Предпочтительно, способ создания переносной системы импульсной подачи кислорода в переносном блоке импульсной подачи кислорода также включает в себя размещение переносной системы импульсной подачи кислорода в блоке, размеры которого сходны с размерами химической кислородной системы и выполненного с возможностью эксплуатации с использованием в качестве прямой замены химической кислородной системы.
Предпочтительно, размещение блока импульсной подачи кислорода предусматривает установку блока в замкнутом пространстве.
Предпочтительно, замкнутым пространством является кабина воздушного судна.
Это описание сущности изобретения представлено для упрощенного ознакомления с целями изобретения, дополнительно описанными ниже в подробном описании изобретения. Данное описание сущности изобретения не предназначено ни для выявления отличительных или существенных признаков заявленного предмета, ни для использования в качестве помощи в определении объема заявленного предмета изобретения.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание вариантов осуществления данного изобретения может быть получено из подробного описания и формулы изобретения, рассматриваемых в сочетании с приведенными ниже чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам, показанным на разных чертежах. Чертежи обеспечены для облегчения понимания изобретения, они не ограничивают широту, объем, масштаб или применимость изобретения. Чертежи могут быть выполнены не в масштабе.
Фиг. 1 - иллюстрация приводимой в качестве примера функциональной блок-схемы системы импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 - иллюстрация приводимого в качестве примера переносного блока импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 3 - иллюстрация блока импульсной подачи кислорода согласно фиг. 2, показывающая его разобранные составные части.
Фиг. 4 - иллюстрация вида в перспективе системы импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 5 - иллюстрация вида сверху системы импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 6-9 - иллюстрации приводимого в качестве примера блока импульсной подачи кислорода, показывающие различные варианты компоновочных решений в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 10 - иллюстрация приводимой в качестве примера схемы последовательности операций, показывающая процесс обеспечения пользователя импульсно подаваемым дополнительным кислородом согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 11 - иллюстрация приводимой в качестве примера схемы последовательности операций, показывающей процесс создания переносного блока импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Подробное описание
Приведенное далее подробное описание является иллюстративным по своей сути и не предполагает ограничения изобретения или области применения и способов использования вариантов осуществления изобретения. Описания конкретных устройств, способов и областей применения приведены только в качестве примеров. Различные варианты описанных здесь примеров осуществления будут очевидны специалистам, а описанные здесь общие принципы могут быть применены к другим примерам и областям применения в пределах сущности и объема изобретения. Кроме того, описание сущности изобретения не связано с любой высказанной или подразумеваемой теорией, представленной в предыдущих разделах области техники, предпосылок создания изобретения, сущности изобретения или приведенном далее подробном описании. Объем данного изобретения должен определяться в соответствии с формулой изобретения и не должен ограничиваться описанными и показанными здесь примерами.
Варианты осуществления изобретения могут быть описаны здесь в терминах функциональных и/или логических блочных компонентов и различных технологических операций. Очевидно, что подобные блочные компоненты могут быть реализованы посредством многочисленных компонентов аппаратных средств, программных средств и/или встроенных программ, предназначенных для выполнения указанных функций. Для краткости подробное описание привычных способов и компонентов, относящихся к генераторам кислорода, гидродинамике, размещению систем, производству, датчикам и другим функциональным особенностям систем (и отдельным рабочим компонентам систем) может быть опущено. Кроме того, специалистам будет понятно, что варианты осуществления данного изобретения могут быть реализованы в сочетании с различными структурными блоками, а описанные здесь варианты осуществления являются просто примерами осуществления данного изобретения.
Варианты осуществления данного изобретения описаны здесь в контексте практического не ограничивающего применения, а именно в контексте системы импульсной подачи кислорода воздушного судна. Однако варианты осуществления изобретения не ограничиваются использованием в воздушном судне, а описанные здесь способы также могут быть использованы в других случаях использования гидродинамики. Например, варианты осуществления изобретения могут использоваться в поездах, автобусах, космических аппаратах, автомобилях, подводных лодках, зданиях, в различных вариантах активного отдыха, например, при высокогорных восхождениях, дайвинге в океане и так далее.
Обычному специалисту после чтения этого описания будет понятно, что приведенные ниже примеры или варианты осуществления изобретения не ограничены работой в соответствии с этими примерами. В пределах объема иллюстративных вариантов осуществления данного изобретения могут быть использованы другие варианты осуществления и произведены структурные изменения.
В некоторых системах используются химические генераторы кислорода. Как отмечено выше, химические генераторы кислорода могут создавать неоптимальные условия безопасности в случае установки в определенных местах воздушного судна гражданской авиации, поэтому были внесены изменения, предписывающие устранить подобные неоптимальные условия безопасности на воздушных судах.
Варианты осуществления изобретения обеспечивают пассажиров требуемым количеством кислорода без химических реагентов и без выделения тепла посредством системы импульсной подачи кислорода. Таким образом устраняются проблемы, связанные с химическими реагентами и выделением тепла во время активации. Размеры блока системы импульсной подачи кислорода могут быть сходны с размерами химической кислородной системы, поэтому система импульсной подачи кислорода может быть прямой заменой химической кислородной системы при установке на воздушном судне. Варианты осуществления системы импульсной подачи кислорода также могут обеспечить больше кислорода в течение более продолжительных промежутков времени защиты от кислородного голодания, чем химические кислородные системы, что дает ей преимущества при многих профилях полета.
Фиг. 1 является иллюстрацией приводимой в качестве примера функциональной блок-схемы системы импульсной подачи кислорода (системы 100) согласно варианту осуществления изобретения. Система 100 может содержать баллон 102 со сжатым кислородом, кислородный редуктор 106, дозирующий клапан 108, по меньшей мере одну кислородную маску 110, датчик 112 обнаружения дыхания, датчик 114 условия работы, переносной электронный блок 116 питания и контроллер 118.
Реальная система 100 может содержать любое число входных модулей, любое число процессорных модулей, любое число модулей памяти, любое число датчиков, любое число модулей автономного питания и любое число других модулей. Проиллюстрированная система 100 отображает простой вариант осуществления для простоты описания. Эти и другие элементы системы 100 соединены друг с другом, что позволяет обеспечить связь между различными элементами системы 100. Специалистам будет понятно, что различные иллюстративные блоки, модули, схемы и логические схемы обработки информации, описанные здесь в связи с описанными вариантами осуществления, могут быть реализованы в аппаратных средствах, машиночитаемых программных средствах, встроенных программах или любом их практическом сочетании.
Для того чтобы ясно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость и совместимость аппаратных средств, встроенных программ и программных средств, различные иллюстративные блоки, модули, схемы и этапы описаны в общем виде с точки зрения их функциональности. Реализуется ли такая функциональность в виде аппаратных средств, встроенных программ и программных средств, зависит от конкретного варианта применения и конструктивных ограничений, налагаемых на всю систему в целом. Специалисты, знакомые с описанными здесь сведениями, могут реализовать такую функциональность соответствующим образом, подходящим для каждой отдельной области применения, однако такие решения в отношении реализации не должны толковаться как обусловливающие выход за пределы объема данного изобретения.
Баллон 102 со сжатым кислородом соединен с кислородным редуктором 106 и датчиком 112 обнаружения дыхания. Баллон 102 со сжатым кислородом содержит сборный клапан 104, активируемый в ответ на дыхание пользователя через кислородную маску 110. Когда пользователь делает вдох через кислородную маску 110, сборный клапан 104 получает сигнал активации от датчика 112 обнаружения дыхания, указывающий на то, что пользователь делает вдох. Тогда сборный клапан 104 открывается для инициализации потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в ответ на получение сигнала активации, обнаруживая таким образом, что пользователь дышит через маску. Баллон 102 со сжатым кислородом содержит сжатый кислород под давлением примерно 3000 фунтов на квадратный дюйм (прибл. 210,94 кг/см2), 4500 фунтов на квадратный дюйм (прибл. 316,40 кг/см2) или другим близким к этому давлением.
Кислородный редуктор 106 соединен с баллоном 102 со сжатым кислородом и дозирующим клапаном 108. Кислородный редуктор 106 получает кислород из баллона 102 со сжатым кислородом под высоким давлением (например, 5000 фунтов на квадратный дюйм (прибл. 351,56 кг/см2)) и снижает давление полученного кислорода до величины, подходящей для использования дозирующим клапаном 108 (например, 50 фунтов на квадратный дюйм (прибл. 3,52 кг/см2)).
Дозирующий клапан 108 связан с кислородным редуктором 106 и кислородной маской 110. Дозирующий клапан 108 выполнен с возможностью эксплуатации с обеспечением потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение того, что пользователь дышит, и выдачи регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода пользователю через кислородную маску 110 в течение времени подачи импульса. Подача потока импульсно подаваемого кислорода вместо непрерывного потока кислорода, подаваемого пользователю существующими системами, обеспечивает больше кислорода в течение более продолжительных промежутков времени защиты от кислородного голодания, чем химические кислородные системы, что дает описанной здесь системе импульсной подачи кислорода преимущества во многих случаях возникновения недостатка кислорода.
Кислородная маска 110 соединена с дозирующим клапаном 108 и выполнена с возможностью эксплуатации с обеспечением пользователя дозируемым дозирующим клапаном 108 потоком импульсно подаваемого кислорода через шланг маски (не показан).
Датчик 112 обнаружения дыхания связан с кислородной маской 110 и выполнен с возможностью эксплуатации с инициализацией потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску 110. Как указано выше, когда пользователь делает вдох через кислородную маску 110, сборный клапан 104 получает сигнал активации от датчика 112 обнаружения дыхания через контроллер 118, указывающий на то, что потребитель делает вдох. Тогда сборный клапан 104 открывается для инициализации потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в ответ на получение сигнала активации.
Датчик 114 условия работы соединен с контроллером 118 и выполнен с возможностью эксплуатации с обнаружением условия работы в реальном времени. Условие работы в реальном времени, помимо прочего, может включать, например, давление в разгерметизированной кабине воздушного судна, давление в разгерметизированном высокоскоростном поезде, давление в высокогорье, давление в условиях сильного задымления, величину температуры или иное условие работы в реальном времени.
Переносной электронный блок 116 питания выполнен с возможностью эксплуатации с обеспечением питанием системы 100 импульсной подачи кислорода. Переносной электронный блок 116 питания, помимо прочего, может содержать, например, аккумулятор, батарею элементов питания и другое переносное электронное устройство.
Контроллер 118, в том числе, выполнен с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса. Контроллер содержит модуль 120 расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, базу 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода, процессорный модуль 124 и модуль 126 памяти.
Модуль 120 расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана выполнен с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса. Датчик 114 условия работы обнаруживает условие работы и посылает условие работы в реальном времени контроллеру 118. После этого контроллер 118 определяет предписываемое количество подаваемого кислорода посредством доступа к базе 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода. Таким образом, контроллер 118 вводит условие работы в реальном времени в базу 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода и производит поиск предписываемого количества подаваемого кислорода, соответствующего условию работы в реальном времени.
Например, но не ограничиваясь данным условием, пользователю может требоваться примерно от 85 мл до примерно 100 мл подаваемого кислорода на каждый вдох в условии работы в реальном времени в диапазоне значений давления от 5,0 фунтов на квадратный дюйм (прибл. 0,36 кг/см2) до 6,0 фунтов на квадратный дюйм (прибл. 0,42 кг/см2) или иной подходящий расход. Тогда модуль 120 расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана рассчитывает моменты открытия и закрытия дозирующего клапана, необходимые для удержания дозирующего клапана в открытом состоянии в течение времени, необходимого для подачи предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода пользователю. Момент открытия и закрытия дозирующего клапана может составлять примерно 1/3 секунды, примерно 1/4 секунды и около этого, в зависимости от условия работы в реальном времени.
База 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода содержит заранее заданные экспериментальные данные для определения предписываемого количества подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени. Например, база 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода может содержать предписываемое количество подаваемого пассажирам кислорода в случае разгерметизации воздушного судна, соответствующее различным высотам.
Процессорный модуль 124 содержит логическую схему обработки информации, сконфигурированную для выполнения функций, способов и задач обработки, связанных с работой системы 100. В частности, логическая схема обработки информации сконфигурирована для поддержки описанной здесь системы 100. В качестве примера, процессорный модуль 124 может приказать модулю 120 расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана рассчитать время подачи импульса для подачи импульсов потока кислорода пользователю.
В качестве другого примера, процессорный модуль 124 может передать условие работы в реальном времени от датчика 114 условия работы в базу 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода. Таким образом, процессорный модуль 124 определяет предписываемое количество подаваемого кислорода на основании условия работы в реальном времени посредством доступа к базе 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода и определения предписываемого количества подаваемого кислорода, соответствующего условию работы.
Процессорный модуль 124 может быть выполнен или реализован в виде процессора общего назначения, ассоциативного запоминающего устройства, процессора цифровой обработки сигналов, специализированной интегральной микросхемы, программируемой пользователем вентильной матрицы, любого подходящего программируемого логического устройства, схемы на дискретных компонентах или транзисторной логической схемы, дискретных компонентов аппаратных средств или любой их комбинации, сконструированных для выполнения описанных здесь функций. Таким образом, процессор может быть реализован в виде микропроцессора, котроллера, конечного автомата и тому подобного. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации процессора цифровой обработки сигналов и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или более микропроцессоров вместе с ядром процессора цифровой обработки сигналов или в виде любой другой подобной конфигурации.
Модуль 126 памяти может содержать область хранения данных с памятью, отформатированной для поддержки работы системы 100. Модуль 126 памяти сконфигурирован для хранения, поддержания и обеспечения данных, необходимых для поддержки функциональности системы 100. Например, модуль 126 памяти может хранить условие работы в реальном времени и другие данные в базе 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода. В практических вариантах осуществления изобретения модуль 126 памяти, помимо прочего, может содержать, например, энергонезависимое запоминающее устройство (энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство, устройство на жестком диске, устройство на оптическом диске и тому подобное), запоминающее устройство с произвольным доступом (например, SRAM, DRAM) или любую другую форму носителя данных, известную из уровня техники.
Модуль 126 памяти может быть связан с процессорным модулем 124 и сконфигурирован для хранения, в том числе, базы данных условия работы, базы 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода, компьютерной программы, выполняемой процессорным модулем 124, операционной системы, прикладной программы, предварительных данных, используемых при выполнении программы и тому подобного. Дополнительно, модуль 126 памяти может представлять динамически обновляющуюся базу данных, содержащую таблицу для обновления базы данных и тому подобное.
Модуль 126 памяти может быть связан с процессорным модулем 124 таким образом, что процессорный модуль 124 может считывать информацию из модуля 126 памяти и записывать информацию в модуль 126 памяти. Например, процессорный модуль 124 может получать доступ к модулю 126 памяти для получения доступа к условию работы в реальном времени, предписываемому количеству подаваемого кислорода или другим данным.
В качестве примера, процессорный модуль 124 и модуль 126 памяти могут находиться в соответствующих специализированных интегральных схемах (ASIC). Модуль 126 памяти также может быть интегрирован в процессорный модуль 124. В варианте осуществления изобретения модуль 126 памяти может содержать кэш-память для хранения временных переменных и другой промежуточной информации во время выполнения команд, которые должны быть выполнены процессорным модулем 124.
Фиг. 2 является иллюстрацией приводимого в качестве примера переносного блока 200 (блок 200) импульсной подачи кислорода, показывающей систему 100 (фиг. 1), размещенную в контейнере 202 согласно варианту осуществления изобретения. Переносной блок 200 импульсной подачи кислорода может содержать функции, материал и устройства, сходные с вариантами осуществления изобретения, показанными на фиг. 1. В связи с этим описание общих особенностей, функций и элементов может быть опущено во избежание повторов. В одном варианте осуществления изобретения переносная система 100 импульсной подачи кислорода размещена в контейнере 202 и закреплена кронштейнами 204. Трубки кислородной маски могут быть присоединены к соединителю 206 шланга маски для подачи импульсно подаваемого кислорода потребителю.
Как отмечено выше, размеры блока системы 100 импульсной подачи кислорода могут быть сходны с размерами химической кислородной системы, поэтому блок 200 может быть прямой заменой химической кислородной системы при установке на воздушном судне. Различные средства установки блока 200, содержащего систему 100 импульсной подачи кислорода, показаны на фиг. 6-9.
Фиг. 3 является иллюстрацией блока 200, содержащего систему 100 импульсной подачи кислорода, показывающей его разобранные составные части 300.
Фиг. 4 является иллюстрацией вида 400 в перспективе показанной на фиг. 1-2 системы 100 импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 5 является иллюстрацией вида 500 сверху показанной на фиг. 1-2 системы 100 импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 6-9 являются иллюстрациями различных конфигураций 600, 700, 800 и 900 установки блока 200 в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Варианты осуществления изобретения, показанные на фиг. 6-9, могут содержать функции, материал и устройства, сходные с вариантами осуществления изобретения, показанными на фиг. 1-5. В связи с этим описание общих особенностей, функций и элементов может быть опущено во избежание повторов. Фиг. 6-9 описаны ниже вместе с фиг. 1-2. Как отмечено выше, система 100 импульсной подачи кислорода (фиг. 1) размещена в контейнере 202 (фиг. 2) и охвачена кронштейнами 204 (фиг. 2) для образования блока 200. Каждая из конфигураций установки 600, 700, 800 и 900 может содержать блок 200 и по меньшей мере одну кислородную маску 110. Каждая кислородная маска 110 соединена с системой импульсной подачи кислорода 100 (фиг. 1) посредством шланга маски (не показан) через соединитель 206 шланга маски (фиг. 2). Каждая кислородная маска 110 пригодна для независимой связи с дозирующим клапаном 108 таким образом, что поток импульсно подаваемого кислорода, распределяемый дозирующим клапаном 108, подается пользователю соответствующей кислородной маски 110.
Фиг. 10 является иллюстрацией приводимой в качестве примера схемы последовательности операций, показывающей процесс 1000 обеспечения пользователя импульсно подаваемым дополнительным кислородом согласно варианту осуществления изобретения. Различные задачи, выполняемые в связи с процессом 1000, могут выполняться механически, посредством программных средств, аппаратных средств, встроенных программ, машиночитаемого носителя информации, содержащего исполняемые компьютером команды для осуществления способов процесса или любого их сочетания. Для наглядности приведенное ниже описание процесса 1000 может содержать ссылки на ранее упомянутые при описании фиг. 1-9 элементы.
В практических вариантах осуществления изобретения части процесса 1000 могут выполняться посредством баллона 102 с кислородом, кислородного редуктора 106, дозирующего клапана 108, кислородной маски 110, датчика 112 обнаружения дыхания, датчика 114 условия работы, переносного электронного блока 116 питания и контроллера 118 и так далее. Процесс 1000 может включать функции, материал и устройства, аналогичные вариантам осуществления, показанным на фиг. 1-9. В связи с этим описание общих особенностей, функций и элементов может быть опущено во избежание повторов.
Процесс 1000 может начаться с обеспечения пользователя кислородной маской, такой, как кислородная маска 110, соединенной с дозирующим клапаном, таким, как дозирующий клапан 108 (задача 1002). Процесс 1000 может продолжиться определением предписываемого количества подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени (задача 1004).
Процесс 1000 определяет предписываемое количество подаваемого кислорода посредством контроллера 118, получающего доступ к базе 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода (задача 1006), как это описано выше. Как указано выше, условие работы в реальном времени, помимо прочего, включает в себя, например, давление в разгерметизированной кабине воздушного судна, давление в разгерметизированном высокоскоростном поезде, давление в высокогорье, давление в условиях сильного задымления, величину температуры или иное условие. Пользователь, помимо прочего, может быть, например, пассажиром в разгерметизированной кабине воздушного судна, альпинистом, планеристом, космонавтом, аквалангистом или иным пользователем.
Процесс 1000 может продолжиться инициализацией потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску 110 (задача 1008). Процесс 1000 может продолжиться расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана на основании предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса (задача 1010).
Процесс 1000 может продолжиться подачей регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску 110 в течение времени подачи импульса в ответ на обнаружение датчиком обнаружения дыхания, таким как датчик 112 обнаружения дыхания, того, что пользователь дышит через кислородную маску 110 (задача 1012).
Фиг. 11 является иллюстрацией приводимой в качестве примера схемы последовательности операций, показывающей процесс 1100 создания переносной системы 100 импульсной подачи кислорода в переносном блоке 200 импульсной подачи кислорода согласно варианту осуществления изобретения. Различные задачи, выполняемые в связи с процессом 1000, могут выполняться механически, посредством программных средств, аппаратных средств, встроенных программ или любого их сочетания. Для наглядности приведенное ниже описание процесса 1100 может содержать ссылки на элементы, ранее упомянутые при описании фиг. 1-9.
В практических вариантах осуществления изобретения части процесса 1100 могут выполняться посредством баллона 102 с кислородом, кислородного редуктора 106, дозирующего клапана 108, кислородной маски 110, датчика 112 обнаружения дыхания, датчика 114 условия работы, переносного электронного блока 116 питания, контроллера 118, блока 200 и так далее. Процесс 1100 может включать функции, материал и устройства, аналогичные вариантам осуществления, показанным на фиг. 1-6. В связи с этим описание общих особенностей, функций и элементов может быть опущено во избежание повторов.
Процесс 1100 может начаться с обеспечения кислородной маски, такой, как кислородная маска 110, выполненной с возможностью эксплуатации с обеспечением пользователя потоком импульсно подаваемого кислорода (задача 1102).
Процесс 1100 может продолжиться обеспечением датчика обнаружения дыхания, такого, как датчик 112 обнаружения дыхания, выполненного с возможностью эксплуатации с инициализацией потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску 110 (задача 1104).
Процесс 1100 может продолжиться обеспечением датчика условия работы в реальном времени, такого, как датчик 114 условия работы, соединенного с контроллером, таким, как контроллер 118, и выполненного с возможностью эксплуатации с обнаружением условия работы в реальном времени (1106)
Процесс 1100 может продолжиться обеспечением базы данных предписываемого количества подаваемого кислорода, такой, как база 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода (1108). База 122 данных предписываемого количества подаваемого кислорода содержит поля базы данных предписываемых количеств подаваемого кислорода, соответствующих различным условиям работы.
Процесс 1100 может продолжиться обеспечением модуля расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, такого, как модуль 120 расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, выполненного с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса (задача 1110).
Процесс 1100 может продолжиться обеспечением дозирующего клапана, такого, как дозирующий клапан 108, выполненного с возможностью эксплуатации с обеспечением потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение датчиком 112 обнаружения дыхания того, что пользователь дышит через кислородную маску 110, и выдачи регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску 110 в течение времени подачи импульса (задача 1112).
Процесс 1100 может продолжиться обеспечением переносного электронного блока питания, такого, как переносной электронный блок 116 питания, выполненного с возможностью эксплуатации с обеспечением питанием переносной системы импульсной подачи кислорода, такой, как переносная система 100 импульсной подачи кислорода (задача 1114).
Процесс 1100 может продолжиться размещением переносной системы 100 импульсной подачи кислорода в блоке, таком, как блок 200, размеры которого сходны с размерами химической кислородной системы и выполненного с возможностью эксплуатации с использованием в качестве прямой замены химической кислородной системы (задача 1116).
Процесс 1100 может продолжиться установкой блока 200 в замкнутом пространстве (задача 1118). Замкнутое пространство, помимо прочего, может включать в себя кабину воздушного судна, салон вагона поезда, кабину космического корабля, кабину транспортного средства, отсек подводной лодки, внутреннюю часть здания или другой замкнутый объем.
Таким образом, различные варианты осуществления изобретения предлагают систему и способы обеспечения пользователя импульсно подаваемым кислородом, имеющие малую сложность, низкий вес и оптимальную безопасность. Несмотря на то, что в приведенном выше подробном описании представлен по меньшей мере один пример осуществления изобретения, понятно, что существует огромное количество его вариантов. Также понятно, что описанные здесь пример или примеры осуществления изобретения никаким образом не предполагают ограничение объема, применимости или конфигурации объекта изобретения. Напротив, приведенное выше подробное описание предоставит специалистам удобную принципиальную схему реализации описанного варианта или вариантов осуществления изобретения. Очевидно, что возможны различные изменения в функционировании и расположении элементов в пределах объема изобретения, определенного формулой изобретения, включающей известные эквиваленты и предсказуемые эквиваленты на момент подачи данной заявки на патент.
В приведенном выше описании упоминаются «соединенные» или «связанные» элементы, узлы или особенности. Если явно не указано иное, в контексте данного документа «соединенный» означает, что один элемент/узел/особенность непосредственно соединен (или непосредственно поддерживает связь) с другим элементом/узлом/особенностью, причем, необязательно механически. Аналогично, если явно не указано иное, «связанный» означает, что один элемент/узел/особенность непосредственно или опосредованно соединен (или непосредственно или опосредованно поддерживает связь) с другим элементом/узлом/особенностью, причем, необязательно механически. Поэтому, несмотря на то, что фиг. 1-9 изображают примеры расположения элементов, в примере осуществления изобретения могут присутствовать дополнительные промежуточные элементы, устройства, особенности или составные части.
Термины и фразы, использованные в данном документе, а также их варианты, если явно не указано иное, должны интерпретироваться как неограничивающие, а не как ограничивающие. В качестве примера вышеизложенного: термин «включающий в себя» должен истолковываться как «включающий в себя, помимо прочего» или аналогично, термин «пример» используется для обеспечения иллюстративных примеров предмета обсуждения, а не исчерпывающего или ограничивающего их перечня, такие прилагательные, как «привычный», «традиционный», «обычный», «стандартный», «известный» и термины, имеющие схожее значение, не должны толковаться, как ограничивающие описанный предмет данным периодом времени или предметом, доступным в данное время, а должны пониматься как охватывающие привычные, традиционные, обычные или стандартные технологии, доступные или известные в настоящее время или могущие стать доступными или известными в будущем.
Аналогично, группа предметов, соединенная союзом «и» не должна толковаться как требующая, чтобы в группе присутствовали все эти предметы без исключения, напротив, если явно не указано иное, она должна пониматься как «и/или». Аналогично, группа предметов, соединенная союзом «или» не должна толковаться как требующая взаимного исключения в группе, напротив, если явно не указано иное, она также должна пониматься как «и/или». Кроме того, несмотря на то, что предметы, элементы или составные части изобретения могут быть описаны или заявлены в единственном числе, предполагается, что множественное число также входит в их объем, если не оговорено ограничение единственным числом.
Наличие расширяющих слов и фраз, таких, как «один или более», «по меньшей мере», «помимо прочего» или других похожих фраз в отдельных случаях не должно пониматься как подразумевающее, что в отдельных случаях, там, где такие расширяющие фразы могут отсутствовать, предполагается или требуется более узкий случай. Термин «примерно», относящийся к числовому значению или диапазону, предполагает включение значений с учетом экспериментальной погрешности, возможной при проведении измерений.
Если явным образом не указано иное, термин «выполненный с возможностью эксплуатации» в контексте данного документа означает могущий быть использованным, подходящий или готовый для использования или службы, могущий быть использованным для конкретной цели, способный выполнить описанную или требуемую функцию, описанную в данном документе. По отношению к системам и устройствам термин «выполненный с возможностью эксплуатации» означает, что система и/или устройство полностью работоспособно и отрегулировано, содержит все необходимые элементы и соответствует применимым требованиям эксплуатационной пригодности для выполнения описанной функции после активации.
1. Способ обеспечения пользователя импульсно подаваемым дополнительным кислородом, включающий в себя:
обеспечение пользователя кислородной маской, соединенной с помощью шланга маски с дозирующим клапаном, при этом дозирующий клапан соединен с баллоном со сжатым кислородом,
определение предписываемого количества подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени,
расчет моментов открытия и закрытия дозирующего клапана с помощью контроллера, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, для получения времени подачи импульса,
обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску с помощью датчика обнаружения дыхания, соединенного с дозирующим клапаном, и
выдачу с помощью дозирующего клапана регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого кислорода в кислородную маску с помощью шланга маски в течение времени подачи импульса в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску, причем дозирующий клапан, датчик обнаружения дыхания и контроллер размещены в контейнере.
2. Способ по п. 1, в котором этап определения, кроме того, включает в себя доступ к базе данных предписываемого количества подаваемого кислорода.
3. Способ по п. 1, кроме того, включающий в себя инициализацию потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
4. Способ по п. 1, в котором условие работы в реальном времени включает в себя давление в разгерметизированной кабине воздушного судна.
5. Способ по п. 1, в котором пользователь находится внутри разгерметизированной кабины воздушного судна.
6. Система импульсной подачи кислорода, содержащая:
датчик обнаружения дыхания,
модуль расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана, выполненный с возможностью эксплуатации с расчетом моментов открытия и закрытия дозирующего клапана для обеспечения времени подачи импульса, исходя из предписываемого количества подаваемого кислорода, соответствующего условию работы в реальном времени, и
дозирующий клапан, соединенный с датчиком обнаружения дыхания и выполненный с возможностью эксплуатации с:
обеспечением потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску, и
выдачей регулируемого по времени и давлению потока предписываемого количества импульсно подаваемого потока кислорода через шланг маски в кислородную маску в течение времени импульсной подачи,
баллон со сжатым кислородом, и
контейнер, содержащий дозирующий клапан, датчик обнаружения дыхания, баллон со сжатым кислородом и модуль расчета моментов открытия и закрытия дозирующего клапана.
7. Система по п. 6, в которой датчик обнаружения дыхания выполнен с возможностью эксплуатации с инициализацией потока импульсно подаваемого кислорода в ответ на обнаружение дыхания пользователя через кислородную маску.
8. Система по п. 6, кроме того, содержащая датчик условия работы, размещенный в контейнере и выполненный с возможностью эксплуатации с определением условия работы в реальном времени.
9. Система по п. 6, в которой условие работы в реальном времени включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из: давления в разгерметизированной кабине воздушного судна, давления в разгерметизированном высокоскоростном поезде, давления в высокогорье, давления в условиях сильного задымления, и температуры.
10. Система по п. 6, кроме того, содержащая переносной электронный блок питания, размещенный в контейнере и выполненный с возможностью эксплуатации с обеспечением питанием системы импульсной подачи кислорода.
11. Система по п. 6, кроме того, содержащая базу данных предписываемого количества подаваемого кислорода, выполненную с возможностью эксплуатации с обеспечением предписываемого количества подаваемого кислорода на основании и в зависимости от условия работы в реальном времени.
12. Система по п. 6, кроме того, включающая в себя установку системы импульсной подачи кислорода в кабине воздушного судна.
