ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ КОМБИНЕЗОН С ЭФФЕКТОМ ТЕРМОСА

Полезная модель относится к швейной промышленности, а именно к конструкции одежды, предназначенной для индивидуальной защиты человека от воздействия экстремально низких температур. Сущность изделия заключается в следующем. Костюм представляет собой сэндвич-пакет из текстильных материалов, обладающих в совокупности определенным тепловым сопротивлением. В областях тела с повышенной теплопродукцией, а также в областях, подверженных обморожению, имеются сегменты прокладки из текстильного материала с металлизированной поверхностью, которая обладает теплоотражательными свойствами.
Известен костюм (RU 122851 U1 от 07.03.2012), относящийся к защитной одежде от органических растворителей и позволяет обеспечить улучшенную защиту от попадания органических растворителей на кожные покровы человека и во внутренние слои одежды. Защитные, свойства костюма достигаются как комбинацией материалов с различными свойствами: ткань «Томбой ФС» с масло-водоотталкивающей отделкой, ткань Taslan Offoman с малоусадочной отделкой и СН-отделкой "стирай-носи" с высокими прочностными характеристиками. Однако данный костюм не имеет в своей конструкции утеплителя для поддержания требуемых санитарно-гигиенических свойств в условиях пониженных температур, не имеет свойств препятствующих прохождению лучистого теплообмена между телом человека и внешней средой.
Известен костюм, относящийся к защитной одежде от переохлаждения при нахождении в холодной воде, а так же от попадания воды внутрь костюма и в одежные слои (US 4023223 A от 17.05.1977), который имеет металлизированный материал с своей конструкции, уменьшающий интенсивность теплообмена посредством излучения. Однако данный костюм содержит металлизированный материал по всей своей поверхности не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям к защитной одежде от пониженных температур, так как он не обеспечивает необходимый воздухообмен со средой, является герметичным, в то время, как можно использовать локально-комбинированную конструкцию с учетом физико-антропометрических свойств, позволяющую обеспечить баланс по уменьшению теплопотерь и обеспечению требуемого воздухообмена.
Известен костюм, относящийся к защитной одежде от высокой температуры, а так же для сохранения тепла и защиты от холода. (US 34849802 A от 29.12.1972), Комбинация материалов содержит металлизированный слой, обладающий теплоотражающими свойствами, благодаря чему блестящий слой отражает тепло назад к телу пользователя, когда он обращен внутрь для защиты от холода и отражает тепло от тела на само тело. Когда этот слой обращен наружу тела, то костюм используется для защиты от тепла. Однако данный костюм имеет одинаковые свойства по всей поверхности, и не учитывает механизмы терморегуляции организма.
Известная одежда (№ RU-2101988 от 28.12.1998) позволяет регулировать температурный режим в пододежном пространстве за счет комбинации участков материалов с различной теплоизоляционной и/или вентиляционной способностью. При нерегулируемом постоянном микроклимате, который создается между кожным покровом и одеждой, человек может испытывать субъективные ощущения, не имеющие отношения к нормальной реакции организма на изменения температуры внешней среды. Одежда отличается тем, что она уменьшает вероятность ошибок в восприятии организмом действительных климатических условий. Однако данная одежда неэффективно уменьшает отток теплового излучения от тела, которое можно задержать в пододежном пространстве и использовать на обогрев организма.
Известна полезная модель (RU 144501 U1 от 24.10.2013), которая предназначена для использования в качестве верхней мужской или женской одежды: повседневной, спортивной, одежды для прогулок и т.п., такой как куртки, пальто, ветровки и др. Одежда содержит участки с пониженной и повышенной теплоизоляционной и/или вентиляционной способностью. Указанные участки расположены с возможностью перекрытия температурно-чувствительных областей тела. Одежда снабжена жидкокристаллическим термометром. Технический результат обеспечение контроля температуры в пододежном пространстве и возможность оценки объективности реакций организма на условия внешней среды. Данная одежда не учитывает различий в областях поверхности организма, в некоторых из которых имеется необходимость использования теплоотражающего материала для сохранения излучаемой теплоты тела.
Две последние полезные модели не учитывают потерю тепла, которое теряется телом человека излучением тепла в окружающую среду. Тепловое излучение исходит от всего тела, если температура поверхности снаружи ниже чем температура поверхности самого тело, при этом чем больше разница между температурой тела и температурой среды, тем интенсивнее происходит тепловое излучение, (больше мощность теплового излучения), что видно из формулы (1)
Наиболее близкой к представленной полезной модели является (RU 144501 U1 от 24.10.2013). Однако она не обладает механизмом сдерживания оттока тепла с поверхности для сохранение излучаемой теплоты тела.
Задачей технического решения является обеспечение уменьшения теплопотерь организма посредством рационального использования выработанного организмом тепла и обеспечение необходимого уровня паропроницаемости сквозь костюм.
2
В ГОСТ Р 12.4.236-2011 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Одежда специальная для защиты от пониженных температур. Технические требования указаны эргономические требования к защитной одежде. К ним относятся: возможность регулирования теплообмена с окружающей средой при изменении метеорологических условий или уровня физической активности; необходимость обеспечить паропроницаемость изделия не менее 4 мг/см*ч (по ГОСТ 22900).
Задача решается следующим образом. Теплозащитный комбинезон с эффектом задержки тепла, выполненный с центральной бортовой потайной застежкой на молнии, отложным воротником, втачным двухшовным рукавом, втачным капюшоном с центральной вставкой, отличающийся тем, что он снабжен локально-распределенными вставками в прокладке из пленочного материала с металлизированным покрытием, обладающим теплоотражающими свойствами, направленными металлизированной стороной к телу, покрывающими нижнюю и затылочную часть капюшона, плечевые части спины и груди, переднюю и заднюю часть торса, наружную часть плеча и предплечья, обеспечивая при этом уменьшение интенсивности теплового излучения от человека сквозь комбинезон, в зонах поверхности тела с максимальной интенсивностью теплового излучения. Области, не содержащие металлизированной пленочной прокладки обладают большей паропроницаемостью и расположены в тех зонах, которые имеют наибольшую продукцию пота, локальное распределение прокладки с различными свойствами обеспечивает требуемую теплоизоляцию при эффективном снижении интенсивности теплового излучения, и других видов теплообмена, а так же требуемую паропроницаемость в целом по изделию.
Одним, наиболее важным отличием предлагаемой одежды от прототипа, является то, что в конструкции комбинезона имеются сегменты материала обладающим теплоотражающим свойством, обращенными к телу, которые распределены в соответствии с потребностями организма для направления излучаемого потока тепла обратно к телу, что уменьшает теплопотери. При этом сегменты имеют такое распределение, что они покрывают участки, которые наибольшим образом подвержены лучистой теплоотдаче, то есть они расположены снаружи тела, в тех местах, которые наименьшим образом способны к выработке тепла, и подвержены обморожению. В областях тела, которые в процессе динамики тела наиболее часто соприкасаются используется материал, не имеющий теплоотражающих свойств. На участках тела, которые активно вырабатывают тепло, присутствует материал, обладающий теплоотражающим свойством, что не препятствует механизму терморегуляции человека, а именно избыток тепла с током крови переносится в другие области тела, испытывающие дефицит тепла.
Тепловое излучение свойственно всем телам без исключения и происходит при любых температурах, отличных от абсолютного нуля. В частности, тепловое излучение происходит и с поверхности тела человека (при длине волны в пределах 5-50 мкм, максимум при 9,5 мкм). Даже в состоянии покоя человеческий организм теряет около 43% тепла излучением.
Рассмотрим две параллельные поверхности, мощность теплового излучения от одной поверхности к другой определяется по формуле:
1
0
где S - площадь поверхности; δ - приведенный коэффициент поглощения одежды, рассматриваемой как серое тело; T - температура поверхности тела; Т - температура окружающей среды.
0
1
0
где S - площадь поверхности; δ - постоянная Стефана-Больцмана; T - температура поверхности тела; Т - температура поверхностей окружающей среды;  - приведенная степень черноты при наличии экранов. Теплоотражающую поверхность можно рассматривать как экран.
эi
пр
Где ε - степень черноты i-го экрана, n - количество экранов, ε - приведенная степень черноты.
пр
1
2
Где ε - приведенная степень черноты, ε - степень черноты первого тела, ε - степень черноты второго тела.
Таким образом, при уменьшении приведенной степени черноты экрана (одновременно с увеличением коэффициента отражения теплового излучения) лучистый тепловой поток уменьшается, следовательно, задержанная энергия остается в пространстве между рассматриваемыми поверхностями. При рассмотрении в качестве параллельных поверхностей тело и пакет одежды становится ясным эффект сохранения в пододежном пространстве лучистой энергии от нагретого (по сравнению с окружающей средой) тела человека.
Тело человека характеризуется наличием областей кожного покрова, которые обладают большим потоотделением по сравнению с другими. Эти области нуждаются в возможности надлежащей воздухопроницаемости материала для обеспечения эффективной терморегуляции, в частности для поддержания комфортной температуры. Поэтому не применяется в этих областях теплоотражающего материала, который обладает заведомо низкой воздухопроводностью в силу способа изготовления. К таким областям относится область паха 1, область подмышечных впадин 2, область в сгибе локтевого сустава 3, область позвоночника около центра спины 4, область в сгибе коленного сустава 5 (Фиг. 1).
К областям тела, которые обычно соприкасаются относятся область внутренней части плеча и боковой поверхности торса, Внутренние поверхности бедер.
Конечности тела человека играют важную роль в управлении тепловым балансом человека, уровень в их теплоизоляции влияет на эффективность этого регулирования. Однако при экстремально низких температурах механизм терморегуляции может привести к обморожению конечностей. Эти зоны обозначены на Фиг. 1: стопы и голени 6, кисти рук и предплечья 7, уши 8.
На Фиг. 2, приведен пример распределения сегментов прокладочного теплоотражающего материала.
Техническим результатом заявленной полезной модели является сокращение теплового потока, направленного от нагретого тела человека во внешнюю среду, а также уменьшение тепловых потерь, вызванных этим тепловым потоком.
Технический результат достигается конструкцией пакета предложенной одежды, с равномерно распределенным утеплителем по всей площади изделия, которое имеет специфическое зонирование в использовании прокладочного материала с теплоотражающими свойствами. Использование такого материала обусловлено необходимостью сокращения теплопотерь организма, в том числе излучением, а также физическими аспектами такого явления (формулы 1-4).