Результат интеллектуальной деятельности: ПАЛАТКА ДЛЯ ВРЕМЕННОГО ПРОЖИВАНИЯ ЛЮДЕЙ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Изобретение относится к конструкции каркасных палаток для временного проживания людей и/или временного хранения материалов и техники в экстремальных и полевых условиях.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому результату является палатка, каркас которой состоит из трубчатых боковых стоек, вставок по скату крыши и вставок по длине, соединяемых между собой переходниками в виде крестовин (прототип - полезная модель RU 111568 Е04Н 15/34), при этом тканевый тент образует крышу, боковые стенки и торцевые стенки с проемом для входа, пол, а внутренний сборно-разборный каркас состоит из нескольких поперечных секций, каждая из которых содержит четыре стойки и три соединительные дуги с боковыми отводами, причем секции соединены продольными стойками, которые фиксируются в боковых отводах соединительных дуг, причем дуги средних секций каркаса снабжены двумя симметрично расположенными и направленными в противоположные стороны боковыми отводами. В полу палатки для большей устойчивости палатки выполнены гнезда для фиксации нижних торцов стоек каркаса или нижние концы секций каркаса дополнительно соединяют фиксирующими продольными и поперечными связями. В стенках палатки из тканевого тента предусмотрены окна и/или вентиляционные отверстия, а в крыше - отверстие для дымовой трубы.

Недостатком известной конструкции являются сравнительно невысокие эксплуатационные свойства тканевого тента при использовании его в условиях как низких, так и высоких температур.

Технически достижимый результат - повышение эксплуатационных свойств в экстремальных условиях при наличии как низких, так и высоких температур и обеспечение нормального микроклимата проживания путем применения теплоизоляционного материала в качестве тентового материала.

Это достигается тем, что в палатке для временного проживания людей в полевых условиях, содержащей тканевый тент, образующий крышу, боковые стенки и торцевые стенки с проемом для входа, пол и внутренний сборно-разборный каркас из нескольких секций, каждая из которых состоит из стоек и соединительных дуг с боковыми отводами, причем секции соединены продольными стойками, которые фиксируются в боковых отводах соединительных дуг, а нижние стойки каркаса вставлены нижними торцами в гнезда, выполненные в полу палатки для фиксации каркаса, при этом нижние концы секций каркаса соединены дополнительно фиксирующими продольными и поперечными связями, причем на стенках палатки расположены окна и/или вентиляционные отверстия, а в крыше выполнено отверстие для дымовой трубы, в качестве материала тканевого тента используется материал, отражающий инфракрасное излучение, и содержащий текстильную основу, металлизированный и микропористый мембранный слои, при этом в качестве текстильной основы используют полиэфирный текстильный материал с водоотталкивающей пропиткой, металлизированный слой представлен нитридом титана, а микропористый мембранный слой выполнен из термопластичной полиуретановой смолы и размещен между текстильной основой и металлизированным слоем, при этом нитрид титана нанесен на микропористый мембранный слой на атомарно-молекулярном уровне в количестве 1-2 г/м², а текстильная основа содержит камуфлирующий рисунок, при этом для проживания людей в зимних условиях с повышенным уровнем шума, например на временных аэродромах для эвакуации населения, пострадавшего от наводнения при весеннем паводке, утепляется тканевый тент палатки снаружи слоем теплозвукоизоляционного покрытия, состоящего из жесткой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, при этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10% ÷ 15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности, а в качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом», при этом в качестве звукоотражающего материала применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа. например пеноалюминий, или звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³, а звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, выполнен с перфорацией из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, при этом перфорация на звукоотражающем слое выполнена по аналогии дроссельных отверстий, являющихся горловиной резонаторов Гельмгольца, емкость которых определяется объемом звукоотражающего слоя и прилегающей к нему жесткой стенкой звукопоглощающего элемента.

На фиг. 1 представлена схема палатки в сборе, в изометрической проекции, на фиг. 2 - структура многослойного материала, обеспечивающего высокие теплоизоляционные свойства объекта и маскировку от обнаружения детекторами инфракрасного излучения; на фиг. 3 показано изменение отражательной способности многослойного материала по сравнению с обычным материалом тканевого тента; на фиг.4 представлена зависимость проводимости полиамидной ткани арт. 5369 от времени напыления на него металла, на фиг. 5 схема теплозвукоизоляционного покрытия.

Палатка для временного проживания людей в экстремальных условиях (фиг. 1) содержит крышу 1, боковую стенку 2, пол 3, дверь 4, окна 5, вентиляционные отверстия 6. Каркас палатки включает прямые трубчатые стойки 7, соединительные дуги 8 с одним или двумя боковыми отводами 9 и продольные стойки 10. Отверстие для печной трубы и гнезда в полу для фиксации нижних торцов стоек каркаса (или дополнительные продольные и поперечные связи) на чертежах не показаны. При необходимости, для большей ветровой устойчивости палатка может быть дополнительно снабжена канатными растяжками, традиционно используемыми для подобных сооружений (на чертеже не показано).

Следует отметить, что преимуществами палатки является скругленная форма каркаса палатки, что не позволяет дождевой воде или снегу скапливаться на крыше палатки, что неизбежно привело бы к разрушению конструкции. У палаток с ломаной формой каркаса в месте сопряжения крыши и боковой стенки на полотнище крыши неизбежно остается углубление, в котором начинает накапливаться вода. Чем больше воды, тем больше провисает тент на крыше и тем больше в него снова наливается воды до тех пор, пока не происходит разрушение каркаса.

Тентовый материал палатки (фиг. 2) выполнен в виде многослойного материала, ослабляющего тепловое излучение биологического объекта и отражающего инфракрасное излучение. Структура многослойного материала, представлена следующими слоями (фиг. 2): 1 - полиэфирный текстильный материал с водоотталкивающей пропиткой обеспечивает защиту биологического объекта от осадков в виде дождя и снега и сохранение высоких эксплуатационных свойств материалу в любых погодных условиях. Камуфлирующий рисунок, нанесенный на текстильную основу, может выполняться в цветовом фоне, максимально приближенном к фону окружающей среды нахождения объекта, что обеспечивает ему визуальный камуфляж в дневное время суток.

2 - микропористый мембранный слой выполнен из термопластичной полиуретановой смолы, с размером пор 1,3-1,6⋅10^-6 м. обладает высокими адгезионными свойствами к текстильному материалу, обеспечивает надежное соединение металлизированного слоя с текстильной основой. Пористая мембранная структура слоя обеспечивает возможность выведения пара на поверхность изделия, т.е. естественного охлаждения и снижения тепловой нагрузки на биологический объект. Воздух, находящийся в микропорах мембранного слоя, снижает его теплопроводность, создавая изолирующее воздушное пространство.

3 - металлизированный слой выполнен из нитрида титана и нанесен на материал со стороны термопластичной полиуретановой смолы на атомарно-молекулярном уровне в количестве 1-2 г/м², толщиной до 100 нм, обеспечивает теплоизоляцию и существенно ослабляет теплоотдачу и способствует отражению инфракрасного излучения заявляемого материала. Нитрид титана при нанесении его тонкой пленкой толщиной до 100 нанометров обеспечивает материалу высокие изоляционные свойства. Толщина слоя зависит от времени напыления металла на материал и влияет на пароводопроницаемые свойства материала, а также показатели, характеризующие степень его проводимости. Чем больше время напыления металла на материал, тем больше толщина металлизированного слоя и выше показатели проводимости материала. Однако увеличение толщины пленочного покрытия, т.е. увеличение количества наносимого металла более 2 г/м², ухудшает гигиенические показатели материала, так как уменьшается проницаемость воздуха и водяных паров. При нанесении нитрида титана в количестве менее 1 г/м² отражающая способность материала в инфракрасном излучении снижается.

Многослойный материал благодаря такой структуре хорошо драпируется, обладает водоотталкивающими, паропроницаемыми и теплозащитными свойствами, является теплоизолятором, отражает инфракрасное излучение и в случае применения текстильной основы с камуфлирующим рисунком обеспечивает визуальный камуфляж объекта.

Рассмотрим характеристики многослойного материала на примерах. Пример 1. На изнаночную сторону текстильного материала «Защита» арт. 3411 волокнистого состава 100% ПЭ (полиэфир) поверхностной плотности 160 г/м² с водоотталкивающей пропиткой и камуфлирующим покрытием «скалистые горы» нанесен пористый слой полиуретановой смолы толщиной 0,02 мм и размером пор 1,57⋅10^-6 м и тонкий слой нитрида титана в количестве 1,5 г/м², толщиной слоя 70 нм, для чего использован метод магнетронного распыления в глубоком вакууме (порядка 5⋅10^-5 мм рт.ст.), реализованный в мягких условиях, создаваемых низкотемпературной плазмой. Метод магнетронного распыления позволяет достаточно точно регулировать толщину металлического слоя, позволяет создавать структуры с определенной проводимостью. Для испытания материала на отражающие свойства инфракрасного излучения применялась система ночного видения, а именно бинокль ночного видения Yukon NVB Viking 3,5×40 RX (Yukon Advanced Optics®). Наблюдение велось за объектом, одетым сначала в обычный маскировочный костюм, а затем в костюм, изготовленный из заявляемого материала в полной темноте, при температуре окружающей среды +5°С. В обычном маскировочном костюме силуэтные очертания человека были хорошо видимы, а в костюме, изготовленном из заявляемого материала, объект был практически невидим.

Кроме того, проводилось исследование отражающей способности изготовленного многослойного материала на спектрофотометре Spekol-11. На фиг. 3 представлены данные, подтверждающие существенное увеличение спектрального коэффициента отражения заявляемого материала (на фиг. 3 обозначенного графиком 1) по сравнению с материалом, арт. 80406, «Габарит», волокнистого состава 100% ПЭ (полиэфир), поверхностной плотности 220 г/м², производитель «Чайковский текстиль», взятым для сравнения (на фиг. 3 обозначенного графиком 2). Пример 2. На изнаночную сторону текстильного материала арт.3456 волокнистого состава 100% ПЭ (полиэфир), поверхностной плотности 265 г/м². предназначенного для изготовления мобильных укрытий, согласно примеру 1, нанесен пористый слой полиуретановой смолы толщиной 0,02 мм и размером пор 1,57⋅10^-6 м и тонкий слой нитрида титана в количестве 2 г/м², толщиной слоя 90 нм. Для испытания материала на отражающую способность использовался тепловизор FLIR 15 (инфракрасная камера) - оптико-электронный измерительный прибор, работающий в инфракрасной области электромагнитного спектра. Фиксировалась температура поверхности теплоизлучающего объекта (человека), покрытого многослойным материалом. Исследования проводились в закрытом помещении при температуре окружающей среды +22°С. Тепловизор регистрировал на поверхности исследуемого объекта температурные точки, не превышающие +24°С.

Приведенные примеры подтверждают, что структура многослойного материала обладает теплоизолирующими свойствами и отражает инфракрасное излучение.

Процесс установки и разборки палатки предлагаемой конструкции осуществляется в следующем порядке.

Сначала собираются отдельные секции каркаса, которые затем соединяются между собой продольными стойками. На образовавшийся каркас натягивают тканевый тент, который могут дополнительно крепить канатными растяжками. Разборка палатки производится в обратном порядке.

При изготовлении каркаса за счет изменения длины продольных или поперечных стоек легко изменяются габаритные размеры палатки (длина, ширина и высота) в соответствии с конкретными требованиями заказчика.

Возможен вариант, когда для проживания людей в зимних условиях и с повышенным уровнем шума, например на временных аэродромах для эвакуации населения, пострадавшего от наводнения при весеннем паводке, утепляется тканевый тент палатки снаружи слоем теплозвукоизоляционного покрытия (фиг. 5), состоящего из жесткой 14 и перфорированной 17 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 15, прилегающий к жесткой стенке 14, и звукопоглощающий слой 16. прилегающий к перфорированной стенке 17. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10% ÷ 15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 16 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

В качестве материала звукоотражающего слоя 15 может быть применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия. В качестве материала звукоотражающего слоя 15 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.

Возможен вариант, когда звукоотражающий слой 15, прилегающий к жесткой стенке 14, выполнен с перфорацией (на чертеже не показана) из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. При этом перфорация на звукоотражающем слое 15 выполнена по аналогии дроссельных отверстий, являющихся горловиной резонаторов Гельмгольца. емкость которых определяется объемом звукоотражающего слоя 15, и прилегающей к нему жесткой стенкой 14 звукопоглощающего элемента.

Теплозвукоизоляционное покрытие работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 17 попадает на слой 16 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 15 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. Выполнение перфорации на звукоотражающим слое 15 способствует более эффективному шумоглушению на средних и высоких частотах, так как звуковые волны будут проходить через перфорацию 17 звукопоглощающего элемента и рассеиваться на слое 16 из звукопоглощающего материала, за счет отражающих свойств звукоотражающего слоя 15, а на высоких частотах будет работать резонансный поглотитель Гельмгольца, представленный объемом, заключенным между звукоотражающим слоя 15, и жесткой стенкой 14 звукопоглощающего элемента, и перфорацией в виде дроссельных отверстий, выполняющих функцию горловин резонаторов Гельмгольца.