Результат интеллектуальной деятельности: Защитная одежда от теплового воздействия

Изобретение относится к производству зашитой одежды и может быть использовано пожарными и работниками профессий, где необходима защита от теплового воздействия или открытого пламени.

Известна защитная одежда от теплового воздействия (патент RU 2112409, кл. А 41 D 13/00, 10.06.1998), включающая по меньшей мере один предмет, содержащий наружный слой из термостойкой ткани, гидроизоляционный слой, выполненный в виде композиционного материала, теплоизоляционный слой из нетканого материала и слой из хлопчатобумажной ткани.

Недостатком является то, что защитная одежда имеет низкий срок службы и достаточно дорога в производстве.

Известна защитная одежда от теплового воздействия (см. патент РФ №2143218, МПК А41D13/00, опубл. 27.12.1999), включающая по меньшей мере один предмет, содержащая наружный слой из термостойкой ткани, гидроизоляционный слой, выполненный в виде композиционного материала, теплоизоляционный слой из нетканого материала, размещенный между слоями из хлопчатобумажной ткани и представляющий собой теплоизоляционный пакет, при этом наружный слой из термостойкой ткани имеет водоотталкивающую пропитку, а гидроизоляционный слой расположен между наружным слоем и теплоизоляционным пакетом, кроме того, композиционный материал выполнен в виде комбинированной ткани, изготовленной из полиамидной нити и хлопчатобумажной пряжи, с нанесением на комбинированную ткань полимерно-резинового огнезащитного покрытия.

Недостатком является снижение прочностных и теплоизоляционных свойств теплоизоляционного пакета, обусловленное разрушением слоя из хлопчатобумажной ткани теплотой, накапливаемой при длительной эксплуатации и поступающей через гидроизоляционный слой, а также ухудшением гигиенических свойств защитной одежды вследствие наличия повышения температуры во внутреннем слое из хлопчатобумажной ткани, что способствует интенсификации выделения пота у пожарных и работников профессий, где необходима защита от теплового воздействия или открытого пламени.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание при длительной эксплуатации заданных прочностных, теплозащитных и гигиенических параметров защитной одежды от теплового воздействия за счет обеспечения нормированного температурного режима на внутреннем слое из хлопчатобумажной ткани путем снабжения теплоизоляционного пакета двумя комплектами дифференциальных термопар, электрически связанных между собой.

Технический результат достигается тем, что защитная одежда от теплового излучения, включающая по меньшей мере один предмет, содержащая наружный слой из термостойкой ткани, гидроизоляционный слой, выполненный в виде композиционного материала, теплоизоляционный слой из нетканого материала, размещенный между слоями из хлопчатобумажной ткани и представляющий собой теплоизоляционный пакет, при этом наружный слой из термостойкой ткани имеет водоотталкивающую пропитку, а гидроизоляционный слой расположен между наружным слоем и теплоизоляционным пакетом, кроме того, композиционный материал выполнен в виде комбинированной ткани, изготовленной из полиамидной нити и хлопчатобумажной пряжи с нанесением на комбинированную ткань полимерно-резинового огнезащитного покрытия, при этом теплоизоляционный пакет, представляющий собой два слоя из хлопчатобумажной ткани с размещенным между ними теплоизоляционным слоем, снабжен двумя комплектами дифференциальных термопар, электрически связанных между собой, причем первый комплект дифференциальных термопар выполнен с расположением «горячих» концов в слое хлопчатобумажной ткани со стороны гидроизоляционного слоя, а «холодные» концы расположены в теплоизоляционном слое, второй комплект дифференциальных термопар выполнен с расположением «горячих» концов в теплоизоляционном слое, а «холодных» концов во втором слое хлопчатобумажной ткани.

На фиг.1 представлен общий участок защитной одежды. На фиг.2 - выполнение комплекта дифференциальных термопар в виде двух параллельно расположенных сеток.

Одежда в виде комплекта брюки с курткой, комбинезона или полукомбинезона, содержит наружный слой 1 из термостойкой ткани, гидроизоляционный слой 2, выполненный в виде композиционного материала, теплоизоляционный слой 3 из нетканого материала и слой 4 из хлопчатобумажной ткани. Одежда снабжена вторым слоем 5 из хлопчатобумажной ткани. Слои 4, 5 с размещенным между ними теплоизоляционным слоем 3 из нетканого материала представляют собой теплоизоляционный пакет 6. Для придания водоупорных свойств ткани и одежде наружный слой 1 имеет водоотталкивающую пропитку. Гидроизоляционный слой 2 расположен между наружным слоем 1 и термоизоляционным пакетом 6. Термоизоляционный пакет 6, представляющий собой два слоя 5 и 4 из хлопчатобумажной ткани с размещенным между ними теплоизоляционным слоем 3, снабжен двумя комплектами 7 и 8 дифференциальных термопар, электрически связанных между собой. Первый комплект 7 дифференциальных термопар выполнен с расположением «горячих» 9 концов в слое 5 хлопчатобумажной ткани со стороны гидроизоляционного слоя 2, а «холодные» 10 концы расположены в теплоизоляционном слое 3. Второй комплект 8 дифференциальных термопар выполнен с расположением «горячих» 11 концов в теплоизоляционном слое 3, а «холодных» 12 концов – в слое 4 из хлопчатобумажной ткани.

Процесс защиты от теплового излучения в процессе эксплуатации одежды осуществляется следующим образом.

Поток тепловой энергии поступает в слой 5 из хлопчатобумажной ткани и контактирует с «горячими» 9 концами первого комплекта 7 дифференциальных термопар, «холодные» 10 концы которых расположены в теплоизоляционном слое 3. Вследствие наличия термического сопротивления теплоизоляционного пакета 6 образуется перепад температур на «горячих» 9 и «холодных» 10 концах комплекта 7 дифференциальных термопар. При использовании в качестве термопар, например, хром-копеля возникает термоэдс до 6.96 мВ, что позволяет получить напряжение на выходе комплекта 7 дифференциальных термопар в пределах 12-36 В (см., например, Иванова Г.М. Теплотехнические измерения и приборы. - М.: Энергоатомиздат, 1984. — 232 с.: ил.).

Электрическое соединение между собой комплектов 7 и 8 дифференциальных термопар способствует поступлению полученного напряжения на вход комплекта 8 дифференциальных термопар, что приводит к охлаждению «холодных» концов 12 (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник /Под общ. ред. В.М. Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1980. – 560 с.: ил.) в слое 4 из хлопчатобумажной ткани.

В результате температурный режим в слое 5 хлопчатобумажной ткани поддерживается в заданных параметрами условиях при длительной эксплуатации в изменяющихся тепловых воздействиях, обеспечивая необходимую теплозащиту с теплоизоляционным слоем 3. Одновременно, наряду со снижением температуры в слое 4 из хлопчатобумажной ткани вследствие отвода тепла «холодными» 12 концами комплекта 8 дифференциальных термопар, обеспечивается нормативный микроклимат под защитной одеждой для пожарных и работников соответствующих профессий, т.е. соблюдаются комфортные гигиенические условия работы при тепловом воздействии или открытого пламени.

Следовательно, снабжение теплоизоляционного пакета 6 комплектами 7 и 8 дифференциальных термопар, соединенных электрически между собой, нормализует температурный режим под защитной одеждой для работников, подвергающихся тепловому воздействию. Кроме того, при возрастании температуры теплового потока, воздействующего на наружный слой 1 и далее через гидроизоляционный слой 2 на слой 5 из хлопчатобумажной ткани, увеличивается разность температур между «горячими» 9 и «холодными» 10 концами комплекта 7 дифференциальных термопар и, соответственно, увеличивается напряжение на его выходе с последующим поступлением на вход комплекта 8 дифференциальных термопар. Это способствует снижению температуры на «холодных» концах 12 и, как следствие, в слое 4 из хлопчатобумажной ткани с последующим обеспечением нормированного микроклимата под защитной одеждой для работника.

Наружный слой выполнен из ткани, в основе и утке которой использована термостойка пряжа. Так как в процессе эксплуатации верхний слой одежды может подвергаться воздействию острых предметов (арматура, стекло, металлические прутья, крюки и т.д.), ткань обладает разрывной нагрузкой как по основе, так и по утку не менее 1000 Н.

В процессе эксплуатации одежды при напоре воды свыше 0,5 атм гидроизоляционный слой защищает бойца от проникновения воды или другой жидкости в пододежное пространство. Этот слой состоит из комбинированной ткани, изготовленной по основе и утку из хлопчатобумажной пряжи и полиамидной нити с чередованием 6:1 соответственно. Комбинированная ткань позволяет получить прочный композиционный материал. В табл. 1 представлены показатели разрывной и раздирающей нагрузок по основе и утку композиционных материалов на основе комбинированной и хлопчатобумажной тканей.

Из табл. 1 видно, что раздирающая нагрузка композиционного материала на основе комбинированной ткани в 3 раза превышает аналогичный показатель композиционного материала на основе хлопчатобумажной ткани. Для придания огнезащитных свойств комбинированную ткань покрывают огнестойким полимерно-резиновым покрытием. В табл. 2 представлены данные по продолжительности контактирования образцов в пламени (см. Таблицу 1).

Из табл. 2 видно, что у композиционного материала, даже при 30-секундном воздействии пламенем, остаточного горения не наблюдается. Ткань же, покрытая силаксановым слоем, сохраняет пламя в течение 55 с, что может спровоцировать образование вспышки пламени и резкое увеличение температуры в пододежном пространстве.

Теплоизоляционный слой из нетканого материала выполнен из шерстяного волокна. Применение шерстяного волокна повышает теплозащитные и гигиенические свойства костюма, так как является гигроскопичным волокном и обладает самыми высокими теплозащитными свойствами по сравнению со всеми известными химическими волокнами. Использование шерстяного волокна для изготовления нетканого материала является экономически выгодным, поскольку стоимость его в 3 раза дешевле, чем стоимость термостойкого волокна и в 1.5 раза – полиэфирного.

Изготовление теплоизоляционного пакета 6 с двумя комплектами 7 и 8 дифференциальных термопар осуществляется путем размещения «горячих» концов 9 комплекта 7 в виде сетки 13 в слое 5 из хлопчатобумажной ткани, а «холодных» 10 концов - в виде сетки 14 в теплоизоляционном слое 3 и «горячих» 11 концов комплекта 8 - в виде сетки 15 в теплоизоляционном слое 3, а «холодных» 12 концов - в виде сетки 16 в слое 4 из хлопчатобумажной ткани.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что обеспечивается поддержание комфортных условий работникам профессий, где необходима защита от теплового воздействия или открытого пламени в течение длительного времени, определяемого продолжительностью осуществления соответствующей технологической операции, например тушения пожара, при этом увеличение температурного воздействия не оказывает существенного влияния на температурный режим в зоне контакта организма человека с защитной одеждой. Это достигается тем, что увеличение температуры теплового воздействия, способствует возрастанию термоэдс в одном комплекте дифференциальных термопар и, как следствие этого, понижение температуры в слое хлопчатобумажной ткани, т.е. на холодных концах другого комплекта дифференциальных термопар, а именно в зоне контакта с организмом работника.