ЗАЩИТНОЕ ИЗДЕЛИЕ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ЭКРАНИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ
PROTECTIVE PRODUCTS WITH REGULATED SCREENING PROPERTIES

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека и может использоваться в производстве одежды и изделий специального назначения, мобильных укрытий (палаток, тентов), обеспечивающих электромагнитный камуфляж объекта в ночное время суток и блокирующих возможность обнаружения его приборами, детектирующими инфракрасное излучение.
Известно, что тепло от биологического объекта или любого нагретого тела передается в окружающую среду с помощью теплопроводности, конвекции, испарения, а также излучения. Интенсивность регистрируемого теплового излучения в значительной степени зависит от температурной разности между объектом, излучающим тепло, и окружающей средой. Защитное, экранирующее тепловое излучение изделие с регулируемыми свойствами способно обеспечить электромагнитный камуфляж объекту в разных климатических условиях окружающей среды.
Известен вариант исполнения одежды, в котором реализуется способ тепловой защиты организма и устройство для его осуществления / пат. RU 2079313, МПК А62В 17/00; Способ тепловой защиты организма человека и устройство для его осуществления / Б.С. Лубарский, С.И. Степанов, А.Е. Горбатенко, Юрьев А.П., И.Ф. Марийчук, И.Я. Землянский; заявитель и патентообладатель Государственная военизированная горноспасательная служба Углепрома Украины. - №94009882/12; заявл. 22.03.1994; опубл. 20.05.1997/, основанный на использовании в качестве охлаждающего агента диоксида углерода. В данном изобретении низкотемпературный газообразный диоксид углерода, образующийся при сублимации твердого диоксида углерода, подают изолированно от воздушного потока в межслойное пространство теплозащитной одежды и после циркуляции там рассредоточено выпускают в атмосферу. Конструктивное решение защитного изделия, реализующего таким образом способ тепловой защиты объекта, состоит из трех основных элементов: охлаждающих панелей, теплозащитной одежды и блока подготовки охлаждающего воздуха, которые, в свою очередь, имеют множество дополнительных разнородных по используемым материалам элементов: коллектор, резервуар, газовые патрубки, воздуходувку и др. К недостаткам данного изобретения относится сложность конструктивного решения и, как следствие, высокая трудоемкость его изготовления.
Известен костюм для защиты тела владельца от тепла и газа / Пат. US 4172454, МПК А62В 17/00; F25D 3/14. Тепло и газозащитный костюм / Pasternack Adalbert, Warncke Ernst; заявитель Draegrwerk AG. - № US 19770837188 и 19770928; опубл. 30.10.1979, сложной конструкции, содержащий внутреннюю и наружную части. Внутренняя часть костюма полностью покрывает тело владельца, включая голову, и имеет по меньшей мере один трубчатый канал для прохождения охлаждающей жидкости для охлаждения тела пользователя. Наружная часть содержит камеру с охлаждающей жидкостью, сухой лед, расположенный в указанной камере, теплообменник, насосное средство для циркуляции охлаждающей жидкости через указанный теплообменник и др., расположенные на спинке наружной части костюма и соединяющиеся с его внутренней частью.
К недостаткам костюма относится очень сложная конструкция и, как следствие, высокая трудоемкость его изготовления.
Известна защитная одежда / Пат. WO 2015030204, МПК A41D 1/06; A41D 13/002; A41D 13/02; A41D 13/06; A41D 13/08; A41D 19/015; А62В 17/00. Защитная одежда / Kawahara Satoshi; заявитель Kawahara technical RES CO LTD. - № WO 2014JP72819 20140829; опубл. 05.03.2015,/ защищающая владельца от воздействия внешней среды и содержащая съемное устройство охлаждения сложной конструкции для охлаждения всасываемого воздуха. К недостаткам изобретения относится громоздкость и сложность конструктивного решения.
Известна теплосъемная конструкция одежды / пат. RU 2519927, МПК A41D 1/04; Теплосъемная конструкция одежды / И.В. Черунова, С.А. Колесник, О.В. Кононова, В.В. Смирнов, С.В. Князева, О.Н. Сирота/; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южноуральский Российский государственный университет экономики и сервиса. - №2013102488/12 /12; заявл. 18.01.2013; опубл. 20.06.2014, бюл. №17/, выполненная в виде жилета, разделенного на несколько зон. Конструкция состоит из тепоизолирующего воздухопроницаемого ячеистого слоя высокой степени деформации на изгиб с расположенными на нем карманами с терморегулирующими блоками охлаждения и влаговпитывающими блоками со специальным гидрогелем, расположенными в закрепленных на ячеистом слое карманах. Каждый элемент в отдельности находится в полимерной оболочке. Теплосъемная конструкция проста в эксплуатации при защите от повышенных температур, экранирует электромагнитное излучение, однако конструктивное решение изделия предполагает покрытие только торса человека, оставляя руки, ноги и голову открытыми, т.е. незащищенными, что не обеспечивает электромагнитную защиту, и как следствие, экранирование полностью всего человека.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является охлаждающий костюм / пат. US 20120262409, МПК А62В 17/00; Охлаждающий костюм / Yair David Ben; заявитель / Yair David Ben / - №95121931/12; заявл. 13.04.2011; опубл. 18.10.2012/, включающий в себя нижнюю одежду, покрывающую значительную часть тела владельца и прилегающую к нему, верхнюю одежду, между которыми располагается регулируемая система охлаждения, включающая в себя секционные карманы с клапанами, позволяющие их закрывать и тем самым регулировать эффект охлаждения, в которые вкладывается сухой лед и термоизоляционный материал (полиуретан, вспененный полистирол и др.). Карманы могут прикрепляться к костюму с помощью любых средств, например с помощью липкой ленты, или располагаться между верхним и нижнем слоями костюма на системе ремней, расположенных в вертикальном или горизонтальном направлениях. Испарение сухого льда приводит к снижению температуры между нижним и верхним слоями одежды. Размер карманов и их количество регулируется владельцем в зависимости от требуемой степени охлаждения.
К недостаткам конструктивного решения данного изделия относится сложность подбора количества и размеров карманов, в которые вкладывается охлаждающий материал, трудоемкость процесса формирования системы карманов на внутреннем слое верхней одежды и, как следствие, сложность регулировки температуры пододежного пространства, а также необходимость постоянной замены охлаждающих агентов, т.к. испарившиеся блоки сухого льда заменяются на новые.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение высокой степени камуфлирующей защиты биологического объекта в ночное время суток в различных микроклиматических условиях окружающей среды.
Указанный технический результат достигается тем, что в защитном изделии с регулируемыми экранирующими свойствами, содержащем нижнюю одежду, покрывающую значительную часть тела владельца и прилегающую к нему, верхнюю одежду и систему регулируемого охлаждения в виде секционных ячеек, согласно изобретению верхняя одежда включает в себя систему регулируемого охлаждения и выполнена в виде защитного плаща с капюшоном и покрывает тело владельца с головы до ног и представлена по меньшей мере одним самостоятельным слоем с ячейками, заполненными гидрогелем, а сама система выполнена из текстильного материала с нанесенным на него термопластичным полимером и металлонапылением, при этом ячейки разделены элементами в виде ниточно-клеевых соединений.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.
На фиг. 1 показана заявляемая конструкция защитного изделия с двухслойной системой регулируемого охлаждения.
На фиг. 2 показана конструкция двухслойной системы регулируемого охлаждения, включающей в себя слои ячеистой структуры, полученные ниточно-клеевым способом, заполненные гидрогелем и выполненные из материала, содержащего металлонапыление (в разрезе).
Технический результат, заключающийся в обеспечении высокой степени камуфлирующей защиты биологического объекта в ночное время суток в различных микроклиматических условиях окружающей среды, достигается совокупностью отличительных признаков заявляемого изделия с регулируемыми экранирующими свойствами. Нижняя одежда, прилегающая к телу биологического объекта, принимает на себя тепловую нагрузку, идущую со стороны владельца и передает ее системе регулируемого охлаждения ячеистой структуры, изготавливаемой из текстильных материалов, содержащих металлонапыление и заполненных гидрогелем. По причине того, что температура гидрогелевой массы в первоначальном состоянии равна температуре окружающей среды, а также благодаря теплопроводным свойствам текстильного материала, из которого изготавливается регулируемая система охлаждения, тепло от биологического объекта через нижнюю одежду и через расположенный ближе к нему слой текстильного материала регулируемой системы охлаждения передается на металлизированный слой, аккумулируется на нем, равномерно распределяется по всей площади и дальше движется в сторону гидрогелевой массы постепенно увеличивая ее температуру. Инерционные свойства гидрогеля способствуют медленному нагреванию системы и, как следствие, в течение некоторого времени обеспечивает эффективность экранирования. Дальнейшее увеличение температуры гидрогеля в ячейках охлаждающей системы снижает эффективность экранирования, в соответствии с чем поверх первого ячеистого слоя надевают второй, температура гидрогелевой массы в котором равна температуре окружающей среды, восстанавливая тем самым эффективность экранирования. В дальнейшем накопленное тепло от первого слоя ячеистой структуры движется в сторону более холодного второго слоя постепенно его нагревая. Как только температура гидрогелевой массы второго слоя достигнет критического значения, при котором эффект экранирования будет недостаточным, первый слой, который был ближе всего расположен к нижней одежде, выводят из системы, а поверх оставшейся надевают второй слой, температура гидрогеля в котором равна температуре окружающей среды. Первый выведенный из охлаждающей системы слой отправляют в специальный контейнер охлаждения для выравнивания в нем температуры до температуры окружающей среды.
Защитное изделие с регулируемыми экранирующими свойствами содержит нижнюю одежду, состоящую, например, из куртки 1 и брюк 2 в летнем или зимнем варианте исполнения в зависимости от сезонного использования с утеплителем или без него. Верхняя одежда в виде плаща с капюшоном состоит как минимум из одного самостоятельного слоя 3 ячеистой структуры, заполненного гидрогелем 4. Гидрогелевая масса необходима, для обеспечения эффекта экранирования. В качестве гидрогеля можно использовать специальную композицию, например, на основе воды, с содержанием этанола, абсорбирующей смолы и целлюлозы в различном процентном соотношении, например 80/16/3/1. В случае использования двух терморегулирующих слоев ячеистой структуры 3 и 5, гидрогель 4 в них будет иметь разную температуру. Температура того слоя 3, который находится ближе к телу человека, будет постепенно повышаться, передавая тепло на тот слой 5, который обращен наружу, температура гидрогеля 4 в котором первоначально равна температуре окружающей среды.
2
Для получения ячеистых слоев используют многослойные водонепроницаемые композиционные материалы с металлонапылением, например, на основе текстильных материалов, содержащих натуральные и (или) химические волокна и нити (полиэфир, полиамид, шелк, хлопок и др.) поверхностной плотностью 180-250 г/м с нанесенным на них слоем термопластичного полимера (полиуретан, поливинилхлорид, каучук, полиэтилен и др.) и дополнительным металлизированным слоем 6. Наличие термопластичного полимера на текстильном материале предотвращает протекание гидрогелевой массы наружу, а слой металлонапыления 6 обеспечивает равномерное распределение теплового потока, а также вносит определенный вклад в процесс удержания теплового равновесия в охлаждающей системе. Камуфлирующая раскраска текстильного материала обеспечивает дополнительный камуфлирующий (защитный) эффект. Ячеистую структуру слоев 3 и 5 получают ниточно-клеевым способом с использованием самоклеющейся пленки 7 и строчки челночного стежка 8 для предотвращения миграции гидрогеля 4 на лицевую сторону. Для удобства терморегулирующие слои соединяют между собой по внешнему контуру застежкой «молния» или липкой лентой 9.
Температура биологического объекта поддерживается на относительно постоянном уровне. Это достигается с помощью процессов эндогенной терморегуляции, результатом которой является устойчивое равновесие между количеством продуцируемого в организме в единицу времени тепла и количеством тепла, рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду. В процессе движения скорость обменных процессов в организме биологического объекта возрастает, что влечет за собой повышение температуры тела, усиление теплоотдачи и, как следствие, увеличение интенсивности теплового излучения, что делает человека заметным, т.е. возможность его обнаружения приборами, детектирующими тепловое излучение.
Устройство защитного изделия с регулируемыми экранирующими свойствами работает следующим образом. За счет теплопроводных свойств материал (пакет материалов) нижнего слоя одежды 1 и 2, прилегающего к телу биологического объекта, принимает от биологического объекта на себя и передает в окружающую среду тепловую нагрузку. Для обеспечения экранирования (невидимости) биологического объекта приборами, детектирующими инфракрасное (тепловое) излучение, на пути движения теплового потока конструкцией защитного изделия предусмотрена охлаждающая система в виде теплового барьера, а именно,двухслойного пакета материалов ячеистой структуры 3, заполненного гидрогелевой массой 4, имеющей изначально температуру окружающей среды, которая выполняет функцию термоса, задерживает движение теплового потока и, постепенно нагреваясь, принимает на себя тепловой удар. Для усиления эффекта охлаждения конструкцией изделия предусмотрена возможность использования второго слоя ячеистой структуры 5, заполненного гидрогелевой массой 4. Чем ниже температура окружающей среды, тем ниже температура гидрогеля, которым заполнены ячейки верхнего слоя 5 охлаждающей системы, обращенного наружу. Постепенная передача тепла от первого слоя системы охлаждения 3 на второй 5 приводит к ослаблению эффекта экранирования, что приводит к необходимости замены одного из слоев на новый, температура гидрогелевой массы 4 в котором равна температуре окружающей среды. Выведенный из охлаждающей системы нагретый в результате использования ячеистый слой 3 хранится в условиях окружающей среды в специальном контейнере, принимает температуру окружающей среды, после чего может быть снова использован в системе охлаждения защитного изделия.
Для нахождения человека «в зоне риска», т.е. в зоне наблюдения за ним приборами, регистрирующими тепловое излучение при температурах свыше 10°С, можно использовать однослойный вариант временной защиты, в котором при снижении эффекта экранирования его заменяют на другой. При использовании изделия при более низких температурах, т.е в температурном диапазоне ниже 10°С, целесообразно использовать двухслойную конструкцию. Этот второй слой одевается поверх первого, крепится к нему по внешнему контуру застежкой «молния» или застежкой «велкро» и обеспечивает усиленную экранирующую защиту в том случае, когда это необходимо.