لباس فشار

[چپ|بندانگشتی|200px|یک لباس خلبان [لاکهید یو-۲]]
**لباس فشار** () نوعی لباس محیطی است که توسط خلبانان ارتفاع بالا پوشیده می‌شود؛ خلبانانی که ممکن است در ارتفاعاتی پرواز کنند که در آن فشار اتمسفری برای زنده ماندن یک فرد بدون محافظ بسیار کم است، حتی اگر اکسیژن خالص با فشار مثبت تنفس کند. چنین لباس‌هایی ممکن است یا تمام‌فشار (مانند یک لباس فضانوردی) یا نیمه‌فشار (که توسط خدمه پرواز استفاده می‌شود) باشند. لباس‌های نیمه‌فشار با ایجاد فشار متقابل مکانیکی برای کمک به تنفس در ارتفاع کار می‌کنند.

## پیش‌زمینه
منطقه از سطح دریا تا حدود  به عنوان **منطقه کارآمد فیزیولوژیکی** شناخته می‌شود. سطوح اکسیژن معمولاً برای فعالیت انسان بدون اکسیژن مکمل به اندازه کافی بالا است و بیماری ناشی از کاهش ناگهانی فشار نادر است.

منطقه **نقص فیزیولوژیکی** از ارتفاع  تا حدود  گسترش می‌یابد. در این منطقه خطر مشکلاتی مانند هیپوکسی، دیسباریسم گازهای محبوس شده (که در آن گاز محبوس در بدن منبسط می‌شود) و دیسباریسم گازهای خارج شده (که در آن گازهای محلول مانند نیتروژن ممکن است در بافت‌ها تشکیل شوند، یعنی همان بیماری ناشی از کاهش ناگهانی فشار) افزایش می‌یابد. بالاتر از تقریباً ، گاز تنفسی غنی از اکسیژن برای شبیه‌سازی اکسیژن موجود در اتمسفر پایین مورد نیاز است، در حالی که بالاتر از  اکسیژن باید تحت فشار مثبت باشد. بالاتر از ، تنفس امکان‌پذیر نیست زیرا فشاری که در آن ریه‌ها دی‌اکسید کربن دفع می‌کنند (تقریباً ۸۷ میلی‌متر جیوه) از فشار هوای بیرون بیشتر است. فراتر از ارتفاع  که به نام حد آرمسترانگ شناخته می‌شود، مایعات در گلو و ریه‌ها به جوش می‌آیند. به‌طور کلی، از اکسیژن ۱۰۰٪ برای حفظ ارتفاع معادل  استفاده می‌شود.

### روش‌های عملیاتی
به‌طور کلی، لباس‌های فشار یا با فشرده‌سازی غیرمستقیم بدن انسان یا با فشرده‌سازی مستقیم آن کار می‌کنند.

#### فشرده‌سازی غیرمستقیم
بندانگشتی|یک لباس فشار با فشرده‌سازی غیرمستقیم بدون پوشش بالستیک خارجی، که چین‌های پیچیده پارچه، حلقه‌های پشتیبان چین داخلی و مجموعه‌های لولای کابل منعطف در مفاصل با حجم ثابت را نشان می‌دهد.
فشرده‌سازی غیرمستقیم معمولاً با محصور کردن بدن در یک محفظه گاز انجام می‌شود. برای این نوع، تلاش‌های طراحی بر فشرده‌سازی و نگه داشتن گاز در فشاری یکسان در اطراف بدن هنگام حرکت کاربر متمرکز است، به طوری که فشار گاز یا محفظه لباس مانع از حرکت بدن فرد نشود.

حفظ فشار گاز ثابت در هنگام حرکت کاربر دشوار است، زیرا حجم داخلی یک لباس بادی با ساختار ساده در هنگام خم شدن مفاصل تغییر می‌کند. فشار گاز مدام سعی می‌کند بدن کاربر را به وضعیتی براند که در آن لباس به حداکثر حجم خود باد شده باشد. حرکت بر خلاف این فشار گاز می‌تواند بسیار دشوار و برای پوشنده لباس خسته‌کننده باشد و میزان کاری را که می‌توان با استفاده از لباس انجام داد محدود کند.

لباس‌های فشرده‌سازی غیرمستقیم معمولاً به ساختارهای مکانیکی دنده‌ای پیچیده در مفاصل نیاز دارند که چین‌ها یا جیب‌های منعطف اما غیرکشسان در پوسته لباس ایجاد می‌کنند تا حجم لباس را در هنگام حرکت کاربر ثابت نگه دارند. این جیب‌ها در هر دو طرف یک مفصل منعطف وجود دارند و طوری طراحی شده‌اند که با هم کار کنند، به طوری که وقتی مفصلی خم می‌شود، چین‌های یک طرف مفصل فشرده شده و حجم آن‌ها کاهش می‌یابد، در حالی که چین‌های سمت مقابل رها شده و حجم آن‌ها افزایش می‌یابد. ساختارهای دنده‌ای معمولاً با کابل‌های سیمی یا تسمه‌های پارچه‌ای مهار می‌شوند تا حرکت آن‌ها محدود شود و از حالت‌های خمشی غیرعادی که ممکن است باعث ساییدگی بدن کاربر شود، جلوگیری شود.

این ساختارهای مفصلی با حجم ثابت، خستگی کاربر را به شدت کاهش می‌دهند تا آن‌ها مجبور نباشند به‌طور مداوم با فشار لباس مبارزه کنند.

#### فشرده‌سازی مستقیم

بندانگشتی|نمایش اجزای عملکردی یک لباس فشار کپستن (capstan) با فشرده‌سازی مستقیم: A - اتصال شیلنگ باد به منبع هوای خارجی، B - لوله الاستیک منعطف محصور در یک تونل پارچه‌ای غیرکشسان در طول اندام، C - نوارهای پارچه‌ای متناوب برای فشرده‌سازی لباس هنگام باد شدن کپستن، D - چین‌های بنددار برای شخصی‌سازی تناسب لباس پارچه‌ای با آناتومی کاربر.
فشرده‌سازی مستقیم شامل اعمال فشار مستقیم به بدن انسان با استفاده از مواد لباس است، معمولاً بدون هیچ محفظه گاز اضافی در اطراف کاربر، که در عوض توسط یک ساختار کابین صلب بیرونی که فرد را محصور کرده تأمین می‌شود.

یک روش مورد استفاده برای این کار به عنوان لباس «کپستن» (Capstan suit) شناخته می‌شود که از یک لوله بادی قابل فشرده‌سازی به نام کپستن استفاده می‌کند که توسط نوارهای پارچه‌ای متناوب احاطه شده است. این نوارها به دور لوله هوا پیچیده شده و به یک پارچه غیرکشسان متصل می‌شوند که کاملاً با شکل بدن کاربر مطابقت دارد.

برای ایجاد یک تناسب کاملاً چسبان با بدن کاربر، گروه‌هایی از بندها در طول هر اندام وجود دارد. همچنین ممکن است زیپ‌هایی در طول اندام تعبیه شود تا فضای کافی برای پوشیدن لباس فراهم گردد. برای اعمال فشار، لوله کپستن تحت فشار قرار می‌گیرد که باعث افزایش قطر آن و اعمال فشار به نوارهای پارچه‌ای می‌شود. سپس این نوارها مواد لباس را به صورت جانبی در اطراف بدن کاربر تنگ‌تر می‌کنند.

یک مشکل در این طراحی این است که پارچه لباس قادر نیست مستقیماً در نواحی که سطح بدن به سمت داخل منحنی می‌شود (مانند زیر بغل، پشت زانو، جلو و عقب ناحیه میان‌دوراه و در امتداد ستون فقرات) فشار وارد کند.

در این موارد ممکن است از ساختارهای کیسه هوای بادی یا فوم صلب قالب‌گیری شده استفاده شود که در این حفره‌ها قرار می‌گیرند تا فشار مستقیم پوست را در جاهایی که پارچه لباس قادر به برقراری تماس مستقیم نیست، تأمین کنند. 

### انواع
لباس‌های فشار جزئی تنها بخش‌های خاصی از بدن را تحت فشار قرار می‌دهند. این لباس‌ها فقط می‌توانند تا ارتفاع معینی محافظت ایجاد کنند. آن‌ها برای دوره‌های زمانی طولانی در فشار محیطی پایین، محافظت کافی فراهم نمی‌کنند. در مقابل، لباس‌های فشار کامل تمام بدن را تحت فشار قرار می‌دهند. این لباس‌ها هیچ محدودیت ارتفاعی ندارند.

### قرارگیری در معرض فضا بدون لباس فضانوردی

بدن انسان می‌تواند برای مدت کوتاهی در خلأ سخت فضا بدون محافظ دوام بیاورد، برخلاف تصویرسازی‌های متفاوتی که در بسیاری از آثار محبوب علمی-تخیلی ارائه می‌شود. گوشت انسان در چنین شرایطی تا حدود دو برابر اندازه خود منبسط می‌شود و به جای جلوه یک بادکنک بیش از حد پر شده، جلوه بصری یک بدن‌ساز را پیدا می‌کند. هوشیاری با شروع اثرات هیپوکسی تا ۱۵ ثانیه حفظ می‌شود. هیچ اثر انجماد آنی رخ نمی‌دهد زیرا تمام گرما باید از طریق تابش گرمایی یا تبخیر سطحی مایعات از دست برود و خون نیز نمی‌جوشد زیرا در داخل بدن تحت فشار باقی می‌ماند. بزرگترین خطر در تلاش برای حبس کردن نفس قبل از قرارگیری در معرض خلأ است، زیرا افت فشار کنترل‌نشده متعاقب آن می‌تواند به ریه‌ها آسیب برساند. این اثرات از طریق حوادث مختلف (از جمله در شرایط ارتفاع بسیار زیاد، فضای بیرونی و محفظه‌های خلأ آموزشی) تأیید شده است.

پوست انسان نیازی به محافظت در برابر خلأ ندارد و به خودی خود در برابر گاز غیرقابل نفوذ است. در عوض، پوست فقط نیاز به فشرده‌سازی مکانیکی دارد تا شکل طبیعی خود را حفظ کند. این کار را می‌توان با یک لباس کشسان چسبان و یک کلاه ایمنی برای نگه داشتن گازهای تنفسی انجام داد که به عنوان لباس فعالیت فضایی شناخته می‌شود.

## تاریخچه
### اتحاد جماهیر شوروی
در اتحاد جماهیر شوروی، نخستین لباس فشار کامل توسط مهندس چرتوفسکی در سنت پترزبورگ در سال ۱۹۳۱ طراحی شد. مدل CH-1 یک لباس ساده ضد فشار با کلاه ایمنی بود که مفصل نداشت، بنابراین حرکت دادن دست‌ها و پاها هنگام تحت فشار بودن لباس، مستلزم نیروی زیادی بود. این مشکل در لباس‌های بعدی برطرف شد. کار بر روی لباس‌های فشار کامل در طول سال‌های ۱۹۳۶-۱۹۴۱ توسط مؤسسه مرکزی اروهایروداینامیکس (TsAGI) انجام شد و کارهای مشابهی توسط مؤسسه پژوهشی پرواز گروموف (LII) پس از جنگ جهانی دوم صورت گرفت. LII چهار لباس فشار کامل آزمایشی برای خدمه پرواز تولید کرد و در سال ۱۹۵۹ کار بر روی لباس‌های فشار کامل برای پروازهای فضایی را آغاز نمود. چرتوفسکی نام لباس فضانوردی (skafander) را برای لباس‌های فشار کامل به کار برد که از واژه فرانسوی scaphandre (به معنی لباس غواصی) گرفته شده بود؛ از آن زمان «اسکافاندر» به اصطلاحی تبدیل شده است که روس‌ها برای اشاره به لباس غواصی استاندارد یا لباس فضانوردی استفاده می‌کنند.

### هالدین-دیویس
[بندانگشتی|چپ|250px|هوانورد ایتالیایی [ماریو پزی (هوانورد)|ماریو پزی در لباس فشار ارتفاع بالای خود، حدود سال ۱۹۳۷]]
در سال ۱۹۳۱، مارک ریج آمریکایی شیفته شکستن رکورد جهانی ارتفاع در یک بالون با سبد باز شد. او با تشخیص اینکه این پرواز به لباس‌های محافظ تخصصی نیاز دارد، در سال ۱۹۳۳ به بریتانیا رفت و در آنجا با جان اسکات هالدین، فیزیولوژیست اسکاتلندی ملاقات کرد که در دهه ۱۹۲۰ طرحی برای یک لباس فشار کامل پارچه‌ای منتشر کرده بود. این دو از رابرت هنری دیویس از شرکت «سیبی گورمن»، مخترع دستگاه نجات دیویس کمک گرفتند و با منابع هالدین و دیویس، یک نمونه اولیه لباس ساخته شد. ریج آن را در یک محفظه کم‌فشار تا ارتفاع شبیه‌سازی شده ۵۰٬۰۰۰ پا آزمایش کرد. با این حال، او هیچ حمایتی برای ادامه کار دریافت نکرد و هرگز تلاش خود را برای رکورد جهانی انجام نداد.

در ۲۸ سپتامبر ۱۹۳۶، فرمانده گردان اف.آر.دی. سوین از نیروی هوایی سلطنتی، رکورد رسمی ارتفاع جهانی را در ۴۹٬۹۶۷ پا با یک هواپیمای بریستول نوع ۱۳۸ در حالی که لباسی مشابه پوشیده بود، ثبت کرد.

### وایلی پست
در سال ۱۹۳۴، هوانورد وایلی پست با همکاری راسل کالی از شرکت بی‌اف‌گودریچ، نخستین لباس فشار کاربردی جهان را تولید کردند. بدنه لباس دارای سه لایه بود: لباس زیر بلند، یک کیسه هوای لاستیکی تحت فشار، و یک لباس بیرونی از پارچه چتر نجات لاستیکی که به فریم دارای مفاصل دست و پا متصل شده بود. این مفاصل به پست اجازه می‌داد تا کنترل‌های هواپیما را به کار بگیرد و به سمت هواپیما راه برود. دستکش‌هایی از پوست خوک، چکمه‌های لاستیکی و یک کلاه آلومینیومی و پلاستیکی با صفحه محافظ صورت جداشونده که می‌توانست هدفون و میکروفون گلو را در خود جای دهد، به فریم متصل بودند. در نخستین پرواز با استفاده از این لباس در ۵ سپتامبر ۱۹۳۴، پست به ارتفاع ۴۰٬۰۰۰ پایی بر فراز شیکاگو رسید و در پروازهای بعدی به ۵۰٬۰۰۰ پا دست یافت.

### جنگ جهانی دوم
[بندانگشتی|[فرانسیس گری پاورز در سال ۱۹۶۰، در حالی که لباس فشار ویژه خود را برای پرواز در استراتوسفر پوشیده است.]]
در ایالات متحده، تلاش زیادی برای توسعه لباس‌های فشار در طول جنگ جهانی دوم انجام شد. در حالی که بی‌اف‌گودریچ پیشرو این حوزه بود، شرکت‌های دیگری مانند Arrowhead Rubber، گودیر تایر و یو‌اس رابر نیز در این تحقیقات مشارکت داشتند. دانشگاه مینه‌سوتا با بل ایرکرفت و مؤسسه ملی فناوری و استانداردها همکاری کرد. دفتر استاندارد و دانشگاه کالیفرنیا به عنوان مراکز تبادل اطلاعات برای توزیع داده‌ها بین تمام شرکت‌های درگیر عمل کردند. هیچ لباس فشار کاملاً متحرک و مؤثری در جنگ جهانی دوم تولید نشد، اما این تلاش‌ها پایه ارزشمندی برای توسعه‌های بعدی فراهم کرد.

[بندانگشتی|چپ|200px|[جوزف ای واکر در یک لباس فشار جزئی اولیه نیروی هوایی]]

### شرکت دیوید کلارک
پس از جنگ، جنگ سرد باعث تداوم بودجه توسعه هوانوردی شد که شامل تحقیقات در ارتفاع و سرعت بالا مانند پروژه بل ایکس-۱ ناکا بود. جیمز هنری از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی یک لباس فشار جزئی ابداع کرد که از یک ماسک اکسیژن برای تأمین اکسیژن تحت فشار استفاده می‌کرد. در این لباس، فشار گاز همچنین لوله‌های لاستیکی به نام «کاپستان» را باد می‌کرد تا لباس را سفت کرده و فشار متقابل مکانیکی کافی برای متعادل کردن فشار تنفسی لازم جهت جلوگیری از هیپوکسی در ارتفاع خاص فراهم کند. شرکت دیوید کلارک پشتیبانی فنی و منابع را فراهم کرد و یک نمونه اولیه در سال ۱۹۴۶ در فرودگاه صحرایی رایت تا ارتفاع شبیه‌سازی شده ۹۰٬۰۰۰ پا آزمایش شد. طراحی هنری متعاقباً توسط شرکت دیوید کلارک به لباس‌های پرواز S-1 و T-1 تبدیل شد که توسط خلبانان ایکس-۱ استفاده می‌شد. پس از ایکس-۱، هواپیمای داگلاس دی-۵۵۸-۲ اسکای‌راکت معرفی شد که هدف آن فراتر رفتن از سرعت ۲ ماخ بود و به لباس فشار بهبودیافته‌ای نیاز داشت. دیوید کلارک در سال ۱۹۵۱ با نخستین لباس فشار کامل خود، یعنی «مدل ۴»، برنده قرارداد شد؛ این لباس نخستین بار در سال ۱۹۵۳ توسط هوانورد سپاه تفنگداران دریایی ایالات متحده آمریکا، ماریون ای کارل پوشیده شد. او نخستین هوانورد نظامی ایالات متحده شد که یک لباس فشار کامل پوشید و در همان زمان رکورد غیررسمی ارتفاع جهانی را با اسکای‌راکت ثبت کرد.

[بندانگشتی|راست|200px|فضانورد [گوردون کوپر با کلاه ایمنی و لباس فشار]]

### گودریچ Mk III و IV
نیازهای ایالات متحده به هواپیماهای شناسایی در ارتفاع بالا مانند لاکهید یو-۲ و جنگنده‌هایی برای رهگیری هواپیماهای ارتفاع بالای شوروی، باعث شد نیروی دریایی ایالات متحده در دهه ۱۹۵۰ مأمور توسعه یک لباس فشار کامل شود. نیروی دریایی با همکاری بی‌اف‌گودریچ و Arrowhead Rubber، مجموعه‌ای از طرح‌ها را تولید کرد که به مدل‌های گودریچ Mk III و IV ختم شد. اگرچه این لباس‌ها برای استفاده در هواپیما در نظر گرفته شده بودند، اما مدل Mk IV بعداً با اصلاحاتی توسط ناسا برای برنامه فضایی مرکوری با نام نیوی مارک وی مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان، دیوید کلارک قرارداد تولید لباس برای پروژه نورث امریکن ایکس-۱۵ را به دست آورد؛ لباس‌های XMC-2 این شرکت به عنوان نخستین لباس‌های فضانوردی ایالات متحده تایید شدند.

### نیروی هوایی سلطنتی
مؤسسه طب هوانوردی نیروی هوایی سلطنتی (RAF IAM) و مؤسسه سلطنتی هواپیما یک کلاه ایمنی فشار جزئی توسعه دادند که با یک لباس مدل کاپستان خریداری شده از آمریکا استفاده می‌شد. این لباس توسط والتر گیب و ناوبرش برای ثبت رکورد جهانی ارتفاع در ۲۹ اوت ۱۹۵۵ با یک هواپیمای انگلیش الکتریک کانبرا پوشیده شد. با این حال، ارزیابی لباس نشان داد که مانع حرکت پوشنده می‌شود و با سیستم‌های نجات نیروی هوایی سلطنتی (RAF) به‌خوبی ادغام نمی‌گردد. در عوض، RAF IAM یک لباس با پوشش حداقلی پیشنهاد کرد که محافظت لازم برای «پایین آمدن اضطراری» را فراهم می‌کرد. نیروی هوایی سلطنتی هرگز لباس فشار جزئی صادر نکرد و به جای آن استفاده از شلوارهای ضد شتاب را به همراه جلیقه‌های فشار (که فشار متقابل مکانیکی به سینه پوشنده وارد می‌کرد) ترجیح داد.

## جستارهای وابسته
* تجهیزات حفاظتی شخصی
* حد آرمسترانگ
* لباس پرواز
* لباس فضانوردی
* نیوی مارک چهار

## منابع

* 

## پیوند به بیرون

رده:اختراع‌های اتحاد شوروی
رده:پزشکی حمل و نقل هوایی