Введение к работе
Актуальность проблема.Развитая сеть авиационных линий высоких широт требует дальнейшего совершенствования надежной материально-технической базы, обеспечения приемлемых условий труда при эксплуатации авиационной техники на холоде,
Природао-климатические условия Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера характеризуется длительным периодом времени с низкими температурами окружающей среды, опускающейся до -50.., -55С. Средние температуры ~30..,-35С является обычными и регистрируются на протяжении до 150 дней и более. Низкие температура нередко сопровоздаптся ветрами и метелями. Жесткие климат тическиа условия предопределили низкие температуры, как ведущий неблагоприятный фактор. В связи о чем защита человека от холода в этик районах приобретает первостепенное значение,
Специфика гражданской авиации делает проблему охраны труда в оуровых условиях особо актуальной. Эксплуатационные требования предусматривает возможность технического обслуживания воздушных судов в короткие ороки при минимальных трудовых затратах /Черненко ї,С.,ІЬ85/. Ванную роль в обеспечении выполнения работ, связанных с авиациояной техникой, играет специфика влияния климато-географичзекпх особенностей региона на здоровье персонала авиационно-техничаскйх баз аэропортов. Обслуживание и ремонт воздушных судов производится на открытых площадках при постоянном контакте работающих с охлаздеяннм металлом, вынужденных неудобных рабочих позах, сопровождающихся длительным статистическим напряжением различных трупп мышц. Охладдеяиз организма человека является причиной заболеваний радикулитами, невралгиями, пневмониями, острыми респираторными заболеваниями /Авцын А,П., 1985/.
В авиациоино-технических базах северных аэропортов эти заболевания с временной утратой нетрудоспособности занимают ведущую роль, особенно в осеняе-зиший, зимний и зимне-весенний периода, достигая ликоаых значений во время установления средних минимальных величин температуры окрунащего воздуха. Мовно предположить, что охлавденнэ организма человека является причиной некачественного вшолнения операций по техническому обслуживание или ремонту летательных аппаратов, о чем свидетельствует тенденция повышения количества авиационных происшествии и предпосылок к ним по вине обслуживающего персонала в зимний период года.
Проблеме защиты человека от холода посвящены работы отечественных и зарубежных исследователей /Бартон А., Эдхолм 0..IS57; U.K.Витте, 1956; И.С.Нандрор, 1Ь68;. И.Ы.Науменко, Ь?2; B.C.Кощеев, ІУ8І и другие/. На основе их исследований разработана теплозащитная, одекда различной степени эффективности, которая уменьшает конвективные, кондуктавные и радиационные теплопотери организма. В авиации широко используется маховая зимняя одезда с суммарным тепловым сопротивлением не ниже 4,5 - 5,0 КйО /І КДО* = 0,15см /Вт /, такяе применяется утепленная обувь, меховые головные уборы.
Однако, как показали многочисленные нсследования,возыожно-сти создания аффективной теплозащитной одежды из широко используемых в производстве материалов ограничены. При этом следует учесть, что одезда с предельной толщиной теплозащитного слоя обладает значительным весом и не удобна для практического применения. Невозможность компенсации теплопотарь организма путем применения дане самой элективной одездн обьясвяется тем, что примерно 25-4( общих теплолотерь организма /в зависимости от тяке-сти работы/ вдет через органы дыхания /^андрор И.О.,1968; Якименко М.А.,1Ь82 и другие/.
Известны различные способи защиты органов дыхания, простейшими из которых являются шарфа иди подшлемники. Разработанные в настоящее время зврубеяные и отечественные средства индивидуальной защиты органов дыхания от низках температур обладаот значительными коветруктивпыми недостатками, что негативно влияет на их эксплуатационно-гигиенические характеристики. 3 связи о этим.раз-работка подобных устройств, согревающих вдахаемый* воздух а облегчающих дыхание человека при низких температурах воздуха, является важной и актуальной.
Цель работы. - разработка устройства с утилизатором метаболического тепла для подогрева холодного вдыхаемого воздуха.
Основные задачи исследования;
I/ изучить условия труда авиатехников при низких температурах окружающей среда;
2/ проанализировать заболеваемость болезнями холодовой эти
ологии среди персонала авшционяо-тахничеоких баз аэропортов вы
соких широт; ....',...
3/ моделирование и исследование т^вдофизичеоких процессов в
теплообменнике-утилизаторе; -
4/ разработать, иопытать и организовать выпуск полупромышленной партии масок, для защиты органов дыхания.
Методы исследований. Для решения поставленных задач были применена методы математического и физического моделирования, тепло-метрии, хронометрии, изучения топографии конных тешэратур человека /тепловизор А6А-780,. металлические и полупроводниковые термометры сопротивления по ГОСТ 6651-78, ГОСТ 8.157-78, автоматические электронные потенциометры, уравновешенные а неуравновешенные мости унифицированной системы КС по ГОСТ 7Ш-7&/ и определения средневзвешенной температура тела /система fcawanelUh /, измерения перепадов давления с классом точности не Hate 2,5 /гягонапорометр
типа ТАЩ-2 но ГОСТ 2648-78/, анализа вдыхаумого и выдыхаемого
воздуха /газоанализаторы на СО^ и Og, масс-спектрометр Щ-6202/,
эргономики: определения степени механического давления маски на
лицо /многоканальный прибор ШЩ-5/ модулей местной упругости, оп
ределения поля зрения /периграф универсальный/, математической
отатистики.
Научная новизна. Впервые установлены'особенности теплообмена авиатехников ари обслуживании а ремонте авиационной техники в условиях низких температур, дающие объяснение характеру их заболеваемости и определяющие направленность мер профилактики.
Методами математического и физического моделирования теплообмена .человека с окружающей средой, а также проведенных обобщений денних литература обоснована возможность утилизации метаболического тепла вдихаемого воздуха. Создано программное обеспечение расчета с помсщьв ЭВМ параметров теплообменника.
Современными методами инструментальных исследований доказаны преимущества средлахентй конструкции рекуператора и маски, что позволяет коренным образом оздоровить условия труда на холоде.
Сформулированы научно обоснованные требования к средствам индивидуальной защиты органов дыхания от. действия низких температур, разработан и изготовлен, теплообменник - утилизатор метаболического тепла и маски Д-Яя защиты челонека от действия низких температур.
На защиту выносятся:
-
Математическая и физическая модель для расчета теплофизических свойств теплообменника.
-
Результаты экспериментальных исследований тедлофиэических характеристик теплообменника в зависимости от его конструктивных особенностей, внешних воздействий.'
5. Результаты изучения условий труда и заболеваемости болезнями
холодовой этиологии персонала авиационно-техничеоких баз аэропорте высоких широт.
4. Результаты лабораторных и натурлых испытаний теплозащитной маски.
Вклад автора состоит.в: '
разработке математической и физической модели для расчета гаплофиэических свойств теплообменника.;
разработке программного обеспечения для расчета теплофизиче-оких свойств рекуператора;
разработка конструкции и проведении экспериментальных, лабораторних и натурных испытанна теплозащитной маски;
разработке медико-технических требований и технологии изготовления маска;
обсуждении и публикации результатов исследований по данной проблеме.
Практическая значимость работы. Разработаны научно обоснованные методы расчета характеристик топлоебменников, используемых при создании средств индивидуальной защиты органов дыхания при работе в условиях холода.
На основе проведенных исследований разработана маска для подогрева вдыхаемого воздуха, обеспечивающая комфортные характеристики вдыхаемого воздуха з диапазонэ наружных температур минуо 25...55С.
Разработанное программное обеспечение позволяет расчитывать конструктивные параметры теплообменников для сбеспечзния требуемых теплофизичзоких характеристик.
Разработана технология изготовления теплообменника и теплозащитной маоки. которая внедрена в авиационно-техничеоких базах авиапредприятий Якутии и других северных регионов.
' Социальный эффект заключается в коренном оздоровлении условий
труда ла холоде и снижения количества респираторных заболеваний холодовой этиологии.
Экономический аффект составляет 35 рублей в год на одну шоку в ценах 1991 года.
Апробация работа. Основные результаты работы доложены и' обсуждены на Ш Всесоюзной конференции "Экстремальная физиологил.ги-гиена и средства иадивидульной защита человека" /Москва, IS90/, Всесоюзной конференции "Система терморегуляции при адаптации,организма к факторам среды" /Новосибирск, ІЬУО/, проблемном семинаре кафедры охрана труда а окруаавдей срэды КНИГА /УэЫ/.
Публикации по работе. Результаты диссертационной работы опубликованы в Ч печатных работах.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит аз введения, обзора литературы /Г глава/, описания методов и объекта исследования, обсуждения результатов работы /3 главы/, заключения, выводов, списка использованной литературы и прилояеиия.
Диссертация содеря.".т 166 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 12 таблиц. Библиографический указатель включает 145 наименований литературы. Прилояение содержит технические условия на теплозащитную лиску для подогрева воздуха, 14 актов испытаний и внедрения маски, программное обеспечение расчета параметров рекуператора.
ссшдаднив РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы. Условия труда при обслуживании и ремонте авиационной техники резко ухудшаются в зимний и переходный периоды года в связи с воздействием холодового фактора. Однако, как показала многочисленные исследования, возможность ооздания высокоэффективных средств индивидуальной защиты человека от холода ограничены. Развитая поверхность легких является причиной высоких твплопотерь, дэстигаю-
щих 40;? суммарных теплопогерь организма, ВДыханиэ холодного воздуха усугубляет этот процесс и приводит к холодовому травматизму легких, в связи о чём защита органов дыхания приобрела особую актуальность.
Сформулирована цель и ооновные задачи иооледований, их научная новизна и практическая ценность.
В пэрвоД главе сделан обзор отечественной и зарубежной литература по физиологии теплообмена человека в условиях Охлавдвдего микроклимата, в котором отражены основные теоретические и практические аспекты поддержания температурного гомэостдзиса. Подробно рассмотрен характер теплообменник процессов, происходящих в органах дыхания. Установлено, что при вдыхание внешний воэдух,яроходя через носоглотку, гортань, трахеп, 'бронхи'и бронхиолы,рогреваотоя да температура равной температуре тела, за счет теплоот/'а.чи о внутренних стенок этих органов. Механизм' теплообмена обеспачйвдатоя тешіоаккумулирущей способнсстьЪ'ресаираТорнргр тракта и ЙОЛОМ циркулируйте}!'крови в их сосудах^ "На массообадшше пронесен шгая-ег слизистая оболочка, выступающая кондиционирующим аппаратом» р-лаянягацим поступавдий воздух до концентрации влаги, необходимой для поддержания нормальной скорости Теплообмена, При выдохе на пута по респираторному тракту,- особенно в верхних отдела:.,температура ивлаяяость альвеолярного воздуха значительно снижаются»
Теплоотдача чероз органы дыхания .является .одним'из путей АО-терь тепла организма и может достигать значительных величин /35 -40$ от общих геплопоїарь/ в зависимости от. температур** и влажности воздуха, а такау от интенсивности производимого дыхания, что зависит от энергозатрат человека т ваяолйвйкз «арзделенной работа, Этот процесс является одним из №Ввчят&з йаяряхшшя Ойохема" терморегуляции и повышения цростудяоЯ й0олваемевз?а, т.»» физиологические, механизмы защиты органов яахавил от воздействия низких
температур недостаточны. Возрастание теплопотерь с верхних дыхательных путей, особенно в условиях высокой физической активности, способно привести к холодовому поражение легких. Значительно охлажденный воздух гигроскопичен, поэтому доля его влияния ад слизистую воздухоносного отдела легких Судет возрастать в связи'о не-обходимостьо его увлаянения, приводя к еще более выраяанноду повреждению клеток. Из-за действия холодового фактора и резкого увеличения общей теплоотдачи, организм испытывает повышенную потребность в кислороде для соответствующего увеличения теплопродукции, что приводит к гипоксии. Следовательно, возникает необходимость разработки средств и методоа компенсации недостаточных защитных механизмов организма от холода.
Одним из путай достижения этой цели является применение технических устройств о теплообменниками, утилизирушкми метаболическое тепло организма. Анализ современных теплообменных аппаратов, известных в техника,позволяет обосновать выбор конструкции теплообменника.
В настоящее время известен ряд средств индивидуальной защиты
органов дыхания, согревающих вдыхаемый воздух. Веа эти средства
снабжены теплообменниками различных видов 6 различными характери
стиками подогрева вдыхаемого воздуха. Однако, все существусщие
средства индивидуальной защиты органов дыхания /СЮ ОД/ от низких
температур имаот ряд недоотатков конструктивного и теолофизическо-
го характера, резко снижавших не только эффективность, но и саму
возможность их широкого применения. Актуальным в связи о -ВТим яв
ляется усовершенствование прежде всего теплообмевдого устройства
защитных масок. '.
Вторая глава посвящена разработке математической модели и та-оретическрму расчету рекуяератора. Теплообменник теплозащитной маски представляет собой цилиадричэскоа тело с внутренними сквозными
каналами, расположенными симметрично вдоль оси, через которые попеременно пропускается холодный и теплый воздух, а передаваемое более нагретым воздухом аккумулируется отопками каналов и при поступлении холодного отбирается от них.
Для получения полной картины, отражающей качественные и количественные признаки, необходимо поставить задачу, в которой нукно зафиксировать условия ев однозначности в вида геометрических условий /формы а размеры тэла/, физических условий /чиолешше значения тошюфизических 'характеристик Я , с), , J> , jw и др./, а также задать краевые условия.
С этой целью совместно с кафедрой теплофизики Санкт-Петербургского института точной механики и'оптики /ЙШМ0/ составлена математическая модель системы "окружающий воздух-рекуператор-чело-век" с последующим его решением на ПЭВМ.
В состав краевых условий к уравнение теплопроводности входят .временные условия /начальное распределение температуры в объема тела/ и граничные условия, определявшие условия теплообмена на границах тела. Начальное распределение температур в толе может быть различным. Например, в начальный момент нагревания пли охлаждения /7- = 0/ тело может иметь одинаковую температуру по всей-своза массе:
T(0C,y,z) « Хг
В общем случав начальное распределение температур в теле может быть задано уравнением *"Г —${x,)),z) при <у = 0.
Граничные условия в нашем случав заключается в зрцан::и температуры среды*!!, омывающей Поверхность тела и ннтенсшзноста теплообмена /теплоотдачи/ между этой средой и поверхностью тола. Процесс теплоотдачи описывается законом Ньютоиа-Рихмана, согласпо которому количество теплоты, отдаваемой пли получаемой телом,от окружающей среди, пропорционально площади поверхности тела, разноотп
И,
гемперааур uosepxaoosa тела /отенки/Т и ореди^ и длитально-
отьв процесса! .
или '
Q-^IX-ХІТ" '...; (»>'.
Мерой интенсивности теплоотдачи являетоя коэффициент теплоотдача. В общем олучае этот коэффициент зависит от окорооти движения (j,, фо^мы й ориентации поверхности твердого тела в пространства, линейных размеров тела J lit tt , .../, реяима движения, температура а теплофизичеоких характеристик среды, в в отдельных случаях а от некоторых других.величин, напримэр, тешюра-туры напора д*р.
Наиболее сальво на конвективный теплообмен влияет следующие теплофизачаскш характеристики: коэффициент теплопроводности X , теплоемкость Cj» , динамический коэффициент вязкости pi , плотность j) , коэффициент объемного расширения |> ,
Если положить; в уравяеяии /2/ f а Ь равными единице, то
коэффициент теплоотдачи о «± ;, ." . . представит собой величи-
т — т
ну, численно равную количеству теплоты, которой обмениваются в единицу времени единична;: поверхность тела со средой при единичной разности температур дазду нами. В общей случае .коэффициент теплоотдачи отраяает совместное действие конвекции а теалшроводнооти среды и поэтому зависит от многих факторов.
Для решения поставленной задачи необходимы следующие допущения:
-
Теплообменник по наружной цилиндрической поверхнооти теплоизолирован от окружавшей средн.
-
Вое каяалы имеют близ^уюпо яяличияе ялощада подерьчяогО
сечения, форма канала - круговой цилиндр.
В этом случае процеоо теплообмена между воздухом и каналом в каадом из каналов можно считать одинаковым и дальнейший анализ проводить на одном канале о учетом расхода воздуха через этот одиничний канал, наружные стенки которого в силу тепловой симметрии, можно очитагь адиабатическими.
-
Высокая теплопроводность аломиная позволяет считать поле температур стенок канала однородным.
-
Температуру воздуха в поперечном сечении канала будем считать равномерной. Изменение температура воздуха происходит лишь при движении вдоль канала /вдоль оси X/.
Как уже излагалось выше, теплоотдача а каналах описываатоя законом Ньотона-Рихмана Д/ и в кояечно-разноотной форме будет иметь вид:
адд; - *пл;-тЭ'*-о . о>
где Сст - удельная теплоемкость материала отенок канала, Дд/кг»К; б - массовый расход воздуха, кг/of Т*в - изменение температуры газа,проходящего через копал; ol - коэффициент теплоотдача, Вт/м2,К; П - периметр внутренней поверхности канала, м; Т0Т,ТВ - средние температуры стенка канала и газа в поперечном оечении канала,соответственно, К.
Согласно допущению, что температура высоко теплопроводной стенки по длине практически аоотоянна, модно оценить изменение температури газа по мере его двихенав по каналу. Для этого необходимо уравнение /3/ преобразовать в дифферешиальнус форму, в результата полечим уравнение
Интегрируя /4/ по длине канала X находится решение в видо:
где 41 - начальная температура газа.
Уравнение /5/ ыозшо записать в другом виде: ,
"С3**8 Тст + (%~ TJ*4<-сТ> Ы
адо гг^=; -ягу— - теш раэогрева /охлааденвд/ стенки канала с массой М.
где ^) - диаметр канала, м; [_, - длила канала, м; ' }-] - толщина стенки канала, и; $ - плотность материала „канала, кг/м3.
В случае0 когда производится дыхание человека через этот канал, изменение температуры стенки за счет ее разогрева или охлаждения в процессе .ведсха или вдоха соответственно описывается-еле-дуощими уравнениями.
Дыхательный цикл начинается о вндоха, при этом выдыхавши воздух имеет температуру (Злизвуо й температуре тела
где Tj, - тешература тела, .К; Т! - на-чальная температура отен-ки. К; гсл -длительность выдоха, с.
При неограниченной длительности выдоха ^-»оо температура стенки стремится к темиературе тела jjW -*>Т^.» В действительности выдох длится короткое время, в пределах 1-3 сек. и температура стенки изменится до значения TT^bnuJ
Далее выдох смеяяетоя вдохом и уравнение /6/ преобразуется к виду, учитывающему температуру среды, с которой поступает воздух
По окончании вдоха температура стенки будет иметь значение
Если циклы выдоха и вдоха будут повторяться, то через определенное число циклов температура отенок будет периодичеоки изменяться в определенном диапазоне значений.
. Для расчета температуры стенок канала а газа, необходимо sb-
'Iі
дать;
I о Режимные характеристики дыхательного цикла - длительность зтадий выдоха и вдоха, объем вдыхаемого воздуха.
-
Конструктивные характеристики теплообменника - число, длину и диаметр каналов,^ толщину стенки, плотность Материала»
-
Теплофизическиэ свойства воздуха и стенок канала.
Для решения система уравнения /5 - 7/ необходимо оярэделить величину коэффициента теплоотдачи 0( на внутренней отенке канала, которая вычисляется по формуле:
оС« аА A/ft (з>
ГД8., Л& - теплопроводность воздуха, Вт/м»К; NH - критерий Нус-
С8ЛЬТВ„ ' - '
Численное значение критерия Нуссельта Д/и для данного случая мояяо. определить по выражении
л/йИ^^'О,^ (9)
где,-Re w^tfiiuTO гРейнольдяа, е = К O/v
U-скорость газа, м/с; *9 -вязкость газа, м2/с:/кинемати-ческая/.
Скорость газа в канале IX оценивается через объемный расход V
где, V - объем выдоха /вдоха/, м3; fj^ - длительность выдоха /вдоха/, с; NK - число каналов в теплообменника. Учитывая площадь сечения канала. скорость газа
Таким образом, найдены все искомые величшш, необходимые для числеяяого расчета температуры вдыхаемого воздуха. Для расчета на ЭВМ. составлена программа, і"
Экспериментальная проверка результатов проводилась на кафедре теплофизики СЛИТНО. Сущность метода лабораторных исследований сводилась к измерение температуры вдыхаемого воздуха /после рекуператора/ и окружающей среды после /до рекуператора/. Условием подогрева /охлаждения/ воздуха теплообменником является градиент температур между вдыхаемым воздухом и окруяащей средой. Вследствие затруднительности получения низкотемпературного воздуха в стационарных условиях, был сделан выбор в пользу положительного градиента температур. В этих условиях рекуператор работал как охладитель.
На описанной установке была проведена серия экспериментов о 5 видами рекуператоров при нагревающем микроклимате с температурой воздуха Т = 60С, Частота дыхания ари этом составляли II вдохов в минуту. МинутннИ объем дыхания /средневзвешенная величина/ бал равен 14,4 ± 0,4 л/мин.
Для проверки адекватности математической модели были оопо-ставлена результата теоретических расчетов и лабораторных исследований. /Рис «W
Проведенная проверка адекватности подтверждает правильность выбора математической модели, а расхождение в 6,12%' получено за счет теаломассообмашшх процессов на подогрев и охлагдеяиа, связанное с градиентом междуТСрада иТвд в конДенсацией водяных паров выдыхаемой смеси на внутренних поверхностях каналов, соаровоа-даодайся дополнительным выделением тепла при подогреве вдыхаемого воздуха.
В третье^ глава на основе анализа заболеваемости и уолпий
їруда дано обоснование создания теплозащитной маски для авиатехников, а такке представлены разработанные медико-технические требования и технология изготовления теплозащитной маски.
Авиатехники являются наиболее многочисленной и малоизученной группой обслуливаюдей самолатный и вертолетный парк. Качественное выполнение функциональна* обязанностей данной группы напрямую влияет на безопасность полетов воздушных судов. В регионах с суровыми зимними условиями на качество проводимой работы дополни-їельно оказывает влияние комплексное воздействие на человека ме-Теорологических факторов внешней среды /температура, влажность и Скорость движения воздуха/.
Изучение условий труда указанной 'специальности проводилось в 'йроизводсгвенных условиях в зимнее время года, при температурах воздуха -40...-48С в подразделениях авиациойно-техиических баз Якутского, Батагайского ОАО, Усть-Нерского ОАЭ компании "Сахаавиа" й Игарского ОАО, Ванаварского ОАЭ концерна "Красноярские авиалинии". В хода исследований анализировались в зависимости от проводимых работ по обслуживанию самолетов Ан-24, Ан-26, Ан-2 и вертолетов Ыи-8, характерные движения, выполняемые человеком, степень тяжести работ, трудоемкость, использование штатного оборудования, инструментов и материалов, а такке вредные производственные факторы.
Было выяснено, что основные операции выполняются в неудобных положениях тела и з малоподвижном оостоянии, что усугубляет воздействие низких температур. Кроме того, они ведутся на высота. Ветровые нагрузки уввличиваиг конвективную теплоотдачу. Работа без использования перчаток вызывает значительные потери тепла организмом, которые имея всего 6% поверхности тела, играот важную роль и в поддержании Температурного гомеоотазиса /Й.П. Иванов, IS73, И.М.Науменко, ISV5/. Таким образом, выполнение регламентных работ
по технической эксплуатации воздушных судов до специфике работы сопровождается воздействием на организм человека холода, который является профессиональным неблагоприятным ректором для авиатехников в условиях низких темаератур.
Применяемая теплозащитная спецодезда в полной море не способствует выполнению работ с большей продолжительностьо, высоким качеством и с меньшими затратами времени на обогрев.
Оздоровительные мероприятия должны быть направлены на защиту органов диханвд. В условиях Севера человек выяузден превде всего адаптироваться к холоду, т.е. происходит перестройка органов дыхания, и соответствующие реакции сердечно-сосудистой и периферической нервной систем. Это основные приспособительные изменения организма, направленные на обеспечение нормальной жизнедеятельности, Соответственно, основная нагрузка при воздействии низких темаератур распределяется на эти системы орх'анизма. Следовательно, причиной простудных заболеваний органов дыхания периферической нервной системы является охлаждение организма*
В настоящее время, частота заболеваний болезнями холодовой этиологии /ОРЗ, пневмония, невралгия/ занимает одно из первых мест среди других болезней. По потерям рабочего времени на произ», водстве данная патология дает больше, чем все другие заболевания вместе взятие.
Анализ заболеваемости холодовой этиологии проводился на ? предприятиях комлями "Сахаавиа" и охватывал период с ISS5 по 1991 . /Рис.2/. По распределению заболеваемости на ЇОО чел. по кварталам ясно прослеживаются максимальные значения в I и ІУ кв„ года к минимальное во П и Ш кв., что отражает колебания климата данного региона, в частности, температури воздуха» Прослеживается определенная связь количества случаев заболеваний простудными болезнями с аорепадами температуры воздуха. Бала дроведена статистическая
/S
Рисі. Зависимость теоретических и экспериментальных значений эффективности рекулераїора
1Q35- №В 4987 4988
їм
Рис. 2 . Динамика заболеваемости болазняма холодовой этиологии персонала АТБ ло комцаииц "(caввиa,, /на 100 чел./.
—г~- годовая; I кв.;
- П кв.;—— - Ш кв.; - ІУ кв.
\В
обработка данных заболеваемости персонала АТЕ^компации "Сахаавйа" в результата которого были рассчитаны и построены графики зависимости болезнями холодовой этиологии и температуры воздуха. Обнаружена тесная корреляционная связь, наиболее значимые обнаружены в показателях аэродортов: Чульман - /-0,812/, Нюрба - /-0,786/, Алдан - /-0,774/ и Магвн - /-0,755/, в остальных аэропортах эти значения колебались в пределах /-0,735 - 0,554/. Коэффициент корреляции свидетельствует, что изменение температуры воздуха /пони-.яение или повышение/ вызывают изменения /рост или снижение/ количества случаев заболеваемости данными болезнями в зависимости от величины коэффициента. Например, снижение средяеяваргальяоЯ температуры воздуха на 3С вызовет в АТБ Якутского ОАО увеличение количества случаев на 5,8; Чульманского - 1,44. Тла выявления влвт яния именно низкой температуры воздуха на частоту заболеваемости было проведено разделение персонала на рабочих, находящихся длительное время вне помещений, и работающих внутри домащений, при котором выявились значительные расхождения по количеству случаев заболеваний ыадду этими группами.
Проведенный анализ заболеваемости среди персонала авиатехников АТБ номп8ИИи""С8гаавИа" подтвердил значительное влияние климата на их здоровье и позволил сделать вывод, что в условиях Се-, вара организм человека испытывает значительное напряжение не поддержание температурного гомеостазиса и основная доля приходится на дыхательну систему. Требуется искусственная защита органов дыхания посредством предварительного согревания вдыхаемого воздуха» Этому требованио отвечают устройства, подогревавшие воздух, относящиеся к СИЗ ОД, в которых используются теплообменники, аккуму-» лирующиз тепло вдыхаемого воздуха.
Сформулированные медико-тохнйчвекие требования учитывали, что теплозащитная маска рассчитана на постоянное применение, «ла^
довательно,не должна оказывать практически значимой физиологиче
ской нагрузки на организм. ' :
По основному защитному свойству/ теплозащитная маска должна обеопечивать температуру в подмасочяом пространстве не менее -К>С при температуре окружающего воздуха -50 С.
Теплозащитная маска не должна препятствовать выполнению производственных операций в условиях, для которых она предназначена.
В теплозащитной маске основным элементом, подогревающим вдыхаемый воздух, является теплообменник. Разработанная ара содействии отд. й29 ИШ АН Украины технология изготовления рекуператора, предполагает создание анизатролно-лористых тел методом холодного виочения /прессования/ и методом гофрирования, в результате чего получаются элементы теплорекудерациа, отвечающие самым современным требованиям. Указанные метода позволят получать рекуператоры с заранее заданными геплофизическими характеристиками. Методы достаточно просты, яадеяяы, на требуют сложного оборудования. Изготовленные. такими способами теплообменника устанавливаются в серийно изготовленные полумаоки.
В главе 4 описываются методы и результаты лабораторных и на-турнчх испытаний разработанной теплозащитной маски.
Лабрраторные испытания проводились в микроклиматической камере предприятия ХЯ-5827, где моделировались климатические условия эксплуатации теплозащитной маски /Гвоэ = -47, -51С/, Применялись стандартные методы испытаний для определения фазволого-гигиэниче-ских и эргономических показателей, которые используются при разработке новых видов СЮ Од, При этом развитие получил метод определения температуры вдыхаемого воздуха. В этом ме'тоде предусматривалось измерение этого параметра инерционными регистрирующими приборами, что приводило к искажению полученных результатов. 3 новом методе используются приборы, позволяющие регистрировать перепады
температур с высокой точностью, что позволило получать истинный характер теплообменных процессов, происходящих в теплообменнике.
Результаты лабораторных испытаний показала, что в течение 60 минут теплозащитная маока о одним рекуператором обеспечивает колебание согреваемого воздуха в подмасочном пространстве в пределах 21,2 - 16,5С, хотя в трех случаях даблодалось замерзание выделяющегося при дыхании конденсата в каналах рекуператора с последующим резким повышением сопротивления вдоху, которые происходили на 35-й, 47-й и 52-й ыияутах в теплообменниках с диаметром каналов 0,5; 1,г и 2 мм, что указывает на непригодность рекуператоров с такими параметрами для эксплуатации в данных условиях. Использование масок с двумя и тремя рекуператорами в течение 90 минут позводило сохранить температуру воздуха подмасочного пространства в-пределах 25,1 - 16,9С, что дозволяло увеличить теплосодержание организма на 11,6+4,1 Вт/м2. Установлено, что применение теплозащитной маски повышает температуру дистальних отдэлов конечностей, следовательно имеет место не только локальное "тепловоз, воздействие а ввдз согрева лапа и вдыхаемого воздуха, но и генерализованный эффект, выражающийся в общем согреваний организма. /Рисі.З. /а/,/о7/.
Топография кояных температур изучалась не только о помощью температурных датчиков, но и о помощь» теддовизионной термографии на термограммах,которыми наглядно проявлен ганараяизовзяныЗ эффект.
Натурные испытания проводились взшдее время сода в аэропортах гг. Якутск. Игарка к пп. Батагай, Уоть-Яера, Нагая и Ванавара, гле испытателями служили авиатехники, работающие на открытом воздухе при выполнении одераций, связанных с оперативным-техническим обслуживанием самолетов Ту-154, йі-76, Дн-13, Ан-24, йи-26 и вертолетов Ми-8 и Ми-6. Испытателя были'экипированы в табельную зим- hdo одоаду, вклвчапщув в себя куртку на овчинной.подкладке, комби-нозон с утеплителем из вагина, унта из овчины,'меховуо шайку п
X'd
2o--
ZS--
ЩіОЛК
іру№ плечо бедю голень СВІК темп^тзатург
Рис.З /а/. Топограйіл кожной температуры без применения теплозащитной, маски.
T,'d
2Ь,1іО,П
зг-
ціЗр
Зо-
ъщчъ
ЩІ0.И
*&іОМ,
вЩР.Ьб
цеіор
іЩОМ
ЩІО}{
ЗШ{0)
HtfcfjS1
SS-'
грудь
плечо
белра
голень
СВГК
температурі тела
Pae..3/d/. Тологра<|йя кожной температуры о применением теплозащитной шоки
й'І
хлопчатобумажное белье. Суммарное тепловое сопротивление комплекта оценивалось - 4,0-4,5 КЛО. При этом выполнялись работы по one-, ративному техническому обслуживанию /ОТО/ самолетов по формам А, Б и В.
форма А ОТО включает в себя работы по встрече самолета >я сопровождения его на стоянку, при этом авиатехник указывает флажками и фонарями место остановки или стоянки пилоту, находясь непосредственно перед самолетом на расстоянии 15-20 м. Эта операция сопро во вдается взмахами вытянутыми руками я ходьбой.
Формы Б и Б - работы по осмотру и обслуживанию, вклшанцие в себя внешний осмотр агрегатов, заправку ГСМ, устранение неисправностей с заменой деталей и регламентные операции. Степень тяжести производимых работ - легкая и средняя, связана с ходьбой, подводом и уводом стремянки, подъемом на стремянку высотой 1,5-2,3 м, работой пальцами рук без перчаток стоя в наклоне или сидя на корточках. Все эти движения выполняются на стремянке или на планере самолета, либо находясь внутри салона. Такие операции, как, подтягивание тележки питания ІШ-2, перенос, снятие или установка колес шасси, а также других тяжелых деталей требуют от человека приложения физических усилий. При заправке топливом и маслами возможен контакт с ними открытыми частями tana ил# поверхностью спецодежды. Большую часть шполняшой работы занимает регулировка, монтаж, демонтаж мелких деталей двигателя» планера, осветительных приборов, шасси, когда человек производит ети операции голыми руками. Также при этом обязательно происходит контакт защищенных и незащищенных частей тела человека с охлажденными металлическими поверхностями. При встрече самолета и буксировки его на место стоянки на человека воздействует снежно-воздушный поток образующийся при работающих двигателях. Продолжи- . гельность работы в зависимости от выполняемой фэрмы ОТО колеба-
4.4
лась от 21 минута до двух часов двадцати минут.
Во время испытаний температура воздуха колебалась в пределах -35, -43С, относительная влажность воздуха fI-%%, а скорость движения воздуха составляла 1-2 ii/c.
Испытаниям подвергались маски "Иней" с одним и двумя рекупе-раторвми, при этом резиновая полумаска обшитая текстильным материалом обеспечивала хорошее прилегание к лицу испытателей и, следовательно, повышались эксплуатационные защитные свойства маски, информативным показателем которых служит температура вдыхаемого воздуха в подмасочном пространстве.
По субъективным оценка испытателей применение данной маски позволяло увеличить гремя пребывания на открытой площадке без перерыва на обогрев, повышало работоспособность организма при выполнении операций, не требующих больших энергозатрат, содействовало выполнению .точных движений пальцев рук, что сказывалось на качественном выполнении заданной работы, вследствие того, что болевое ощущение холода пальцами рук наступало позже, чем при обычной экипировке человека.
Подобные испытания были проведены в АТБ МаганскогоТ Бата— .гайгГкого иАО.й Усть-Нерпного"ОАЭ. ..компании "СаХааёйа"при выполнении оперативного технического обслуживания самолетов Ан-2 и вертолетов Ми-8. При этом необходимо отметить наиболее суровые климатические условия в аэропортах пп. Батагай и Усть-Нера, когда в период испытаний температура окружаицвйо воздуха отмечалась в пределах -30...-440С, при скорости ветра 5 м/с.
Результаты этих испытаний показали, что при выполнении работы средней степени тяжести с защитой органов дыхания от низких температур улучшается стойкость организма к Холодовым воздействиям окружащей среды.
Аналогичные результаты получены при испытаниях теплозащитной
маски "Иней"' в подразделениях компании "Красноярские авиалинии", в таких как АТБ Игарского ОАО и Ванаварского ОАЭ, где они проходили при выполнении работ по периодическому обслуживанию самолетов Ан-2, Ан-24, Ан-26, Ид-ТЕ, Ту-154 и вертолетов Ми-С, Ми-8.
