Результат интеллектуальной деятельности: ЗАЩИТНЫЙ КОСТЮМ СПАСАТЕЛЯ

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека и предназначено для проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ в чрезвычайных условиях, в частности воздействия газообразной и жидкой фазы агрессивных химически опасных веществ (АХОВ) на предприятиях химической промышленности, а также в условиях разбора завалов, где требуется длительная работа с виброактивным инструментом, например перфоратором, отбойным молотком.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является защитный костюм спасателя по заявке РФ на полезную модель №2012107904, по которой принято положительное решение экспертизы ФИПС от 20.04.12 (прототип), состоящий 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.

Недостатком известного герметичного изолирующего костюма является то, что в нем трудно работать в условиях разбора завалов, происшедших в результате чрезвычайных условий на предприятиях химической промышленности, связанных с работой ручного виброактивного инструмента.

Технически достижимый результат - повышение эффективности работы спасателей в условиях чрезвычайных ситуаций на предприятиях химической промышленности.

Это достигается тем, что в защитном костюме спасателя, состоящего 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, при этом он дополнительно снабжен защитным жилетом от электромагнитного излучения, состоящим 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, обработан пенной полифункциональной композицией для дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования поверхностей, объемов и объектов от опасных агентов и веществ пеной, где жидкая фаза пены представляет собой раствор клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом в качестве действующего вещества в количестве от 0,1 до 5 мас.%, а в качестве клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмоний хлорида с карбамидом и/или клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом, может использоваться композиция, где в качестве клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом, причем он дополнительно комплектуется респиратором, содержащим концентрический складчатый фильтр, периферическое кольцо которого переходит в коническую поверхность, а обтюратор выполнен в виде кольцевой надувной камеры из эластичного материала, причем для герметичного соединения окончания конусообразной поверхности фильтра с обтюратором респиратор снабжен каркасом из упругоэластичного материала в форме усеченного конуса с функциональными отверстиями на боковой поверхности, с одной стороны которого с помощью кольца из эластичного материала закрепляется фильтр, а с другой стороны путем защемления части надувной камеры кольцевым желобообразным окончанием каркаса закрепляется обтюратор, а рукавицы выполнены виброзащитными и содержат ладонную и тыльную части с напалечником, соединенные между собой с образованием открытой полости они дополнительно содержат упругодемпфирующие элементы, которые закреплены посредством накладного кармана на ладонной части, а тыльная сторона рукавицы выполнена из сплошного защитного материала, например прорезиненной технической ткани, и соединена с ладонной частью двумя боковыми поверхностями, параллельными оси рукавицы, и одной торцевой поверхностью, перпендикулярной оси рукавицы, а упругодемпфирующие элементы расположены вертикальными рядами, параллельно друг другу и перпендикулярно оси рукавицы, а упругодемпфирующие элементы выполнены из, по крайней мере, двух полимерных ячеистых трубок, которые спаяны между собой в местах соприкосновения с возможностью их относительного перемещения в пределах угла, лежащего в диапазоне 20÷45°, а полости каждой из ячеистых трубок заполнены демпфирующим элементом, выполненным из поролона, или пеноэласта, или губчатой резины, а полости каждой из ячеистых трубок заполнены демпфирующим элементом, выполненным в виде нарезанного на кусочки пенополиуретана размерами по граням 0,2÷4,0 от толщины ячеистых трубок.

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 - схема респиратора, на фиг.8 - фронтальная проекция виброзащитных рукавиц, на фиг.9 - профильная проекция виброзащитных рукавиц.

Защитный костюм спасателя (фиг.1 и 3) состоит из брюк 7 с защитными чулками, рубахи 1 с капюшоном 2, виброзащитных рукавиц 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 (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 после надевания виброзащитных рукавиц 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 (не показано). Брюки удерживаются с помощью двух лямок 10 и пряжек из полуколец и фиксируются внизу хлястиками.

Возможен вариант костюма (фиг.2) как войсковое средство 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 цельнокроенных брюк с чулками, куртки с капюшоном и трехпалых рукавиц. На рукавах куртки имеются манжеты, облегающие запястье.

Защитный костюм спасателя 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 (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.

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÷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^-10 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.

Костюм обработан пенной полифункциональной композицией для дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования поверхностей, объемов и объектов от опасных агентов и веществ пеной, где жидкая фаза пены представляет собой раствор клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом в качестве действующего вещества в количестве от 0,1 до 5 мас.%, а в качестве клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмоний хлорида с карбамидом и/или клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом. Может использоваться композиция, где в качестве клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом.

Защитный костюм спасателя работает следующим образом.

Он осуществляет также защиту человека-оператора от внезапных ударов со стороны как механического воздействия окружающей среды, так и, например, животных типа крупного рогатого скота. 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 вглубь 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.

Защитный костюм спасателя может дополнительно комплектоваться респиратором (фиг.7), который содержит концентрический складчатый фильтр 21, периферическое кольцо которого переходит в коническую поверхность, каркас 22 из упругоэластичного материала, имеющего форму усеченного конуса, с функциональными отверстиями на боковой поверхности и кольцевым желобообразным окончанием со стороны основания, кольцевую надувную камеру 23 из эластичного материала, снабженную штуцером для надува, кольцо 24 из эластичного материала. Каркас на внешней стороне желобообразного окончания имеет два диаметрально противоположных специальных отверстия для закрепления респиратора оголовьем на лице и одно отверстие для пропуска штуцера 25 кольцевой надувной камеры.

Респиратор вводится в эксплуатацию следующим образом: на конусообразную поверхность каркаса надевается фильтр и закрепляется кольцом, надувная камера через кольцевую щель заводится в желоб и надувается воздухом или газом до принятия гантелеобразной формы нужных размеров, одна часть которой защемлена желобообразным окончанием каркаса, а другая часть образует обтюратор, после чего штуцер герметично закрывается для обеспечения требуемой формы обтюратора в течение всего времени использования респиратора. Меняя размер обтюратора путем количества воздуха или газа в камере, можно точно подогнать всю линию обтюрации к любому размеру лица человека, что обеспечит надежную защиту органов дыхания и исключит необходимость изготовления респираторов нескольких размеров.

Виброзащитные рукавицы 11 выполнены с креплением упругодемпфирующего элемента посредством накладного кармана (фиг.8 и 9) и состоят из поверхности рукавицы 26, представляющей собой открытую с одной стороны полость, ограниченную тыльной стороной рукавицы, выполненной из сплошного защитного материала, например из прорезиненной технической ткани, и ладонной части с напалечником 30 для большого пальца руки. Тыльная сторона рукавицы соединена с ладонной частью двумя боковыми поверхностями, параллельными оси рукавицы, и одной торцевой поверхностью 31, перпендикулярной оси рукавицы. Рукавицы выполнены с накладным карманом 29, в который вставляется накладка 28 с упругодемпфирующими элементами 27 трубчатого типа, которые расположены вертикальными рядами, параллельно друг другу и перпендикулярно оси рукавицы.

Упругодемпфирующие элементы 27 выполнены из, по крайней мере, двух полимерных ячеистых трубок (не показано), которые спаяны между собой в местах соприкосновения с возможностью их относительного перемещения в пределах угла, лежащего в диапазоне 20÷45°. Полости каждой из ячеистых трубок заполнены демпфирующим элементом, выполненным из поролона, или пеноэласта, или губчатой резины. Ячеистые полимерные трубки получают методом экструзии, нарезают заданной длины и укладывают в кондуктор, соблюдая необходимое направление укладки, т.е. располагая трубки параллельно друг другу. После этого к их торцам подводят нагревательные элементы и сваривают между собой в местах соприкосновения.

При работе с ручным виброактивным механизированным инструментом упругодемпфирующие элементы 27, которые выполнены из, по крайней мере двух, полимерных ячеистых трубок, заполненных, например, поролоном, гасят локальную вибрацию, передающуюся на руки оператора. Использование виброзащитных рукавиц 11 существенно повысит безопасность оператора.

Полости каждой из ячеистых трубок могут быть заполнены демпфирующим элементом, выполненным из нарезанных кусочков пенополиуретана (не показано), что способствует дополнительному гашению вибрации за счет механического трения между поверхностями нарезанных кусочков пенополиуретана в ячеистых трубках упругодемпфирующих элементов 27 при воздействии на них вибрационной нагрузки. Поскольку упаковка нарезанных кусочков пенополиуретана в ячеистых трубках 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 влияние 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 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 также снижается эффективность гашения вибрации, так как когда размеры нарезанных кусочков пенополиуретана превышают толщину ячеистых трубок, 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.

В конструкции респиратора заложена возможность многократного использования его составных элементов и замена их по мере необходимости.

Защитный 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.