Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Лопатченко Татьяна Павловна

Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС
<
Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Лопатченко Татьяна Павловна. Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС : диссертация ... кандидата технических наук : 05.19.04.- Шахты, 2003.- 200 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3940-X

Содержание к диссертации

Введение

1. Исследование особенностей взаимодействия элементов системы «Человек - специальное снаряжение -производственная среда» для спасателей 9

1.1 Специальное снаряжение в системе средств защиты спасателей от поражающих факторов производственной среды 11

1.2 Анализ поражающих и силовых факторов производственной среды спасателей 15

1.2.1 Параметры охлаждающего климата и их влияние на организм человека 19

1.2.2 Силовые факторы производственной среды 24

1.3 Физиологические особенности организма человека в состоянии сна 25

1.4 Анализ существующих базовых образцов защитного снаряжения спасателей 28

1.5 Формирование технических требований к специальному снаряжению спасателей 31

1.6 Проблемы формирования теплозащитных пакетов 34

1.6.1 Анализ комплекса свойств теплозащитных прокладок 38

1.6.2 Влияние совокупности свойств покровных материалов на защитные функции одежды и снаряжения 43

1.6.3 Анализ конструктивного решения теплозащитных пакетов 45

1.7 Особенности деформационных процессов теплоизолирующих материалов и утепляющих пакетов 49

1.7.1 Анализ существующих методов определения деформационных свойств утепляющих материалов 49

1.7.2 Особенности определения толщины теплоизолирующих материалов и утепляющих пакетов при деформации сжатия 52

2 Исследование напряженно- деформированного состояния теплоизолирующих материалов и определение их реологических характеристик при деформациях сжатия 57

2.1 Обоснование и разработка методики определения деформационных характеристик сжимаемых теплоизолирующих материалов 57

2.2 Исследование напряженно- деформированного состояния и определение реологических констант объемных утеплителей методом одноосного сжатия 63

2.3 Исследование поведения и определение деформационных характеристик теплоизолирующих материалов, сжимаемых в жесткой матрице 79

2.4 Определение деформационных характеристик объемных утеплителей при сжатии их составным пуансоном 89

3 Разработка и исследование конструктивно нового решения теплозащитных пакетов с объемными утеплителями 99

3.1 Разработка конструктивно нового решения теплозащитных пакетов 100

3.2 Исследование особенностей изменения геометрических параметров утепляющих пакетов 102

3.3 Классификация теплозащитных пакетов применительно к одежде и снаряжению 107

4 Разработка устройства для определения толщины объемных теплоизолирующих материалов и пакетов 111

4.1 Обоснование целесообразности разработки устройства 111

4.2 Расчет оптимальных параметров и конструктивное устройство толщиномера 113

4.3 Методика проведения измерений 119

4.4 Экспериментальное определение толщины объемных теплоизолирующих материалов и пакетов 120

5 Разработка и исследование комплекта специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС 123

5.1 Обоснование выбора цветового решения и конструктивных прибавок компонентов теплозащитного снаряжения 124

5.2 Исследование эргономики спасателя в зоне спального мешка 127

5.2.1 Выбор и обоснование комплекса движений 127

5.2.2 Определение характерных поз спящего человека 130

5.2.3 Определение динамических приростов размерных признаков 134

5.3 Расчет средневзвешенной толщины теплозащитного снаряжения 137

5.4 Разработка рациональной конструкции теплозащитной куртки и укороченного спального мешка 141

5. 5 Исследование теплозащитного эффекта снаряжения спасателей в натурных испытаниях 145

5.5.1 Методика расчета экспериментальных данных 148

5.5.2 Проведение натурных испытаний специального теплозащитного снаряжения для спасателей 154

Выводы : 157

Общие выводы 160

Библиографический список 161

Приложения 170

Введение к работе

Вопросам обеспечения безопасности персонала аварийно-спасательных формирований МЧС при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера всегда уделяется особое внимание. Один из важных аспектов этой задачи заключается в соответствии средств индивидуальной защиты спасателей, и в частности специальной одежды и снаряжения, условиям проведения спасательных работ [1], [2]. Труд спасателя во время спасательных работ не нормирован и происходит при большом напряжении физических и моральных сил. Во время работ в северных регионах, в условиях высокогорья встают вопросы обеспечения тепловой защиты человека при длительном пребывании при очень низких температурах [3],

Особенно актуальными становятся вопросы обеспечения спасателям комфортного отдыха во время сна. Сон человека подчас происходит при предельном истощении организма и человек очень слабо контролирует свое тепловое состояние. Поэтому возможны простуды, обморожения и развитие артритов и артрозов и т.д.

Существующие в настоящее время спальные мешки имеют разнообразные конструкции пакетов и изготавливаются с применением современных связных и несвязных утеплителей, а также пуха и пера [5]. Прогноз тепловой защиты спальных мешков в первую очередь связан с их толщиной. Большая толщина спальных мешков, а, следовательно, и высокая тепловая защита, сохраняются у спальных мешков при отсутствии внешних воздействий на пакеты. Пакеты содержат большое количество распределенных и сосредоточенных регулярных воздушных прослоек, которые при малейшем внешнем силовом воздействии на пакет утоняются и исчезают, что приводит к уменьшению термосопротивления пакета. Кроме того, под воздействием на пакет внешней нагрузки несвязный утеплитель перераспределяется в зоны пакета, на которые отсутствует давление [6], [7].

Существующие методики и устройства измерения толщины текстильных материалов не позволяют достоверно и точно определить толщину пакетов насыщенных множеством сосредоточенных воздушных прослоек и состоящих из очень мягких утеплителей [8], [9].

Вопросы аварийного совмещения теплозащитных свойств комплекта теплозащитной одежды и спального мешка с целью обеспечения максимальной тепловой защиты человека во время сна в Холодовых условиях практически не изучались.

Цель работы — разработка и исследование специального теплозащитного снаряжения, позволяющего увеличить термофизиологический диапазон применения одежды и спальных мешков во время сна.

Задачи работы:

Систематизация факторов и критериев, определяющих условия труда спасателей при пониженных температурах и разработка предложений по снижению их влияния на человека;

Изучение особенностей физико-механических свойств современных утепляющих материалов с целью разработки методов и средств для измерения их реологических характеристик;

Разработка конструкций теплозащитных пакетов с применением современных мягких утепляющих материалов;

Разработка метода и средства для измерения толщины утепляющих пакетов с современными мягкими утеплителями, имеющими сосредоточенные воздушные прослойки;

Разработка конструкции, изготовление и исследование комплекта теплозащитного снаряжения.

Научная новизна работы:

Впервые произведен анализ погрешностей различных экспериментальных подходов к определению реологических характеристик объемных несвязных утеплителей;

На основании произведенного анализа разработаны теоретические основы методов определения реологических характеристик объемных несвязных утеплителей;

Разработаны теоретические основы метода определения толщины пакетов с несвязными утеплителями, компенсирующего выдавливание утеплителя из-под прижимной площадки;

Впервые разработаны классификация движений и эргономические схемы спящего человека.

Практическая значимость:

Создан теплозащитный комплект специального снаряжения спасателя МЧС, позволяющий повысить эффективность тепловой защиты человека;

Разработаны конструкции пакетов, обеспечивающих высокие теплозащитные свойстваїво время сна человека;

Разработано принципиально новое устройство для определения толщины пакетов с современными объемными утеплителями;

Определены значения модулей упругости, сдвига и сжимаемости объемных утеплителей.

Апробация работы: основные результаты работы докладывались на:

Международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» в 2000 году в г. Витебске;

Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2000) в 2000 году в г. Иваново;

Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития сферы сервиса» в 2001 году в г. Санкт- Петербурге;

Международной научно-практической конференции «Производство. Технология. Экология. ПРОТЭК - 2001» в 2001 году в г. Москве;

Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии - 2002» в г.Пензе;

Международной научной конференции «Роль предметов личного потребления в формировании сферы жизнедеятельности человека» в 2002 году в г. Москве;

Межрегиональной конференции «Студенческая наука - экономике научно-технического прогресса» в 2000 году в г. Ставрополе.

Публикации:

По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ.

Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, 21 таблицы, 53 рисунков, общих выводов и библиографического списка, насчитывающего 107 наименований, а также приложений, изложенных на 20 страницах.

Внедрение результатов исследования:

Специальный теплозащитный комплект снаряжения спасателей МЧС разработанной конструкции внедрен в производство на ООО «БВН-инжениринг» г. Новочеркасска.

Разработанное устройство для определения толщины теплоизолирующих материалов и пакетов прошло промышленную апробацию на ООО НИИ «ИНТОР» г. Новочеркасска.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебном процессе студентов специальности 280900 «Конструирование швейных изделий» по дисциплине «Проектирование специальной одежды».

Анализ поражающих и силовых факторов производственной среды спасателей

Созданию новых видов специальной одежды предшествует достоверное изучение условий труда работающих с целью разработки научно обоснованных технических требований к защитной одежде и другим средствам индивидуальной защиты.

Как отмечалось выше, работы спасателей МЧС России относятся к разряду наиболее сложных и опасных.

Аварийно-спасательные работы бойцами МЧС ведутся в условиях следующих чрезвычайных ситуаций (ЧС) [2]:- природного характера - землетрясения, бури, смерчи, тайфуны, цунами, оползни, лавины, сильные снегопады и ливни, туманы;- техногенного характера - взрывы на гражданских и промышленных объектах, обрушение и проваливание зданий и сооружений, аварии на автомобильном, железнодорожном, речном, авиационном транспорте, крупные аварии на трубопроводах, в тоннелях и др. магистралях.

В соответствии с «Программой создания специальной одежды спасателей МЧС России» по защитной одежде, которую необходимо создать для аварийно-спасательных формирований, проведена классификация поражающих факторов, которые сгруппированы по общим признакам [1].

Основные поражающие факторы применительно к СИЗ можно классифицировать следующим образом [1]:- механические: удар, растяжение, сжатие, изгиб, циклический изгиб, кручение, истирание, сдвиг;- физические: повышенные и пониженные температуры; излучения различного рода, в т.ч. электрическое поле; звуковые, ультразвуковые, инфракрасные возмущения, инфразвуковые воздействия; изменения давления и плотности внешней среды;- химические: агрессивные жидкости и газы; промышленные отходы; зараженная атмосфера;биологические: грызуны, насекомые, микроорганизмы, бактерии.

Следствием воздействия поражающих факторов может быть частичное или полное разрушение СИЗ (прокол, порез, порыв, смятие, слипание, расклеивание, растяжение и др.) или потеря возможности выполнять защитные функции (намокание, заклинивание, выпадение, растягивание и др.).

Специфика ведения аварийно-спасательных работ бойцами МЧС предполагает воздействие на человека комплекса классифицированных поражающих факторов. Поэтому разрабатываемые средства индивидуальной защиты, предназначенные для спасателей, должны обеспечивать их эффективную защиту от комплекса поражающих факторов при сложившихся чрезвычайных ситуациях.

К дальнейшему рассмотрению предлагается влияние на работающего (спасателя) комплекса механических и физических поражающих факторов, а именно: низких температур воздуха и окружающих предметов, штормового ветра, атмосферных осадков в виде дождя или снега, давления воздуха и плотности внешней среды, острых колющих ударов осколков камней, тяжелых секций и шероховатых поверхностей завалов и т.д.

Спасательные работы в поставарийных условиях ЧС природного характера (при температуре воздуха до минус 50 С, скорости ветра до 25 м/с, при наличии атмосферных осадков и других отрицательных метеофакторов, в течение продолжительного времени и сопровождающиеся тяжелой физической работой), относятся к категории особой сложности. Кроме того, к отрицательным факторам производственных условий ведения спасательных работ относится сложность маршрута следования при поисково-спасательных работах. Наличие опасности стимулирует напряженность работы всех физиологических систем.

Обобщая все, сказанное выше, следует отметить, что для бойцов, выполняющих свой профессиональный долг по ведению спасательных работ, требуется эффективное защитное снаряжение для обеспечения их безопас безопасности и поддержания теплового равновесия организма. Оно должно иметь малую массу и быть эргономичным.

Систематизация рассмотренного материала позволяет разработать схему влияния на человека факторов, составляющих условия труда спасателя, представленную на рисунке 1.4

Исследование напряженно- деформированного состояния и определение реологических констант объемных утеплителей методом одноосного сжатия

Как отмечалось выше, исследование" напряженно - деформированного состояния; определение деформационных характеристик и реологических коне гант испытуемых образцов объемных утеплителей, при воздействии на них сжимающих усилий, нами предлагается осуществить методом одноосного сжатия.

Схема одноосного сжатия предполагаемой пористой упругой среды между плоскими штампами (при диаметре штампа D больше диаметра образца d) без учета влияния трения, представлена на рисунке 2.2 где д- коэффициент Пуассона устанавливающий взаимосвязь между высотной и радиальной деформациями и представляющий собой коэффициент поперечного расширения для текстильных материалов в области Исследование напряженно - деформированного состояния; испытуемых образцов объемных утеплителей, при воздействии на них сжимающих усилий, нами предлагается осуществить с использованием современных информационных технологий. Для чего разработана экспериментальная измерительная установка, состоящая из основания, пары вертикальных планок, между которыми размещается испытуемый образец и горизонтальной, находящейся на расстоянии S=D/2 (D- диаметр испытуемых образцов), на которых закреплены стальные измерительные ленты. Фото экспериментальной измерительной установки представлено на рисунке 2.3.

В результате исследований отсняты короткометражные ролики деформационных процессов четырех видов утеплителей: пуха, синтепона, hollofi-bre, thinsulate, в период всего цикла нагружения (т 5-И 80с ) при воздействии давления Р- const, с помощью цифровой видеокамеры фирмы «Sony» (DCR -PC 1L0E). Затем ролики переработаны в виде цифровых фильмов, которые позволяют посекундно определять изменение геометрических параметров (высоты h; и диаметра d;) образцов и фиксировать их первоначальные значения (h0, d0).

Фотокадры исследуемых утеплителей, подвергнутых воздействию сжимающих усилий во временном диапазоне т 5-КЗО с (с интервалом 5,10 с) и диашізоне т 30-И 80 с (с интервалом 30с), представлены в приложениях Б1, Б2,БЗ,Б4.

Значения высотной Sh, радиальной Sd и объемной ev деформаций, сжимаем ых образцов исследуемых объемных теплоизоляционных материалов вычислены с помощью выражений 2.4 - 2.6] Результаты измерений и вычислений упомянутых выше значений деформационных параметров исследуемых утеплителей (hollowfibre, пух, синтепон, thinsulate) представлены в табличной форме в приложениях B.I, В.2, В.З , В 4.

На основе проведения экспериментальных исследований были построены в среде «Statistica» трехмерные графики зависимостей высотной, радиальной и объемной деформаций от величин прикладываемых давлений и времени их воздействия для исследуемых объемных утеплителей: hollowfibre, пуха, синтепона, thinsulate, представленные на рисунках 2.4, 2.5, 2.6.

Рисунок 2.4- Зависимость высотной деформации утеплителей от давления и врем єни воздействия нагрузок (а-пух, б- hollowfibre, в-синтепон, r-hinsulate) Іроанализировав высотной, радиальной и объемной деформаций от давления и времени его воздействия можно констатировать:" максимальная радиальная деформация ed отмечается у пуха, минимальная - у thinsulate и синтепона, наибольшие абсолютные значения высотной деформации 8hl наблюдаются у thinsulate, наименьшие - у hollowfibre; с увеличением давления наблюдается монотонное возрастание радиальной и понижение высотной и объемной деформаций, то есть на лицо прямая пропорциональность между деформацией и давлением, характерная для вех рассматриваемых утеплителей; о отсутствие одновременной зависимости деформаций от давлений искорости деформации, отмечаемое у всех объемных утеплителей. Таким образом всем исследуемым теплоизолирующим материалом: пуху, синтепону, hollowfibre, thinsulate присущи свойства упругих тел, поэтому можно сделать вывод о том, что выдвинутая нами гипотеза о принадлежности данных утеплителей к сжимаемой пористой упругой среде, подтверждается. Очевидно при очень малых, кратковременных нагружениях доля условно - упругой деформации составляет большую часть полной деформации, теплоизоляционные материалы, деформируясь, формально подчиняются закону Гука. Справедливо отметить, что разобщенность структуры hollowfibre, пуха и хаотическая ориентация волокон thinsulate, скрепленных термическим способом, позволяет рассматривать эти утеплители как упру-гоизотропные полимерные системы, в которых деформационные свойства одинаковы во всех направлениях. Сцепление частично ориентированных, вдоль холста, волокон синтепона осуществляется клеящим связующим, что обуславливает анизотропные свойства утеплителя даже в двух направлениях. Как указывалось выше, определение "значений деформационных характеристик и реологических констант теплоизолирующих материалов вначале, планируется определить методом одноосного сжатия, предполагающем наличие радиальной деформации, в соответствии со схемой на рисунке 2.2.3 соответствии с разработанной методикой проведения исследований:при давлении Р 200 Па и времени его воздействия Т = 60 с между гладкими штампами (при диаметре штампа D больше диаметра образца d) были изменены : высота h\ и диаметр d] образцов после осадки при Р = const и т = const . При этом фиксировались первоначальные значения высоты h0, диаметр a d0 образцов и определялась масса т, отобранных проб исследуемых теплоизоляционных материалов (рис. 2.2). Измерение величины осадки утеплителей проводилось с помощью часового индикатора с точность 0,01 мм, изменение диаметра образцов фиксировалось с помощью стальной измерительной ленты.

Затем вычислялись значения высотной ь, радиальной Єд и объемной ev деформаций в соответствии с выражениями 2.4-2.6. Плотность р сжимаемых образцов исследуемых объемных теплоизоляционных материалов определялась следующим образом:

Основные реологические константы - модуль сжимаемости К и модуль сдвига G; а также модуль упругости Еу и коэффициент Пуассона И для сжимаемых материалов вычислялись в соответствии с выражениями 2.3, 2.8- 2.10. Результаты измерений и вычислений представлены в табличной форме в приложении Г.

По результатам исследования построены двухмерные графики зависимостей радиальной, высотной и объемной деформаций от давления (рис. 2.7); модулей упругости, сдвига и сжимаемости; коэффициента Пуассона от давления (рис. 2.8, 2.9) и от плотности (рис. 2.11, 2.12), а также график зави

Исследование особенностей изменения геометрических параметров утепляющих пакетов

На качество изделий с объемными теплоизоляционными материалами значительное влияние оказывает формирование пакета, правильный подбор материалов, конструкции и технология обработки этого пакета. Форма и размеры теплозащитного пакета в основном определяются геометрическими параметрами отсека (геометрией отсеков). В свою очередь, геометрия отсека зависит от его длины- размера вдоль строчек простегивания, ширины-расстояния между строчками простегивания, плотности объемного утеплителя и жесткости материалов оболочки.

Как показывает практика производства изделий с объемными несвязными утеплителями, на опорных участках и участках изделий, подверженных воздействию статических и динамических, сжимающих напряжений, следует увеличивать плотность заполнения отсеков. Но эта плотность может быть значительно снижена на участках, на которых отсутствует напряжение сжатия.

Расчет геометрических параметров утепляющих пакетов связан с физико-механическими свойствами материалов оболочки и утепляющей прокладки. Физико-механические свойства материалов оболочки входят в расчет в виде жесткости (модуля упругости на изгиб) и толщины. Свойства материалов утеплителя учитываются в виде модуля упругости при сжатии, удельного веса и способности восстановления первоначального объема [49].

По мнению авторов [12], [34] средневзвешенная толщина пакета по участкам тела человека, является исходной для расчета форм и геометрических параметров отсеков (геометрии отсеков) пакетов теплозащитной одежды с объемными утепляющими материалами. Автором [6] введено понятие ере; [невзвешенной толщины объемных теплозащитных пакетов как:

Однако, следует отметить, что средневзвешенная толщина пакета не отражает особенностей утепляющих пакетов с объемными утеплителями. Одним из существенных отличий является неравномерность толщины последних. Следовательно, при расчете конструкции изделий с объемными утепляющими материалами необходимо оперировать с максимальной толщиной пакетов.

Автор [49] утверждает, что с увеличением жесткости материалов оболочки, как максимальная, так и средневзвешенная толщина отсека пакета уменьшается, а ширина пакета увеличивается. Интенсивность изменения геометрических размеров отсеков различна в зависимости от значения жест кости материалов оболочки и массы наполнителя. В наибольшей степени физико-механические свойства материалов оболочки оказывают влияние на геометрические размеры отсеков в пакетах, изготовленных из тканей первой группы жесткости (от 90 до 900 мкН см ). В оболочках из тканей с жестко-стью 90 и 150 мкН см наблюдается наибольшая и приблизительно равная степень изменения геометрических размеров при увеличении массы напол-нителя от 5 до 15 10" кг.

В конструкциях швейных изделий с применением сложных комбинированных пакетов, рассмотренных в п..3.1 может быть заложена возможности сдвига покровных тканей относительно друг друга (рис.3.2), что приводит к изменению геометрического параметра - толщины утепляющего пакета, следовательно, к изменению его теплозащиты.

Это высказывание можно доказать на простом примере. Рассмотрим возможные варианты изменения геометрических параметров пакета при сдвиге, предложенных конструкций утепляющих пакетов на примере связного объемного утеплителя Thinsulate с шагом простегивания пакета 6 см. Это позволит выявить особенности измерения дифференциальной толщины в данной точке пакета и средней толщины пакета в целом.

Определение видимой толщины утепляющего пакета с объемным не-связяым утеплителем (перопуховой массой водоплавающих птиц) введено автором [6] в диссертационной работе.

Следует ввести определение дифференциальной толщины пакета с объемным утеплителем. Толщина, измеренная в данной точке пакета, по стандартной методике, вводится как определение дифференциальной толщины.

Расчет оптимальных параметров и конструктивное устройство толщиномера

Реализовать поставленную задачу с учетом устранения перечисленных недостатков возможно за счет применения в качестве прижимного устройства плоского составного пуансона, состоящего из центрального (диаметром d) и наружного кольцеобразного (диаметром D d) пуансонов. При этом распределение давлений под центральным пуансоном будет иметь минимальную неоднородность, а влияние краевого эффекта миниминизировано. Это позволит повысить качества оценки деформационных свойств объемныхтеплоизоляционных материалов и их пакетов.

Основными параметрами принципиально нового устройства являются: диаметр центрального и наружного пуансонов, габаритные размеры основания, высота измерительной стойки.

В соответствии со стандартной методикой определения толщины текстильных материалов, полотен и изделий «отношение диаметра прижимной площадки к толщине пробы должна быть не менее 5:1» [8]. Проведенные ранее исследования соотношения этих параметров подтверждают данное утверждение [6], [7].

Результаты исследований деформационных свойств объемных теплоизолирующих материалов, имеющих связное и несвязное пространственное строение элементов системы, дают основание утверждать, что видимая толщина связных утеплителей находится в пределах 20-25 мм. Следует также учесть рекомендации авторов [12], [35] по выбору оптимальной толщины утепляющего слоя, используемого в одежде. Имеющиеся данные свидетельствуют, что увеличение утепляющего слоя наиболее эффективно в пределах 22 мм, в дальнейшем эффективность (прирост теплоизоляции на единицу толщины) снижается. Все это служит основанием для выбора размеров прижимной площадки толщиномера.

Таким образом, диаметр центрального плоского пуансона d (прижимной площадки) определяется следующим выражением:

В соответствии с рекомендациями ИСО 5084-77 «Текстильные материалы. Определение толщины тканых и трикотажных полотен» площадь прижимной площадки должна быть в диапазоне 50 - 10000 мм .

В нашем случае площадь центрального плоского нуансона Sj определяется выражением:Sj = 3, 14- 1210014 = 9498,5 мм2. Это находится в пределах рекомендаций ИСО 5084-77, что подтверждает правильность выбранных параметров (диаметра) центрального плоского пуансона.

Наружный плоский пуансон в форме кольца предназначен обеспечить равенство осадки под центральным и наружным пуансонами, который тем самым позволит минимизировать влияние «краевого эффекта», возникающего при сжатии образцов. Реализовать данное предположение возможно при диаметре наружного пуансона D 2d. Однако, прижимное компенсирующее кольцо должно иметь ограничения по диаметру в соответствии с размерами деталей швейных изделий различного назначения, значения которых находятся в пределах до 60 см. Поэтому, диаметр наружного кольце-обр азного пуансона D определен нами экспериментальным путем, в результате чего оптимизированы значения диаметров наружного и центрального пуа пеонов (при D 2d).

Таким образом, экспериментально определен диаметр наружного пу-ансэна, который составил D= 220 мм, дальнейшее увеличение диаметра при водит только к увеличению габаритных размеров устройства. определены в соответствии с рекомендациями ГОСТ 12023-93, в которых «диаметр поддерживающей площадки должен быть более диаметра измерительной площадки не менее чем на 50 мм». Грань квадратного основания составляет 320 мм. Высота измерительной стойки обоснована удобством пользования устройством при заправке образцов под плошадки толщиномера. Общий вид толщиномера пакетов ТП1 представлен на рисунке 4.3.

Принципиально новое устройство предназначено для измерения толщины объемных теплоизолирующих материалов и их пакетов, а также других легко деформируемы материалов толщиной до 50 мм при давлении на образец 75 Па; времени стабилизации показателей толщины - 60 с. Принцип действия основан на измерении толщины материала, находящегося между двумя параллельными плоскостями, и позволяет производить измерения при заданном регулируемом давлении на образец в течение определенного времени. Заданное давление на всю поверхность образец передается через из

Похожие диссертации на Исследование и разработка специального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС