автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка и исследование методики проектирования одежды с объемными материалами

На правах рукописи

I

ПАЧЕНЦЕВА СВЕТЛАНА ГРИГОРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДЕЖДЫ С ОБЪЕМНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Специальность: 05.19.04 — «Технология швейных изделий»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Шахты - 2005

Работа выполнена в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса (ЮРГУЭС)

Научный руководитель •

доктор технических наук, профессор Бекмурзаев Лема Абдулхажиевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Жаворонков Александр Иванович кандидат технических наук, доцент Конопальцева Надежда Михайловна

Ведущая организация —

ОАО «Росбытсоюз»

Зашита состоится «б» апреля 2003 г. в 13м час. на заседании диссертационного совета К 212.313.01 при Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса по адресу:

346500, г. Шахты, ул. Шевченко 147

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса

Автореферат разослан «_

м&рто

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т. н., доцент

Куренова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На протяжении последних десятилетий в результате постоянного расширения сферы деятельности человека возрос интерес к разнообразной спортивной и специальной одежде. Повышаются требования к качеству швейных изделий, их ассортименту. Повышение уровня качества швейных изделий и обновление их ассортимента обеспечивается путем внедрения новых моделей и за счет совершенствования конструкций изделий, использования современной техники и технологии их изготовления, за счет применения новых материалов.

В климатических условиях нашей страны особое значение имеют теплозащитные функции одежды. Проблемой создания рациональной одежды для защиты от холода занимались отечественные и зарубежные ученые П.А.Ко-лесников, Р.Ф.Афанасьева, П.П. Кокеткин и З.С. Чубарова, А. Бартон и О. Эдхолм. Вопросам проектирования перо-пуховой одежды посвящены работы Л.А. Бекмурзаева, И.Ю. Бринка, Т.В. Денисовой, Т.Е. Пасековой и др.

В настоящее время в качестве утеплителей широко применяют объемные материалы, в том числе натуральный теплоизолирующий наполнитель—перо и пух водоплавающей птицы, что связано с преимуществами этого утеплителя по целому ряду свойств. При производстве теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителями возникают характерные дефекты — изменение поперечных и продольных размеров при формировании теплозащитных пакетов и огибании пакетов вокруг тела человека. Существенным недостатком перо-пухового наполнителя является его миграция через покровную ткань и через проколы материала иглой при образовании соединительных швов одежды, что влияет на внешний вид и потребительские свойства изделий. Создание методики проектирования, которая позволяет учитывать специфику объемных материалов на стадии разработки конструкции изделия является актуальной задачей.

Цель диссертационного исследования. Основной целью работы является разработка методики проектирования и методов повышения эксплута-ционных свойств одежды с объемными несвязными наполнителями, которые позволят расширить ассортимент швейных изделий с утепляющими материалами этого класса заданного уровня качества при сохранении или снижении себестоимости.

Для достижения поставленной цели работа выполнялась по следующим приоритетным направлениям:

- установление взаимосвязи между геометрией теплозащитных пакетов и размерами тела человека;

- разработка инструментальных способов определения основных свойств материалов, формирующих теплозащитные пакеты, и разработка методов повышения уровня качества теплозащитной одежды;

РОС. Н*Ии«жмьНАЯ

БИБЛИОТЕКА

.С, Петербург

Срк

- разработка аналитических методов оценки показателей уровня качества теплозащитной одежды с перо-пуховыми утеплителями;

- разработка и исследование новых конструкций пакетов теплозащитной одежды с объемными утеплителями, позволяющими снизить материальные затраты при сохранении заданного уровня качества.

Методологической и теоретической основой исследования послужили работы отечественных и зарубежных ученых, публикации в периодической печати, инструкционные материалы, опыт работы предприятий по производству теплозащитной одежды.

Основные методы исследования. Работа основывается на системном подходе к решению задач проектирования. Исследования выполнялись с привлечением аналитических, абстрактно-логических методов и методов математической статистики. В работе использованы программы Microsoft Word, Microsoft Exel, Maple для операционной системы Windows 2000 и Windows ХР.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Теоретически обоснована методика измерения геометрических размеров асимметричных пакетов объемно-пространственной формы для теплозащитной одежды с объёмными несвязными утеплителями. Обосновано подобие геометрии пакетов, обернутых вокруг цилиндрической поверхности, при изменении шага простёгивания этих пакетов и при изменении радиуса цилиндрической поверхности.

- Впервые теоретически обоснована необходимость регулируемой посадки отдельных слоёв материалов оболочки вдоль строчек простёгивания. Установлена взаимосвязь между уровнем относительной посадки материалов оболочки и допустимой толщиной теплозащитных пакетов для изделий разных размеров.

- Разработан новый способ определения воздухопроницаемости объёмных материалов и устройство, реализующее разработанный способ применительно к пакетам теплозащитной одежды. На разработанные способ и устройство получено два патента Российской Федерации на изобретение.

- Разработан способ снижения миграции составляющих объёмных несвязных утеплителей через швы соединения деталей путём введения термопластических прокладок, доводимых до вязко-текучего состояния в процессе выполнения швов или при окончательной влажно-тепловой обработке готовых изделий. Разработанный способ защищен патентом Российской Федерации.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- Установлена взаимосвязь между регулируемой посадкой материалов оболочки вдоль шва простёгивания и толщиной теплозащитных пакетов;

- Разработаны нормированные показатели сокращения поперечных размеров отсеков теплозащитных пакетов с объёмными несвязными утепляю-

щими материалами при формировании объёмно-пространственной формы швейных изделий в процессе окончательной сборки (монтажа) изделия;

- Разработана методика проектирования теплозащитной одежды, учитывающая конструкцию и изменения геометрии отсеков пакетов при придании им объемно-пространственной формы;

- Достигнуто сокращение экспериментальных исследований и повышена воспроизводимость результатов определения воздухопроницаемости отсеков пакетов теплозащитной одежды с объёмными несвязными утепляющими материалами.

Апробация работы — Основные результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (г. Новочеркасск — 2000 г.), на Межвузовской научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности швейного производства» (Г. Шахты - 2003 г), на научно-практических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты) и Северо-Осетинского государственного университета (г. Владикавказ) в 1999-2002 гг.

Публикации — По теме диссертационной работы опубликовано 9 статей, получено 4 патента Российской Федерации.

Структура и объем — Диссертационная работа изложена на 173 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы из 114 наименований. Содержит 59 иллюстраций, 14 таблиц и приложения.

Внедрение результатов исследования — Методика проектирования теплозащитной одежды с объемными наполнителями внедрена на АО «Одежда» (г. Владикавказ) с февраля 1999 г. по апрель 2002 г.

Преимущества внедренного мероприятия — повышение качества выпускаемой продукции, экономия перо-пухового утеплителя, сокращение нерациональных остатков материалов, снижение себестоимости изделия.

Основные показатели, характеризующие результаты внедрения: экономический эффект на единицу изделия составил 68,73 руб., экономия затрат на утеплитель на единицу изделия составила 30,25 руб.

Разработанная методика проектирования теплозащитной одежды с объемными наполнителями также использована ЗАО «ПГ ИЛС». Методика позволяет учитывать изменение размеров теплозащитных пакетов при создании окончательной объемной формы изделий. Расчет толщины теплозащитных пакетов позволяет учитывать различную степень уменьшения размеров деталей стана (переда, спинки) и рукавов, что повышает возможности учета этих параметров на стадии разработки конструкции.

Результаты работы внедрены в учебный процесс в ЮРГУЭС и СОГУ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определена цель и сформулированы основные задачи исследования, указаны методологическая и научная базы разработок, научная новизна и практическая значимость работы, приведены данные по структуре и объему.

В первой главе проведен обзор научной и специальной литературы по проблемам проектирования теплозащитной одежды с объемными утеплителями. В результате анализа физико-механических и эксплутационных свойств различных утепляющих материалов установлено, что одним из наиболее предпочтительных утеплителей является перо-пуховая масса водоплавающих птиц. Для проектирования теплозащитной одежды с объемными наполнителями большое значение имеет возможность прогнозирования поведения пакетов в процессе эксплуатации. Сохранению стабильных размеров и формы пакетов способствуют показатели физико-механических свойств, величина которых должна обеспечить противодействие влиянию внешних нагрузок. Уровень показателей физико-механических свойств не должен изменяться в значительной степени при изменении факторов внешней среды (повышенная влажность, температура, давление и т.п.).

Основная функция в обеспечении необходимой теплоизоляции одежды принадлежит пакету ее материалов, при формировании которого большую значимость имеют теплофизические характеристики утепляющего слоя (утеплитель). Значительное влияние на теплоизоляцию пакета материалов и комплекта одежды в целом оказывает толщина утепляющего слоя, способность сохранять эту толщину в процессе эксплуатации изделия. В меньшей степени на показатели теплозащитных свойств пакета материалов оказывает влияние природа волокнистого состава утеплителя.

Миграция составляющих перо-пухового утеплителя через материалы оболочки и швы соединения деталей одежды отрицательно влияет на эстетические показатели одежды. Интенсивная миграция может оказывать значительное влияние на изменение веса изделия при носке. В литературе нет данных о взаимосвязи степени миграции и характеристиками ворсованной ткани, что не позволяет на практике выбирать конкретные ткани. Правильный подбор игл и ниток снижает, но не исключает миграцию.

Материалы оболочки, между которыми размещается перо-пуховая масса, имеют незначительную толщину по сравнению с утепляющим слоем. Следовательно, вклад материалов оболочки в процессе теплообмена между телом человека и окружающей средой должен быть также незначителен. Такое заключение можно сделать только в том случае, когда теплообмен происходит исключительно в результате теплопередачи теплопроводностью. Роль материалов оболочки повышается в случае теплопередачи излучением и конвекцией. В первом случае играет роль отражающая способность материалов (цвет), во втором случае -

плотность, способность материалов сопротивляться проникновению воздуха. Плотность и, связанная с плотностью, жесткость материалов оболочки определяет также геометрию отсеков и проницаемость составляющих перо-пухового утеплителя. В свою очередь, геометрия отсеков определяет вес и внешний вид изделия, его посадку на фигуре.

Большое влияние на тепловое состояние организма человека оказывает скорость движения воздуха (ветра). Ветер разрушает не только слой воздуха, прилегающий к поверхности тела (одежды), но и пододежный индивидуальный микроклимат. При температуре воздуха -20°С и ветре 5 м/с теплопотери организма человека возрастают на 20%. а при повышении скорости ветра до 10 м/с - на 50%. Столь сильное охлаждающее действие ветра обусловлено, с одной стороны, тем напором, который он производит, а с другой — разрежением с подветренной стороны. Особенно быстро наступает охлаждение организма при ветре, если воздух насыщен влагой.

Рассмотрение влияния различных метеорологических факторов на теплообмен организма человека свидетельствует о резком различии в механизме отдачи тепла организмом человека, поэтому конструкции одежды для защиты от холода при разном сочетании метеорологических факторов также должны быть различными. Теплозащитная одежда, предназначенная для эксплуатации в условиях повышенного ветра, должна иметь малую воздухопроницаемость - быть ветрозащитной. Одежда, предназначенная для эксплуатации в условиях отрицательной радиации, должна защищать от излишних теплопотерь организма излучением. В условиях повышенной влажности материалы одежды должны быть подобраны таким образом, чтобы одежда сохраняла свои теплоизоляционные свойства.

Качество готового изделия и его соответствие предъявляемым требованиям в основном определяет конструкция объемных пакетов. Для изделий, которые предполагается эксплуатировать в периодически меняющихся условиях, необходимо предусмотреть комбинированные пакеты — симметричный с асимметричным, два двухслойных пакета с различной плотностью заполнения и т. п. Наиболее эффективным направлением повышения теплозащитных свойств пакетов без существенного увеличения их веса следует считать такое направление, когда происходит армирование теплозащитного слоя различными элементами повышенной жесткости. К такому решению можно отнести применение ячеистых наполнителей на базе пенополиуретана или других полимеров.

При расчете теплового сопротивления пакетов одежды с объемными несвязными утепляющими материалами рассчитывается средневзвешенная толщина, которая является исходной для детального расчета формы и геометрических параметров отсеков. В дальнейшем производится перераспределение этой средневзвешенной толщины по участкам тела человека. Расчет геомет-

рии отсеков связан с физико-механическими свойствами материалов оболочки и утепляющей прокладки. Физико-механические свойства материалов оболочки входят в расчет в виде жесткости. Свойства материалов утеплителя учитываются в виде модуля упругости при сжатии, удельного веса и способности восстановления первоначального объема.

В случае теплозащитных пакетов с объемными несвязными утепляющими материалами средневзвешенная толщина не отражает неравномерность распределения толщины по площади пакета. Максимальная толщина пакета может значительно отличаться от величины средневзвешенной толщины. Например, для предельно-заполненных пакетов, когда контур поперечного сечения отсека представляет собой окружность с периметром Р=2*1 (1 — расстояние между строчками простегивания незаполненного пакета), показатели геометрии отсека будут равны (где Б - диаметр предельно-заполненного отсека, бМАХ и8СРВ — максимальная и средневзвешенная толщины отсека).

Вторая глава посвящена аналитическому исследованию геометрии симметричных и асимметричных комбинированных пакетов объемно-пространственной формы.

Нахождение аналитического выражения для описания границы отсека можно осуществить с помощью методов регрессионного анализа. При этом заранее неизвестно, какая именно зависимость окажется более подходящей для того или иного пакета. На основании предварительного изучения объекта исследования у-становлено, что форма различных отсеков близка к трем типам регрессионных зависимостей, положительно зарекомендовавших себя при статистической обработке результатов экспериментальных измерений.

Для описания неизвестной функции толщины пакета И = рассмотрим следующие регрессионные зависимости (приближения по методу наименьших квадратов):

- аппроксимация дугой окружности х2 + {у — Ь)2 = г2 ;

2 2 X у

аппроксимация дугой эллипса — + ту = 1;

а о

- приближение кривой вида обобщенной цепной линии

у = а + Ь-ст —

и

Пусть по результатам экспериментальных исследований получено корреляционное поле, описывающее зависимость толщины пакета от продоль-

ной координаты По данному корреляционному полю будем искать регрессионную зависимость в виде дуги окружности

х2+(у-Ь)2=г2. Преобразуем уравнение (1) к виду, удобному для линеаризации

(1)

Ь2 - г2 х2+у2

2Ь 2Ь

Сделаем замену переменных

х2 +у2 = X, у = У. Преобразование (3) является невырожденным при поскольку его

якобиан

(2) (3)

1(Х,У) =

ах

дх ЗУ дх

ах

5у ЭУ ау

2х О

2у 1

= 2х * О

(4)

Преобразование (3) является корректным, так как кривая (3) симметрична относительно оси ОУ и генеральная совокупность исходного корреляционного поля при х < 0 преобразуется по правилу (3) в то же множество, что и генеральная совокупность исходного корреляционного поля при х > О -В новых переменных зависимость (2) преобразуется в линейную

У = А + В-Х, (5)

1

А =

Ь2 - г2

В = -

(6)

2b 2Ь'

Результаты вычислений сводятся в корреляционную таблицу, и отыскивается уравнение линейной регрессии (Maple 7). Далее вычисляется выборочный коэффициент корреляции и проверяется гипотеза о его значимости с помощью критерия Стьюдента при заданном уровне значимости статистического критерия. После нахождения параметров А и В из формул (6) находятся искомые параметры г и ь •

При описании контуров сечения отсека дугами эллипсов линеаризация выполняется путем замены х2 = X, у2 = У и уравнение приобретает вид

У = А-ВХ. (?)

где

А = b

b2

в = — (а и b а

полуоси).

Для описания контура поперечного сечения отсека обобщенной цепной линией рассмотрим регрессионную зависимость вида

У = с + § • сЬ(хД1) . (8)

Экспериментально установлено, что интервал изменения значений параметра (1 для теплозащитных пакетов с объемными несвязными напол-

нителями находится в пределах

d*

4h

max max

Зависимость (8) сводится к линейной с помощью замены X = сЬ(х/с1)> У = у и приобретает вид у = а + ЬХ •

Статистическая обработка результатов проводится аналогично обработке уравнений окружности и эллипса.

На основании анализа литературных источников и результатов предварительных экспериментов установлено, что для симметричных пакетов, когда отсек формируется из двух слоев материалов одинаковых размеров и небольшой жесткости, возможно описание контура поперечного сечения отсека дугами окружностей.

В этом случае площадь поперечного сечения отсека можно представить как площадь двух равных сегментов, расположенных по разные стороны от оси X. Обозначим расстояние между строчками до заполнения отсека объемным утеплителем 10-(ширина отсека); толщину отсека - д; центральный угол, опирающийся на дугу 10 — ц; ширину отсека с объемным утеплителем - а; радиус дуги окружности, описывающей сечение отсека - г. Тогда, площадь сечения отсека будет равна

Для дальнейших расчетов введем понятия плоский и объемный отсеки. Плоским будем считать заполненный отсек, материалы оболочки которого деформированы в одной плоскости, перпендикулярной строчкам простегивания. Объемный отсек получается в результате дополнительной деформации плоского отсека (например - в результате сворачивания плоского отсека в кольцо).

Если принять, что плоский заполненный отсек имеет длину Ь0, то его объем равен V, = Ь0 г,2 (ц, - Бтц,). При изготовлении одежды плоские пакеты огибаются вокруг тела человека, которое можно представить в виде цилиндра. В силу упругости объемного несвязного утеплителя отсек стремится сохранить свой объем. В готовой одежде отсек, обернутый вокруг тела человека, можно представить в виде тора. Внешний контур этого тора, описывается окружностью радиуса Я. Учитывая условие сохранения объема отсека, запишем

Учитывая, что длина отсека Lo = const, определим радиус R = Ц/2р и после несложных преобразований получим

Sce, = ^♦(ц - Sin(u)).

(9)

V, = V2 = 2р (R - д2/2) (ц, - SinuX

2

у, - 8Ш(у, ) = ср2 - 5Ш(ф2)Л 52"

Ф? Ф2 I '

Приведенные уравнения связывают геометрические характеристики плоского отсека и изменение геометрии отсека при огибании им цилиндра радиуса

ц ут од в' 4 7

где II - радиусы различных участков тела; и Ьв - соответственно суммарная толщина одежды и воздушных прослоек под теплозащитным пакетом (индекс 1 относится к плоскому, а индекс 2 к объемному отсекам).

Для контроля геометрических параметров отсеков в работе приведены аналитические выражения и графики, отражающие взаимосвязь между шириной и толщиной отсеков и максимальным радиусом поперечного сечения различных участков готового изделия.

Асимметричные пакеты расширяют возможности регулирования физико-механических и теплозащитных свойств пакетов одежды. Возможности регулирования определяются целенаправленным подбором материалов, формирующих теплозащитные пакеты, использованием различных сочетаний размеров материалов с внешней и внутренней сторон двухслойных пакетов и комбинированного пакета в целом.

Рассмотрим расчетную схему комбинированного асимметричного пакета, состоящего из двух плоских двухслойных пакетов, показанную на рисунке 1. Представим, что свойства и размеры наружных слоев оболочки подобраны таким образом, что радиус кривизны этих слоев стремится к бесконечности. Обозначим радиус кривизны оболочки нижнего внутреннего слоя отсека — Я,, оболочки верхнего внутреннего слоя отсека — Я2, расстояние

Рисунок 1 — Расчетная схема комбинированного асимметричного пакета

Рисунок 2 — Влияние величины а на минимальное значение радиуса Л(.

между строчками простегивания после заполнения пакета - 2а, толщину комбинированного отсека - <1. В этом случае получим следующую зависимость, отражающую взаимосвязь между геометрическими размерами отсека

5 = (к, +а2)*со8(ф0)-Я, *сов(а)-К2 *сов(р); (11)

В том случае, когда радиус Я2 будет стремиться к бесконечности, общая толщина пакета с1 будет определяться в основном только толщиной нижнего отсека. Радиус кривизны внутреннего слоя нижнего отсека Я, в этом случае будет иметь минимальное значение. Величина Я, будет зависеть от толщины с). Приняв толщину пакета (нижнего отсека) за единицу, найдем зависимость минимального значения радиуса II, от величины а. На рисунке 2 показано влияние величины а на радиус К.,.

Для повышения теплозащитных свойств и снижения материальных затрат на производство теплозащитной одежды необходимо стремиться к тому чтобы в конструкции теплозащитных пакетов находилось как можно больше инертного воздуха. В случае комбинированных асимметричных пакетов оптимальность конструкции можно оценить из отношения объема всех материалов в пакете длиной а к объему этого участка

^отс в + ^отс н _

^ПАК

§сеч в ' ^ + 8сеч н • Ь 8сеч в + Бсеч н (12)

^сеч пак ' ^ - « °сеч пак

где XV - коэффициент, показывающий степень заполнения пакета материалами; Уотс в и Уотс н — соответственно объемы верхнего и нижнего отсеков комбинированного пакета; 8СЕЧВ и 8СЕЧН— соответственно площади поперечных сечений верхнего и нижнего отсеков комбинированного пакета; 8СЕЧ ^ - площадь поперечного сечения комбинированного пакета; Ь - длина пакета.

Площади поперечных сечений верхнего и нижнего отсеков комбинированного пакета определим как площади сегментов для участка АВСО шириной я, показанного на рисунке 3

Выражение для расчета степени заполнения пакета материалами W = Г(а,к = Я2 / Я,), полученное в среде пакета математических программ МАРЬЕ 7, в работе не приводится в связи с его громоздкостью.

Как видно из результатов аналитических расчетов, приведенных на рисунке 4, степень заполнения пакетов материалами снижается при росте а и к. Наиболее существенное снижение этого показателя происходит при росте а в интервале 1 + 3 и возрастании к в интервале 1 + 8. Дальнейший рост расстояния между строчками простегивания и соотношения радиусов ведет к медленному снижению величины показателя степени заполнения пакета материалами.

Рисунок 3 — Расчетная схема для определения оптимальности конструкции теплозащитного пакета с объемными несвязными утеплителями

Для практического использования представляет интерес пороговые значения а и к, при которых происходит резкое изменение степени заполнения пакета материалами и от которых, в свою очередь, будет зависеть коэффициент напуска п

a-R,

п. =

п, =-

п, =

pk-R1

(13)

где п1 и п2 - коэффициенты напуска нижнего и верхнего отсеков соответственно; и 112 - длина материалов оболочки ¡-го отсека между строчками

10 20

Рисунок 4 — Влияние auk на степень заполнения пакета материалами

простегивания со стороны отсека без напуска и с напуском соответственно; 1 - номер отсека (¡=1 - нижний отсек, \ = 2 -верхний отсек).

Результаты исследования геометрии отсеков явились основой методики проектирования теплозащитной одежды с перо-пуховыми утеплителями. Разработанная методика принципиально меняет подход к последовательности выполнения основных этапов проектирования. В методиках, используемых на предприятиях при разработке конструкции и корректировке размеров лекал, на начальном этапе задается величина между строчками простегивания и только после изготовления опытного образца определяется изменение этого расстояния. Предлагаемая методика позволяет производить расчет расстояния между строчками простегивания исходя из описания модели. Методика также позволяет учитывать размеры отдельных участков тела человека при корректировке лекал. Например - расстояние между строчками простегивания изменяются в разной степени на уровне стана и конечностей, что приводит к необходимости изменения величины расстояния между строчками простегивания на этих участках. Методика предполагает задание параметров теплозащитного пакета на основе "компромисса" между эстетическими требованиями и техническими возможностями. Исходные данные формируются на основе термофизиологического расчета.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию основных свойств теплозащитных пакетов с объемными несвязными утеплителями.

В связи с тем, что газообмен является обязательной составляющей жизнедеятельности организма, возникает необходимость определения воздухопроницаемости пакетов одежды и установления вклада в эту величину каждого слоя пакета. Для определения воздухопроницаемости объемных материалов в процессе выполнения данной работы предложены способ и устройство, позволяющие определять этот показатель как для массы объемного материала, так и для теплозащитных пакетов.

В результате выполнения серии экспериментальных исследований воздухопроницаемости объемных материалов, сформированных в виде отсеков теплозащитных пакетов, установлены взаимосвязи между геометрией этих отсеков, физико-механическими характеристиками утеплителей и показателями воздухопроницаемости. При проведении исследований использованы математические методы планирования и анализа результатов эксперимента.

Образование объемной формы теплозащитных пакетов связано с деформацией материалов оболочки и утепляющего слоя. Формообразование пакетов одежды не может быть получено без складок и морщин. Для исключения этого недостатка многими авторами предлагается вводить вытачки по линии простегивания, учитывать продольную деформацию отсеков теплозащитных пакетов. В перспективе предлагается разработка эластичных материалов оболочки, которые позволят равномерно распределить деформацию по поверх-

Улоп= б°/о УД0П = 4%

Расстояние между строчками простегивания, м

Рисунок 5 - Поверхности фиксированных значений величины дополнительной усадки

ности детали, в результате чего можно получить объемно-пространственные пакеты в виде правильных торов.

Предлагаемые мероприятия позволяют частично решить проблему, но не исключают ее. В настоящей работе рассматриваются вопросы разработки таких конструкций пакетов, которые предполагают допустимый (нормированный) уровень деформации, незаметной для восприятия и не снижающий уровень качества готового изделия. Для решения этого вопроса в процессе выполнения данной работы разработан универсальный измерительный стенд. Конструкция стенда позволяет измерять параметры геометрии как плоских отсеков, так и отсеков обьемно-пространственной формы.

С целью сокращения расхода материала и повышения уровня качества представляется целесообразным предварительный расчет размеров материалов оболочки на стадии проектирования, перераспределение толщины теплозащитного пакета между внутренним и наружным слоями материалов оболочки. Такое перераспределение возможно при использовании асимметричных пакетов, асимметрию которых можно получить за счет подбора свойств материалов, за счет создания припусков одного слоя оболочки в направлении, перпендикулярном строчкам простегивания. Также возможно использовать комбинацию этих способов создания асимметрии.

С целью определения допустимого уровня посадки внешнего слоя материала оболочки по линии простегивания была проведена экспертная оценка образцов теплозащитных пакетов. Экспертами была дана ранговая оценка внешнего восприятия качества обработки теплозащитного пакета обьемно-пространственной формы, размещенного на измерительном стенде. На ос-

новании результатов экспертных оценок в качестве критического значения величины посадки материала оболочки с наружной стороны образца выбрана допустимый показатель нормы посадки

ДопНП = Пщи+Пст = 0.047 + 0037 = 2 2

где ДопНП - допустимая норма посадки; Пстрз и Пстр4 - нормы посадки по линии строчки, принятые в третьем и четвертом образцах (величина посадки по линии строчки в образцах с номерами выше третьего экспертами признана недопустимой в готовом изделии).

Серия экспериментов по исследованию объемно-пространственной формы отсеков позволила выявить факторы, оказывающие существенное влияние на исследуемые параметры. Было установлено три таких фактора: максимальная толщина отсека, расстояние между строчками простегивания до заполнения пакета и жесткость материалов оболочки.

Возрастание жесткости материалов оболочки свыше 550-650 мкН*см2приводит к образованию заломов с внутренней стороны отсеков, которые создают неравномерность толщины и расстояния между строчками заполненных пакетов. Для исключения неравномерности влияния жесткости исследования проводились в интервале показателей жесткости 70+530 мкН*см2. С целью сокращения количества опытов и для статистической обработки результатов в работе были использованы методы планирования эксперимента. На рисунке 5 показаны поверхности фиксированных значений дополнительной усадки в области варьирования рассматриваемых параметров.

Как показывает практика производства теплозащитной одежды, при одинаковых размерах плоских отсеков величина дополнительной усадки зависит от радиуса условного цилиндра, вокруг которого они огибаются. Эти изменения в дополнительной усадке играют значительную роль при формировании теплозащитного пакета стана и рукава.

Проникновение волокон утепляющих материалов и составляющих перо-пуховой массы через материалы оболочки принято называть миграцией. Миграция является скрытым порокам внешнего вида, который снижает уровень качества готовых изделий. Детальное изучение механизма миграции и результаты экспериментальных исследований, выполненных в настоящей работе, позволили предложить новый способ снижения миграции составляющих объемного несвязного утеплителя через швы. Новизна способа защищена патентом Российской Федерации на изобретение.

В четвертой главе на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований разрабатывается методики конструирования теплозащитной одежды с объёмными несвязными утепляющими материалами.

Одним из первых этапов проектирования теплозащитной одежды является термофизиологический расчет теплового сопротивления и определение

средневзвешенной толщины теплозащитного пакета. В случае использования в одежде объемных несвязных утеплителей расчет конструкции изделия должен производиться по максимальной толщине утепляющего пакета, на которую влияют расстояние между строчками простегивания, жесткость материалов оболочки и плотность заполнения отсеков.

С учетом результатов аналитических исследований геометрии отсеков теплозащитных пакетов с объемными несвязными утеплителями, представленных во второй главе, в настоящем разделе разработана методика корректировки лекал деталей базовой конструкции изделия с объемными наполнителями. Корректировка лекал осуществляется на основе конкретных параметров утепляющего пакета: вида наполнителя, максимальной и средневзвешенной толщины и конструкции пакета. На первом этапе необходимо на детали базовой конструкции нанести линии строчек простегивания. Расстояние между строчками выбирается исходя из художественно эстетического решения готового изделия в соответствии с направлением моды и техническими возможностями. В данной главе приведены примеры корректировки лекал деталей симметричных, асимметричных и комбинированных пакетов.

В случае использования асимметричных пакетов необходимо оценить распределении общей толщины между внутренней и внешней частями отсеков .которое найдено в соответствии с обобщенной расчетной схемой, показанной на рисунке 6. Как и в случае симметричных отсеков, исходными данными для расчета пакетов с асимметричными отсеками являются толщина пакета и расстояние между строчками простегивания (а), которое определяется исходя из направления моды и технических возможностей обработки одежды с перо-пуховым наполнителем.

Исходя из того, что параметр (а) внутренней части отсека всегда равен параметру (а) наружной части этого отсека, аналитически установлена и экспериментально проверена взаимосвязь геометрических параметров асимметричного пакета (за единицу длины принято расстояние между строчками

Рисунок 6 - Расчетная схема отсека асимметричного пакета

простегивания незаполненного

пакета) »^^.показан-

ная на рисунке 7.

В работе приведены конкретные примеры корректировки лекал деталей симметричных, асимметричных и комбинированных пакетов.

Откорректированные лекала используются для разработки модельной конструкции в изделиях, материал верха которых простеган с материалами оболочки утепляющего пакета. Если материал верха представляет собой отдельный слой, модельная конструкция строится по лекалам первоначальной базовой конструкции, а откорректированные лекала применяются для разработки лекал утепляющей прокладки и комбинированной подкладки.

В заключении представлены выводы и предложения, имеющие теоретическую и практическую значимость:

1. В результате анализа современных методов проектирования теплозащитной одежды, анализа уровня качества готовых изделий и результатов предварительных исследований по проектированию одежды с объемными несвязными утеплителями установлено, что разработка единой методики проектирования теплозащитной одежды с различными конструкциями утепляющих пакетов является актуальной задачей. Решение задач проектирования одежды такого вида включает комплекс вопросов, связанных с геометрией отсеков теплозащитных пакетов и свойствами материалов, формирующих эти пакеты.

2. Теоретические и экспериментальные исследования геометрии плоских пакетов и пакетов объемно-пространственной формы позволили установить взаимосвязи между геометрическими параметрами этих пакетов при окончательной сборке изделий. Установлено, что сокращение поперечных размеров пакетов (усадка) зависит как от геометрии плоского пакета, так и от максимального радиуса цилиндрической поверхности, получаемой при огибании плоским пакетом тела человека. Величина дополнительной усадки может достигать 4-6 %.

3. Впервые проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование асимметричных пакетов. Установлено, что внедрение асимметричных пакетов позволяет расширить возможности художественно-компо-

Рисунок 7 - Взаимосвязь между геометрическими параметрами асимметричного отсека

зиционного решения теплозащитной одежды и ведет к снижению расхода перо-пухового утеплителя за счет предварительного деформирования одного слоя оболочки пакета.

Впервые аналитически обоснована необходимость посадки материалов оболочки вдоль строчек простегивания и экспериментально определены допустимые нормативы посадки для плащевых материалов.

4. На основании анализа теплообмена в системе «человек - одежда - окружающая среда» установлено, что значительное влияние на интенсивность теплообмена оказывает воздухопроницаемость теплозащитного пакета. В результате обобщения современных достижений в области определения воздухопроницаемости материалов легкой промышленности предложены способ и устройство для определения воздухопроницаемости объемных материалов, и материалов, сформированных в виде отсеков теплозащитных пакетов.

Новизна идей и технических решений разработанного способа и устройства защищены двумя патентами Российской Федерации на изобретение.

5. Анализ априорной информации и результаты экспериментальных исследований позволили выявить механизм миграции составляющих перо-пухового утеплителя через швы соединения деталей и описать регрессионными моделями взаимосвязь между основными параметрами соединительных швов, утепляющих материалов и интенсивностью миграции.

Предложен способ снижения миграции составляющих перо-пухового утеплителя через швы соединения деталей. Новизна предложенных идей и технических решений защищены патентом Российской Федерации на изобретение на способ снижения миграции через швы.

6. Впервые разработан и апробирован в производственных условиях метод корректировки лекал швейных изделий на базе асимметричных и комбинированных теплозащитных пакетов с объемными несвязными утеплителями. Получены аналитические зависимости, связывающие геометрические характеристики лекал и объемных пакетов.

7. На основании теоретических исследований установлена последовательность расчета толщины (средневзвешенной толщины) теплозащитных пакетов различных конструкций. Предлагаемый порядок расчета основывается на учете модельных особенностей готового изделия и позволяет предусмотреть различные величину изменения размеров теплозащитного пакета на различных участках (например - на участке туловища и на участке рукава, которые с позиций проектирования пакетов объемно-пространственной формы отличаются радиусами).

8. В результате обобщения опыта предприятий по производству теплозащитной одежды и на основании выполненных теоретических разработок и экспериментальных исследований разработана обобщенная методика проек-

тирования одежды с объемными несвязными утепляющими материалами, учитывающая изменение геометрии теплозащитных пакетов в процессе придания изделиям объемно-пространственной формы.

9. Дальнейшие исследования в области проектирования теплозащитной одежды с объемными несвязными утепляющими материалами должны быть направлены на разработку новых конструкций теплозащитных пакетов и на решение вопросов повышения эффективности производства.

10 Внедрение разработанной методики проектирования теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителями имеет социальный и экономический эффект, выражающийся в повышении качества готовой продукции и снижении материалоемкости изделий.

Экономический эффект на единицу изделия составил 68, 73 руб., экономия затрат на утеплитель составляет 30, 25 руб.

Основные положения работы внедрены в учебный процесс и используются в основных учебных курсах специальности «Технология швейных изделий».

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Бекмурзаев Л.А., Паченцева С.Г., Шалак Н.М. Методика определения воздухопроницаемости объемных материалов // Совершенствование технологии изделий сервиса. Вып.32. Шахты, 1999. - С.97-99.

2. Бекмурзаев Л.А., Шалак Н.М., Паченцева С.Г. Исследование воздухопроницаемости композиций объемных утеплителей // Материалы 3-й Международной н-техн. конф. «Новые технологии управления движением технических объектов». Т.2. Новочеркасск, 2000. - С.52-53.

3. Бекмурзаев Л.А., Паченцева С.Г., Медведева Н.Г. Расчет геометрических параметров объемных пакетов теплозащитной одежды/ Бекмурзаев Л.А., Паченцева С.Г., Медведева Н.Г. // Новые технологии управления движением технических объектов: Материалы 3-й Международной н.-техн. конф. - Новочеркасск, 2000. - Т.2. - С. 113-117.

4. Патент Яи 2177237 С1, РФ, 7 А 41 О 31/02, А 47 в 9/02. Способ снижения миграции составляющих объемного несвязного утеплителя через швы. / Л.А. Бекмурзаев, Ф.А. Куликов, С.Г. Паченцева (РФ), Е.В. Романова, Н.М. Шалак (РФ), - опубл. 27.12.2001, Бюл. №36.

5. Патент Я1! 2165609 С2, РФ, 7 С 01N 7/10, 15/08,33/36. Способ определения воздухопроницаемости объемных материалов / Л.А. Бекмурзаев, С.Г. Паченцева, Н.М. Шалак, Ф.А. Куликов (РФ).- опубл. 24.04. 2001, Бюл. №11.

6. Патент Яи 2194971 С1, РФ, 7 С 01 N 15/08, 7/10. Универсальный рабочий столик для определения воздухопроницаемости объемных материалов/

Л.А. Бекмурзаев, Ф.А. Куликов, Н.М. Шалак, С.Г. Паченцева (РФ), - опубл. 20.12.2002, Бюл. №35.

7. Бекмурзаев JI.A., Паченцева С.Г. Организация материально-технического обеспечения производства теплозащитной одежды на основе оптимизации затрат. /Межгосударственный сб. науч. тр. «Проблемы экономики и организации производственных и социальных систем». Новочеркасск, 2002. -С. 87-94.

8. Бекмурзаев JI.A., Паченцева С.Г.Аналитическое исследование геометрии асимметричных пакетов // Проблемы повышения эффективности швейного производства. Шахты, 2002. - С.3-9.

9. Бекмурзаев JI.A., Паченцева С.Г., Мицик М.Ф. Описание геометрии отсеков теплозащитных пакетов методами регрессионного анализа // Проблемы повышения эффективности швейного производства. Шахты, 2002. -С.31-35.

10. Бекмурзаев JI.A., Паченцева С.Г. Деформации материалов оболочки теплозащитных пакетов объемно-пространственной формы // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. «Техника, технология и экономика сервиса». Новочеркасск, 2004. - С. 108-111.

11. Бекмурзаев JI.A., Паченцева С.Г. Аналитическое исследование возможности снижения затрат на производство теплозащитной одежды // Известия высшых учебных заведений. Северо-Кавказский регион. «Техника, технология и экономика сервиса». Новочеркасск, 2004. - С. 111-115.

12. Бекмурзаев JI.A., Паченцева С.Г., Медведева Н.Г., Румянская Н.С. Аналитическое исследование возможности снижения веса теплозащитной одежды с объемными утеплителями // Совершенствование способов проектирования изделий и процессов швейного производства. Шахты, 2004. - С. 44-49.

13. Патент RU 2234843 С1, РФ, 7 А 41 Д 31/02. Конструкция асимметричного пакета теплозащитной одежды. / Л.А. Бекмурзаев, Ф.А. Куликов, С.Г. Паченцева, Алейникова O.A., Дуванский О. Г.(РФ), - опубл. 27.08.2004, Бюл. №24.

Подписано в печать 01.03.2005. Усл. п. л. 1,4. Заказ № 29. Тираж 100 экз.

Полиграфический центр Северо-Осетинского государственного университета им. К.Л.Хетагурова, 362025, г. Владикавказ, ул. Ватутина, 46.

J

I

r* 1

Í I

РНБ Русский фонд

2005-4 44852

791

Введение

1 Современные подходы к проектированию теплозащитной одежды с ^ ^ объемными утепляющими материалами

1.1 Теплообмен в системе "человек-одежда-окружающая среда"

1.2 Влияние основных свойств материалов на теплозащитные свойства ^ ^ пакетов одежды

1.2.1 Влияние основных свойств объемных материалов

1.2.2 Влияние основных свойств материалов оболочки

1.3 Влияние скорости ветра, воздухопроницаемости материалов и ^g конструкции одежды на ее теплозащитные свойства

1.4 Анализ способов конструктивного решения пакетов теплозащитной одежды с объемными утепляющими материалами

1.5 Анализ возможности учета геометрии отсеков при проектировании ^ изделий с объемными несвязными утеплителями

Выводы

2 Аналитическое исследование геометрии теплозащитных пакетов ^ объемно-пространственной формы

2.1 Выбор способов аналитического описания геометрии отсеков ^ теплозащитных пакетов с объёмными несвязными наполнителями

2.1.1 Нахождение кривой регрессии, приближающей границу отсека дугой окружности

2.1.2 Нахождение кривой регрессии, приближающей границу отсека дугой эллипса

2.1.3 Приближение контура поперечного сечения отсека обобщенной ^^ цепной линией

2.2 Аналитическое исследование геометрии симметричных пакетов объёмно-пространственной формы

2.3 Аналитическое исследование геометрии асимметричных пакетов 65 Выводы

3 Экспериментальное исследование основных свойств теплозащитных ^ пакетов с объемными несвязными утеплителями

3.1 Исследование воздухопроницаемости объемных материалов, сформированных в виде отсеков теплозащитных пакетов

3.1.1 Разработка методики эксперимента

3.1.2 Экспериментальное исследование воздухопроницаемости и обсуждение результатов

3.2 Исследование геометрии отсеков объемно-пространственной ^ формы

3.2.1 Исследование деформации материалов оболочки

3.2.2 Исследование деформации отсеков в направлении, ^^ перпендикулярном строчкам простегивания

3.2.3 Исследование геометрии отсеков в направлении, ^^ перпендикулярном строчкам простегивания

3.3 Исследование миграции составляющих перо-пуховой массы через j j швы изделий с объемными утепляющими материалами

3.3.1 Обоснование методики экспериментальных исследований ^ миграции

3.3.2 Экспериментальное исследование миграции и обсуждение ^g результатов

Выводы

4 Разработка методики конструирования теплозащитной одежды с объёмными несвязными утепляющими материалами

4.1 Термофизиологический расчет теплозащитной одежды

4.2 Разработка базовой конструкции одежды с объемными ^g несвязными утепляющими материалами

4.3 Корректировки лекал швейных изделий с объемными ^ ^ наполнителями

4.4 Внедрение методики проектирования одежды с объемными ^ ^ наполнителями в производство

Выводы

Основные результаты работы и выводы

В настоящее время в нашей стране и за рубежом в результате постоянного расширения сферы деятельности человека возрос интерес к разнообразной спортивной и специальной одежде. Повышаются требования к качеству швейных изделий, их ассортименту. Повышение уровня качества швейных изделий и обновление их ассортимента обеспечивается путем внедрения новых моделей и за счет совершенствования конструкций изделий, использования современной техники и технологии их изготовления, за счет применения новых материалов.

В климатических условиях нашей страны особое значение имеют теплозащитные функции одежды. Правильно подобранная теплозащитная одежда соответствующая своему целевому назначению, способствует сохранению здоровья и повышению работоспособности. Создание одежды для защиты от холода в соответствии с конкретными условиями эксплуатации является сложной задачей. Основные функции теплоизоляции в одежде выполняют слои относительно неподвижного воздуха. С целью создания таких слоев вводятся теплоизоляционные прокладки. Для удобства эксплуатации они могут отстегиваться. В настоящее время выпускаются различные по способу изготовления, сырьевому составу и структуре утепляющие прокладки, расширяется их ассортимент за счет новых химических материалов.

Проблемой создания рациональной одежды для защиты от холода занимались отечественные и зарубежные ученые П.А.Колесников, Р.Ф.Афанасьева, П.П. Кокеткин и З.С. Чубарова, А. Бартон и О. Эдхолм. Вопросам проектирования перо-пуховой одежды посвящены работы JT.A. Бекмурзаева, И.Ю. Бринка, Т.В. Денисовой, Т.Е. Пасековой и др.

В последнее время в качестве утеплителей все чаще применяют объемные материалы. Перспективным теплозащитным материалом является натуральный теплоизолирующий наполнитель - перо и пух водоплавающей птицы. Из нетрадиционного материала он превращается в модный и удобный теплозащитный наполнитель, что связано с его преимуществами по целому ряду свойств. Несмотря на глобальное потепление климата, увеличивается спрос на удобные, практичные, теплые, непромокаемые, не продуваемые, невесомые, экологичные пуховики.

При проектировании и изготовлении изделий большое внимание уделяется снижению массы, повышению формоустойчивости и теплозащитных свойств при сохранении или снижении себестоимости одежды. Решение этой проблемы возможно за счет введения в перо-пуховую смесь других материалов в оптимальных количествах при сохранении заданного уровня качества.

При производстве теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителем возникают дефекты характерные для этого вида изделий, изменение поперечных размеров при огибании пакетов вокруг тела человека. При проектировании одежды данного вида необходимо учитывать изменение размеров и конфигурации отсеков теплозащитной одежды. Устранение дефектов одежды на стадии проектирования является актуальной задачей.

Производство теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителями требует решения вопросов повышения качества и снижения материалоемкости этой одежды.

Одним из определяющих факторов при оценке теплозащитных свойств одежды является ее воздухонепроницаемость. Она влияет на теплозащитные свойства, снижая тепловое сопротивление. К воздухопроницаемости материалов для зимней одежды предъявляются высокие требования, так воздухопроницаемость основных материалов должна быть в пределах 7-60

Л Л дм /(м с) в зависимости от скорости ветра. Материалы, имеющие воздухопроницаемость выше верхнего предела, должны применяться с ветрозащитной прокладкой.

Метод определения воздухопроницаемости текстильных материалов, регламентируемый ГОСТ 12088-77, не дает точных результатов при испытании объемных утеплителей. Вследствие этого возникает необходимость разработки такого способа определения воздухопроницаемости, который отражает условия работы объёмных материалов в период их эксплуатации. Разработка нового способа позволит получать стабильные, сопоставимые результаты, отражающие поведение теплозащитных пакетов в эксплуатационных условиях.

Существенным недостатком перо-пухового наполнителя является его миграция через покровную ткань и через проколы материала иглой при образовании соединительных швов одежды, что влияет на внешний вид и потребительские свойства изделий. Устранение этих недостатков позволит повысить уровень качества одежды с такими утеплителями и расширит ассортимент подобной одежды.

Следовательно, проектирование рациональной теплозащитной одежды для различных климатических и производственных условий и повышение уровня ее качества являются актуальной задачей. Успешное решение этой задачи возможно только на базе системного подхода, на основе комплексных исследований совокупности свойств материалов, пакетов и конструктивных решений.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - основной целью работы является разработка методики проектирования и методов повышения эксплутационных свойств одежды с объемными несвязными наполнителями, позволяющих расширить ассортимент швейных изделий с утепляющими материалами этого класса заданного уровня качества при сохранении или снижении себестоимости.

Для достижения поставленной цели работа выполнялась по следующим приоритетным направлениям:

- установление взаимосвязи между геометрией теплозащитных пакетов и размерами тела человека;

- разработка инструментальных способов определения основных свойств материалов, формирующих теплозащитные пакеты, и разработка методов повышения уровня качества теплозащитной одежды;

- разработка аналитических методов оценки показателей уровня качества теплозащитной одежды с перо-пуховыми утеплителями; разработка и исследование новых конструкций пакетов теплозащитной одежды с объемными утеплителями, позволяющими снизить материальные затраты при сохранении заданного уровня качества.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа основывается на системном подходе к решению задач проектирования. Исследования выполнялись с привлечением аналитических, абстрактно-логических методов и методов математической статистики. В работе использованы программы Microsoft Word, Microsoft Exel, Maple для операционной системы Windows 2000 и Windows ХР.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА - научная новизна работы заключается в следующем:

- Теоретически обоснована методика измерения геометрических размеров асимметричных пакетов объемно-пространственной формы для теплозащитной одежды с объёмными несвязными утеплителями. Обосновано подобие геометрии пакетов, обернутых вокруг цилиндрической поверхности, при изменении шага простёгивания этих пакетов и при изменении радиуса цилиндрической поверхности.

- Впервые теоретически обоснована необходимость регулируемой посадки отдельных слоёв материалов оболочки вдоль строчек простёгивания. Установлена взаимосвязь между уровнем относительной посадки материалов оболочки и допустимой толщиной теплозащитных пакетов для изделий разных размеров.

- Разработан новый способ определения воздухопроницаемости объёмных материалов и устройство, реализующее разработанный способ применительно к пакетам теплозащитной одежды. На разработанные способ и устройство получено два патента Российской Федерации на изобретение.

- Разработан способ снижения миграции составляющих объёмных несвязных утеплителей через швы соединения деталей путём введения термопластических прокладок, доводимых до вязко-текучего состояния в процессе выполнения швов или при окончательной влажно-тепловой обработке готовых изделий. Разработанный способ защищен патентом Российской Федерации.

- Разработана конструкция асимметричного пакета теплозащитной одежды. Разработанная конструкция защищена патентом Российской Федерации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит в следующем:

- Установлена взаимосвязь между регулируемой посадкой материалов оболочки вдоль шва простёгивания и толщиной теплозащитных пакетов;

- Разработаны нормированные показатели сокращения поперечных размеров отсеков теплозащитных пакетов с объёмными несвязными утепляющими материалами при формировании объёмно-пространственной формы швейных изделий в процессе окончательной сборки (монтажа) изделия;

- Разработана методика проектирования теплозащитной одежды, учитывающая конструкцию и изменения геометрии отсеков пакетов при придании им объемно-пространственной формы;

- Достигнуто сокращение экспериментальных исследований и повышена воспроизводимость результатов определения воздухопроницаемости отсеков пакетов теплозащитной одежды с объёмными несвязными утепляющими материалами.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:

Основные результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов», в г. Новочеркасске в 2000 году, на научно-практических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты) и Северо-Осетинского государственного университета (г. Владикавказ) в 1999-2002 гг.

ПУБЛИКАЦИИ:

По теме диссертационной работы опубликовано 9 статей, получено 4 патента Российской Федерации.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ:

Диссертационная работа изложена на 173 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы из 114 наименований. Содержит 59 иллюстраций, 14 таблиц и приложения.

Основные результаты работы и выводы

1. В результате анализа современных методов проектирования теплозащитной одежды, анализа уровня качества готовых изделий и результатов предварительных исследований по проектированию одежды с объемными несвязными утеплителями установлено, что разработка единой методики проектирования теплозащитной одежды с различными конструкциями утепляющих пакетов является актуальной задачей. Решение задач проектирования одежды такого вида включает комплекс вопросов, связанных с геометрией отсеков теплозащитных пакетов и свойствами материалов, формирующих эти пакеты.

2. Теоретические и экспериментальные исследования геометрии плоских пакетов и пакетов объемно-пространственной формы позволили установить взаимосвязи между геометрическими параметрами этих пакетов при окончательной сборке изделий. Установлено, что сокращение поперечных размеров пакетов (усадка) зависит как от геометрии плоского пакета, так и от максимального радиуса цилиндрической поверхности, получаемой при огибании плоским пакетом тела человека. Величина дополнительной усадки может достигать 4 — 6 процентов

3. Впервые проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование асимметричных пакетов. Установлено, что внедрение асимметричных пакетов позволяет расширить возможности художественно-композиционного решения теплозащитной одежды и ведет к снижению расхода перо-пухового утеплителя за счет предварительного деформирования одного слоя оболочки пакета.

Впервые аналитически обоснована необходимость посадки материалов оболочки вдоль строчек простегивания и экспериментально определены допустимые нормативы посадки для плащевых материалов.

4. На основании анализа теплообмена в системе «человек - одежда -окружающая среда» установлено, что значительное влияние на интенсивность теплообмена оказывает воздухопроницаемость теплозащитного пакета. В результате обобщения современных достижений в области определения воздухопроницаемости материалов легкой промышленности предложены способ и устройство для определения воздухопроницаемости объемных материалов, и материалов, сформированных в виде отсеков теплозащитных пакетов.

Новизна идей и технических решений разработанного способа и устройства защищены двумя патентами Российской Федерации на изобретение.

5. Анализ априорной информации и результаты экспериментальных исследований позволили выявить механизм миграции составляющих перо-пухового утеплителя через швы соединения деталей и описать регрессионными моделями взаимосвязь между основными параметрами соединительных швов, утепляющих материалов и интенсивностью миграции.

Предложен способ снижения миграции составляющих перо-пухового утеплителя через швы соединения деталей. Новизна предложенных идей и технических решений защищены патентом Российской Федерации на изобретение на способ снижения миграции через швы.

6. Впервые разработан и апробирован в производственных условиях метод корректировки лекал швейных изделий на базе асимметричных и комбинированных теплозащитных пакетов с объемными несвязными утеплителями. Получены аналитические зависимости, связывающие геометрические характеристики лекал и объемных пакетов.

7. На основании теоретических исследований установлена последовательность расчета толщины (средневзвешенной толщины) теплозащитных пакетов различных конструкций. Предлагаемый порядок расчета основывается на учете модельных особенностей готового изделия и позволяет предусмотреть различные величину изменения размеров теплозащитного пакета на различных участках (например - на участке туловища и на участке рукава, которые с позиций проектирования пакетов объемно-пространственной формы отличаются радиусами).

8. В результате обобщения опыта предприятий по производству теплозащитной одежды и на основании выполненных теоретических разработок и экспериментальных исследований разработана обобщенная методика проектирования одежды с объемными несвязными утепляющими материалами, учитывающая изменение геометрии теплозащитных пакетов в процессе придания изделиям объемно-пространственной формы.

9. Дальнейшие исследования в области проектирования теплозащитной одежды с объемными несвязными утепляющими материалами должны быть направлены на разработку новых конструкций теплозащитных пакетов и на решение вопросов повышения эффективности производства.

10 Внедрение разработанной методики проектирования теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителями имеет социальный и экономический эффект, выражающийся в повышении качества готовой продукции и снижении материалоемкости изделий.

Экономический эффект на единицу изделия составил 68 рублей 73 коп., экономия затрат на утеплитель составляет 30 рублей 25 коп.

Основные положения работы внедрены в учебный процесс и используются в основных учебных курсах специальности «Технология швейных изделий».

1. Колесников П.А. Основы проектирования теплозащитной одежды / П.А. Колесников. М.: Легкая индустрия, 1971. - 112 с.

2. Делль Р.А. и др. Гигиена одежды / Р.А.Делль., Р.Ф.Афанасьева, З.С. Чубарова.- М. : Легкая индустрия, 1977. 136 с.

3. Афанасьева Р.Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода / Р.Ф Афанасьева . М . : Легкая индустрия, 1977. - 136 с.

4. Колесников П.А. Теплозащитные свойства одежды / П.А. Колесников -М.: Легкая индустрия, 1965. 346 с.

5. Афанасьева Р.Ф. Какой утеплитель выбрать для защиты от холода? / Р.Ф Афанасьева.Униформа.№2.2001.

6. Бекмурзаев Л.А. Проектирование изделий с объемными материалами: Монография. Шахты: ЮРГУЭС, 2001.-195 е., ил.

7. Бузов Б. А. Новый утепляющий материал для одежды / Б. А.Бузов , В. Ю Мишаков, Б. В. Заметта . //Швейная промышленность-2002.-№4.

8. Бузов Б.А. Материаловедение швейного производства / Б. А.Бузов, Т. А Модестова, Н.Д. Алыменкова. М.: Легпромиздат, 1986. — 424 с.

9. Шалмина И.И. Тепломассообменные свойства материалов для теплозащитной одежды / И.И.Шалмина, В.С.Салтыкова, А.Н.Захарова и др.// Швейная промышленность. — 1992. -№ 3 С.4

10. Нагорная З.Е. Разработка и исследование нового способа повышения теплозащитных свойств одежды: Автореф. дис. . канд.техн.наук. М., 1986.24 с.

11. Афанасьева Р.Ф. О дифференциальной оценке теплового состояния человека и теплозащитных свойств одежды / Р.Ф. Афанасьева , С.Г. Окунева // Гигиена и санитария.- 1975. № 6. - С. 102-105.

12. Гущина К.Г. К вопросу об оценке тепловых характеристик текстильных материалов / Сб. ЦНИИШП: Научно-исследовательские труды.- М ., 1970. -Вып. 17.-С. 42-57.

13. Колесников П.А., Горячкина А.А. Зависимость теплопроводности ватных прокладок зимней одежды от их объемного веса, рода волокна и толщины / П.А.Колесников , А.А Горячкина // Швейная промышленность.-1966. -№ I.

14. Такенака Харука. Исследование структуры и свойств пера и пуха. J .Text. Mach. Soc. Jap. V. 33, №1, 1980, p. 85-89 (Японск.).

15. Патент 2170048 RU,C1, МПК 7 A 41 D 13/00, 27/00, 31/00. Облегченный пакет материалов для теплозащитной (теплосберегающей) одежды / М.В. Сильников, С.А. Петроченков (РФ).- 2000116419/12; Заяв. 22.06.2000; Опубл. 10.07.01, Бюл. № 19.

16. Пат. № 56-35480 (Япония). Теплозащитный материал и способ его изготовления. МКИВ 68 3/00, 17.08.81.

17. Пат. № 2937280 (ФРГ). Теплоизолирующий материал. МКИ Д-06,№ 8, 1981.

18. Пат. № 2035892 (Англия). Способ изготовления прокладочного материала. МКИ В 32 25.06.80.

19. Пат. № 206399 (ГДР). Способ изготовления волокнистых наполнителей из синтетических высокомолекулярных полимеров. МКИ Д- 06 06.11.81.

20. Пат. № 2715996 (ФРГ). Устройство для изготовления искусственного пуха. МКИ В 68 1/00, 12.10.78.

21. Пат. № 3892909 (США). Синтетический пух, имитирующий природный. МКИ А 41 11/00 17.02.74.

22. Харуо Екода. Использование пера и пуха для изготовления постельных принадлежностей. "Сэньи Сэйхин сёхи кагаку", т. 20, № 12, 1979 С. 500-505 (Япония).

23. Маэкава Тайдзиро. Переработка пуха. "Сэитаку-нокагаку", т. 25, № 4, 1980.-С. 2-9 . (Япония).

24. Nagata Н. Evaporative heat loss clothing. Journal of Human Ergology, 1978, v.7, №2, p. 169-175 (Японск.).

25. Бринк И.Ю. Расчет и исследование специальное пуховой теплозащитной одежды: Автореф. дис. . канд. техн. наук / И.Ю Бринк — Шахты, 1987.-150 с.

26. Бринк И. Ю. Методологические основы проектирования одежды с пуховым наполнителем.: Дис. . докт.техн.наук / И.Ю Бринк М.,1995.-306с.

27. Никитин Б.И., Никитина Н.Б. Производство перо-пуховых изделий / Б.И.Никитин , Н.Б. Никитина. М.: Агропромиздат., 1985.-240 с.

28. Симидзу Сиро. Пуховые одеяла. J. Ress. Assn. Text. End/ Uses, 1982, т.35, № 1, С. 120-123 (перевод с японск.).

29. Каёко Ханада. Исследование теплозащитных свойств одежды. Сэнсёси, № 20, 1979. 273 с. (Япония).

30. Богданов В.Ф. Пух / В.Ф. Богданов // Спортивный туризм. — 2000.- С.11.13.

31. Богданов М. Птицеводство в зеркале моей памяти // Птицеводство. -1991.- №11- С.10-12.

32. Пат. № 521010 (Япония). Способ обезжиривания и промывки перового пуха. МКИ. Д-Об, № 5. 1977.

33. Пат, № 2819013 (ФРГ). Способ обработки пера и отделение от него прилипших загрязнений и устройство для его осуществления. МКИ Д-Об, № 4, 1979.

34. Пат. № 2651631 (ФРГ). Способ чистки птичьего пера. МКИ Д-06, №10, 1978.

35. Пат. № 2318264 (Франция). Метод чистки пера домашней птицы и подобных материалов. МКИ Д-06, № 9, 1979.

36. Пат. №2370818 (Франции). Способ чистка перьев домашней птицы. МКИ Д-Об, № 11, 1978.

37. Пат. № 1503087 (Великобритания). Способ чистки перьев домашней птицы и подобных материалов. МКИ Д-06, № 3, 1979.

38. Пат. № 2.318.264 (Франция). Способ чистки перьев домашней птицы. МКИ Д-06, №6, 1977.

39. Пат. № 5216020 (Япония). Устройство для придания пуху стойкой объемности. МКИ В 68 3/00 06.05.77.

40. Пат. № 2751689 (ФРГ). Теплоизолирующий заполнитель перо, пух + присадочный материал. В 68 1/00 28.09.77.

41. А.с. №1399386, СССР, МКИ D 06 М 17/00, 19/00, А41 G 9/00. Способ получения нетканого материала / Бринк И.Ю, Бекмурзаев JI.A., Ефимов В.П., Драй Н.И.- 1988, Бюлл. №20.

42. А.с. №1341264, СССР, МКИ D 01 G 15/00. Устройство для получения перо-пухового пласта, дублированного тканью. / Бринк И.Ю, Бекмурзаев JI.A., Ефимов В.П., Драй Н.И. 1987, Бюлл. №36.

43. А.с. № 1431109 (СССР) Способ получения теплоизоляционного пакетаи устройство для его осуществления / Бринк И.Ю, Бескоровайный В.В., Денисова Т.В., Маслаков Ю.В. 21.05.85

44. ТИ 49-1-1-80. Технологическая инструкция по обработке перо-пухового сырья и производству перо-пуховых изделий на фабриках, оснащенных оборудованием "Ивка" и "JIopx".

45. Пат. № 2711777 (ФРГ). Способ смешивания наполняющих материалов механическим путем и воздушным потоком. МКИ В 68 3/60 26.04.79.

46. Пат. № 1809366 (ФРГ). Наполнительная воронка для наполнения хлопко образным материалом. В 68 3/0 21.10.76.

47. Пат. № 2451664 (фрг). Устройство для наполнения емкостей всех видов постельным пером, пухом, поролоновыми хлопьями и т.п. В 68 7/06 16.09.76.

48. Бринк И.Ю. Расчет и исследование специальной пуховой теплозащитной одежды: Дис. . канд. техн.наук / И.Ю.Бринк.- Шахты, 1987.-150с.

49. Денисова Т.В. Разработка и исследование пакетов материалов для теплозащитной одежды специального назначения: Дис. . канд. техн. наук / Т.В. Денисова . М., 1990г.-135с.

50. Пятницкова Е.Е. Исследование и разработка рационального пакета одежды с перо-пуховым утеплителем: Автореф. дис. . канд. техн. наук / Е.Е Пятницкова. М.,1994.-24с.

51. Денисова Т.В., Бекмурзаев JI.A. Исследование качества текстильных материалов для перо-пуховых изделий / Денисова Т.В., Бекмурзаев JI.A. // Надёжность, экономичность и качество текстильных материалов: Сб. науч. трудов.- К., 1988.-84 с.

52. Вадковская Ю.В. Климатофизиологические обоснования районирования СССР для целей гигиены одежды. Вопросы прикладной климатологии. JI.: 1960.-С. 120-131.

53. Афанасьева Р.Ф. Промышленное проектирование специальной одежды / Р.Ф. Афанасьева, З.С.Чубарова., П.П. Кокеткин- М.: Легкая и пищеваяпромышленность, 1982. 181 с.

54. Белоусова Г.Г. Совершенствование утепляющих прокладок для спецодежды. Автореф. дис. . канд. техн. наук /Г.Г. Белоусова . -К., 1984.

55. Командрикова Е.Я. К вопросу о теплопередаче через воздушные прослойки одежды в условиях естественной конвекции / Е.Я Командрикова // Сб. научн. трудов / ЦНИИШП. М., -1972. -№ 20.- С. 27.

56. Склянников В.П. Гигиеническая оценка материалов для одежды / В.П Склянников, Р.Ф.Афанасьева, Е.Н Машкова.-М.: Легпромбытиздат, 1985. 144с.

57. Бузов Б.А., Никитин А.В. Исследование материалов для одежды в условиях пониженных температур / Б.А. Бузов, А.В. Никитин. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 224 с.

58. Гущина К.Г. Исследование миграции волокон утеплителей / К.Г. Гущина // Надежность, экономичность и качество текстильных материалов: Сб.науч. трудов К., 1988. - 10 с

59. Гущина К.Г., Беляева С.А. и др. Эксплуатационные свойства материалов для одежды и методы оценки их качества. Справочник.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 321 с.

60. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства: Учебное пособие для вузов / Бузов Б. А., Алыменкова Н.Д., Петропавловский Д.Г. и др.-4-е изд., перераб. И доп.-М.: Легпромбытиздат, 1991.-432с.

61. Чубарова 3. С. Методы оценки качества специальной одежды / 3. С .Чубарова 3. С. М.: Легпромиздат, 1988. -160 с.

62. Патент RU 2177237 С1, РФ, 7 А 41 D 31/02, А 47 G 9/02. Способснижения миграции составляющих объемного несвязного утеплителя через швы. / JI.A. Бекмурзаев, Ф.А. Куликов, С.Г. Паченцева (РФ), Е.В. Романова, Н.М. Шалак (РФ),- опубл. 27.12.2001, Бюл. №36.

63. Пасекова Т.Е. Исследование и расчет пакетов теплозащитной одежды с объемным утеплителем. Автореф. . канд. техн. наук/ Т.Е. Пасекова. — М., 2000. 20 с.

64. Афанасьева Р.Ф. Критерии оценки теплового состояния для обоснования нормативных требований к производственному климату/ Р.Ф. Афанасьева , Г.Н. Репин, Л.В. Павлухин//Гигиена и санитария,-1983.- №7.-С.79-81.

65. Склянников В.П. Строение и качество тканей / В.П Склянников М.: Легпромбытиздат, 1984

66. Методика определения перо-пухопроницаемости тканей на приборе НПО "Комплекс", 1986.

67. А.с. №1490189 А1 D 06 С 11/00. Устройство для ворсования ткани / Бринк И.Ю., Бекмурзаев JI.A., Поваляев В.А., Поваляева В.А., Денисова Т.В.3006.89, Бюл. №24

68. Бартон А. Человек в условиях холода./ А Бартон, 0 Эдхолм . М.: Иностранная литература, 1957. - 333 с.

69. Татищев С.В., Янкелевич В.И. Расчет теплозащитных свойств текстильных материалов в условиях носки/ С.В Татищев, В.И. Янкелевич. // Текстильная промышленность. 1974 - №11. - С. 70-73.

70. Михеев М.А. Основы теплопередачи./ М.А Михеев .- М., ГЭИ, 1957.

71. Жуковский B.C. Основы теории теплопередачи / B.C. Жуковский .М., «Энергия», 1969.

72. Бекмурзаев Л.А. Научные основы проектирования швейных изделий с объемными материалами: Дис. . д-ра техн. наук. — М., 2001. — 384 с.

73. Лопатченко Т.П. Исследование и разработка спкциального теплозащитного снаряжения спасателей МЧС. Автореф. дис. . канд. техн. наук / Лопатченко Т.П. — Шахты, 2003. — 22 с.

74. Веселов В.В., Колотилова Г. В. Химизация технологических процессов швейных предприятий: Учебник / В.В Веселов, Г. В. Колотилова. — Иваново: ИГТА, 1999.-424 с.

75. Шалак Н.М. Исследование и разработка способов снижения материалоемкости одежды с объемными наполнителями: Автореф. дис. . канд. техн. наук — М., 2002.

76. Смолейчук И.М., Серебрякова Л.А. Оптимизация волокнистого состава иглопробивных нетканых материалов в зависимости от назначения/ И.М Смолейчук И.М., Л.А Серебрякова // Швейная промышленность.-1998.-№1-С.32-33.

77. Бекмурзаев Л. А., Пасекова Т.Е. Расчётный метод нормирования материалов на пуховую одежду / Л.А Бекмурзаев, Т.Е Пасекова // Современные проблемы техники, технологии и экономики сервиса: Сб. науч. трудов / ДГАС. — Шахты: ДГАС, 1998.- Вып. 27. с. 23-27.

78. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика./ В.Е. Гмурман. М.:Высшая школа, 1999. - 480 с.

79. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения: Учебное пособие для втузов / Е. С Вентцель , Л. А Овчаров. — 2-еизд., стереотип. — М.: Высш. шк., 2000. 480 с.

80. Дьяконов В. Maple 6: учебный курс / В. Дьяконов СПб.: Питер, 2001. -608 е.: ил.

81. Воронин Е.И., Попов В.И. Влияние способов соединения многослойных пакетов материалов на их теплозащитные свойства / Е.И. Воронин, В.И. Попов В.И. //Швейная промышлннность.- 1985.- № 4. С.31-32.

82. Патент США № 451455, кл. В 32 В 27/14, 1985.

83. ГОСТ 12088-77. Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения воздухопроницаемости.-М.: Изд-во стадартов.-12с.

84. Патент RU 2165609 С2, РФ, 7 G 01 N 7/10, 15/08, 33/36. Способ определения воздухопроницаемости объемных материалов / J1.A. Бекмурзаев, С.Г. Паченцева, Н.М. Шалак, Ф.А. Куликов (РФ)г опубл. 24.04. 2001, Бюл. №11.

85. Патент RU 2194971 С1, РФ, 7 G 01 N 15/08, 7/10. Универсальный рабочий столик для определения воздухопроницаемости объемных материалов./ JI.A. Бекмурзаев, Ф.А. Куликов, Н.М. Шалак, С.Г. Паченцева (РФ),- опубл. 20.12.2002, Бюл. №35.

86. Способ оценки перо-пухопроницаемости тканей. ЦБТИ Минлегпром УССР.-Киев, 1985.

87. Делль Р.А. и др. Гигиена одежды / Р.А.Делль., Р.Ф.Афанасьева, З.С. Чубарова.- М.: Легкая индустрия, 1991.- 160 с.

88. Гущина К.Г.Исследование миграции волокон утеплителей./ Гущина К.Г.//С6. Надежность экономичность качество текстильных материалов.- Киев, 1988 -36с.

89. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента / В.Б. Тихомиров — М.: Легкая индустрия, 1974. 263с.

90. Бешелев С.Д. Математические методы экспертных оценок/ С.Д.Бешелев,Ф.И.Гурвич.-М.Статистика, 1976-200с.

91. Афанасьева Е.Д. Разработка единых методов конструирования одежды для стран членов СЭВ / Е.Д Афанасьева — М, 1976

92. ГОСТ 17521-72 Типовые фигуры мужчин. Размерные признаки для проектирования одежды . -М, 1973.

93. Единая методика конструирования одежды СЭВ (ЕМКО СЭВ). Т.1. Теоретические основы. М., 1988.

94. Единая методика конструирования одежды СЭВ (ЕМКО СЭВ). Т.З. Базовые конструкции мужской одежды. М., 1988.

95. Справочник по конструированию одежды./В.М. Медведков, Л.П. Воронина, Т.Ф. Дурыгина и др.; под ред. П.П. Кокеткина. М., 1982.

96. Патент RU 2234843 С1, РФ, 7 А 41 Д 31/02. Конструкция асимметричного пакета теплозащитной одежды. / JI.A. Бекмурзаев, Ф.А. Куликов, С.Г. Паченцева, Алейникова О.А., Дуванский О. Г.(РФ),- опубл. 27.08.2004, Бюл. №24