Введение к работе
Актуальность темы. Развитие рыночных отношений в России в сфере производотва-потребления ведет к необходимости разработки высококачественных и конкурентноспособных товаров легкой промышленности. В настоящее время важен не только контроль за уровнем качества продукции на всех стадиях производственного цикла, но и закладывание ее высокого уровня на начальном этапе разработки, что обеспечивают нетрадиционные подходи к проектированию и определенные "ноу--хау". Современные способи проектирования специальной одежды для работающих в экстремальных условиях объективно требуют активного использования математических методов и ЭВМ. При проектировании средств индивидуальной защиты (СИЗ), в том числе специальной одежды, актуальным является поиск новых условий и факторов, влияющих на качество изделий и целенаправленное воздействие на них во всех звеньях технологического цикла. Важнейшим из факторов, влияющих на качество СИЗ, является выбор состава пакета материалов. Управление выбором оптимального состава пакета возможно на начальном этапе проектирования СИЗ, применив для этой цели математические методы и ЭВМ. Особое значение фактор материалов приобретает для СЛЗ, применяемых в экстремальных условиях. Наличие вредных и опасных факторов окружающей среды - тепловое, радиоактивное излучения, пониженные температуры требуют тщательного анализа производственных условий и продуманного выбора материалов. Особенно важен подбор материалов для теплозащитного слоя СИЗ с целью достижения максимальной защиты работающих и создания рационального микроклимата пододежного пространства.
Использование известных теплозащитных материалов, как правило, обеспечивает тепловую защиту человека в определенных условиях эксплуатации. Вместе с тем суммарное тепловое сопротивление пакетов из традиционных текстильных материалов не может превышать 0,95 м Н/дт, что связано с необходимым ограничением массы спецодежды. Введение s теплозащитный пакет наряду с текстильными полотнами материалов химической технологии - пеноматериалов, может улучшить теплозащитные характеристики СИЗ за счет их стойкости к деформационному сжатию. Объемные конструкции теплозащитных пакетов способны также придать дополнительные теплозащитные свойства СИЗ и улучшить их эргономические характеристики.
3 условиях усиленного потоотделения человека в СИЗ: при пови-
гаенных температурах, значительных физических нагрузках пакет СИЗ, впитывая выделяемую влагу, частично теряет теплозащитные свойства. Известные зарубежные работы по предметам одемды, выполненные по принципу отведения влаги от внутреннего слоя вглубь пакета, показывают зізмоаность улучаить таким образом тепловдажностный микроклимат епецоделди. Рационально подобранный пакет материалов для теплозащитной оболочки СЇ'З способен корректировать параметры микроклимата под-одежного пространства - температуру, влажность и нормализовать тем самым тепловой баланс человека в них.
Располагая массивом данных по гигиеническим характеристикам материалов и их пакетов, целесообразно использозать ЭВМ и программные средства для сбора л переработки информации - базы данных (Щ) и, оперируя системой управления базами данных (СУЩ), осуществлять целенаправленный выбор рационального сочетания материалов в пакет СИЗ.
Цельо диссертации является: Применение ЭВМ и математических методов для разработки пакета материалов внутреннего слоя средств индивидуальной защиты человека, обеспечивавшего улучаенные тепло-влажностные характеристики для экстремальных условий. Математическая формализация процедуры выбора рационального пакета материалов подкладочного слоя СИЗ. Применение математических методов для оптимизации гигиенических характеристик материалов на основе системного анализа и теории принятия решений. Разработка методики проведения и реализация автоматизированного эксперимента по изучению влияния оптимального пакета материалов на тєплоеоє состояние человека в экстремальных ситуациях. Разработка с применением математических методов и ЭВМ пакета материалов для работающих в условиях агрессивных сред и при повышенных и пониженных температурах.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
исследование физико-гигиенических (гигро-, гидрогигиенических) свойств материалов, пакетов из них;
исследование теплового сопротивления материалов, их пакетов, объемных конструкций пакетов материалов;
создание баз данных гигиенических характеристик материалов, пакетов материалов;
разработка алгоритма выбора материалов в теплозащитный пакет СИЗ;
программная реализация разработанного алгоритма выбора материалов;
разработка методики и проведение автоматизированного эксперимента для физиолого-гигиенической оценки пакетов материалов в разра-
5 ботанных средствах индивидуальной защиты.
Методы исследований: Постановка задачи и разработка алгоритма выбора оптимального состава пакета материалов теплозащитного слоя СИЗ для экстремальных условий базировались на системном анализе, теории принятия решений, методе "исследования операций". Для оценки физико-гигиенических свойств материалов использованы стандартные методы. Для исследования способности паро-влагопроводимости пакетов материалов разработана методика составления пакетов материалов, имми.тируюотх последовательность слоев в теплозащитной подкладке kootdmob изолирующего типа. Тепловое сопротивление материалов исследовалось на установке и по методике, разработанной в Институте биофизики (ИБ5) РФ, основанной на измерении стационарных тепловых потоков. ;1изиолого-гигиенические испытания проводились в микроклиматической камере /'Бг и по методике КЕФ.Статистическая обработка данных проводилась с помощью ЭВ'Л.
Научная новизна работы: Предложено теоретическое обоснование составления теплозащитного пакета материалов СЛЗ для экстремальных условий на основе методологии системного анализа и теории принятия речений, выделены параметры оптимизации: для температур (-20*—40С)-тепловое сопротивление ; гигроскопичность; для температур (+20+ ++kQC) - гигроскопичность, алагопоглощение, влагоотдача, тепловое сопротивление; 3 качестве критерия оптимизации выбран минимум масоы пакета.
Разработаны математическая модель и алгоритм выбора оптимального пакета материалов для теплозащитных СИЗ с учетом оптимизации их гигиенических характеристик.
Разработаны методика и алгоритм автоматизированного выбора материалов з пакет теплозащитного слоя ІЇСИЗ с помощью СУБД на ЭЗМ по заданному диапазону свойств.
Проведены экспериментальные исследования физико-гигиенических и теплозащитных свойств материатов и пакетов из них, в том числе объемных конструкций для теплозащитной оболочки. СИЗ. Сформированы варианты оптимальных пакетов для различных условий на основе статистической обработки больного объема экспериментальных дачных.
Впервые исследованы пакеты материалов для СИЗ, содержащие во внутреннем слое матерная из псливинилхлоридкых волокон (ПЗХ-), на основе статистической обработки данных получены графические зависимости и диаграммы, показывающие влагопроводящуа способность ПЗХ--полотна, что позволяет создавать элективные пакеты материалов с
улучшенными гигиеническими характеристиками.
Виявлена эффективность применения объемных пакетов материалов при использовании е наружном слое объемных элементов - "блока" или зигзагообразной складки - "арки", обеспечивающая создание рациональных теплозащитных СИЗ минимальной массы.
Практическая значимость работы. На основе применения ЭЗМ и про-ведекних автоматизированных экспериментов разработаны: многослойный пакет материалов, включаючий влагопроводя.'кий из ПВХ-полотна и ьлагопоглощаязий из смесового (шерсть, вискоза) полотна, характеризующийся улучшенными теплозащитными, злагоэбкскными и эксплуатационными свойствами; пакет реализован в комплекте подкладочных предметов одежды: комбинезон, злем, перчатки, носки, теплозащитные обувные вкладиаи, стельки; двухслойный бельевой материал из вискозного трикотажа с покрытием из ПЗХ-ьолокон, обладающих влагспроводи.мостью; изготовлен опытный комплект белья с влагоотзодллим эффектом; объемные конструкции пакетов из иглопробивного ПЗХ-полотна и пенорезины для СИЗ изолирующего типа.
Предложены объемные конструкции пакетов, содерт.аа,ие элементы "блоки" и "арки" для изолирующих СИЗ, обеспечивающие сохранение теплозащитных свойств СИЗ при снижении массы пакета в 2 раза; получены авторские свидетельства на изобретения.
Совместно с КПК "ЦНЮЬерсть" изготовлена опытная партия (400 п. м.) многослойного материала для обувных вкладышей; поступила заявка от предприятия "Ковотех" на промышленную опробацию материала; изготовлена экспериментальная партия (30 пар) обувных вкладьшея для передачи в опытную носку Заляльно-войлочному объединению "Горизонт".
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на:
конференции молодых ученых и специалистов !'Е$ МЗ РФ (Москва, 1987 г.);
Всесоюзной конференции "Экстремальная физиология, гигиена и средства индивидуальной зациты" (ИБ МЗ PS, Москва, 1990 г.)
ХУІ научно-технической конференции ВЗИТЛП, секции "'.Знерготехно-логические процессы и оборудование отрасли", (Москва, 1990);
заседании Ученого Совета НІШ "ЦНИИлерсть" "О направлениях совместных разработок "Специализированного центра экстренной медицинской помощи (СЦЭМП) "Запита" и НПК "ЦК'ЛИмрсть по созданию многослойных пакетов материалов с улучшенными гигиеническими и эксплуатационными свойствами для средств индизид/ально.": згл-;;ты человека" (Москва, 1990 г.);
заседании кафедры материаловедения МТИЛП (Москва, 1991 г.);
заседании кафедры теплотехники ВЗИТЛП (Москва, 1993 г.).
Положения, выносимые автором на защиту:
требования к теплозащитному слою СИЗ для экстремальных условий оксплуатации;
теоретические подходы к составлений пакета материалов для СИЗ, используемых при пониженных (-20*-4ОС) и попиленных (+20+ ++40) температурах внесшей среды и воздействии агрессивных сред;
математическая модель выбора материалов в теплозащитный пакет СИЗ для экстремальных условий с учетом оптимизации их гигиенических свойств;
методика выбора материалов в пакет теплозащитного слоя изолирующих СИЗ с помощью СУБД на ЗЗМ;
разработка многослойных пакетов материалов, содержащих влаго-отводящее ПВХ-полотно и обладаюцих улучшенными влагообменными, теплозащитными и эксплуатационными свойствами.
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации,опубликованы в II печатных работах, в том числе б авторских свидетельств на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы. Работа содержит 200 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 29 таблиц и 40 приложений. Библиография вклочает 98 наименований.
