15 мая 2016г.
Современные тенденции политики импортозамещения, в том числе медицинской техники [12], к которой относятся и инвалидные транспортные средства (ИТС), и необходимость создания доступной среды для инвалидов [8] повышают актуальность разработок отечественных ИТС [6]. Подчеркнём, что мы рассматриваем исключительно электроприводные ИТС, обеспечивающие инвалиду максимально возможную мобильность, удобство и комфорт во время движения. Исследования, направленные на совершенствование конструкции таких ТС, видятся более перспективными, чем работа с ИТС, приводимыми в движение мускульной силой, поскольку применение инновационных подходов, материалов и технологий производства в них более эффективно.
Ранее нами были рассмотрены основные проблемы, возникающие при эксплуатации инвалидных транспортных средств [7], среди которых – преодоление узких дверных проёмов и пользование туалетом без посторонней помощи. Отметим, что вышеназванные проблемы характерны в основном для российских условий эксплуатации.
В процессе формирования технического решения обозначенной проблемы мы не могли не учитывать предполагаемую цену новой модели серийного образца ИТС, что ограничивало нас в применении заведомо дорогостоящих конструкций и материалов. Обозначим целевую (желаемую) стоимость коляски как «конкурентоспособную». В настоящей статье не рассматриваются стоимостные характеристики инвалидных транспортных средств, однако укажем, что цена модели Otto Bock A-200, более остальных отвечающей требованиям российской эксплуатации [6], составляет порядка 200 тыс. руб. (в зависимости от поставщика и комплектации) [1]. Возможность покупки такой коляски российским инвалидом проблематична.
Сформулировав основные параметры разрабатываемой модели, на кафедре технологии машиностроения Политехнического института НовГУ приступили к поиску технического решения, которое позволило бы инвалидному транспортному средству преодолевать узкие дверные проёмы.
Здесь хотелось бы заметить, что можно сделать инвалидное кресло с шириной, скажем, 550 мм, но при такой постоянной ширине, оно не будет отвечать требованиям к статической и динамической устойчивости [3], [4] и [5]. По действующим требованиям коляска должна выдерживать продольный и боковой уклоны в 10°. Стало понятно, что габаритный размер по ширине должен изменяться.
Решением настоящей проблемы занимались и ранее. Один из вариантов реализации механизма изменения габаритов по ширине представлен В.С. Ильиновым ещё в 1981 году [11], однако в силу сложности конструкции и ряда других причин, разработанный механизм не применялся. Известны и другие подобные механизмы, большинству которых присуще сложность конструкции, низкая надёжность, необходимость привлечения посторонней помощи. Как правило, такие механизмы требовали от инвалида значительных физических усилий и продолжительного времени для изменения габаритных размеров кресла, что затрудняло его ежедневную эксплуатацию. Более подробное погружение в историю вопроса не предусматривается в рамках настоящей статьи.
В течение некоторого времени на кафедре рассматривались всевозможные варианты реализации механизма изменения габаритного размера по ширине. Был разработан опытный образец с механизмом вывешивания колёс инвалидного кресла на время изменения габаритов. Частично его конструкция представлена П.П. Болдышевым в [9]. Этот механизм обладает рядом преимуществ и новизной идеи. Однако ему присущи и некоторые недостатки подобных механизмов, о которых упоминалось ранее. Ведутся работы по усовершенствованию механизма.
Параллельным путём шла разработка альтернативного механизма для изменения габаритного размера инвалидного кресла. Результатом работы стала конструкция, на которую получен коллективный патент [10]. Она схематично представлена на Рисунке 1 (вид сзади) и Рисунке 2 (вид сверху). За счёт поворотных опор, на которых расположены асимметричные вилки для крепления колёс и осуществляется изменение габаритного размера по ширине. Ось симметрии вилки отдалена от оси симметрии колеса на расстояние e, что позволяет в разложенном положении A (Lmax ~ 700 мм) получить устойчивую конструкцию коляски. В положении же B (Lmin ~ 500 мм) коляска способна преодолеть наиболее узкие дверные проёмы, из встречающихся в реальной эксплуатации.
В лаборатории кафедры был собран первый опытный образец трансформируемого инвалидного электротранспортного средства (ТИЭС-1) с таким механизмом. Он имел трёхколёсную формулу с двумя колёсами сзади на поворотных осях и одним мотор-колесом спереди, приводящим коляску в движение. Кроме того, спинка и подлокотники были выполнены с возможностью складывать их в один уровень с уровнем сидения без посторонней
помощи. Эти технические решения позволяют ТИЭС-1 преодолевать дверные проёмы шириной 600 мм
и даже менее. Функциональность подлокотников и спинки позволяют инвалиду самостоятельно пользоваться туалетом даже в условиях малогабаритной квартиры. ТИЭС-1, представленное на Фото 1, было продемонстрировано на форуме «U-NOVUS» [2].
Первый опытный образец позволил на практике проверить работоспособность механизма и доказать возможность решения описанных ранее проблем с его помощью. В то же время проявился ряд недостатков трехколёсной компоновки, которая позволяла снизить массу, упростить механизм управления, снизить стоимость и др. Наряду с преимуществами, такая компоновка не могла обеспечить необходимую статическую и динамическую устойчивость. Вместе с этим было затруднено движение по наклонной поверхности (например, пандусу для инвалидов). Центр масс в таком случае смещался назад, мотор-колесо недостаточно прижималось к поверхности и проскальзывало.
На этапе исправления недостатков
ТИЭС-1 кафедральный проект превратился
в
совместный с ОАО «Научно-производственное объединение «Квант» и ФГБУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере». Результатом сотрудничества стал опытно-промышленный образец
ТИЭС-2, который будет рассмотрен в последующих публикациях.
Список литературы
1.
Ottobock. Интернет-магазин технических средств реабилитации (http://ottobock-mobility.ru/adult- wheelchairs/power-wheelchairs.html)
2.
Выставка разработок молодых учёных форума «U-NOVUS» . Каталог – г. Томск, 2014 – C. 35
3. ГОСТ Р 51083-97 Кресла-коляски. Общие технические условия
4.
ГОСТ Р ИСО 7176-1-2005 Кресла-коляски. Часть 1. Определение статической устойчивости
5. ГОСТ Р ИСО 7176-2-2005 Кресла-коляски. Часть 2. Определение динамической устойчивости кресел- колясок с электроприводом
6.
Карпушкин В.Г. Разработки новых типов ИТС: актуальность для российского
рынка // Актуальные проблемы технических наук в России и за рубежом/Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. №2. Новосибирск, 2015. – С. 71–74.
7.
Карпушкин В.Г., Kubiak P., Тимофеев В.В. Инвалидные транспортные средства: особенности эксплуатации и состояние российского рынка // Сборник научных трудов SWorld. – Выпуск 4 (37). Том 2. – Одесса: КУПРИЕНКО СВ, 2014. – С. 48–54.
8. Паспорт государственной программы Российской Федерации «Доступная среда» на 2011-2020 годы (http://www.rosmintrud.ru/ministry/programms/3/0).
9.
Патент на изобретение РФ № 2445057 «Многопрофильное транспортное средство для инвалидов». Тимофеев В.В. Болдышев П.П. 2012
10. Патент на изобретение РФ № 2542557 «Инвалидная коляска с изменяемой базой» от 21 января 2015 г.
11. Патент СССР № 862947
«Коляска для инвалидов». Ильинов В.С. 1981
12. Писарева А.В., Аполлонова И.А., Николаев А.П. Ситуация в сфере замещения импорта медицинского оборудования в России сегодня // Международный научно-исследовательский журнал. Екатеринбург. – 2015. – № 6-3 (37) – С. 89–91.
