Результат интеллектуальной деятельности: КОСТЮМ СПАСАТЕЛЕЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В УСЛОВИЯХ БИОГЕННОЙ ОБСТАНОВКИ

Изобретение относится к снаряжению спасателей в сфере чрезвычайных ситуаций.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является костюм боевой одежды пожарных спасателей, описанный в обзорной статье авторов: Русецкий Ю.Г., Иванов А.В. Костюм боевой одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты. Фирма «Вол-брок», [1] - сайт http://volbrok.ru/article01.shtml, и состоящий из куртки с отстегивающимся капюшоном и брюк, при этом в качестве ткани для верха боевой одежды была использована разработанная в рамках задания ГНТП «Чрезвычайные ситуации» термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар» (ТУ РБ 300620644.008-2003 «Ткани огнетермостойкие суровые для одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты»). Сравнительная характеристика важнейших технико-экономических показателей термостойкой ткани верха костюма боевой одежды пожарного-спасателя представлена в табл.1. Разработаны и утверждены технические условия ТУ РБ 300620644.007-2003 «Костюм боевой одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты». В статье описан ход научно-исследовательской работы, проведенной Научно-исследовательским центром (НИЦ) Витебского областного управления МЧС (Республика Беларусь).

Проведены испытания пакета материалов, материала верха полученного образца на соответствие теплофизических и физико-механических показателей требованиям норм пожарной безопасности [1]. Проведенные испытания показали, что изготовленный экспериментальный образец полностью соответствует требованиям норм пожарной безопасности НПБ 29-2000 для боевой одежды пожарных-спасателей I уровня защиты, обеспечивает удобство в динамике при выполнении работ пожарных-спасателей. Разработанный костюм защищает тело человека не только от высокой температуры, тепловых потоков большой интенсивности, но и от возможных выбросов пламени. Расчет технико-экономических показателей позволяет сделать вывод о целесообразности и экономичности изготовления одежды пожарных-спасателей из материала отечественного производства.

Сравнительная характеристика важнейших технико-экономических показателей костюма боевой одежды пожарного-спасателя указана в табл.2.

Недостатком известного костюма боевой одежды спасателей является его слабая степень защиты от биогенного воздействия.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является экипировка спасателя для работы в чрезвычайных условиях по патенту РФ №2495609 - [прототип], содержащая боевую одежду спасателя, обладающую огнезащитными свойствами и состоящую из куртки с рукавами и капюшоном с защитным прозрачным элементом, расположенным в рабочем состоянии на лицевой части головы, а также брюк с подтяжками и жестким ремнем и сапог из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям сейсмического характера материала, причем в качестве ткани для верха боевой одежды используется термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар», а также содержащий защитный шлем фирмы «Cromwell F600», с высоким уровнем комфортности и защитный жилет из тканевой подкладки, соединенной с защитной оболочкой, а в тканевой подкладке закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов на поясном ремне брюк, а защитная оболочка крепится на упругих каркасных стойках и содержит внешний и внутренний защитные пакеты.

Недостатком известной конструкции одежды спасателей является сравнительно невысокая защита спасателя от опасных агентов и веществ, которые могут встретиться при работе в ЧС.

Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты спасателя в условиях ЧС путем обработки слоя экипировки, обращенного в окружающую среду, пенной полифункциональной композицией от опасных реагентов и веществ.

Это достигается тем, что в костюме спасателей, содержащем боевую одежду спасателей, обладающую огнезащитными свойствами и состоящую из куртки с рукавами, и капюшоном с защитным прозрачным элементом, расположенным в рабочем состоянии на лицевой части головы, а также брюк с подтяжками и жестким ремнем и сапог из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям сейсмического характера материала, причем в качестве ткани для верха боевой одежды используется термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар», а также содержащем защитный шлем фирмы «Cromwell F600», с высоким уровнем комфортности и жилет защитный, жилет защитный состоит из тканевой подкладки, соединенной с защитной оболочкой, а в тканевой подкладке закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов на поясном ремне брюк, а защитная оболочка крепится на упругих каркасных стойках и содержит внешний и внутренний защитные пакеты, между которыми размещена прокладка, выполненная в виде ленты с зафиксированными складками, размещенными с постоянным шагом со стороны защищаемого объекта, и помещена последовательно в две внешние оболочки, а внешний пакет, обращенный в окружающую оператора среду, выполнен многослойным, причем каждый слой изготовлен в виде связанных между собой колец, в качестве материала которых использована нержавеющая сталь, при этом слои расположены с перекрытием просвета колец их сочленением, а внутренний защитный пакет выполнен трехслойным, при этом слой, контактирующий с внешний оболочкой, и слой, обращенный к телу оператора, выполнены из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а промежуточный слой, расположенный между ними, выполнен упругим из упругих сетчатых элементов, при этом плотность сетчатой структуры упруго-эластичных 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, а в качестве ткани для верха боевой одежды используется текстильный волокнистый материал с биозащитными свойствами на основе натурального или химического волокна, включающий биологически активное полиэфирное волокно, полученное путем модификации волокна в процессе крейзинга, с линейной плотностью не менее 0,33 текс, а линейная плотность натурального или химического волокна составляет 0,33÷0,51 его линейной плотности при следующем содержании компонентов, мас.%: натуральное или химическое волокно 70÷95, биологически активное полиэфирное волокно 5÷30, а первые слои защитного костюма спасателя и защитного жилета, обращенные в окружающую оператора среду, обработаны 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% по массе, а в качестве клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмоний хлорида с карбамидом и/или клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом.

На фиг.1 и 2 представлен эскиз модели костюма спасателя (вид спереди и сзади соответственно), на фиг.3 - общий вид защитного шлема боевой одежды спасателя, на фиг.4, 5, 6 - технический эскиз соответственно куртки, капюшона и брюк, на фиг.7 изображена профильная проекция защитного жилета, на фиг.8 - фронтальная проекция защитного жилета, на фиг.9 - схема защитной оболочки защитного жилета.

Костюм спасателей является комплектом из следующих объектов. Боевая одежда спасателей (фиг.1, 2, 4, 5, 6), обладающая огнезащитными свойствами и состоящая из куртки 1 с рукавами 2 и капюшоном 6 с защитным прозрачным элементом 3, расположенным в рабочем состоянии на лицевой части головы, а также брюк 4 с подтяжками и жестким ремнем, и сапоги 5 из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям (в том числе сейсмического характера) материала (на чертеже не показано).

В качестве ткани для верха боевой одежды используется текстильный волокнистый материал с биозащитными свойствами на основе натурального или химического волокна, включающий биологически активное полиэфирное волокно, полученное путем модификации волокна в процессе крейзинга, с линейной плотностью не менее 0,33 текс, а линейная плотность натурального или химического волокна составляет 0,33÷0,51 его линейной плотности при следующем содержании компонентов, мас.%: натуральное или химическое волокно 70÷95, биологически активное полиэфирное волокно 5÷30.

При испытании образцов предлагаемого материала на антимикробную активность получена высокая активность к микроорганизмам, к грамположительной микрофлоре (St. epidermidis), достигнута высокая активность по отношению к кишечной палочке (E. Coli).

Следующим элементом защиты, используемым в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, является защитный шлем (фиг.3) фирмы «Cromwell F600», используемый большинством пожарных в Великобритании и имеющий репутацию шлема с высоким уровнем комфортности (двойная сертификация СЕ, как шлема, так и визора, обеспечивающая максимальную защиту головы и лица). Материал наружной оболочки 7 шлема - стекловолокно с покрытием огнестойкой краской, имеющей стойкость к воздействию открытого пламени корпуса каски 7 с верхней налобной защитной частью 8, не менее 15 сек, а лицевого щитка 9-10 сек. Легко заменяемая верхняя налобная защитная часть 8 предохраняет визор 9 и переднюю часть шлема, где происходит больше всего повреждений. Визор выполнен из поликарбоната, и защищает самую важную часть шлема и легко заменяется при повреждении; обеспечивает широкий обзор, оптически правильный для защиты от искажений. Комфортную температуру поддерживает внутренний изолирующий слой. Шлем совместим со всеми видами дыхательных аппаратов. Имеется простая четырехпозиционная регулировка для всех размеров головы (52÷63 см) с помощью специального механизма. Шлем может быть подвинут вперед или назад на голове посредством ободка над бровями. Ободок вокруг бровей очень мягкий - для оптимального комфорта. Высота посадки регулируется натяжением или ослаблением подбородочного ремешка 10. Огнестойкий быстро отстегивающийся подбородочный ремешок выдерживает статическую нагрузку 500 Н. Угол шлема регулируется поворотом ободка над бровями (также обеспечивается совместимость с дыхательным аппаратом).

Технические характеристики: вес - 1320 грамм, каска выдерживает вертикальный удар тупого предмета с энергией 80 Дж; при вертикальном ударе острым предметом с энергией 30 Дж исключено его касание поверхности головы; визор выдерживает одиночные удары груза с энергией 1,2 Дж с сохранением работоспособности поворотно-фиксирующего устройства; соединение деталей внутренней оснастки с корпусом каски в каждой точке прикрепления выдерживает нагрузку 80 Н. Корпус каски защищает от поражения электрическим током напряжением 400 В.

Следующим элементом защиты, используемым в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, является жилет защитный (фиг.7, 8, 9), который осуществляет защиту человека-оператора от внезапных ударов механического воздействия со стороны окружающей горящей среды и который надевается под куртку 1. Выполнение из упругого материала каркасных стоек 12, соединенных с ремнем брюк 4, позволяет сдемпфировать удар (сделать его упругим), а защитная оболочка 13 предотвращает ранение кожного покрова спасателя.

Жилет защитный состоит из тканевой подкладки 11, в которой закреплены упругие каркасные стойки 12 посредством фиксаторов 14 на жестком поясном ремне брюк 4. Защитная оболочка 13 крепится на упругих каркасных стойках 12. Защитная оболочка 13 может быть закреплена на каркасных стойках 12 по всей площади торса спасателя, включая и плечевые суставы, и кисти рук (на чертеже не показано).

Первые слои защитного костюма спасателя и защитного жилета, обращенные в окружающую оператора среду, обработаны 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% по массе, а в качестве клатрата дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмоний хлорида с карбамидом и/или клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом.

Защитная оболочка 13 содержит внешний 15 и внутренний защитные пакеты, между которыми находится прокладка 17 со складками 18, помещенными в оболочку 19. Прокладка 17 выполнена в виде ленты с зафиксированными складками 18, размещенными с постоянным шагом со стороны защищаемого объекта, и помещена последовательно в две внешние оболочки 19. Внешний пакет 15, обращенный в окружающую среду, выполнен многослойным, причем каждый слой изготовлен в виде связанных между собой колец, в качестве материала которых использована нержавеющая сталь. При этом слои расположены с перекрытием просвета колец их сочленением. Внутренний защитный пакет выполнен трехслойным, при этом слой 16, контактирующий с внешний оболочкой 19 и слой 21, обращенный к телу оператора, выполнены из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а промежуточный слой 20, расположенный между ними, выполнен упругим из упруго-эластичных 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.

Костюм спасателей работает следующим образом.

При большой кинетической энергии механического воздействия или поражающего элемента может быть пробит внешний защитный пакет 15 с потерей в определенной степени этой энергии. Но к внутреннему защитному пакету поражающий фрагмент подходит с меньшей скоростью и, как следствие, с меньшей энергией, что обеспечивает непробитие жестких слоев 16 и 21 материала этого слоя. При этом упруго-эластичный материал 20 работает как амортизатор, снижая ударный импульс до безопасного уровня.

Если внешний слой 15 не пробит, прокладка 17 начинает работать как средство снижения ударного импульса. В этом случае происходит частичное поглощение энергии за счет смыкания складок и одновременное рассеивание ударного импульса по большей площади за счет воздуха, имеющегося между складками. При этом воздух постепенно выходит из-за нагрузки из оболочек, что позволяет растянуть ударный импульс во времени. Дальнейшее снятие ударного импульса происходит за счет внутреннего защитного пакета.

Использование предлагаемого устройства существенно повысит безопасность спасателей при ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий.