УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам индивидуальной защиты человека от опасных для жизни электромагнитных возмущений активированных нестабильностью гелиогеофизических факторов среды, например, от «магнитных бурь».
Известно устройство для индивидуальной защиты головы человека от воздействия физических полей (Регистрационный номер заявки №5005582/09, 1994), в котором экран для защиты головы человека выполнен из проводящего материала в виде ленты, перфорированной по всей длине. Лента в виде кольца фиксируется на голове человека путем сцепления концов ленты при наложении внахлест.
Недостаток этого устройства состоит в том, что наличие перфорации по всей длине ленты существенно уменьшает область экранирования, а защита от магнитных возмущений вертикальной составляющей магнитного поля вообще отсутствует.
Полезная модель решает задачу создания устройства для защиты человека от отрицательных физических воздействий внешней среды, таких как «магнитные бури», для профилактики инсультных и инфарктных состояний человека, снятия головных и сердечных болей за счет создания защитного экранирования головы и/или груди человека в области сердца.
Для получения необходимого технического результата в известном устройстве, состоящем из ленты, замкнутой в виде кольца, по размеру области экранирования предлагается дополнительно закрепить на кольце N≥1 ленточных дуг в плоскостях, лежащих под углами: 0<α<180 градусов к плоскости кольца с обеих его сторон. Ленточные дуги и кольцо изготовлены из материала с магнитной проницаемостью μ≥1.
Известно, что эффективность магнитного экранирования оценивают отношением
e
i
ν=H/H,
е
где Н - напряженность внешнего поля;
е
Н - напряженность остаточного поля внутри полости экрана, тогда
где d - толщина стенок экрана в см;
D - средний диаметр кожуха в см;
μ - магнитная проницаемость материала экрана.
Поместив голову человека в экран, необходимо формой, размером поверхности экрана обеспечить приемлемые характеристики остаточного поля внутри полости экрана. Вышеприведенная формула рассчитана для экранов с замкнутой поверхностью. Для предлагаемого нами не сплошного экрана она имеет следующий вид:
э
2
где S - действительная поверхность экрана в см;
сф
2
S - поверхность сферы в см, имеющей диаметр равный среднему диаметру головы человека.
На прилагаемых графических материалах изображено:
на фиг.1 - устройство для защиты головы с одной дугой;
фиг.2 - расположение устройства с тремя дугами на голове;
фиг.3 - устройство для защиты головы с четырьмя дугами;
фиг.4 - расположение устройства с семью дугами на голове;
фиг.5 - устройство для защиты области сердца
Устройство для защиты головы, состоит из ленточного кольца, концы которого закреплены разъемным соединением, например, болтовым. Поперечные ленточные дуги из того же материала крепятся на кольце, охватывая часть головы, т.е. область расположения мозга человека, обеспечивая уменьшение амплитудных флуктуаций вертикальной составляющей напряженности магнитного поля. Кольцо обеспечивает уменьшение амплитудных флуктуаций горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля.
-5
2
Колебания геомагнитного поля Земли находятся в диапазоне частот от 10 до 10Гц. Поэтому наличие короткозамкнутых витков, изображенных на фиг.2
поперечными линиями на кольце и дугах, в устройстве в соответствии с законом Ленца снижает уровень этих и других переменных и, главным образом, импульсных магнитных полей, образующихся в период бомбардировки заряженными частицами Земли во время магнитных бурь.
Многослойность ленточных элементов с количеством слоев N≥1 определяется необходимостью сохранения гибкости и уменьшения экономических затрат на изготовление устройства и достижения достаточной эффективности магнитного экранирования при использовании различных сортов электротехнических сталей или пермаллоев, отличающихся величиной магнитной проницаемости, другими параметрами и, соответственно, стоимостью.
э
cф
Ширина ленточных элементов обусловливается размерами и конфигурацией защищаемой области тела, необходимым и достаточным коэффициентом экранирования ν, а также соблюдением условий комфортности при длительном ношении устройства во время магнитных бурь, что, например, в части обеспечения вентиляции определяется соотношением: S/S не должно быть более 0,9.
5
2
2
сф
э
Выбор величины магнитной проницаемости ленты осуществляется исходя из формулы (2), приемлемого коэффициента экранирования, условий комфортности, включая вес устройства и стоимости его. Варьируя величинами компонентов, входящих в формулу (2) можно получить один и тот же коэффициент экранирования при различных затратах, поэтому выбор свойств материала ленты всегда является компромиссом. В качестве примера ниже приведены результаты расчета для устройства показанного на фиг.1б. для марки пермаллоевой ленты: 80 НМ, у которой μ=10, ширина равна 3 см; толщина равна 0,025 см; толщина четырех слоев d=0,025·4=0,1 см; усредненный диаметр головы шестидесятого размера D=19,1 см, а площади поверхности сферы и экрана с таким диаметром и количеством три четырехслойных дуги соответственно равны: S=1146 см; S=450 см Подставляя данные в формулу (2), получим коэффициент экранирования ν=273. Таким образом, напряженность остаточного магнитногополя внутри полости экрана вблизи центра его уменьшается в ν раз относительно внешнего и составляет: 50А/м×1/273=0,183А/м и магнитная индукция в области экранирования вблизи центра уменьшится также в 273 раза
-5
относительно внешней(6,25×10 Тл) и составит 230 нТл (наноТесла).
0
Вместо ленточных дуг можно применить проволочную ферромагнитную сетку, которую закрепляют на кольце. Отношение диаметра проволоки к шагу ячеи сетки d/a<1, а угол раскрытия ячеи β лежит в пределах: 0<β<180.