Результат интеллектуальной деятельности: ЗАЩИТНЫЙ КОСТЮМ СПАСАТЕЛЯ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ РАЗБОРЕ ЗАВАЛОВ

Изобретение относится к снаряжению спасателей в сфере чрезвычайных ситуаций, в частности для экипировки спасателей при проведении аварийно-спасательных работ в условиях природных и техногенных ЧС, вызывающих разрушение объектов, а также в условиях дорожно-транспортных происшествий и радиоактивного излучения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является защитный костюм спасателя по патенту РФ №2503385, предназначенный для защиты от радиоактивной пыли, химического и бактериологического воздействия на человека [1]. Костюм Л-1 является специальной защитной одеждой и используется на местности, зараженной отравляющими веществами и аварийными химически опасными веществами. Он предназначен для защиты кожи, одежды и обуви от длительного действия отравляющих и токсических веществ, токсичной пыли, для защиты от растворов кислот, воды, щелочей, морской соли, лаков, красок, масел, жиров, и нефтепродуктов, защиты от вредных биологических факторов, при выполнении дегазационных, дезактивационных и дезинфекционных работ. Костюм изготавливается из прорезиненной ткани Т-15 и состоит из брюк с защитными чулками, рубахи с капюшоном, двупалых перчаток и подшлемника. Брюки сшиты вместе с чулками, заканчивающимися резиновой осоюзкой, а к ним пришиты тесемки для крепления к ногам.

Недостатком известной конструкции одежды спасателей является сравнительно невысокая степень защиты от электромагнитного и радиоактивного воздействий спасателя в условиях аварийно-спасательных работ.

Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты спасателя от вибрационных нагрузок при разборе завалов с использованием виброинструментов, а также экранирование радиоактивного излучения.

Это достигается тем, что в защитном костюме спасателя для работы при разборе завалов, состоящем из брюк с защитными чулками, рубахи с капюшоном, двупалых перчаток и подшлемника, причем брюки сшиты вместе с чулками, заканчивающимися резиновой осоюзкой с ботами, к которым пришиты тесемки для крепления к ногам, при этом в верхней части брюк имеются плечевые лямки и полукольца, а рубаха совмещена с капюшоном, причем сзади к ее нижнему обрезу пришит промежуточный хлястик, который пропускается между ног и застегивается на пуговицу в нижней части рубахи спереди, а рукава заканчиваются петлями, которые надеваются на большой палец после надевания перчаток, при этом на рукавах рубахи имеются манжеты, облегающие запястье, а капюшон фиксируется на шее лентой и пластмассовым шпеньком, причем низ рубахи стянут эластичной лентой и снабжен паховым ремнем, а брюки удерживаются с помощью двух лямок и пряжек из полуколец и фиксируются внизу хлястиками, дополнительно предусмотрен защитный жилет от электромагнитного излучения, состоящий из тканевой подкладки, соединенной с защитной оболочкой, а в тканевой подкладке закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов на поясном ремне, а защитная оболочка крепится на упругих каркасных стойках, при этом защитная оболочка выполнена трехслойной, причем первый слой, обращенный в окружающую оператора среду, выполнен в виде связанных между собой колец, а третий слой, обращенный к телу оператора, выполнен из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а второй слой, расположенный между ними, выполнен упругим из упругих сетчатых элементов, в качестве материала колец использована нержавеющая сталь, которая обработана композиционным материалом с повышенными защитными свойствами от электромагнитного излучения.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого защитного костюма спасателя, на фиг.2 - вариант защитного костюма спасателя с противогазом, на фиг.3 - конструктивная схема защитного костюма спасателя, на фиг.4 изображена конструкция защитного жилета от электромагнитного воздействия, на фиг.5 - схема защитной оболочки защитного жилета, на фиг.6 - структура композиционного материала, на фиг.7 представлена рукавица, вид на ладонную сторону, на фиг.8 - профильная проекция фиг.1, на фиг.9 - упруго-демпфирующие элементы рукавицы.

Защитный костюм спасателя для работы при разборе завалов (фиг.1 и 3) состоит из брюк 7 с защитными чулками, рубахи 1 с капюшоном 2, двупалых перчаток 11 и подшлемника. Брюки 7 сшиты вместе с чулками, заканчивающимися резиновой осоюзкой с ботами 8. К ним пришиты тесемки 9 для крепления к ногам. В верхней части брюк имеются плечевые лямки 10 и полукольца (на чертеже не показано). Рубаха 1 совмещена с капюшоном 2, сзади к ее нижнему обрезу пришит промежуточный хлястик 5, который пропускается между ног и застегивается на пуговицу в нижней части рубахи 1 спереди. Сумка 6 зафиксирована на хлястике. Рукава заканчиваются петлями 4, которые надеваются на большой палец после надевания перчаток 11. На рукавах куртки имеются манжеты, облегающие запястье. Капюшон 2 фиксируется на шее лентой 3 и пластмассовым шпеньком. Низ куртки (рубахи) стянут эластичной лентой и снабжен паховым ремнем (на чертеже не показано). Брюки удерживаются с помощью двух лямок 10 и пряжек из полуколец и фиксируются внизу хлястиками.

Возможен вариант защитного костюма спасателя для работы при разборе завалов (фиг.2) и для индивидуальной защиты от радиоактивной пыли и капельно-аэрозольных отравляющих веществ, снабженный противогазом. Костюм не является изолирующим. При заражении костюм подлежит специальной обработке и в дальнейшем может использоваться много раз. Изготавливается из прорезиненной ткани УНКЛ-3 или ткани Т-15, и состоит из цельнокроеных брюк с чулками, куртки с капюшоном и трехпалых рукавиц. На рукавах куртки имеются манжеты, облегающие запястье.

Защитный костюм спасателя для работы при разборе завалов может комплектоваться защитным жилетом от электромагнитного излучения (фиг.4), который состоит из тканевой подкладки 12, в которой закреплены упругие каркасные стойки 13 посредством фиксаторов 15 на поясном ремне. Защитная оболочка 14 крепится на упругих каркасных стойках 13.

Защитная оболочка (фиг.5) 14 может быть закреплена на каркасных стойках 13 по всей площади торса человека-оператора, включая и плечевые суставы и кисти рук (на чертеже не показано). Защитная оболочка 14 выполнена трехслойной, причем первый слой, обращенный в окружающую оператора среду, выполнен в виде связанных между собой колец, в качестве материала которых использована нержавеющая сталь, которая обработана композиционным материалом с повышенными защитными свойствами от электромагнитного излучения. Третий слой 16, обращенный к телу оператора, выполнен из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а второй слой 17, расположенный между ними, выполнен упругим из упругих сетчатых элементов. При этом плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

Второй слой 17, расположенный между защитной оболочкой 14 и слоем 16, обращенным к телу оператора, выполнен упругим из ферромагнитной ткани, содержащей основу, связующее полимерное вещество и порошок ферромагнитного материала, при этом основа ткани выполнена способом ткачества полотняным переплетением, при этом основные и уточные нити выполнены чередующимися лавсановыми и магнитомягкими мононитями, количество нитей на один метр составляет 5000-7000, магнитомягкие мононити выполнены из супермаллоя либо из молибденового пермаллоя с размером поперечника 0,05÷0,1 мм, а лавсановые нити имеют линейную плотность 10÷20 текс, в качестве ферромагнитного порошка используют порошок высококоэрцитивного сплава, причем содержание компонентов в ткани по массе находится в соотношении, мас.%: нити лавсана 10÷15; мононити магнитомягкого материала 20÷25; связующее полимерное вещество - акриловые сополимеры 10÷15; порошок высококоэрцитивного сплава 50÷55.

Намагничивая ткань второго слоя 17 в разных направлениях, используя магнитомягкие мононити из супермаллоя или молибденового пермаллоя, прикладывая внешнее магнитное поле разной величины, варьируя при этом его направление, можно управлять характеристиками магнитного поля, создаваемого тканью в целом и в микрообъемах, ограниченных магнитомягкими мононитями. Изменение же магнитного поля в указанных выше зонах позволяет управлять свойствами магнитных систем, в которых используется ферромагнитная ткань, а также процессом экранирования радиоактивного излучения при изменении длины волны и мощности данного излучения.

Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения (фиг.6) состоит из полимерной основы с частицами 18 и 20, в которой распределены частицы 19 соединений - (Fe, Si) или - Со с нанокристаллической структурой объемной плотностью (0,6÷1,4)·10^-5 1/нм³. Полимерная основа для фиксации положения частиц порошка с нанокристаллической структурой выполнена в виде чередующихся между собой элементов структуры с частицами 18 и 20, расположенных под углом 90° друг к другу, а каждый из элементов с частицами выполнен в виде расположенных в параллельных рядах частиц вытянутой формы, причем частицы, расположенные слева и справа от нее, сдвинуты на величину, не превышающую половины максимального размера частицы. Использование в качестве наполнителя материала, обладающего нанокристаллической структурой, обеспечивает увеличение магнитной проницаемости.

Экспериментально установлено, что при объемной плотности нанокристаллов в аморфной матрице менее 0,6·10^-5 1/нм³ эффект повышения значения магнитной проницаемости не наблюдается. При объемной плотности нанокристаллов в аморфной матрице больше чем 1,4· 10^-5 1/нм³, происходит уменьшение значения магнитной проницаемости. Следовательно, оптимальным является следующий диапазон значений объемной плотности нанокристаллов в аморфной матрице: больше 0,6·10^-5 1/нм³, но менее 1,4·10^-5 1/нм³.

Защитный костюм спасателя для работы при разборе завалов работает следующим образом.

Выполнение каркасных стоек 13 упругими позволяет сдемпфировать удар (сделать его упругим), а защитная оболочка 14 предотвратит ранение кожного покрова человека-оператора.

Композиционный материал работает следующим образом.

Электромагнитная волна, проникшая в глубь материала, интенсивней поглощается в нем за счет более высокой поглощающей способности нанокристаллической структуры, обладающей большей магнитной проницаемостью по сравнению с аморфной. При достижении электромагнитной волной противоположной поверхности происходит ее большее поглощение, что приводит к повышению коэффициента экранирования.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения выразится в снижении толщины и уменьшении массогабаритных характеристик композиционного материала, что позволит повысить надежность работы электронных и электротехнических средств, обеспечить эффективную защиту биологических объектов за счет повышения магнитной проницаемости композиционного материала и, как следствие, коэффициента экранирования электромагнитных полей радиочастотного диапазона.

При объемной плотности нанокристаллов - (Fe, Si) или - Со (0,6÷1,4)·10^-5 1/нм³ магнитная проницаемость композитов по сравнению с аморфным состоянием увеличивается в 2-3 раза и составляет от 90 до 135 ед. Костюм спасателя может применяться при выполнении дегазационных, дезактивационных и дезинфекционных работ для защиты кожи, одежды и обуви от длительного действия отравляющих и токсических веществ, токсичной пыли, для защиты от растворов кислот, воды, щелочей, морской соли, лаков, красок, масел, жиров, и нефтепродуктов, защиты от вредных биологических факторов, используется на местности, зараженной отравляющими и химически опасными веществами, в химической и военной промышленности, а также от электромагнитного воздействия.

Рукавицы для защиты рук от вибрации (фиг.7 - фиг.9) выполнены с креплением упруго-демпфирующего элемента посредством накладного кармана и состоят из поверхности рукавицы 21, представляющей собой открытую с одной стороны полость 26, ограниченную тыльной стороной рукавицы, выполненной из сплошного защитного материала, например технической ткани, и ладонной части с напальчником 25 для большого пальца руки. Тыльная сторона рукавицы соединена с ладонной частью двумя боковыми поверхностями, параллельными оси рукавицы и одной торцевой поверхностью, перпендикулярной оси рукавицы. Рукавицы выполнены с накладным карманом 24, в который вставляется накладка 23 с упруго-демпфирующими элементами 22 трубчатого типа, которые расположены вертикальными рядами, параллельно друг другу и перпендикулярно оси рукавицы.

Упруго-демпфирующие элементы 22 выполнены из, по крайней мере двух, полимерных ячеистых трубок 27, которые спаяны между собой в местах 28 соприкосновения с возможностью их относительного перемещения в пределах угла, лежащего в диапазоне 20÷45°. Полости каждой из ячеистых трубок 27 заполнены демпфирующим элементом 29, выполненным из поролона или пенопласта, или губчатой резины.

Ячеистые полимерные трубки 27 получают методом экструзии, нарезают заданной длины и укладывают в кондуктор, соблюдая необходимое направление укладки, т.е. располагая трубки 27 параллельно друг другу. После этого к их торцам подводят нагревательные элементы и сваривают между собой в местах 8 соприкосновения.

Виброзащитные рукавицы работают следующим образом.

При работе с ручным виброактивным механизированным инструментом упруго-демпфирующие элементы 22, которые выполнены из, по крайней мере двух, полимерных ячеистых трубок 27, заполненных, например, поролоном, гасят локальную вибрацию, передающуюся на руки оператора.

Использование предлагаемого устройства позволит существенно повысить безопасность технологических операций и процессов, связанных с виброакустическим воздействием на оператора.

Полости каждой из ячеистых трубок 27 могут быть заполнены демпфирующим элементом 29, выполненным из нарезанных кусочков пенополиуретана (на чертеже не показано). Это способствует дополнительному гашению вибрации за счет механического трения между поверхностями нарезанных кусочков пенополиуретана в ячеистых трубках 27 упруго-демпфирующих элементов 22 при воздействии на них вибрационной нагрузки. Поскольку упаковка нарезанных кусочков пенополиуретана в ячеистых трубках 27 осуществляется произвольно, то и трущиеся между собой поверхности нарезанных кусочков пенополиуретана имеют разные площади, что обеспечивает эффективное гашение вибрации в широком диапазоне рабочих частот (30-1000 Гц), при этом установлено, что большое значение на уровни вибрации, действующие на руки оператора, оказывает соотношение размеров граней нарезанных кусочков пенополиуретана от толщины заполняемой трубки-кармана вкладыша.

При размере грани нарезанных кусочков пенополиуретана меньше 0,2 от толщины заполняемых ячеистых трубок 27 снижается эффективность гашения вибрации за счет снижения величины рассеивания вибрационной энергии, а при размере грани нарезанных кусочков пенополиуретана больше 1,0 от толщины ячеистых трубок 27 также снижается эффективность гашения вибрации, так как когда размеры нарезанных кусочков пенополиуретана превышают толщину ячеистых трубок 27, они находятся в предварительно сжатом состоянии и поэтому суммарная работа деформирования их уменьшается от воздействия вибрационной нагрузки. Таким образом, оптимальным является заполнение пенополиуретаном, нарезанным на кусочки размерами по граням 0,2-1,0 от толщины ячеистых трубок 27.

Данная рукавица обеспечивает повышенный эффект защиты рук рабочего от вибрации во всем диапазоне частот, что позволяет увеличить длительность контакта рабочего с источником локальной вибрации и улучшить условия его труда, а также снижает степень опасности возникновения виброболезни у рабочих, работающих, например, с ручным механизированным инструментом. Связь дополнительной полости с источником сжатого воздуха осуществляется посредством трубопроводов, расположенных по контурным линиям, например, рабочей куртки, а сам источник может быть расположен на ее поясе сбоку. Рукавица может быть выполнена за одно целое с рукавом куртки.

Список используемых источников

1. ЗАЩИТНЫЙ КОСТЮМ СПАСАТЕЛЯ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ РАЗБОРЕ ЗАВАЛОВ / Аюбов Э.Н., Прищепов Д.З., Кочетов О.С., Тараканов А.Ю.. / Патент на изобретение RU 2503385 С1, опубликовано 10.01.2014, Бюл. №1.