CC BY
48
УДК 685.44:337.32
Н. В. Тихонова, Н. Г. Селина, А. Б. Михайлов, В. Т. Прохоров, П. Н. Козаченко
О ВОЗМОЖНОСТЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ ЭКИПИРОВКИ ВОЕННОСЛУЖАЩИХ АРКТИКИ КОМФОРТНОЙ ОДЕЖДОЙ
Ключевые слова: пакеты материалов, программное обеспечение, перчатки, митенки, инновации, время воздействия на военнослужащего, низкие температуры, комфортность, безопасность.
Результаты ранее проведенных исследований о выборе пакета материалов для перчаток и митенок военнослужащим Арктики не позволили обоснованно выбрать такой пакет, чтобы он обеспечивал им комфортное состояние в течение заданного времени нахождения в климатических зонах с низкими температурами. Новые исследования, выполненные на базе разработанного автором программного обеспечения, позволили предложить пакеты материалов которые гарантируют военнослужащим комфортное состояние.
Keywords: nanomaterials and - technology, materials, packages, software, gloves, mitts, innovation, time of exposure to the soldier,
low temperature, comfort, safety.
The results ofprevious studies on the choice of materials to the package of gloves and mitts Arctic military was not allowed to reasonably choose a package that has provided them a comfortable state for a predetermined residence time in the climatic zones with low temperatures. New research carried out by the author on the basis of the developed software packages allowed to offer materials that guarantee a comfortable state servicemen.
Введение
Освоение Арктики и создание комфортных условий для участников этого процесса требуют разработки комплекта костюма, который формировал бы им эти самые комфортные условия [1, 2].
Нахождение военнослужащих в климатических зонах с низкими температурами для исполнениями ими своих уставных обязанностей предполагает такой комплект костюма, который бы гарантировал военнослужащему выполнение уставных
обязанностей в полном объеме в течение всего времени его нахождения в этих зонах. Чтобы создать такие условия, необходимо иметь программное обеспечение, которое гарантировало бы военнослужащим реализацию этих самых уставных обязанностей без ущерба для здоровья, обеспечивая им комфортное состояние без снижения их боевой готовности.
Основная часть
Особенности выбора материалов для перчаток военнослужащим Арктики обусловлены
климатическими условиями этой зоны, чтобы гарантировать ему комфорт в течение всего времени использования ими своих уставных обязанностей. При этом, особое внимание было уделено обеспечению комфортности не только кисти руки военнослужащего, но особенно указательного пальца правой, если он правша, и левой кисти, естественно, если он левша. Такая необходимость продиктована спецификой исполнения
военнослужащим своих обязанностей, а именно, осуществлением стрельбы, при которой провоцируется более интенсивное охлаждение указательного пальца. С сожалением, все рассмотренные варианты материалов для перчаток в проведенных ранее исследованиях не обеспечили комфортное состояние кожи кисти руки и
указательному пальцу военнослужащих в рассмотренном диапазоне низких температур, а именно, от - 10 до - 40 °С [3].
Использование митенок обеспечивает военнослужащему дополнительную защиту и кисти руки, и, что особенно важно, указательному пальцу, при этом основная защита приходится на перчатку и здесь авторы апробируют не только пряжу из различных видов шерсти, формируя из неё одну, или две нити, но и возможность использования новых материалов, способных осуществлять терморегулирование и обеспечивать коже кисти руки комфортную температуру, а именно, не ниже 32 °С. Такие исследования возможны при использовании того же программного обеспечения, которое авторы разработали и применили для обоснования пакетов материалов при изготовлении комплекта костюма для военнослужащих. Характеристика этих материалов приведена в таблице 1 [4].
С помощью программного обеспечения, разработанного авторами, были построены графики, характеризующие состояние кожи кисти руки военнослужащего для четырех температур окружающей среды, а именно: - 10 °С, -20 °С, -30 °С, -40 °С от времени нахождения его на посту, но не менее 1 часа. На рисунках 1-4 обозначены значения температур кожи кисти руки, характеризующие различные теплоощущения военнослужащего, а именно комфорт (32,7°С), слегка прохладно (23,7°С), прохладно (20,8°С), холодно (16,1°С), очень холодно (15,2°С), болевые ощущения (10,4°С) (обморожение). При -10°С комфортное состояние обеспечивается только пакетом замша - собачья шерсть (двойная нитка), а для -20°С, -30°С, - 40°С ни один из исследуемых материалов и их пакеты вместе с натуральным мехом «зима» не гарантируют военнослужащим комфортные условия [5 - 6].
Таблица 1 - Характеристика материалов при изготовлении перчаток для военнослужащих Арктики с использованием прокладочного материала ТПКМ АКР - 622/АКР - 218
Материалы используемые для изготовления перчаток | Толщина мм | Коэффициент теплопроводности, Х,Вт/ м°С
1 Пряжа из одной нити:
1.1 Из козьей шерсти 0,7 0,015
1.2 Из овечьей шерсти 0,8 0,020
1.3 Из верблюжьей 0,9 0,005
1.4 Из собачей шерсти 0,8 0,010
2. Пряжа из двух нитей:
2.1 Из козьей шерсти 1,4 0,015
2.2 Из овечьей шерсти 1,6 0,020
2.3 Из верблюжьей 1,8 0,005
2.4 Из собачей шерсти 1,6 0,010
3. Пакет материалов для указательного пальца кисти руки, замша + пряжа из одной нити + ТКПМ АКР-622/АКР218
3. 1 при использовании козьей шерсти 1,7 0,02/0,015/0,009
3.2 при использовании овечьей шерсти 1,8 0,02/0,020/0,009
3.3 при использовании верб-люжьей шерсти 1,9 0,02/0,005/0,009
3.4 при использовании собачей шерсти 1,8 0,02/0,010/0,009
4. Пакет материалов для указательного пальца кисти руки, замша + пряжа из двух нитей + ТКПМ АКР-622/АКР218
4.1 при использовании козьей шерсти 2,4 0,02/0,015/0,009
4.2 при использовании овечьей шерсти 2,6 0,02/0,020/0,009
4.3 при использовании верб-люжьей шерсти 2,8 0,02/0,005/0,009
4.4 при использовании собачей шерсти 2,6 0,02/0,010/0,009
5 Материал для напальчника указательного пальца кисти руки военнослужащего и для митенок- «кожа натуральная замша» 0,8 0,020
Время, ч
б
а
ев
а
£
а
<Ц
а
<Ц
Н
Время, ч
Рис. 1 - Температурная зависимость кожи кисти руки военнослужащего при использовании перчаток из козьей шерсти от времени нахождении его при температуре: а) минус 40°С;б) минус 30°С; в) минус 20°С; минус 10°С:Кривые 1 - одна нить, 2 - две нити, 3 - одна нить + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 2-8, 4 - две нити + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 218
с
в
б
а
Время, ч
Рис. 2 - Температурная зависимость кожи кисти руки военнослужащего при использовании перчаток из овечьей шерсти от времени нахождении его при температуре: а) минус 40°С;б) минус 30°С; в) минус 20°С; минус 10°С.Кривые 1 - одна нить, 2 - две нити, 3 - одна нить + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 2-8, 4 - две нити + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 218
а б
ев
а
ев
а
<Ц
а
<Ц
Н
Время, ч
ев
а
£
а
<Ц
а
<Ц
Н
Время, ч
Рис. 3 - Температурная зависимость кожи кисти руки военнослужащего при использовании перчаток из верблюжьей шерсти от времени нахождении его при температуре: а) минус 40°С;б) минус 30°С; в) минус 20°С; минус 10°С. 1 - одна нить, 2 - две нити, 3 - одна нить + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 2-8, 4 - две нити + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 218
с
д
Время, ч
Рис. 4 - Температурная зависимость кожи кисти руки военнослужащего при использовании перчаток из собачей шерсти от времени нахождении его при температуре: а) минус 40°С;б) минус 30°С; в) минус 20°С; минус 10°С. 1 - одна нить, 2 - две нити, 3 - одна нить + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 2-8, 4 - две нити + замша + ТКПМ АКР 622/АКР 218
Заключение
Следовательно, полученные результаты выявили высокую эффективность использования
программного обеспечения для обоснованного выбора пакетов материалов для перчаток и других комплектов костюма военнослужащих Арктики и подтвердили необходимость продолжить
исследования и по выбору таких материалов, которые бы обеспечивали им комфортное состояние в заданном температурном режиме не менее двух часов [7 - 11].
При -10°С комфортное состояние обеспечивается только пакетом замша - собачья шерсть (двойная нитка), а для -20°С, -30°С, - 40°С ни один из исследуемых материалов и их пакеты вместе с натуральным мехом «зима» не гарантируют военнослужащим комфортные условия
Разработанное авторами программное обеспечение позволяет производителю иметь инструмент для обоснованного решения по выбору пакетов материалов для костюма военнослужащих Арктики, в том числе и при производстве перчаток для защиты кисти руки от воздействия низких
температур при исполнении ими своих уставных обязанностей.
Подтверждением таких выводов является проведенный авторами анализ наиболее
эффективных температур с точки зрения комфортных условий кожи кисти руки, обеспечивая постоянную температуру в пределах 32,5°С.
К сожалению, перчатки из пряжи шерсти различных животных, изготовленные как из одной, так и из двух нитей, не гарантируют военнослужащим обеспечение такого комфортного состояния даже при температуре -10°С, не говоря о том, что температура воздуха может быть и ниже. В этом случае поверхность кожи кисти руки охлаждается ниже критической, т.е. ниже 10,4 °С и может привести к обморожению и необратимым процессам.
Использование митенок для защиты кисти руки также не гарантирует военнослужащим защиту им от воздействия низких температур и предполагает поиск таких материалов и формирование из них таких пакетов для изготовления перчаток, которые бы обеспечивали им комфортные условия, что возможно при использовании новых материалов, способных обеспечивать баланс в течение 2 часов,,
позволяя военнослужащим исполнять свои уставные обязанности, то есть разработчики должны при производстве новых материалов пользоваться основным критерием - значением у них коэффициента теплопроводности не выше 0,005.
Литература
1. Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В., Прокопенко Л.В. Холодовой стресс: медико-биологические аспекты профилактики: Монография. -.М: ООО фирма «Реифор», 2012. -214 с.
2. Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова З.С. Гигиена одежды: Учеб. пособие для вузов. - М.: Легпромбытиздат, 1991. - 160 с.
3. Селина, Н.Г. О возможностях программного продукта для обоснования выбора пакета материалов при изготовлении сопутствующих изделий к костюму военнослужащих Арктики/ Н.Г. Селина, Д.В. Рева, А.Б. Михайлов, И.Д. Михайлова, Н.В. Тихонова, Т.М. Осина//Современные аспекты гуманитарных, экономических и технических наук. Теория и практика: Материалы XV международной научно-практической конференции, 28-29 апреля 2016 г. - Новосибирск: СНИ, 2016. - С.232.
4. Мухаметгалиева, Н.М. Термоклеевые прокладочные материалы для фронтального дублирования в процессах изготовления мужского костюма/ Н.М. Мухаметгалиева, А.А. Азанова //Вестник Казанского технологического университета.- 2013.- Т. 16.- № 4. С. 168-169.
5. Осина, Т.М. Особенности математического моделирования нестационарного процесса теплообмена в системе «стопа-обувь-окружающая среда» / Т.М. Осина, А.Б. Михайлов, И.Д. Михайлова [и др.]// «Дизайн и технологии». - 2009. - №11(53). - С. 91-98.
6. Прохоров, В.Т. Оценка эффективности создания комфортных условий человеку в климатических зонах с пониженной температурой /В.Т. Прохоров, И.Д. Михайлова, Т.М. Осина [и др.]// Известия вузов. Северо-Кавказкий регион. Технические науки. - 2010. - №2.
7. Афанасьева, Р.Ф. Полимерные материалы в производстве костюма для военнослужащих Арктики (сообщение 1) / Р.Ф. Афанасьева, Н.В. Тихонова, А.Б. Михайлов, Т.М. Осина, И.Д. Михайлова, В.Т. Прохоров //Вестник Казанского технологического университета. -2015.-Т. 18.- № 15. -С. 155-158.
8. Афанасьева, Р.Ф. Полимерные материалы в производстве костюма для военнослужащих Арктики (сообщение 2) / Р.Ф. Афанасьева, Н.В. Тихонова, А.Б. Михайлов, Т.М. Осина, И.Д. Михайлова, В.Т. Прохоров, С.Ю. Полухина // Вестник Казанского технологического университета. -2015.- Т. 18.- № 15.- С. 167-171.
9. Афанасьева, Р.Ф. Полимерные материалы в производстве костюма для военнослужащих Арктики (сообщение 3) / Р.Ф. Афанасьева, Н.В. Тихонова, А.Б. Михайлов, Т.М. Осина, И.Д. Михайлова, В.Т. Прохоров// Вестник Казанского технологического университета.- 2015.-Т. 18.- № 22.- С. 89-93.
10. Афанасьева, Р.Ф. Полимерные материалы в производстве костюма для военнослужащих Арктики (сообщение 4) / Р.Ф. Афанасьева, Н.В. Тихонова, А.Б. Михайлов, Т.М. Осина, И.Д. Михайлова, В.Т. Прохоров, Д.В. Рева // Вестник Казанского технологического университета. -2016. -Т. 19.- № 11.-С. 114-118.
11. Селина, Н.Г. Формирование комфортных условий военнослужащим Арктики за счет использования инновационных технологий /Н.Г. Селина, Д.В. Рева, А.Б. Михайлов, Т.М. Осина, И.Д. Михайлова// Научный альманах.-2016.-№ 1.- С.486-488.
© Н. В. Тихонова- д.т.н., профессор, профессор каф. «Конструирование одежды и обуви», Казанский национальный исследовательский технологический университет, nata.tikhonova.81@mail.ru, Н. Г. Селина- аспирант кафедры «Конструирование, технологии и дизайн», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты, prohorov@sssu.ru, А. Б. Михайлов- к.ф-м.н., доцент каф. «Математика и прикладная информатика», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахт, prohorov@sssu.ru, В. Т. Прохоров - д.т.н., профессор, каф. «Конструирование, технологии и дизайн», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты, prohorov@sssu.ru, П. Н. Козаченко - кандидат химических наук, доцент, зав. кафедрой «Естественные науки», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты, prohorov@sssu.ru
© N. V. Tihonova - Doctor of Technical Sciences, professor, associate professor "Designing of clothes and footwear", Kazan national research technological university, sapr415@mail.ru, N. G. Selina - postgraduate student of the department "Design, technology and design", the Institute of Entrepreneurship and Service sector (branch) DSTU, Shakhty, prohorov@sssu.ru, A. B. Mihailov - candidate of physical and mathematical sciences, associate professor, head of department "Mathematics and applied informatics", Institute of Entrepreneurship and Service sector (branch) DSTU, Shakhty, prohorov@sssu.ru, V T. Prokhorov - Professor, cafes. "Design, technology and design", the Institute of the service sector and business (branch) DSTU, Shakhty, prohorov@sssu.ru, P. N. Kozachenko - Ph.D., Associate Professor, Head. Chair of "Science", the Institute of Entrepreneurship and Service sector (branch) DSTU, Shakhty. prohorov@sssu.ru.
