Содержание к диссертации
Введение
1 Проблемы проектирования и качества современной специальной одежды для защиты от холода с объемными несвязными утепляющими материалами 9
1.1 Особенности проектирования специальной одежды для защиты от пониженных температур и ветра 9
1.2 Влияние охлаждающих метеорологических факторов в формировании условий труда 10
1.3 Теплообмен и особенности функционирования организма у работающих в условиях холода 15
1.4 Технические требования к специальной одежде для защиты от пониженных температур и ветра 20
1.5 Анализ современных материалов, используемых при изготовлении специальной одежды с объемными несвязными утеплителями 25
1.5.1 Анализ материалов верха утепляющих пакетов 26
1.5.2 Анализ современных объемных несвязных утепляющих материалов и совокупности их свойств 31
1.5.3 Анализ подкладочных и прокладочных материалов, используемых при изготовлении специальной одежды для защиты от холода 37
1.6 Анализ конструкции теплозащитных пакетов с объемными несвязными утеплителями 40
1.7 Влияние метеорологических условий и эксплуатационных факторов производственной среды на физико-механические свойства утеплителей и теплозащитные характеристики одежды 43
Выводы и постановка задач исследования 52
2 Исследование основных закономерностей процесса сжатия объемных несвязных утеплителей 54
2.1 Аналитическое описание вязкоупругих свойств текстильных материалов 55
2.2 Наследственные теории и механические модели, применяемые для описания вязкоупругих свойств текстильных материалов 58
2.3 Исследование напряженно-деформированного состояния объемных несвязных утеплителей при одноосном сжатии 69
2.4 Применение метода расчета по изохронным кривым к процессу изучения ползучести объемных несвязных утеплителей 76
Выводы по главе 78
3 Исследование деформационных свойств и определение коэффициента объемной кажущейся вязкости несвязного объемного утеплителя 80
3.1 Разработка способа измерения коэффициента объемной кажущейся вязкости несвязного утеплителя 80
3.1.1 Разработка методики проведения экспериментальных исследований 80
3.1.2 Разработка устройства для проведения экспериментальных исследований 82
3.1.3 Методика обработки результатов экспериментов 86
3.2 Определение оптимальной массы экспериментальных образцов 89
3.2.1 Определение оптимальной насыпной массы перо-пуховой смеси 89
3.2.2 Определение оптимальной насыпной массы hollowfiber 91
3.3 Описание результатов экспериментальных исследований 92
3.4 Построение 3D моделей осж(єу, sv) и определение коэффициента объемной кажущейся вязкости 96
3.5 Метод расчета ползучести объемных несвязных утеплителей по изохронным кривым 100
3.6 Определение деформационных характеристик пакетов одежды с объемными несвязными утеплителями при одноосном сжатии 102
Выводы по главе 105
4 Разработка и исследование конструкции специальной одежды для защиты от пониженных температур и ветра с учетом коэффициента объемной кажущейся вязкости несвязных утепителей 107
4.1 Экспериментальное исследование перемещения объемного не связного утеплителя внутри пакета одежды 107
4.2 Разработка программного обеспечения для автоматизированного проектирования специальной одежды с несвязным утеплителем с учетом коэффициента объемной кажущейся вязкости 116
4.3 Разработка модельной конструкции специальной мужской куртки для защиты от пониженных температур и ветра 125
4.4 Экспериментальное исследование специальной мужской куртки для защиты от пониженных температур и ветра 134
Выводы по главе 140
Общие выводы и рекомендации 141
Библиографический список 143
Приложения 163
- Влияние охлаждающих метеорологических факторов в формировании условий труда
- Наследственные теории и механические модели, применяемые для описания вязкоупругих свойств текстильных материалов
- Разработка методики проведения экспериментальных исследований
- Разработка программного обеспечения для автоматизированного проектирования специальной одежды с несвязным утеплителем с учетом коэффициента объемной кажущейся вязкости
Введение к работе
Большую часть нашей страны занимает территория с продолжительным и суровым холодным климатом. Для человека, работающего в этих условиях, охлаждающие метеорологические факторы являются основными и наиболее интенсивными видами вредного воздействия на организм. В таких климатических условиях особое значение имеет теплозащитная одежда, поэтому вопросам ее проектирования уделяется большое внимание. В последние годы получила большое распространение теплозащитная одежда с применением объемных несвязных утеплителей: перо-пуховой смеси, hollowfiber. Одежда с несвязными утеплителями занимает заметную долю производстве всей зимней одежды. Использование объемных несвязных утеплителей так же широко применяется для создания специальной теплозащитной одежды.
Характерными особенностями несвязных теплоизоляционных материалов являются высокие теплоизоляционные, гигиенические свойства, упругость, мягкость, малая масса, что позволяет создавать эргономичную одежду для защиты от холода. В процессе эксплуатации при воздействии на пакет одежды давления, обусловленного ветровой нагрузкой, происходит деформация утеплителя.
Вопросам проектирования одежды, эксплуатация которой предполагается в условиях ветра, посвящены исследования и работы А.Бартона, О. Эд-холма [1], Р.Ф. Афанасьевой [2], З.С. Чубаровой [3], П.А. Колесникова [4], Р.А. Делль [5], И.Ю. Бринка [6] и др.
В условиях порывистого ветра возникает флаттер пакета одежды, приводящий к перемещению несвязного утеплителя с наветренной стороны отсека. Это приводит к уменьшению толщины пакета и, следовательно, к снижению теплового сопротивления одежды. Поэтому разработка конструкции пакета одежды, препятствующей .перемещению утеплителя, является актуальной задачей повышения эффективности утепления человека в условиях холода.
Целью диссертационной работы является установление закономерностей деформирования объемных несвязных утеплителей, разработка конструкции пакета одежды с гарантированными теплоизоляционными свойствами в течение определенного срока эксплуатации в условиях ветра.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
- взаимосвязь деформационных и теплоизоляционных свойств объемных несвязных утеплителей;
- определение основных закономерностей процесса сжатия объемных несвязных утеплителей;
- разработка методики экспериментально-аналитических исследований по изучению физико-механических и реологических свойств утепляющих материалов и пакетов из них;
- разработка методики экспериментальных исследований по изучению процесса перемещения утепляющих материалов внутри пакета одежды;
- разработка метода расчета и прогнозирования теплоизоляционных свойств одежды, учитывающего физико-механические и реологические свойства современных объемных несвязных утеплителей;
- разработка конструкции, изготовление и исследование специальной одежды в натурных условиях.
Основные методы исследования. В работе решение поставленных задач осуществлялось с использованием основных законов механики сплошных сред, теории упругости и вязкоупругости. Исследования проводились на базе экспериментально-теоретических подходов, позволяющих получить результаты, адекватные действительности, с применением методов математического анализа, методов статистической обработки результатов экспериментов, теории планирования эксперимента, теории алгоритмизации и программирования. В работе применялись следующие программные продукты: Microsoft Office 2003, CorelDRAW Graphics Suite 12, Microsoft Visio 2003, STATISTICA 6.0, TableCurve 2D, TableCurve 3D, Mathcad 11 Enterprise Edition, SolidWorks 2006 SP1.0.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем - разработана методика определения реологических характеристик несвязных объемных утеплителей, описывающая их процесс деформирования во времени под действием нагрузки;
- построена нелинейная реологическая модель на основе современной теории нелинейной вязкоупругости напряженно - деформированного состояния объемных несвязных утеплителей;
- впервые применен метод расчета по изохронным кривым для описания процесса ползучести несвязных утеплителей;
- установлены экспериментально-аналитические закономерности влияния времени нагружения и давления на процессы сжатия утеплителей;
- разработана методика экспериментального исследования процесса перераспределения массы утеплителя внутри пакета, позволяющая прогнозировать возможный уровень снижения теплового сопротивления одежды.
Практическая значимость.
- разработан программный продукт «Обработка данных датчика перемещения» и устройство для экспериментального исследования процесса одноосного сжатия объемных несвязных утеплителей;
- разработан программный продукт, основанный на результатах экспериментального исследования деформационных характеристик утеплителей, учитывающий изменение толщины пакета и перераспределение массы материала под действием ветра, позволяющий прогнозировать изменение величины теплоизоляции комплекта одежды;
- разработана конструкция пакета одежды, препятствующая перемещению утеплителя внутри отсека под действием ветра.
Внедрение результатов исследований. Проектно-конструкторская документация для промышленного изготовления специальной мужской теплозащитной куртки внедрена в производство на ООО «Универсальное объединение «ВИВ» г. Ростов-на-Дону и 000 «БВН инжениринг» г. Новочеркасск. Разработанная методика определения деформационных характеристик и программа для расчета теплового сопротивления одежды используются в учебном процессе на кафедре МКТШИ РАС ЮРГУЭС для студентов специальности 260902 «Конструирование швейных изделий» в лабораторном курсе по дисциплинам «Гигиена одежды», «Методы и средства исследований», а также при выполнении курсовой работы по дисциплине «Исследовательская работа на стыке фундаментальных дисциплин».
Апробация результатов исследований. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на межвузовских научно-технических конференциях ЮРГУЭС в 2005-2007 гг., г. Шахты, РИС ЮРГУЭС в 2005-2007 гг., г. Ростов-на-Дону; международных научно-практических и научно-технических конференциях в 2006-2007гг.; Всероссийских научно-практических конференциях в 2007 году; конкурсе проектов по Программе «У.М.Н.И.К.» в 2007 году г. Шахты.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 162 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, общих результатов и выводов, библиографического списка, насчитывающего 164 наименований. Содержит 54 рисунка, 28 таблиц, а также 15 приложений, изложенных на 64 страницах.
Влияние охлаждающих метеорологических факторов в формировании условий труда
В нашей стране около половины территории занимает зона вечной мерзлоты и более 2/3 районы с продолжительным и суровым холодным периодом. Зона Севера - это территория, на которой трудовая деятельность ограничена из-за крайне суровых природных условий (низкие температуры воздуха, электромагнитные бури, высокие скорости ветра, нерегулярный режим дня и ночи, распространение многолетней мерзлоты) [9,11]. При выполнении производственной деятельности на данной территории, работающие находятся в экстремальных и дискомфортных климатических условиях. Суровость климата усугубляется сильными ветрами. Средняя скорость ветра составляет 5-12 м/с, с порывами до 30 м/с [8].
Увеличение скорости движения воздуха приводит к охлаждению организма человека. Дать количественную характеристику охлаждающей силе ветра очень тяжело. Имеет значение не только постоянная скорость ветра, но и беспорядочные вихревые порывистые потоки воздуха, связанные с движением человека и конвекцией воздушных масс внутри одежды из-за нагревания воздуха телом. Охлаждающий эффект ветра определяется как законами усиления теплопередачи, так и ощущениями человека, т.е. температура, которую показывает термометр, не всеїда идентична ощущаемой. Для того, чтобы оценить охлаждающий эффект ветра, применяется ветро-холодовой индекс. Он объединяет в себе скорость ветра, температуру воздуха и эффективную, т.е. температуру, которую ощущает человек с учетом охлаждающего воздействия ветра (таблица 1.1) [13]. Показатели различных ветро-холодовых индексов особенно важны для объективной оценки теплоощущений открытых частей тела (рук, лица), так как именно эти части тела наиболее подвержены суровому воздействию зимних погодных условий. Теплоотдача с других частей тела, покрытых одеждой, не зависит напрямую от ветро-холодового индекса [1,14].
Специальная одежда должна изготавливаться с учетом требований, предъявляемых к ее теплозащитным свойствам, по климатическим зонам. Согласно классической схеме районирования территории России по климатическим зонам определены наиболее вероятные метеорологические условия (средняя температура воздуха зимних месяцев, наиболее вероятная скорость ветра) для каждой зоны [2,8,15].
При определении необходимой величины теплоизоляции комплекта оперируют средними статистическими данными по скорости ветра. Как величина усредненная, наиболее вероятная скорость ветра не может в полной мере отобразить действительное динамическое ветровое воздействие. Это связано в первую очередь со спецификой реализации воздушного потока. Ветровое воздействие характеризуется следующей совокупностью факторов: осредненная скорость ветра, максимальная скорость ветра с повторяемостью за определенный промежуток времени, порывистость ветра с продолжительностью порывов и направлением ветра.
Применение годового осреднения скорости ветра не позволяет точно охарактеризовать изменение толщины утепляющего слоя под действием сжимающей ветровой нагрузки, так как остальные характеристики ветрового воздействия (максимальная скорость ветра, а также его пульсация) на теплозащитный комплект человека не учитываются. При расчетах ветрового давления на статическую составляющую ско роста ветра накладываются случайные пульсации скорости ветра (порывы).
Наследственные теории и механические модели, применяемые для описания вязкоупругих свойств текстильных материалов
Одним из методов описания деформационных и релаксационных процессов в текстильных материалах является использование механических моделей, которые позволяют объяснить структуру и механизм явлений происходящих при этом.
В классической механике существуют такие простейшие модели, как модель упругого тела Гука и модель вязкой жидкости Ньютона. Для моделирования упругого поведения материала используется механическая модель Гукова тела (Н-модель) - винтовая пружина, представленная на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 - Механическая модель идеально твердого тела Механическая модель (N-модель) поведения вязкой жидкости Ньютона представлена демпфером - свободно вставленным поршнем, постепенно перемещающимся по мере того, как жидкость под действием приложенной силы протекает через кольцевой зазор между стенками и поршнем (рисунок 2.2). Рисунок 2.2 - Механическая модель идеальной жидкости Для описания пластической деформации упругого тела используют модель Сен-Венана (StV-модель), представленную на рисунке 2.3. Модель представляет собой твердое тело, перемещаемое по поверхности под действием приложенной силы, равной трению движения [126-128]. /V7V Рисунок 2.3 - Механическая модель сен-венанова тела Для моделирования упругих, вязкоупругих, вязкоупругопластичных свойств текстильных материалов используются различные комбинации элементарных механических моделей. При приложении нагрузки в случае последовательно соединенных пружины и демпфера происходит нарастание необратимой деформации, протекающей с постоянной скоростью (модель Максвелла), показанная на рисунке 2.4. Рисунок 2.4 - Механическая модель Максвелла Если расположить пружину и вязкий элемент параллельно (рисунок 2.5), то будет постепенно нарастать обратимая деформация (модель Кельвина). Рисунок 2.5 - Механическая модель Кельвина Модели вязкоупругого тела (Кельвина и Максвелла) не пригодны для точного описания поведения текстильных материалов, потому что не описывают реальные деформационные свойства [126-128]. Наиболее распростра f a) J б) ненными для этих целей являются модели, представленные на рисунке 2.6 [122,139,140]. Рисунок 2.6 - Модели Эйринга, Догадкина, Бартенева, Резниковского (а), Матукониса (б), трехкомпонентная эластическая (в) и вязкоупругопластичная (О В каждом из этих примеров материал проявляет свойства, промежуточные между свойствами твердого тела и жидкости [130]. Однако для полной имитации текстильных материалов, обладающих нелинейной зависимостью между напряжением, деформацией и временем, потребовалось бы очень сложное устройство из идеальных элементов [131].
Автором [127] предложено для описания вязкоупругих свойств материала использовать соотношения типа Больцмана-Вольтера в теории вязко-упругости, отказавшись от применения механических пружинно-демпферных моделей, которые носят искусственный характер. Установлено, что для решения реологических задач описания вязкоупругопластических деформаций возможно применение соотношения Больцмана-Вольтера. Проведены экспериментальные исследования по определению влияния влаги, температуры и некоторых технологических факторов (плотность нитей, особенности структуры волокон, нитей) на релаксацию напряжения в материалах. Анализ экспериментальных данных релаксации напряжения показал, что кривая 5(t) близка по виду к экспоненциальной и на кривой наблюдается равновесная часть напряжения. Кривые релаксации были описаны (аппроксимированы) формулой Кольрауша. Выделены следующие основные параметры для описания релаксационных свойств материала при c0=const: начальное напряжение (в момент времени t=0), релаксирующая и равновесная часть напряжения, а также время релаксации [141].
Для определения и построения деформационно-временных функций релаксации синтетических нитей (ориентированных полимеров) используют закономерности теории нелинейной вязкоу пру гости. Для описания свойств применяется обобщенная модель Максвелла только в нелинейном варианте [136].
Предложено расчетное определение составляющих упругой и остаточной деформации на основе использования метода касательной с использованием диаграммы напряжения, полученной ранее на основе экспериментальных исследований [142]. На рисунке 2.7 представлен общий характер изменения деформации под действием постоянной нагрузки о во времени s(t). В кривой условно выделены следующие участки ОА - деформация в момент приложения нагрузки, АВ - неустановившаяся (затухающая) ползучесть, ВС - установившаяся ползучесть (с постоянной скоростью), CD - ускоренная ползучесть, D - момент разрушения. Отмечено, что на процессы ползучести и релаксации влияет среда, в которой происходят деформационные процессы, величина и длительность воздействия постоянной нагрузки.
Для исследования напряженно-деформированного состояния текстильных материалов разработано много методов, основанных на использовании различного рода математических моделей, с достаточной степенью точности описывающих изучаемые вязкоупругие процессы.
Разработка методики проведения экспериментальных исследований
Согласно современному ассортименту утепляющих материалов, рассмотренному в первой главе, в качестве объектов исследований были выбраны объемные несвязные утеплители, различающиеся по своим физико-механическим свойствам.
Построение графиков ви t при различных а Определение о =Ф(У)Л (0 и сравнение полученного о „ с экспериментальным а. Построение линейной модели о (К,., t:v) Рисунок 3.1 - Схема проведения экспериментальных исследований Методика проведения исследований включала: тарировку синтепоно-вой шайбы; заполнение цилиндра устройства исследуемым несвязным объемным утеплителем; сжатие утеплителя, путем установления на подвижный поршень грузов заданной массы; обработка данных экспериментов и по 82 строение экспериментальных зависимостей v(t, асж) и p(t, осж); определение предельных значений времени tnpca, объемной деформации cv 1ред, плотности рпрсд и установление для них сигмоидальной зависимости от осж и ее параметров; определение логистического уравнения cv = f(t); зависимости параметров логистического уравнения cv = f(t) от сжимающего напряжения осж; параметров зависимости єу = f(o, t); определение скорости деформации sv, путем дифференцирования зависимости sv = f(o, t); построение 3D моделей єу(асж, t) и асж(су, cv); определение коэффициента кажущейся объемной вязкости r)v ; вывод уравнения описания ползучести объемного утеплителя и установление его коэффициентов, используя метод расчета по изохронным кривым.
Для проведения испытаний была разработана и изготовлена экспериментальная установка [150], реализующая метод одноосного сжатия. Разработанное устройство (рисунок 3.2), состоит из основания 1, подвижного цилиндра 4 с рабочим объемом 0,0014м3 (1,43л) и подвижного нагружающего поршня 3, измерительной шайбы 6 из связного утеплителя типа «синтепон», опорной площадки 7, жестко закрепленной на основании рамы; измерительного прибора в виде микрометра 9, противовеса 10, измерительного устройства 15 с датчиком перемещения, соединенным с компьютером.
Для проведения экспериментальных исследований объемные несвязные утеплители были отобраны в соответствии с ГОСТ 13587-77 [151] и выдержаны в течение 10 часов в климатических условиях согласно ГОСТ 10687-75 [152], который определяет относительную влажность воздуха 65±2%, температуру воздуха 20±2С. экспериментальные исследования проводились при этих же климатических условиях.
Устройство для проведения экспериментальных исследований работает следующим способом: образец засыпают в подвижный цилиндр 2, поршень 3 подводят к верхней точке образца, на подвижный поршень 3 устанавливают груз 17 заданной массы. Под действием нагрузки поршень 3 начинает перемещаться вниз, сжимая при этом исследуемый образец 4, находящийся в подвижном цилиндре 2. Измерительная планка 12, жестко закрепленная на подвижном поршне 3, передает движение поршня на измерительное устройство 13,14, подключенное к компьютеру через выход 16 датчика перемещения 15. При перемещении поршня под действием нагрузки измерительное устройство фиксирует время через равные промежутки движения поршня. По мере сжатия исследуемый образец начинает сопротивляться и замедляет движение поршня 3 до полной его остановки. Сила трения на стенки подвижного цилиндра 2, возникшая в результате изменения объема исследуемого образца, передается на измерительную шайбу 6. С помощью микрометра 9 снимаем степень сжатия синтепоновой шайбы 6.
Датчик 15 представляет собой оптический датчик перемещения, состоящий из тонкого оптического диска и стационарного блока - измерительной головки, включающей в себя источник света и фотодетектор. Оптический диск содержит поверхность из прозрачных и непрозрачных участков (маркеров). При вращении диска маркеры пропускают или перекрывают луч света, направленный от светового источника к фотоприемнику. Фотодетектор генерирует сигнал частотой, равной частоте следования кодовых элементов, в цифровой форме или аналоговый импульсный сигнал, который также может быть усилен и оцифрован. Это позволяет измерять перемещение объекта в особо короткие промежутки времени (до 0,016с) при перемещении поршня на каждые 2 мм.
Для обработки данных измерительного устройства прибора разработана специальная программа для ЭВМ, представленная в приложении Г. При сжатии исследуемых образцов в жестком цилиндре возникает боковое давление массы утеплителя на его стенки. Боковое давление является следствием возникновения напряжения внутри образцов в поперечном на 85 правлении, что обусловлено ограничением стенками цилиндра деформации расширения в поперечном направлении и неоднородностью распределения плотности исследуемого образца. Автором [6] рассматривалась проблема возникновения сил трения между исследуемым образцом и стенками цилиндра, определение величины которой производилось теоретически. В работе [121] при исследовании напряженно-деформационного состояния объемных утеплителей была экспериментально определена сила трения образцов о стенки матрицы.
В нашем случае, при времени проведения эксперимента длительностью t lc определение бокового давления практически невозможно. Однако учет сил трения приводит к более достоверным результатам. В связи с этим были проведены предварительные исследования по определению потерь, FII0T путем тарировки измерительной (синтепоновой) шайбы 6. Для этого устанавливали на измерительную шайбу грузы различной массы и фиксировали ее осадку А1 при помощи микрометра. По полученным данным построили тари-ровочньгй график «потери - величина осадки», представленный на рисунке 3.3.
Разработка программного обеспечения для автоматизированного проектирования специальной одежды с несвязным утеплителем с учетом коэффициента объемной кажущейся вязкости
В проведенных исследованиях получены реологические характеристики при одноосном сжатии наиболее широко использующихся натуральных и синтетических утеплителей. Определены величины объемной деформации, соответствующие конкретным значениям приложенной нагрузки. Установлены коэффициенты неоднородности перераспределения массы утеплителя внутри пакета одежды под действием ветровой нагрузки. Результаты экспериментальных исследований используются для дальнейшего совершенствования проектирования теплозащитной специальной одежды для защиты от ветра, прогнозирование изменения теплоизоляционных свойств изделия в течение определенного срока эксплуатации.
Под действием ветра толщина пакета материалов уменьшается с наветренной стороны, что приводит к увеличению плотности объемного несвязного утеплителя внутри пакета, уменьшению исходной расчетной величины суммарного теплового сопротивления. Изменением теплопроводности в за-висимости от плотности утеплителя в диапазоне 3-16кг/м можно пренебречь [81].
Во второй главе при определении реологических уравнений деформацию и напряженное состояние утеплителя разбиты на шаровую (изотропную) компоненту и на компоненту, характеризующую «отклонение» от изотропного состояния. Если это применяется к деформации, то первая часть называется объемной деформацией (дилатацией), а вторая - деформацией формоизменения. Объемный несвязный материал характеризуется независимыми реологическими уравнениями (2.27, 2.28), одно из которых связывает изо 118 тропные компоненты, а другое - девиаторы напряжения и деформации, что эквивалентно соотношению между касательными напряжениями и сдвиговыми [128]. В нашем случае изменение объема является следствием изменения формы (явление дилатансия). Поэтому проведенные исследования и полученные теоретические закономерности позволяют рассчитать изменение суммарного теплового сопротивления с учетом деформации объемного сжатия и сдвига несвязного утепляющего материала.
Для решения задачи прогнозирования теплозащитных свойств специальной одежды с учетом ветровой нагрузки разработан алгоритм программы (рисунок 4.5) для определения изменения величины теплоизоляции комплекта одежды.
Используя данные результатов экспериментальных исследований по определению реологических характеристик объемных несвязных утеплителей, программа позволяет определить по заданному давлению все необходимые параметры объемных несвязных утеплителей в процессе деформации сжатия и сдвига, подобрать оптимальные конструкции пакетов, материалы для конкретных метеорологических условий эксплуатации.
Расчет ветровой нагрузки на объемный несвязный утеплитель осуществлен с учетом пульсационной составляющей. Установленные в работе фактические значения давления ветра на пакет теплозащитной одежды соответствуют давлениям, полученным при экспериментальных исследованиях.
Входной информацией для проектирования одежды являются метеорологические характеристики, физиологические параметры человека, величина энерготрат, вид несвязного материала, коэффициент объемной кажущейся вязкости утеплителя.
В отличие от традиционного метода проектирования теплозащитной одежды, используемого на большинстве предприятий швейной промышленности, основанных на приближенно-опытных решениях по созданию изделий данного вида ассортимента, представленная методика основывается на результатах экспериментальных исследований современных утепляющих материалов для создания теплозащитной одежды. Это оперативно позволит внедрять новые современные материалы в производство, зная их эксплуатаци 125 онные характеристики, и решать производственные процессы.
Теплозащитные свойства одежды зависят не только от свойств используемых материалов, но и во многом определяются конструкцией одежды. На этапе конструирования выбираются и принципиально обеспечиваются основные параметры изделия, обусловливающие пригодность одежды для за 126 данных производственных условий. Конструкция одежды должна обеспечивать максимальную свободу разнообразных движений человека, необходимых при работе и передвижении, легкость надевания и снимания одежды, не стеснять дыхание и кровообращение.
Выбор конструкторских и модельных особенностей изделия должен быть рационален и обоснован, учитывать технологичность и экономичность конструкции, отвечать при этом защитным, гигиеническим и эстетическим требованиям [2-5].
Степень свободы движений, микроклимат в пододежном пространстве, а также тепловое сопротивление одежды определяют прибавки на свободное облегание. На основании классификации и унификации припусков на свободное облегание, а также с учетом размероростовочных шкал ЦНИИШП разработаны базовые конструкции специальной одежды [159,160].
При проектировании теплозащитной одежды с объемным несвязным утеплителем необходимо учитывать толщину утепляющего слоя, разобщенность структуры утеплителя. Исходя из этого, процесс проектирования специальной одежды с перопуховым утеплителем включает в себя следующие этапы: 1. построение чертежа БК по стандартной методике конструирования с учетом технических условий на конкретный ассортимент; 2. корректировка лекал разработанной конструкции с учетом вида утепляющих материалов и параметров пакета; 3. разработка МК одежды с объемным несвязным утеплителем [77,80].
