Лекция 1. Введение (стр. 6 )

Для пальто практически определенной является толщина пакета материалов, равная 13,5 мм. Зависимость теплоизоляционных свойств одежды, в комплект которой входит пальто, от толщины пакета материалов в определенном диапазоне может быть выражена уравнениями

RСУМ=0,0828+0,0638δ-0,00240δ2;

RСУМ=0,79+0,01δ при 12<δ<20 мм,

Где RСУМ. ТУЛ - суммарное тепловое сопротивление одежды в области туловища, м2·ºС/Вт.

Лекция 7

Основные принципы проектирования одежды для защиты от тепла

1.  Влияние нагревающей среды на организм человека

2.  Требования к бытовой и специальной одежде.

Повышение температуры воздуха сопровождается расширением периферических сосудов и перераспределением крови. Большая масса крови переходит на периферию, теплопроводность кожи увеличивается, так как кровь является лучшим проводником тепла, чем кожа. При расширении сосудов повышается проницаемость их стенок, и в тканевые щели поступает жидкость. Это ведет к увеличению испарения жидкости через кожу путем диффузии и последующему снижению температуры кожи.

В результате усиления периферического кровоснабжения теплоотдача может увеличиваться на 90%. Однако такое перераспределение крови усиливает нагрузку на сердечно-сосудистую систему, реакция со стороны которой выражается, в частности, в изменении артериального давления и частоты сердечных сокращений.

При повышении температуры кожи до 350С начинается работа потовых желез, одновременно увеличивается и секреция сальных желез. У лиц, адаптированных к высокой температуре, потоотделение, а также секреция сальных желез усилены. Охлаждаясь путем испарения, выделяющейся пот также служит защитой организма от солнечной радиации. Пот частично отражает и задерживает инфракрасные и даже ультрафиолетовые лучи. Проникновение ультрафиолетовых лучей задерживает также <<экран>>, образующийся в результате расширения сосудов кожи.

Вместе с потом выделяется большое количество хлоридов, что может привести к появлению функционального расстройства нервной системы (судороги, рвота и т. д ). Начиная с температуры воздуха 3800С (при влажности 29-38%) возникает опасность появления тепловых ударов. Предельные значения температуры воздуха зависит от одежды, физической активности человека, влажности воздуха, скорости его движения, интенсивности солнечной радиации.

К тепловой нагрузке женщины менее устойчивы, чем мужчины. Например, при температуре воздуха 500С и влажности 29% выраженные функциональные изменения у обнаженных мужчин (в покое) наступают через 2-2,5 ч, у женщин - через 1,7-2,2 ч. При одной и той же тепловой нагрузке изменения со стороны сердечно-сосудистой системы у женщин выражены в большей степени, чем у мужчин. Одна из причин худшей переносимости женщинами тепловой нагрузки – меньшее потоотделение, обуславливающее меньшую теплоотдачу.

При интенсивном солнечном свете и длительной его экспозиции возникают фотодерматиты. Степень раздражения кожи в значительной мере зависит от ультрафиолетовой радиации. При акклиматизации в коже образуется пигмент, сообщающий ей способность переносить более длительное и интенсивное воздействие солнечной радиации. Увеличивается также толщина эпидермиса, теплопроводность кожи понижается, т. е. Несколько уменьшается внешняя тепловая нагрузка.

Наряду с этим при длительном воздействии теплового фактора на организм человека (в жарком климате, при работе в горячих цехах) в организме могут наблюдаться нарушения водного, солевого, витаминного обмена, изменения морфологического состава крови, угнетение секретной деятельности желудочно-кишечного тракта.

Отмечено, что в жарком пустынном климате Средней Азии в летний период (tв=26-280С ночью) механизмы терморегуляции работающих находятся в чрезмерном напряжении. У многих обследуемых наблюдается понижение систолического состояния ( с потерей 1-1,5% массы тела), характерная отечность конечностей ( стоп кистей), адинамия, резкое понижение работоспособности, постоянная жажда.

Не прекращающееся в течение длительного времени напряжение механизма терморегуляции приводит в конечном счете к истощению защитных сил организма, возникновению патологии, в первую очередь со стороны сердечно-сосудистой системы и органов пищеварения, наблюдается преждевременное старение.

Данные о терморегуляции организма человека при повышенной температуре окружающей среды позволяют судить о роли одежды в том или ином случае.

Например, при температуре воздуха, не превышающей температуру кожи (tв=30-320С), легкая одежда, оставляющая открытой большую часть поверхности тела, способствует улучшению теплового состояния организма, так как открытая поверхность имеет более выгодные условия, чем закрытая, для теплоотдачи как путем конвенции и радиации, так и путем испарения влаги. Если при этом человек подвергается интенсивному воздействию солнечной радиации, то температура кожи открытых участков тела значительно повышается (6-90С). При обнажении большой поверхности тела возникает опасность повышения температуры тела, поэтому применение в этих условиях легкой одежды не принесет облегчения.

Одежда предохраняет от воздействия лучистого тепла. В пустыне одежда необходима как защита от чрезмерной солнечной радиации и потери влаги, в горячих цехах - от воздействия инфракрасной радиации. Под одеждой образуется более благоприятный микроклимат, характеризующийся более низкой температурой и более высокой влажностью пододежного воздуха.

Лекция 8

Основные принципы проектирования одежды специального назначения

При детализации совокупности свойств проектируемой спецодежды, наиболее полно обеспечивается при переходе, предложенном профессором , который указывает, что построение структуры свойств должно основываться на анализе двух систем:

1.  Функция – требования - свойства.

физическая среда

2.  Человек – одежда

социальная среда

Рассмотрим далее совокупность свойств спецодежды, определяющих ее соответствие функциональным требованиям.

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА. Защитные свойства спецодежды обеспечиваются в основном за счет правильного выбора, а в ряде случаев и создания специальных материалов. Поэтому основными показателями защитных свойств спецодежды являются защитные показатели материалов, номенклатура которых определяется комплексом опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) в конкретных производственных условиях.

Вместе с тем существенное значение в достижении оптимальной защитной эффективности спецодежды имеет и конструктивное решение. При этом возможны следующие варианты: требуются локальное усилие защитных свойств материалов спецодежды; требуется защита только отдельных участков спецодежды; требуется локальная защита от различных ОВПФ, причем зоны их воздействия могут быть достаточно определенно идентифицированы

Кроме того, конструктивные элементы не должны снижать защитной эффективности, достигнутой за счет материалов, и аккумулировать ОВПФ, то есть их выбор на этапе проектирования спецодежды должен производиться с учетом вида, агрегатного состояния и характера воздействия ОВПФ.

Таким образом, защитные свойства спецодежды определяются защитными свойствами материалов и соответствием конструкции спецодежды топографии воздействия ОВПФ. Последнее может быть охарактеризовано соответствием поверхности воздействия ОВПФ (геометрические параметры) характеру воздействия ОВПФ (структурные параметры, обусловливающие отсутствие возможности непосредственного проникновения ОВПФ в пододежное пространство).

Соответствие конструкции изделия поверхности воздействия ОВПФ предлагается оценивать тремя показателями: степенью укрытости (отношением поверхности тела человека, фактически защищенной спецодеждой, к поверхности, которую необходимо защитить); рациональностью расположения мест соединений деталей спецодежды(оцениваемую из условия нежелательности расположения швов и разъемных соединений в местах интенсивного воздействия ОВПФ) и рациональностью распределения материалов по зонам воздействия (соответствие топографии воздействия ОВПФ по защитным свойствам), которая приобретает особое значение в условиях разнонаправленного воздействия нескольких ОВПФ.

Соответствие конструкции изделия характеру воздействия ОВПФ целесообразно определять для соединений (разъемных и неразъемных), краев изделия (низа изделия, низа рукавов, низа брюк, низа горловины) и для таких элементов, как карманы, различные складки и так далее (отсутствие мест аккумулированных жидких ОВПФ, брызг металла, токсичной пыли и тому подобного).

Целесообразность такого разделения защитных свойств обусловлена логической последовательностью проектирования защитных функций спецодежды.

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Если в бытовой одежде защитные свойства, как правило, совпадают с гигиеническими, а именно являются составной частью последних, то в спецодежде эти группы свойств обеспечивают выполнение разных функций. Исходя из целевого назначения спецодежды, к ее гигиеническим свойствам будем относить свойства, обеспечивающие отведение продуктов жизнедеятельности организма человека (тепло, влага, антропотоксины) из пододежного пространства в окружающую среду.

Известно, что отдача тепла организмом человека осуществляется в основном теплопроводностью (кондукцией), конвенцией, излучением (радиацией), дыханием и испарением (21). Из всего количества тепла, отдаваемого организмом человека в окружающую среду, теплоотдача кондукцией обычно составляет небольшую величину, и при тепловых расчетах ею обычно пренебрегают.

Поэтому в основу деления гигиенических свойств спецодежды следует положить ее характеристики, обусловливающие эффективность теплоотдачи радиацией (сопротивление тепловому потоку), конвекцией (вентилируемость) и испарением (эффективность отведения пододежной влаги).

Каждая из перечисленных подгрупп свойств определяется соответствующими характеристиками материалов и рациональностью конструкции спецодежды. Так, сопротивление тепловому потоку в значительной мере обусловлено теплофизическими свойствами материалов: термическим сопротивлением, теплоемкостью (характеризующей тепловую инерцию материалов) и температуропроводностью (характеризующей скорость выравнивания температуры внутри материала). Однако с учетом физиолого-гигиенических исследований существенное влияние на эффективность отведения тепла из пододежного пространства оказывает рациональная структура пакета одежды (толщина воздушных прослоек между материалами), а также соответствие структуры пакета одежды локальному теплообмену человека по участкам (туловище, руки, бедра, голени, стопы ног).

ВЕНТИЛИРУЕМОСТЬ как показатель свойств спецодежды, обеспечивающих в известных пределах теплоотведение с поверхности тела человека и удаление из пододежного пространства летучих продуктов обмена, является наиболее ценным показателем для спецодежды фильтрующего типа. При этом представляется необходимым оценивать как свойства проницаемости тканей, так и конструктивные средства обеспечения вентилируемости (рациональность расположения вентиляционных отверстий, “эффект мехов”, характеризующий принудительную циркуляцию пододежного воздуха во время движений работающего).

К сожалению, количественные методы оценки этих очень важных показателей отсутствуют.

Свойства спецодежды, обеспечивающие эффективность отведения пододежной влаги, приобретают особо важное значение в условиях малого градиента температур кожа человека – производственная среда, когда воздухообмен сохраняет свое значение лишь постольку, поскольку усиливает испарение пота и отведение его паров (24).

Эти свойства определяются сорбционными свойствами материалов (гигроскопичность, влагоемкость). Эффективность испарения в основном зависит от величины поверхности открытых участков тела, однако применение таких конструктивных решений в спецодежде ограничено в силу необходимости обеспечения защитных требований. В условиях локального воздействия ОВПФ улучшить эффективность отведения пододежной влаги можно и за счет применения материалов, обладающих различной сорбционной способностью (в соответствии с топографией потоотделения).

АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Антропометрическое соответствие спецодежды размерам и форме тела человека целесообразно рассматривать с двух позиций: соответствие конструкции изделия размерам и форме тела человека в статике (соразмерность, баланс) и в динамике, то есть при выполнении им производственных операций (динамическое соответствие). Динамическое соответствие для спецодежды имеет функциональный характер. В конкретном случае оно обеспечивается в результате учета динамического прироста антропометрических измерений при конструировании (как следствие – ухудшение статического соответствия), учета эластических свойств материалов и использования оригинальных конструктивных решений (например, введение “раздвижных” участков в местах наибольшего динамического прироста антропометрических измерений), уменьшающих общее перемещение одежды относительно тела человека при движении.

С учетом целевого назначения спецодежды динамическое соответствие конструкции должно обеспечить максимальную свободу движений при ограниченном перемещении спецодежды относительно тела человека, поскольку значительное перемещение одежды может повлечь за собой обнажение участков тела и тем самым привести к возможности непосредственного воздействия ОВПФ на кожу человека. Часто такое перемещение невозможно вследствие плотного прилегания спецодежды к телу на краевых участках, диктуемого защитными требованиями.

Оценка динамического соответствия спецодежды в настоящее время осуществляется по отзывам потребителей на этапе опытной носки. Такая субъективная оценка свойства изделия отражает уровень качества через опыт, традиции и привычки субъекта, производящего оценку. Надежные методы объективной оценки этого свойства в настоящее время отсутствуют, однако все предлагаемые методы так или иначе связаны с оценкой свойств в трех направлениях: определение уровня деформаций в напряженных участки одежды, величина перемещения одежды относительно тела человека и степень ограничения движений.

Эти направления характеризуют в определенной степени подгруппы свойств, но разделение их до достаточного уровня детализации (единичные показатели) не может быть выполнено без проведения самостоятельных исследований.

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. К группе психофизиологических свойств относят спецодежды, воспринимаемые человеком в ощущениях – масса изделия, воздействие на кожу, электризуемость и тому подобное. Эти свойства в определенных диапазонах величин не оказывают существенного влияния на физиологические функции человека. Однако при прочих равных условиях они приобретают функциональное значение. Так, повышенная электризуемость материалов спецодежды влечет за собой раздражение рецепторов кожи, иногда вызывает головные боли, плохой сон и другие неприятные симптомы.

Кроме этих показателей, в группу психофизиологических отнесены и чисто психологические показатели: удобство снятия и надевания, удобство пользования отдельными элементами. С учетом достаточно быстрой адоптации человека к изменениям в конструкции эти свойства не имеют существенного значения, но на этапе опытной носки они могут вызывать отрицательную реакцию потребителей.

ЭСТЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Известно, что изделие, достаточно полно и всесторонне отвечающее комплексу предъявляемых к нему требований, то есть изделие, все свойства которого уже получили высокую оценку (кроме собственно эстетических), имеет все объективные предпосылки быть полноценным также и в эстетическом плане. Особое значение это положение приобретает для спецодежды, которая прежде всего должна удовлетворять утилитарные потребности. Поэтому основными показателями эстетических свойств следует считать показатели, определяющие соответствие эстетических свойств спецодежды функциональному назначению: функционально-конструктивная целесообразность; рациональность членения формы; соответствие эстетическим факторам производственной среды.

Вместе с тем изделие может достаточно хорошо функционировать, но при этом его форма может оказаться негармоничной. Учитывая, что эстетические свойства спецодежды должны способствовать не только повышению эффективности труда, но и идеологическому воспитанию коммунистического отношения человека к труду, необходимо оценивать эстетические свойства спецодежды и по критериям композиционной целостности: целостности формы, соответствию формы конструкции и материалам, взаимосвязи формы и цвета. Перечисленные свойства в основном удовлетворяют потребности человека в восприятии прекрасного.

Специфическую группу эстетических свойств составляют те из них, которые отвечают потребности человека испытывать моральное удовлетворение от обладания изделием. Критериями престижности являются оригинальность изделия и его внешний вид. Однако в отличие от бытовой одежды совокупность средств обеспечения этих свойств определяется оригинальным решением утилитарных функций спецодежды, а не отправным моментом разработки. Так покрой спецодежды может быть очень своеобразным, но не являться следствием внешней “эстетизации” спецодежды, а оправдан, например, с позиции обеспечения необходимого воздухообмена пододежного пространства.

Включение в номенклатуру показателей качества спецодежды показателя “соответствие моде”, на наш взгляд, нецелесообразно, поскольку связь с модой в спецодежде прослеживается весьма слабо и лишь в той мере, в которой используются тенденции современной моды к практичности и функциональности.

Все имеющиеся классификации показателей свойств спецодежды обычно включают группу эксплуатационных, причем эта группа рассматривается на одном уровне детализации с защитными, гигиеническими и другими функциональными свойствами.

На наш взгляд, такое разделение не верно и является формальным, поскольку в нем отсутствует единый классификационный признак детализации свойств.

Наконец, показатели, которыми обычно характеризуют эксплуатационные свойства, не всегда таковыми являются. Так, показатель разрывная “нагрузка”, указанный в технической документации на готовую ткань, не является эксплуатационным, так как при проектировании спецодежды разработчиков интересует не столько исходная величина этого показателя, сколько способность ткани сохранять прочность при комплексном воздействии факторов производственной среды в течение определенного времени эксплуатации.

Периоды носки

1

Восстановительные мероприятия

Группа свойств

Показатели свойств

Факторы эксплуатации

Воздействие ОВПФ

Климатическое воздействие

Воздействие человека

Стирка (химчистка)

Повторные прпиты

Замена накладок

Мелкий ремонт

кислоты

истирание

разрывы

Общее загрязнение

инсоляция

температура

влажность

Увлажнение по

загрязнение

деформации

Физико-хим

усадка

температура

Сушка

защитные

кислотопроницаемость

¯

¯

¯

¯

¯

¯

­

­

Сопротивление истиранию

¯

¯

¯

¯

Сопротивление разрыву

¯

¯

¯

¯

¯

Гигиенические

Теплопро водность

¯

¯

Проницаемость

¯

¯

¯

¯

­

­

сорбционные

¯

¯

¯

¯

­

­

антропометрические

соразмерность

¯

Соответствие форме тела человека

¯

¯

Степень ограничения движения

¯

Масса изделия

¯

¯

¯

¯

­

­

Внешний вид

¯

¯

¯

¯

¯

¯

¯

­

¯

­

­

­

Характерной трудностью для проектирования спецодежды является установление необходимого входного уровня свойств и ресурса по этим свойствам для заданных условий эксплуатации. Поэтому крайне трудно установить такой порядок испытаний, который бы позволил на этапе проектирования определять показатели эксплуатационных свойств спецодежды, а тем более показатели надежности, которые характеризуют следующие свойства: