УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОДЕЖДЫ

Изобретение относится к области швейного материаловедения и предназначено для исследования процессов деформации защитных конструкций одежды под действием аэродинамической нагрузки.
Из патентной литературы в области экспериментальной аэродинамики известны устройства и способы для определения аэродинамических характеристик, применяемые для изучения воздействия потока газа (в большинстве случаев воздуха) на обтекаемый объект - самолет, автомобиль, корабль, мост, здание и др., а также экспериментального изучения аэродинамических явлений (патент RU 2377525 С2, 27.12.2009; патент US 5501101 А, 26.03.1996; патент US 7640796 В2, 5.01.2010; патент US 8272259 В2, 25.09.2012).
Перечисленные установки характеризуются высоким уровнем технической сложности, материалоемкостью конструкции, имеют ограниченную область испытаний. Недостатком многих установок является их большая энергоемкость и соответственно большая стоимость часа работы.
В швейном материаловедении известно устройство (а.с. SU 1672357 А1, 23.08.1991) для определения тангенциальных аэрогидродинамических характеристик текстильных материалов, содержащее вертикальный полый канал для размещения образца, подвесного груза, датчика натяжения образца, насос связанный с нижней частью канала. При пропускании среды (воздух, жидкость) через канал рабочая часть образца взаимодействует с ней. Однако известное устройство не позволяет определить деформацию объемно-упругих защитных конструкций одежды, как следствие воздействия аэродинамической нагрузки.
Известен способ и устройство (патент RU 2205403 С1, 27.05.2003) для определения конвективного теплообмена и скорости испарения влаги в системе "человек - одежда - окружающая среда". Устройство, оснащенное аэродинамическим приспособлением для определения конвективного теплообмена и скорости испарения влаги, включает вертикальные стенки, верхний и ряд боковых воздухозаборников, на вершинах которых установлены приборы для измерения скорости, температуры и влажности воздуха, участвующего в процессе теплообмена. Устройство включает в себя физическую модель элемента тела человека, выполненную в виде вертикального цилиндра, установленного в центре аэродинамического приспособления. Однако данное устройство используется для определения составляющих теплообмена и конструктивно не соответствует разработанной методике определения аэродинамической деформации объемно-упругих защитных конструкций одежды.
Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому техническому решению является низкоскоростная аэродинамическая труба с пониженным уровнем пульсационных характеристик потока в рабочей части (патент RU 2371615 С1, 27.10.2009). Устройство включает объект испытаний, входной коллектор с форкамерой, набор детурбулизирующих сеток, суживающее сопло, рабочую часть и детурбулизирующие элементы, которые в качестве средств разрушения вихревых структур размещены во внешней зоне турбулентного пограничного слоя между началом рабочей части трубы и зоной расположения исследуемого объекта. Недостатками известной аэродинамической трубы является то, что узел крепления испытываемой модели не позволяет обеспечить требуемое положение цилиндрической модели образца защитной конструкции одежды, устройство имеет узкую область исследований.
Задачей настоящего технического решения является исследование аэродинамической деформации объемно-упругих оболочек, которыми являются защитные конструкции одежды и повышение точности измерения параметров деформации, происходящих под действием аэродинамической нагрузки.
Анализ и выбор технических средств в области экспериментальной дозвуковой аэродинамики, наиболее соответствующих задаче исследований, показал возможность адаптации дозвуковой аэродинамической трубы с низкотурбулентным потоком воздуха для исследования аэродинамической деформации объемно-упругих оболочек, в частности деформации защитных конструкций одежды.
Техническим результатом изобретения является возможность исследования аэродинамической деформации защитных конструкций одежды в лабораторных условиях, повышение точности экспериментальных результатов, сокращение времени проведения испытаний, снижение материалоемкости конструкции и снижение стоимости при испытаниях.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды, содержащем дозвуковую аэродинамическую трубу с незамкнутым потоком, включающую конфузор, закрытую рабочую часть, диффузор, вентиляторную установку, в рабочей части дополнительно установлена ось, на которой крепится цилиндрическая модель образца объемно-упругой защитной конструкции одежды. Ось позволяет ориентировать образец таким образом, что поток воздуха воздействует перпендикулярно оси цилиндрической модели образца, причем горизонтальное и вертикальное положение образца достигается перемещением оси в соответствующую плоскость, с помощью чего, можно фиксировать деформацию фронтальной и боковой сторон образца.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что аэродинамическая деформация цилиндрической модели образца фиксируется с помощью цифровой фотосъемки через рабочую часть аэродинамической трубы, выполненную из прозрачного материала.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в рабочей зоне аэродинамической трубы предусмотрена сетка (с размером ячеек 0,005×0,005 м) с выделенными осями координат, центр осей которой совпадает с центром цилиндра с образцом.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), где изображена схема предложенной аэродинамической трубы.
Устройство содержит дозвуковую аэродинамическую трубу с незамкнутым потоком, включающую конфузор 1, диффузор 2, закрытую рабочую часть 3, диаметр которой составляет 0,25 м, задвижку 9, вентилятор 12, электродвигатель 13. В состав устройства входит также цифровой фотоаппарат 10, для фиксации деформации цилиндрической модели образца объемно-упругой защитной конструкции одежды, штатив 11.
Закрытая рабочая часть дозвуковой аэродинамической трубы имеет крышку 4, ось 7 для крепления цилиндра 6 из диэлектрического материала, на который надевается цилиндрическая модель образца объемно-упругой защитной конструкции одежды 5, сетку с выделенными осями координат (на схеме не показана), чашечный анемометр 8, помещенный непосредственно в зоне расположения образца.
Работа заявляемого изобретения осуществляется следующим образом.
Фиксируется исходная форма цилиндрической модели образца объемно-упругой защитной конструкции одежды 5 без аэродинамической нагрузки.
Запускается аэродинамическая труба и реализуется движение воздушного потока из конфузора 1, через рабочую часть закрытого типа 3, диффузор 2 и вентилятор 12 выводится в атмосферу. Скорость воздушного потока изменяется в диапазоне от 2 до 30 м/с с интервалом 2 м/с с помощью задвижки 9. Измеряется скорость воздушного потока с помощью чашечного анемометра 8. В рабочую часть 3 аэродинамической трубы при открывании крышки 4 помещается цилиндрическая модель образца защитной конструкции одежды 5, надетая на цилиндр 6 из диэлектрического материала. Цилиндр 6 закрепляется на неподвижно зафиксированной оси 7. В рабочей части 3 предусмотрена сетка (с размером ячеек 0,005×0,005 м) с выделенными осями координат. Центр осей координат сетки и центр цилиндра с образцом должны совпадать. Сетка необходима для слежения за ориентацией образца в плоскости при обдуве относительно исходного состояния.
Не менее чем через 10 с после включения аэродинамической трубы с помощью цифрового фотоаппарата 10 фиксируется деформированная под воздействием потока воздуха цилиндрическая модель образца защитной конструкции одежды. Фотоаппарат стационарно устанавливается вне рабочей зоны трубы непосредственно под образцом в параллельной ему плоскости на штативе 11.
Для получения качественных фотоснимков съемку необходимо производить в режиме без фотовспышки и обеспечить световой поток снизу, направленный на образец.
Заявленное изобретение позволит обеспечить исследование аэродинамической деформации защитных конструкций одежды в лабораторных условиях, снизить стоимость при испытаниях, сократить время проведения испытаний, повысить точность экспериментальных результатов.
Источники информации:
1. патент RU 2371615 С1, 27.10.2009;
2. патент US 5501101 А, 26.03.1996;
3. патент US 7640796 В2, 5.01.2010;
4. патент UF 8272259 В2, 25.09.2012;
5. а.с. US 672357 А1, 23.08.1991;
6. патент RU 2205403 С1, 27.05.2003;
7. патент RU 2377525 С2, 27.12.2009.