ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ С ЗАЩИТОЙ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к текстильной промышленности, в частности к электронагревательным тканям промышленного и бытового назначения, имеющим в своей структуре электронагревательные нити.
Известна электронагревательная ткань (патент РФ №55782, D03D 15/00, 27.08.2006). Ткань содержит переплетение электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводных углеродных нитей. При этом группы параллельных электропроводных нитей из 2-3 нитей основы, смежных или вплетенных через электроизоляционную нить, переплетены по утку с массивом электропроводных нитей из материала с высокой удельной электропроводностью, образующих токоподводящую ленту.
Недостатком такой ткани является сложность структуры ткани и сложность ее производства, а также необходимость в источнике электрического тока для обеспечения электрического нагрева.
Также известна электронагревательная ткань (патент РФ №2212120, Н05В 3/34, 10.09.2003), представляющая собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные нити, имеющие первое направление, и электропроводные резистивные нити, имеющие второе направление, перпендикулярное первому. Ткань включает в себя также, по меньшей мере, две основные проводящие шины и распределительные шины, отделенные от электропроводных резистивных нитей диэлектрическими барьерами из неэлектропроводных нитей из хлопкового или синтетического волокна, в которых расположены прерыватели цепи. Средства для подключения токоподводящих соединительных проводов расположены в отверстиях, выполненных в основных неэлектропроводных нитях. Основные неэлектропроводные нити, имеют полотняный тип переплетения с упомянутыми неэлектропроводными нитями. Электропроводные резистивные нити при протекании по ним электрического тока будут нагреваться и поэтому могут быть названы нагревательными.
К недостаткам аналога может быть отнесена необходимость во внешнем источнике электрической энергии, что ограничивает время нагрева, а также увеличивает массу конечного изделия, например, одежды из этой ткани.
Наиболее близкой к полезной модели по числу сходных существенных признаков является электронагревательная ткань (патент РФ №2599003, D03D 15/00, 10.10.2016). Она представляет собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные не нагревательные нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити с электромагнитным нагревом, имеющие второе направление, перпендикулярное первому. Нагревательные нити выполнены в виде электропроводящих немагнитных трубок, внутри которых закреплены периодически намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, а зазор между ними заполнен упругим немагнитными материалом или воздухом.
К недостаткам прототипа можно отнести отсутствие защиты человека от негативного воздействия электромагнитного излучения и относительно невысокую нагревательную способность ткани.
Задача изобретения состоит в расширении функциональных возможностей ткани.
Технический результат изобретения состоит в обеспечении защиты человека от негативного воздействия внешнего электромагнитного излучения и повышении нагревательной способности ткани за счет создания замкнутых электрических контуров, образуемых нитями, имеющими первое и второе направления.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что предложена ткань, представляющая собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити, имеющие второе направление, перпендикулярное первому, которые выполнены в виде электропроводящих немагнитных трубок, внутри которых закреплены периодически намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, а зазор между ними заполнен упругим немагнитными материалом или воздухом. Согласно изобретению, нити, имеющие первое направление, также являются нагревательными, выполнены в виде электропроводящих немагнитных трубок, внутри которых закреплены периодически намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, а зазор между ними заполнен упругим немагнитным материалом или воздухом, и имеют электрический контакт в месте касания с электропроводящими немагнитными трубками нагревательных нитей, имеющих второе направление.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено устройство нагревательных нитей с электромагнитным нагревом. На фиг. 2 изображено устройство электронагревательной ткани с защитой от электромагнитного излучения. На фиг. 3 изображено направление индукционных токов в электронагревательной ткани с защитой от электромагнитного излучения.
Электронагревательная ткань с защитой от электромагнитного излучения содержит нагревательные нити, представляющие собой трубчатые волокна 1, которые выполнены в виде электропроводящих немагнитных трубок (Фиг. 1). Внутри этих трубчатых волокон размещены нитевидные постоянные магниты 2 с зазором 3, представляющие собой периодически намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, которые имеют места соединения с трубчатыми волокнами (Фиг. 1). Зазор между нитевидными постоянными магнитами и трубчатыми волокнами заполнен эластичным либо упругим материалом, либо воздухом (Фиг. 1).
Заявляемая электронагревательная ткань, в отличие от известных электронагревательных тканей, работает с защитой от негативного воздействия электромагнитного излучения.
Нагрев нагревательных нитей с электромагнитным нагревом происходит следующим образом. Нитевидные постоянные магниты создают магнитное поле, силовые линии которого пересекают электропроводящее трубчатое волокно 1. Во время механических действий человека, при ходьбе и беге, благодаря инерции и упругой связи нитевидных постоянных магнитов с трубчатыми волокнами, возникают их относительные колебания. В общем случае относительные колебания могут иметь продольную и поперечную составляющую.
При колебаниях силовые линии магнитного поля пересекают электропроводящие трубчатые волокна, из-за чего в последних возникают вихревые токи (токи Фуко). Направление этих токов таково, что они противодействуют относительному движению нитевидных постоянных магнитов и трубчатых волокон. Протекание вихревых токов сопровождаются выделением тепла в соответствии с законом Джоуля-Ленца, приводящим к нагреву трубчатых волокон и всего слоя ткани.
В области внешнего электромагнитного поля, в контурах, образованных нитями, имеющими первое направление, и нагревательными нитями, имеющими второе направленное, наводится ЭДС индукции и начинают протекать индукционные токи, величина которых определяется параметрами внешнего поля и параметрами контуров (Фиг. 2). Согласно правилу Ленца, индукционные токи направлены таким образом, что их электромагнитное поле компенсирует внешнее поле так, что ткань обеспечивает защиту от внешнего электромагнитного излучения (Фиг. 3). Принцип действия аналогичен клетке Фарадея и электромагнитным экранам («Основы теории электромагнитного экранирования», Шапиро Д.Н., 2010)
Индукционные токи приводят к дополнительному нагреву ткани (Фиг. 3). Величина выделяющегося количества теплоты, а, следовательно, и температура нагрева, определяется величинами индукции магнитного поля, амплитуды и частоты относительных колебаний, а также электрическим сопротивлением по пути их протекания.
Преимущества электронагревательной ткани с защитой от электромагнитного излучения в том, что она позволяет расширить функциональные возможности, так как обеспечивается защита от негативного воздействия электромагнитного излучения на организм человека и увеличивается нагревательная способность ткани. Полезная модель улучшает эксплуатационные и технологические качества ткани. Она относится к конструированию специальных видов ткани и может быть использована в производстве одежды и аксессуаров для экстремальных условий, характеризующихся низкими значениями температуры окружающей среды.