УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ВСПЕНЕННЫХ ОДЕЖДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR ANALYSIS OF FOAM CLOTHING MATERIALS DEFORMATION

Предлагаемое изобретение относится к области швейного материаловедения и связано с определением деформации пористых вспененных материалов для одежды при сжатии.
Способ определения деформации при сжатии вспененных полимерных материалов заключается в том, что материал помещается между двумя металлическими пластинами, высота которых регулируется на толщину материала, в центре пластин установлен механизм, отвечающий за перемещение материала вдоль оси в одну сторону при нагружении, работающий по принципу шурупа. Ввинчиваясь в материал, имеющий пористую структуру, он фиксирует сжатие материала, а при снятии давления не позволяет материалу вернуться в исходное состояние.
Использование вспененного пористого материала типа «неопрен» в швейной промышленности в основном сопряжено с производством костюмов для подводной эксплуатации. Такая среда подразумевает воздействие на материал давления воды с одновременным изменением материала по толщине, а при отсутствии давления - возвращение материала к исходному положению. Чтобы имитировать параметры гидростатического сжатия, необходимо поместить материал в гидростатическую камеру или в водную среду, но измерить, какое сжатие в момент максимального давления, нет возможности. В гидростатической камере нет связи с показателями материала - осязательно не представляется возможным, а применение специализированных приборов в камере не предусмотрено. В связи с этим возникает необходимость в использовании автономно работающего в условиях гидростатического давления устройства фиксации деформации сжатия материалов типа «неопрен», для чего выполняются предварительные измерения показателей сжатия вспененных материалов, которые дают внешнее давление, вне водной среды и с оценкой точности фиксации материалов в деформированном состоянии после снятия внешней нагрузки. Такие показатели являются стартовыми для проведения измерения в условиях гидростатической камеры с включением в нее осевой части предлагаемого измерительного устройства.
Известно устройство для определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды (патент №RU 136893 U1, от 20.01.2014). Данное изобретение относится к способу исследования процессов деформации защитных конструкций одежды под действием аэродинамической нагрузки. Способ определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды заключается в том, что объемно-упругие защитные конструкции одежды представляются моделью цилиндра и помещаются в дозвуковую аэродинамическую трубу с низкотурбулентным потоком воздуха и рабочей зоной, выполненной из прозрачного материала. Деформация объемно-упругих защитных конструкций одежды, происходящая под воздействием воздушного потока, фиксируется в рабочей зоне аэродинамической трубы с помощью цифровой фотосъемки, с последующей обработкой результатов с использованием программных продуктов. К недостатку устройства относится неточное определение параметров сжатия ввиду получения результатов, используя цифровую фотосъемку, а также несохранение материалом полученной деформации после того, как на него перестает оказываться давление.
Также известно устройство вставки для измерения деформации нагружаемого элемента конструкции (варианты) (патент №RU 139505 U1, от 20.04.2014). Измерительный элемент и воспринимающие элементы приемника деформации выполнены за одно целое из заготовки в виде плоского кольца, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнен дугообразный вырез, а на периферии - дугообразное отверстие, расположенное напротив дугообразного выреза, с образованием плоского упругого кольцеобразного измерительного элемента и двух перемычек между дугообразным вырезом и дугообразным отверстием, при этом одна из перемычек образует неизменный по высоте воспринимающий элемент, а в другой перемычке выполнены сквозная прорезь с образованием регулируемого по высоте воспринимающего элемента, связанного с неизменным по высоте воспринимающим элементом посредством ленточной упругой связи, и отверстие с резьбой не на полную глубину, в которое ввернут винт, выполненный с возможностью поджатая регулируемого по высоте воспринимающего элемента к цилиндрической поверхности полости в нагружаемом элементе конструкции. Недостатками данной конструкции являются форма исследуемого образца (цилиндр) - невозможность применения в плоском виде, отсутствие измерения деформации сжатия в момент приложения нагрузки.
Наиболее близким к заявляемому объекту является устройство для определения деформации текстильных материалов при сжатии (патент №RU144579 U1, от 27.08.2014). Устройство содержит средство для крепления исследуемого образца, механизм нагружения со штоком, устройство для измерения перемещений штока, электронный блок управления, отличающееся тем, что зоны нагружения и измерения выполнены заодно, а средство для крепления исследуемого образца выполнено в виде стальной емкости цилиндрической формы с возможностью изменения ее размера в зависимости от вида сжатия.
Существенный недостаток известного устройства состоит в том, что оно не позволяет провести измерение сжатия материала в зафиксированном положении, имитируя давление водной среды.
Основная задача предлагаемого изобретения - фиксация сжатия, которое дает давление воды, с последующим извлечением материала из водной среды в воздушную, с сохранением толщины, полученной в ходе сжатия.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для исследования деформации вспененных материалов при сжатии, состоящее из воспринимающих элементов, выполненных в виде двух плоских металлических пластин. На нижнем неподвижном элементе 1 расположена осевая конструкция с винтовой нарезкой 3, которая отвечает за действие силы сжатия на материал 2 под действием внешнего давления, в том числе давления водной среды, и сохранение его толщины после снятия деформирующей нагрузки. Второй из воспринимающих элементов 4 выполнен с возможностью регулирования его высоты от исходной до заданной толщины сжатия материала 2 за счет деталей винтового сжатия 5 и 6.
Устройство для исследования деформации вспененных материалов позволяет измерить разницу толщины материала до приложения давления и после деформации при сжатии, которая сохраняется и после того, как это давление было снято.
На фиг. 1 показана схема устройства для предварительного измерения деформации вспененных материалов под воздействием сжимающих нагрузок и для определения допустимости использования осевой фиксирующей части устройства в условиях гидростатической камеры.
Устройство работает следующим образом.
На неподвижный воспринимающий элемент 1 (фиг. 2) устанавливается осевая конструкция с винтовой нарезкой и плоским ограничивающим упорным диском 2, на который навинчивается (по принципу шурупа) материал пористой структуры 3, в котором предварительно был сделан тонкий направляющий прокол. Осевая конструкция с винтовой нарезкой 2 (фиг. 3) имеет строго определенные параметры: резьба однозаходная, которая не позволяет материалу возвращаться в исходное положение, внешний диаметр составляет 4 мм, внутренний - 2 мм, шаг резьбы 2,5 мм. Тип упорного элемента - плоский с винтовой нарезкой, на который устанавливается шайба с внешним диаметром 14-15 мм. На шайбе отмечается расстояние (толщина) с помощью краски, где h - толщина материала 2. Материал 2 равномерно распределяется вокруг осевой конструкции с винтовой нарезкой, сверху устанавливаем подвижный воспринимающий элемент 4, который опускается первоначально на толщину материала 2, а далее выполняем нагружение верхней пластиной на нижнюю путем параллельного вкручивания деталей 5 и 6 до различных порогов толщины (от минимально возможного сжатия до максимального). Измеряем общую толщину сжатого материала между пластинами hi. Фаза нахождения материала в сжатом состоянии составляет 10 минут. Раскрутив элементы 5 и 6 конструкции, снимаем сжимающую верхнюю пластину с материала. На осевой конструкции с винтовой нарезкой делаем отметку краской на уровне максимального прогиба материала по винтовой оси. Снимаем материал с осевой конструкции с винтовой нарезкой. Фиксируем толщину по оси после снятия нагрузки по полученной окрашенной метке h2. Рассчитываем % отклонения между величинами h1 и h2. Если отклонение составляет не более 5%, осевая конструкция с винтовой нарезкой считается адекватной. После этого образец исследуемого вспененного материала размещают на осевой конструкции с винтовой нарезкой без деформации его установленной исходной толщины и подвергают непосредственному давлению воды в специальной гидростатической камере. После снятия гидростатического давления герметично изолированная камера открывается. На осевой винтовой нарезке максимального прогиба материала ставятся отметки краской. После снятия материала с оси закрепления измеряется расстояние от опорной поверхности устройства до полученной последней отметки прогиба материала. Это является величиной толщины вспененного материала в момент приложенного гидростатического давления в герметично закрытой гидростатической камере.
Таким образом, в заявляемом устройстве решена задача дистанционного обеспечения измерений деформации пористого вспененного материала при сжатии под действием внешних нагрузок среды.