Противоударный элемент одежды
SHOCKPROOF GARMENT ELEMENT

Изобретение относится к защитным приспособлениям отдельных частей тела человека и может применяться в сфере охраны труда и спорте для снижения травматизма при локальных ударах или толчках.
Согласно Стратегии национальной безопасности РФ до 2020 года, обозначающей одной из главных стратегических угроз национальной безопасности прогрессирующую трудонедостаточность, ожидается дальнейшее снижение доли трудоспособного населения в общей численности населения (Бабаков А.Н., Черникова А.Г. Состояние охраны труда в России // Вестник ИМСИТа. - 2013. - №3-4. - С. 21-23). В РФ в настоящий момент реализуется национальный стандарт ГОСТ Р 54 934 - 2012 «Системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья», однако, несмотря на это, статистические данные показывают рост профзаболеваемости. Выявлено, что основной причиной профпатологии являются неудовлетворительные условия труда, наличие рабочих мест с вредными и опасными условиями труда (Усикова О.В. Сравнительный анализ организации систем охраны здоровья и безопасности труда (обзор зарубежного опыта) // Сиббезопасность-Спассиб. - 2013. - №1. - С. 249-253; Губаев Ф.А., Никитина Н.В. Анализ состояния безопасности труда при проведении дорожных работ и предложения по совершенствованию требований охраны труда // Охрана и экономика труда. - 2011. - №3 (4). - С. 20-21).
Среди защитных средств, успешно применяющихся в профилактике травм, необходимо отметить наколенники. Известно противоударное приспособление - наколенник, имеющий упругую эластичную повязку, а также пластины пластинчатых разъемов, соединенные упругими эластичными бандажами с защелками (патент RU №2425658, МПК A61F 5/01, опубл. 10.08.2011 г.).
Существует также противоударное приспособление для защиты колена, состоящее из несущего элемента, к которому присоединена мягкая фасонная деталь и несущий элемент с мягкой фасонной деталью, выполненной в виде эластичного деформируемого элемента из геля и/или мягкого полиуретана (патент RU №2308373, МПК В29С 44/12, A41D 13/06, опубл. 20.10.2007 г.).
Известны наплечники, содержащие элементы системы защиты от баллистических поражающих элементов и холодного оружия в виде защитных экранов (патент RU №2469254, МПК F41H 1/02 опубл. 10.12.2012 г.), бронежилет, заполненный различными высокопрочными керамическими сплавами, расположенными под углом 45° относительно тканевого чехла (патент RU №155331, МПК F41H 1/02, опубл. 10.10.2015 г.) а также пакет композитной брони на основе керамики с последовательно расположенными металлической подложкой, пластиной из конструкционного материала, слоем бронекерамики и наружной облицовкой в составе бронежилетов или других технических средств для защиты человека или транспортного средства от поражения пулей или иным движущимся предметом, обладающим большой кинетической энергией (патент RU №118039, МПК F41H 5/00, опубл. 10.07.2012 г.). Кроме того, существуют различные варианты комплектов специальной одежды, в частности, изобретение, включающее комплект одежды с теплозащитной подкладкой и внутренней вставкой из магнитной ткани, создающей магнитное поле, обеспечивающее повышение защитных функций организма при воздействии на него различных вредных факторов (патент RU №2448622, МПК A41D 13/00, опубл. 27.04.2012 г.), комплект спецодежды с накладками, обеспечивающими защиту от механических 2
повреждений с усилением эффекта демпферными вкладышами, установленным в накладных карманах (патент RU №112599, МПК A41D 13/02, опубл. 20.04.2012 г.), защитный комбинезон для защиты от осколков, порезов и воздействия огня с зонами усиленной защиты из арамидной ткани и защитными элементами для защиты локтей и коленей от механических повреждений в виде двухслойных накладок с внешним слоем из термостойкой смесовой ткани и внутренним слоем из нетканого огне термостойкого материала (патент RU №114144, МПК F41H 1/00, опубл. 10.03.2012 г.), устройство многосекционных карманов (патент RU №2500316, МПК A41D 27/20, опубл. 10.12.2013 г.); многосекционный карман (патент RU №2399352, МПК A41D 27/20, опубл. 20.09.2010 г.). Недостатками всех этих моделей являются размеры, сложность и дороговизна исполнения, необходимость полной комплектации.
Известно противоударное приспособление (патент RU 2578997, МПК A41D 13/06, 20.08.2014), содержащее крепящуюся с помощью застежки-липучки и защитно-декоративного клапана накладку, включающую основу в виде спиралей из эквиатомного титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы.
Наиболее близким техническим решением является (патент RU 2578997 C1, A41D 13/06, опублик. 27.03.2016)из которого известен противоударный элемент одежды, представляющий из себя крепящуюся с помощью застежки-липучки и защитно-декоративного клапана многослойную тканево-композиционную накладку, включающую основу в виде спиралей из эквиатомного титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы.
Однако оно не позволяет при необходимости динамически изменять локацию за исключением крепления на крупных суставах.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности защиты от ударов, удобство в перемещении на определенный локус тела противоударного элемента одежды при сохранении его энергопоглощательной способности.
Технический результат достигается тем, что противоударный элемент одежды, представляющий из себя крепящуюся с помощью застежки-липучки и защитно-декоративного клапана многослойную тканево-композиционную накладку, включающую основу в виде спиралей из эквиатомного титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы, при этом основа выполнена в виде проволоки плоского сечения с рисками по всей длине, которая включена или интегрирована в эластичный деформируемый элемент из силикона и с двух сторон покрыта перфорированной теплопроводящей лентой на основе медного сплава с С-или П-образными лепестками, и ткань накладки имеет щелевое перфорирование С- или П-образным лепесткам.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на
фиг 1 - вид спереди устройства;
фиг. 2 - вид сбоку;
фиг. 3 - вид сверху.
Изобретение содержит противоударный элемент 1 одежды 2, представляющий из себя крепящуюся с помощью застежки-липучки 3 и защитно-декоративного клапана 4 накладку, включает основу 5 в виде спиралей 6 из эквиатомного титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы. Основа 5 выполнена в виде спиралей 6 проволоки плоского сечения с рисками по всей длине и включена или интегрирована в эластичный деформируемый элемент из силикона 7, что позволяет осуществить относительную пространственную фиксацию 3
спирали 6 в основе 5, обеспечить требуемое расстояние между витками 8 спирали 6, а также участвовать в поглощении энергии удара. Основа 5 с двух сторон покрыта перфорированной теплопроводящей лентой 9 на основе медного сплава, с С- или П-образными лепестками 10 и с одной стороны снабжена текстильной застежкой-липучкой 3, а с другой стороны ткань 11 имеет щелевое перфорирование 12 С- или П-образным лепесткам 10 теплопроводящей ленты 9.
Противоударный элемент одежды работает следующим образом:
Противоударный элемент 1 одежды 2 в виде основы 5, снабженной текстильной застежкой-липучкой 3, пристегивается (приклеивается липучкой) к одежде 2 в области наиболее уязвимого места тела человека (например, колено или локоть) перед проведением опасных работ, связанных с риском получения травмы посредством удара или точка, а также при тренировочных и соревновательных спортивных мероприятиях. Противоударный элемент 1 одежды 2 после установки на заданное место прикрывается и дополнительно фиксируется с помощью защитно-декоративного клапана 4, являющегося частью одежды 2.
В случае удара или толчка происходят упругие деформации эластичных элементов 7 и спиралей 6 основы 5, при этом энергия удара поглощается и рассеивается в виде тепла (Топилин И.В., Пономарева И.А. Об испытаниях опытной модели элемента противоударной экипировки водителей автомототранспорта (Часть 1) // Инженерный вестник Дона. - 2015. - Т. 36. - №2-2. - С. 123), (Еремин И.И., Денисов О.В. Об испытаниях опытной модели элемента противоударной экипировки водителей автомототранспорта (Часть 2) // Инженерный вестник Дона. - 2015. - Т. 36. - №2-2. - С. 124).
В случае значительного динамического воздействия, превышающего возможности упругого деформирования элементов устройства, наружный слой основы 5 деформируется до предельных состояний в упругой зоне, а свернутые в спираль 6 проволоки основы 5 деформируются вначале в упругой, а затем в пластической зонах. Деформации проволоки плоского сечения происходят за счет пластического изгиба витков 8 в зоне удара. При этом наибольшее поглощение энергии происходит при пластическом деформировании материала (Патент RU. 2073142 РФ, МПК 6F16F 1/14,1993 г., патент RU 2256831 РФ, МПК 7 F16F 1/14., 20.07.2005 г.]
Для восстановления формы противоударного элемента 1 одежды 2 осуществляется нагрев проволок основы 5, выполненных из титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы до температуры, при которой происходит восстановление формы пластически деформированных витков 8. Нагрев спиралей 6 из сплава с ЭПФ осуществляется за счет теплопередачи от С- или П-образных лепестков 10 медной ленты 9, контактно-механически соединенной со спиралью 6. Нагрев С- или П-образных лепестков 10 через щелевое перфорирование 12 ткани 11 может осуществляться при помощи любых нагревательных приборов (например, утюг, электрокалорифер, камин). Важно, что нагрев при необходимости можно осуществлять без отсоединения от одежды.
Для термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы на основе Ni-Ti значения температур, при которых происходит мартенситное превращение (восстановление формы), может составлять 320…340 К (Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М. Бернштейна / Под ред. В.А. Займовского - М.: Металлургия, 1979 - 472 с.). Возврат элементов спиральной основы обеспечивается силой термоупругости сплава, из которого выполнена проволока плоского сечения при температуре восстановления формы.
Пространственное положение, при котором медная лента 9 и спирали 6 из титано-никелевого сплава плотно соединены, не нарушается в том числе и за счет микроперфорирования медной ленты. Микроперфорирование позволяет усилить адгезию эластичного деформируемого элемента из силикона 7.
Медная лента 9 в процессе динамического воздействия также деформируется, но ввиду незначительной толщины ее энергопоглощательная способность не учитывается, как и не учитывается ее сопротивление при восстановлении формы спиралей 6 на основе ЭПФ.
После восстановления формы противоударный элемент 1 одежды 2 охлаждается до исходной температуры пассивно. Противоударный элемент 1 одежды 2 с восстановленными секторами спиралей 6 вновь готов к работе, а именно к демпфированию ударов и толчков.
Ниже приведен пример осуществления изобретения.
Пример:
2
В качестве противоударного приспособления использован противоударный элемент одежды с габаритными размерами: 125*25*4 мм, размерами основы: диаметр спирали 2 мм, ширина проволоки 1 мм, толщина проволоки 0,2 мм, риски глубиной до 0,05 мм, шаг между витками 0,5 мм и шагом между спиралями 0,5 мм. При таких размерах масса приспособления составляет 0,1 кг. В соответствии с методикой расчета энергопоглащения упруго-пластических элементов (Прикладная механика: Учеб. для вузов / Под ред. Г.Б. Иосилевича. - М.: Высш. шк., 1989], [Тихомиров А.Г., Денисов О.В., Денисов И.В., Назаров А.Ю. Особенности упругопластического кручения стальных образцов с различной исходной текстурой // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. - 2004. - №3. - С. 43-44], [Denisov O.V., Bulygin Yu.I., Ponomarev A. E., Ponomareva I.A., Lebedeva V.V. Innovative solutions shockproof protection in occupations associated with an increased risk of injury // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2017. - V. 50. - №1. P. 012044), (Денисов О.В., Пономарева И.А., Зименко В.А. Защитная повязка для крупных суставов при занятиях спортом // Новые стандарты модернизации педагогического образования в формировании здорового образа жизни и безопасности жизнедеятельности: Материалы III Региональной научно-практической конференции Южного федерального округа. - 2015. - С. 90-92) при ударе сферического индентора (шара) проекционной площадью S 300-400 мм рассчитано количество витков, деформированных изгибом и кручением. Количество составило порядка 4 6…52 витков, которые в сумме поглощают до 15 Дж, а с учетом деформации эластичного стержня до 20 Дж энергии удара.