автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка пакетов материалов для одежды специального назначения и исследование их теплозащитных свойств

На правах рукописи

МОЛЬКОВА ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА ПАКЕТОВ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ

Специальность 05.19.04 - Технология швейных изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия»

(ИГТА)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Веселое Валерий Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сурженко Евгений Яковлевич;

кандидат технических наук, доцент Сурикова Галина Ивановна.

Ведущая организация - учреждение Федерации независимых профсоюзов

России «Научно-исследовательский институт охраны труда», г.Иваново

Защита диссертации состоится У^ — В часов

на заседании диссертационного совета Д 212 061.01 при Ивановской государственной текстильной академии по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д.21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской

государственной текстильной академии

Автореферат разослан « »_2004г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Общая характеристика работы

Актуальность темы, диссертации. Актуальность темы диссертации и ее

содержание обусловлено событиями последних лет, когда внутренние и внешние конфликтные ситуации предъявляют повышенные требования к одежде специального назначения. К таким видам изделий относится одежда для зашиты от пониженных температур.

Из анализа рейтинговой оценки требований, предъявленных к существующей утепленной одежде бойцами отрядов специального назначения, находившихся в «горячих» точках, обозначен круг задач, которые и определяют актуальность работы. Именно эти показатели обеспечивают безопасность и жизнедеятельность бойцов.

Для изготовления костюмов в качестве тканей верха в настоящее время применяются материалы с водозащитной отделкой, а в качестве утепляющих материалов - полушерстяной ватин и синтетический объемный материал (синтепон). Однако существующая одежда с применением традиционных утепляющих материалов не обеспечивает достаточных теплозащитных свойств, необходимых для выполнения функциональных обязанностей бойца, поскольку специфика несения службы имеет свои особенности.

Необходимо учитывать, что боец может находиться в условиях крайне низких температур от нескольких часов до нескольких суток. На резкое снижение теплозащитных свойств изделия оказывает влияние намокание внутренних слоев пакета через соединительные и конструктивные швы, особенно на опорной поверхности человека. Существующие технологии изготовления такой одежды, к сожалению, не обеспечивают защиты от метеорологических осадков.

Снижение массы пакета изделия обусловлено тем, что дополнительная экипировка бойца может составлять более 10 килограмм. При разработке нового пакета учитывались экспериментальные данные, сведения о специфике эксплуатации данной одежды, которые были получены в результате анкетного опроса различных категорий сотрудников подразделений.

Комплексное исследование нетрадиционных материалов и пакетов одежды и разработка на этой основе принципиально нового пакета с повышенными теплозащитными свойствами и малой массой остаются актуальной задачей как с позиции безопасности, так и нормального функционирования бойца при выполнении особых служебных обязанностей и требуют дальнейшего совершенствования.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой « Научные исследования высшей школы в области новых материалов» по разделу «Новые текстильные и кожевенные материалы улучшенного качества» по теме «Проектирование изделий специального назначения с заданными свойствами» и конкурсом грантов 1998-2000 г. г. и 2003-2004 г. г. по фундаментальным исследованиям в области проблем легкой промышленности в системе Министерства образования «Российской федерации.

'Цель;диссертационной работы, заключается в разработке теоретических и практических аспектов проектирования нетрадиционных утеплителей и пакетов

одежды специального назначения с высокими теплозащитными и эксплуатационными свойствами, формировании слоев пакета в определенной последовательности с учетом их функциональных свойств, а также в повышении, термического сопротивления пакета материалов за счет герметизации мест ниточных соединений, особенно на опорной поверхности изделия.

Для реализации поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи:

разработана и исследована принципиально новая технология изготовления одежды для бойцов отрядов специального назначения, где впервые использовался нетрадиционный комбинированный утеплитель, применение которого значительно повышает теплозащитные свойства изделия и снижает его массу;

разработана математическая модель расчета теплового сопротивления пакета одежды, позволяющая определить рациональный пакет не только в конечном варианте, но и отдельными«. комбинациями, функционально входящими в пакет специальной одежды;

теоретически обоснована математическая модель теплового расчета пакетов специальной одежды как суммарного, так и частичного содержания; разработано программное обеспечение, позволяющее оценить

теплозащитные свойства пакетов с позиции рациональности; проведено всестороннее комплексное исследование качественных показателей пакетов с различными утеплителями и определен оптимальный вариант;

впервые разработана технология повышения водоупорности мест ниточных соединений, оказывающая влияние на теплозащитные свойства изделий, и изготовлен прибор для определения параметров водоупорности текстильных материалов и швов.

Общая характеристика объектов и методов исследования

В качестве объектов исследования выбраны 14 пакетов материалов одежды с применением традиционных и нетрадиционных утепляющих материалов, с различной их комбинацией и последовательностью расположения в пакете. В исследовании использованы швы с гидрофобизацией мест ниточных соединений и определена целесообразность применения данной технологии.

Экспериментальные исследования проводились с применением современных физических и технических средств измерений, с привлечением современных методов физико-химического и математического анализа. Показатели физико-механических свойств определены как по существующим, так и разработанным методикам, для обработки результатов экспериментальных исследований применялись методы математической статистики и корреляционного анализа.

Разработана математическая модель и программное обеспечение расчета теплового сопротивления пакетов одежды при использовании различных утеплителей.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:

теоретически обоснован принципиально новый прокладочный теплоизолирующий материал и разработана методика расчета суммарного термического сопротивления сложного пакета

разработан, исс!кдован и получил высокую оценку принципиально новый пакет с применением комбинированных утеплителей;

разработана принципиально новая технология изготовления теплозащитной одежды, включающая в нетрадиционный пакет пенополиуретан с различной геометрией расположения и размером воздушных отверстий; разработан принципиально новый метод оценки водозащитной способности материалов и изделия в целом и реализующее его устройство, техническая новизна которого защищена патентом Российской Федерации на изобретение №2178888 от 27.01.02 « Устройство для определения водоупорности текстильных материалов»;

экспериментально доказана зависимость теплозащитных свойств пакета изделия от водоупорности швов;

разработано принципиально новое устройство для определения водоупорности швов, защищенное свидетельством Российской Федерации на полезную модель №18775 от 10.07.01 « Устройство для определения смачиваемости текстильных материалов»;

разработана математическая модель теплового сопротивления пакета с учетом воздушных прослоек между полотнами и теплофизических свойств каждого элемента;

выполнена сравнительная оценка качественных показателей пакетов материалов по теплозащитным, фильтрационным характеристикам, массе и толщине;

разработана программа, моделирующая каждый элемент пакета с различными теплозащитными свойствами.

Практическая значимость и реализация результатов работы

Отмеченная в результате анкетирования неудовлетворенность бойцов спецподразделений существующей утепленной одеждой послужила основой для разработки технологии изделий с принципиально новым теплозащитным слоем в пакете, обладающем малой массой. Впервые применена технология гидрофобизации мест ниточных соединений в утепленной одежде с целью повышения ее теплозащитных свойств.

Разработанная технология изготовления теплозащитной одежды и используемые материалы выгодно отличаются по своим функциональным показателям от ныне используемых. Применение разработанного комбинированного утеплителя повышает теплозащитные свойства изделия на 37,7%, а гидрофобизация мест ниточных соединений увеличивает суммарное термическое сопротивление на 13,4 %, масса пакета и изделия в целом снижается на 7%.

Перфорированный поролон может производиться на отечественном предприятии, недефицитен, не требует специального оборудования в технологическом процессе швейного производства, нетоксичен, неогнеопасен, экологически безопасен, технологичен в обработке, практически не подвергается механическим воздействиям и деформации, так как в изделии находится между слоями тканей.

Значительным достоинством нового теплоизоляционного пакета является возможность регулирования термического сопротивления за счет изменения диаметра отверстий и геометрии их расположения в полотне пенополиуретана, а также за счет порядка расположения комбинированного утеплителя внутри пакета материалов в изделии.

Результаты работы использованы в учебном процессе ИГТА и внедрены в новой лабораторной работе по исследованию водозащитных свойств мест ниточных соединений, оказывающих влияние на теплозащитные свойства одежды.

Информация о результатах исследований вызвала повышенный интерес на Всероссийском совещании-семинаре предприятий уголовно-исполнительной системы, имеющих швейные производства, а также представителей силовых министерств и ведомств, принявших участие в данном мероприятии. По результатам совещания рекомендовано довести данную разработку до практической реализации. Совещание проходило на базе Ивановского филиала научно- исследовательского института уголовно-исполнительной системы Минюста России в ноябре 2001 года.

Практическая значимость и реализация работы нашли воплощение и признание в теоретических и практических материалах, представленных в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», в Государственном реестре изобретений Российской Федерации, в отзыве Управления по организации действий в особых условиях ГУИН Минюста России, а также в положительной оценке конференций различных ведомств.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного пакета одежды для защиты от пониженных температур составит 125050 рублей на 5,0 тыс. изделий в год (численность бойцов отрядов специального назначения Минюста России).

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и получили положительную оценку на:

-53-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов, проходившей в Костромском государственном технологическом университете в 2001 году;

-международной научно- технической конференции « Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2001, Прогресс-2002), проходившей в Ивановской государственной текстильной академии в 2001,2002 годах;

-межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2002), проходившей в Ивановской государственной текстильной академии в 2002 году;

-заседаниях кафедры технологии швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии в 2001-2003 годах;

-заседаниях научно-технического комитета Центрального вещевого управления Министерства обороны России в феврале 2002 года.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, перечень которых приводится в заключительной части автореферата

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор (1 глава), программу и методики проведения исследований, 3

главы, выводы, список использованной литературы \ (118 наименований), 13 приложений, 30 рисунков и 16 таблиц. Работа выполнена на 130 страницах (без приложений).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во; введении обоснована актуальность работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В'первой главе проведен анализ современной технологии изготовления теплозащитной одежды.

Рассмотренные источники информации о теплозащитной одежде исходят из эксплуатационных методов оценки и не учитывают мнение потребителей этой одежды, поэтому для проектирования специальной одежды для бойцов отрядов спецназначения предложено проведение анкетирования среди участников боевых действий с установлением рейтинга наиболее значимых показателей для обеспечения их нормальной жизнедеятельности при выполнении поставленных задач.

На основе проведенного анализа выявлено, что рассмотренные технологии не учитывают влияния осадков, особенно возможность проникновения влаги через места ниточных соединений, что резко снижает теплозащитные свойства изделия.

На основании литературного обзора определены основные задачи теоретических и экспериметальных исследований:

-провести анкетирование бойцов спецподразделений отдельных регионов Центральной зоны Российской Федерации и определить задачи исследования по созданию теплозащитного пакета;

-разработать пакет материалов для одежды специального назначения, обеспечивающий защиту от низких температур при минимальной массе изделия в соответствии с функциональными особенностями и условиями несения службы;

-определить рациональные технологические методы обработки, обеспечивающие необходимое качество изделия при минимальных материальных, трудовых и энергетических затратах;

-разработать методику и техническое обеспечение исследования для определения зависимости теплозащитных свойств изделий от гидрофобизации мест ниточных соединений и показать целесообразность ее применения в технологическом процессе.

Во второй главе определена программа и методики проведения исследований теплозащитных свойств пакетов одежды.

Для выбора и обоснования объекта исследования одежды для защиты от пониженных температур совместно с Ивановским филиалом НИИ УИС Минюста России была разработана анкета опроса сотрудников подразделений специального назначения Министерства юстиции Российской Федерации. Анкетирование проведено в территориальных органах Ивановской, Ленинградской, Московской, Владимирской областей и Республики Чувашия. В опросе приняло участие 120 человек, которые были задействованы в антитеррористических операциях в Чеченской Республике. Сотрудникам было предложено оценить эргономические, эксплуатационные, теплозащитные свойства зимнего костюма. Перечень основных вопросов, включенных в состав анкеты, представлен ниже:

1. Удобно ли надевать данную одежду?

2. Позволяет ли данная одежда осуществлять свободные движения рук в т.ч и максимально вверх?

3. Можете ли Вы в данной одежде сделать приседание?

4. Можете ли Вы в данной одежде нагнуться вперед и коснуться пальцами рук ступней ног?

5. Обеспечивает ли данная одежда защиту от низких температур?

6. Обеспечивает ли данная одежда защиту от сильного ветра?

7. Обеспечивает ли данная одежда защиту от осадков (воды)?

8. Обеспечивает ли данная одежда защиту от механических нагрузок?

По результатам анкетирования выявлено, что между требованиями бойцов к специальной одежде и существующим обмундированием отмечены значительные несоответствия. Обработка и анализ информации, полученной из анкет, дали возможность установить основные требования. к одежде специального назначения и рейтинговые показатели, которыми частично или полностью не удовлетворены сотрудники подразделений. Анкетирование определило направление

совершенствования, разработки нового теплозащитного слоя и композиционного пакета.

Одним из направлений опроса было также определение типа утеплителя и его утилитарного назначения по обеспечению необходимой функциональной защиты при выполнении задач в сложных метеорологических и боевых условиях.

Актуальность проектирования пакета изделий для отрядов специального назначения определена результатами анкетирования людей, оценивших существующий пакет в реальных условиях (рис.1). В рейтинге показателей доминирующее место отводится теплозащитным свойствам существующего изделия, как наиболее не соответствующим условиям эксплуатации данной одежды. В качестве

критериев оценки выбраны показатели, которые решают задачу жизнеобеспечения бойца. Этот подход выгодно отличает его от всех ранее рассмотренных.

Следующим показателем, который вызвал наибольшее неудовлетворение бойцов, является недостаточная защита зимнего костюма от осадков и сильного ветра. Специфика несения службы данной категории сотрудников предполагает многочасовую эксплуатацию одежды в различных экстремальных и климатических условиях. Намокание одежды вызывает дискомфорт, а в условиях ветра - быстрое охлаждение организма, что в свою очередь отрицательно влияет на профессиональные навыки и здоровье бойца. В ходе опроса сотрудников подразделений были высказаны претензии к защитным свойствам существующего зимнего костюма, который не обеспечивает защиту от влаги, проникающей через швы во время дождя или снега. При проведении розыскных мероприятий влага от подтаявшего снега проникает через конструктивные элементы, вызывая намокание изделия и быстрое охлаждение организма.

Для исследования факторов, влияющих на теплозащитные свойства разрабатываемого пакета, были выбраны методы, по которым определялись их значения, а также разработаны новые методы испытаний, не имеющие аналогов.

Обоснованию выбранных методик и приборов для проведения исследований уделено особое внимание. Подробно изложены методики, разработанные автором. Приведено подробное описание устройств, разработанных или модифицированных автором. К ним относятся:

-устройство для определения смачиваемости текстильных материалов; -устройство для определения водоупорности текстильных материалов.

Третья глава посвящена исследованию и анализу теплозащитных свойств пакетов материалов с различными утеплителями и очередностью их расположения внутри пакета. Для оценки эффективности разработанных пакетов одежды был проведен сравнительный анализ теплоизоляции пакетов, имеющих в качестве утепляющего слоя различные материалы. Исследования проводились на экспериментальной установке для определения термического сопротивления пакетов.

На рис. 2 видно, что наилучшие показатели теплозащитных свойств в пакетах, где в качестве утеплителя предложено два слоя перфорированного поролона - пакет 13, а также сочетание перфорированного поролона (комбинированный утеплитель) и синтепона - пакет 14. Применение комбинированного утеплителя позволяет повысить теплозащитные свойства исследуемого пакета по сравнению с традиционным пакетом - на 37,7 %. Пакет 7-существующий для отрядов специального Назначения, пакет 8- общевойсковой для Министерства обороны России. Как показали исследования, изменение очередности расположения слоев в пакете также влияет на суммарное термическое сопротивление.

Так, пакет 12 и пакет 14 имеют одинаковый состав слоев, но комбинированный утеплитель в первом случае располагается в съемном утеплителе, а во втором - в куртке. Изменение последовательности расположения утепляющих слоев в пакете в данном случае приводит к увеличению суммарного термического сопротивления на 37,7%.

В данном разделе разработана математическая модель теплового сопротивления пакета для определения теплозащитных свойств спецодежды.

Данный метод может быть использован на самых ранних стадиях разработки средств индивидуальной защиты человека и требует для своего применения экспериментальных данных лишь о теплофизи-ческих свойствах материалов пакета одежды, имеющихся в справочной литературе или получаемых экспериментально.

Проведение экспериментальных исследований на стадии испытаний образцов позволило бы уточнить данные предварительного расчета и послужить теплозащитных характеристик образца.

Исходиым отправным моментом расчета математической модели теплового сопротивления пакета одежды, является температура Т(х,у,г) в некоторой точке с координатами (х,у,г) в момент времени ?. Функции непрерывная и дифференцируемая.

Тогда количество тепла, перемещающегося через элементарную площадку расположенную внутри композиционного пакета, за промежуток времени определится формулой

(1)'

материалом для составления

где

- производная в точке площадки по нормали в сторону

сГГ с/п

перемещения тепла; - положительный коэффициент внутренней

теплопроводности композиционного пакета в точке

Если площадка находится на границе тела и окружающей среды или на границе слоев, то справедлив закон в другой форме.

Пусть (х,у,г) - граничная точка тела из площадки Д5 ; Т(1, х, у, г) -температура внутри тела вблизи координат (х,у,г) ; Г( х, у, г) -температура вне тела вблизи координат (х,у,г) (определяется предельным переходом изнутри и снаружи)

Д0 = -ЛГ, (х,у, 2)\тх (Г,Х,у,2)~ ТО,х,у, 2)]Д5А/ (2)

где количество тепла, входящего в тело через площадку Д5 за время Дг;

¿1 (х,у,г) - коэффициент внешней теплопроводности по отношению к среде.

Предположим, что тепло проходит от ДО в направлении п , причем за время ДГ выделяется количество тепла

Рассматриваемый пакет позволяет при температуре окружающего воздуха и выделении тепла с поверхности за время сохранять температуру поверхности прилегающего слоя ТХнач Формулу (1) можно обратить:

Тткон ^т+|яач • » . О)

1ИОТ+1

(^унач ~ Т;кОН +"77~б> Т]-\кОМ +- )

кк\ к у-1 ^ _

и = т, т -1 ...2), Г|<ии = ТНт + 71 е,

Проведенные исследования параметров толщины пакетов показали, что

наибольшую толщину имеют пакеты 1, 2, 7, в состав которых включены ватин, тйнтеп он, тймрервнур©й8Вк»авесшо срадухватьйтилоаимуьнй1к(3т5мрерату^ционными утешителями - пакет 7 и 8, то оптимальную толщину имеют пакеты 12 и 13 с применением комбинированного утеплителя.

На рис. 3 показано изменение толщины пакетов материалов в зависимости от вида утеплителя и количества слоев. Результаты исследований данной работы не подтверждают зависимость суммарного термического сопротивления от толщины пакета. На гистограмме видно, что пакет 3 имеет наименьшую толщину, однако его термическое сопротивление на 13% больше, чем у пакета 6, толщина которого больше, а пакеты 2 и 7, с одинаковой толщиной имеют различные теплозащитные свойства.

Таким образом, получанные результаты свидетельствуют о том, что применение комбинированного утеплителя ведет к снижению толщины пакета от 2,0 до 25%( пакеты 13 и 14 по сравнению с традиционным пакетом 7) при значительном увеличении теплозащитных свойств и снижении массы

25 П

Снижение массы пакета являлось одной из задач данной работы. Для проведения сравнительной оценки определяли массу пакетов с традиционно применяемыми утеплителями, а также с перфорированным поролоном в сочетании с традиционными утеплителями. Во всех проводимых испытаниях

состав пакетов

оставался неизменным за исключением состава утеплителей и очередности их расположения. Исследования показали, что наибольшую массу имеет пакет 8 с утеплителем - полушерстяным ватином.

Таким образом, применение перфорированного поролона в качестве утеплителя позволит снизить массу пакета 14 по сравнению с традиционным пакетом 7 на 7% , а по сравнению с общевойсковым зимним полевым костюмом - на 11,5%.

С целью исследования влияния ветра на суммарное термическое сопротивление были проведены эксперименты по изучению фильтрационных

характеристик пакетов с различными утеплителями.

Поскольку одежда для отрядов специального назначения эксплуатируется в том числе и в условиях Рис.4. Комбинированный сильных ветров, то исследованию фильтрационных утеплитель

характеристик пакетов уделялось большое значение.

Для определения зависимости фильтрационных характеристик от состава утеплителя проводились исследования пакетов с различными видами теплозащитных прокладок.

На рис.5 показан характер изменения перепада температуры в зависимости от плотности теплового потока для пакетов различной толщины. Установлено также, что изменение теплового потока при увеличении толщины пакета имеет линейный характер.

В общих потерях тепда доля конвективного переноса через опытные образцы, находящиеся- в одинаковых условиях, различна, несмотря на одинаковые фильтрационные характеристики покровных оболочек пакетов. Это объясняется тем, что при равных градиентах давления воздушного потока на поверхности пакетов

величина фильтрации зависит также и от их толщины. На рис.6 показан характер снижения общего термического сопротивления в зависимости от величины фильтрации. Из рис. 7 видно, что сопротивление фильтрации воздушному потоку при обдуве пакетов резко снижается уже при скорости ветра 4 м/с. Исследования показали,, что при наличии в пакете комбинированного пенополиуретанового утеплителя с распределенными в нем воздушными ячейками уровень тепловой защиты повысился на 0,191 Вт/м2град. (37,7%) по сравнению с тепловой защитой пакетов, имеющих традиционную структуру утеплителя, при снижении массы пакета на 7%, что позволит улучшить как эксплуатационные, так и гигиенические характеристики одежды.

В работе проведено исследование зависимости суммарного термического сопротивления пакетов от размеров отверстий и геометрии их расположения в полотне пенополиуретана.

На рис.8 представлена зависимость влияния размеров отверстий и геометрии их расположения в утеплителе на суммарное термическое сопротивление пакета изделия. Из характера кривой видно, что в данном случае увеличение размеров отверстий в утеплителе свыше 7 мм приводит к увеличению скорости фильтрации воздуха внутри пакетов, а следовательно, к значительному снижению суммарного термического сопротивления.

Результаты исследования показали, что самыми высокими теплозащитными свойствами обладают пакеты, в состав которых включен комбинированный утеплитель с диаметром отверстий 7 мм и расстоянием 14 мм.

На рис.9 представлена зависимость фильтрационных характеристик пакетов от размеров воздушных отверстий и геометрии их размещения в утеплителе.

Скорость фильтрации в пакетах с комбинированным утеплителем выше с диаметром отверстий - 14 мм и расстоянием между ними - 30мм. Этот показатель при эксплуатации изделий оказывает влияние на интенсивность охлаждения человека с увеличением конвекции и возможной воздухопроницаемости пакета материалов одежды. Одежда специального назначения эксплуатируется при высоких физических и энергетических затратах человека, что способствует сильному потовыделению. Применение

комбинированного утеплителя с диаметром отверстий 7 мм и расстоянием - 14 мм-позволит не только вывести излишнюю влагу из пододежного пространства, но и значительно повысить

теплозащитные свойства изделия.

Для проведения

сравнительной гигиенической оценки традиционного и разработанного пакетов в соответствии, с

установленной методикой определена их паропроницаемость. Относительная паропроницаемость традиционного пакета составила 23%, а разработанного- 36%. Низкая паропроницаемость традиционного пакета имеет отрицательное свойство, поскольку при интенсивной физической нагрузке человек, вспотев, промокает «до нитки», в то же время утеплитель остается сухим. Применение комбинированного утеплителя с пористой структурой, имеющего дополнительные воздушные отверстия, несомненно, улучшает гигиенические свойства пакета и одежды в целом.

Новизной технического и технологического решения по

Rcyy ,м2С/Вт

О -1-1-1-1-1

1 2 3 4 5 6

пакет 1.2.3- диаметр отверстий 14 ии; пакет 4.5.6 • диаметр отверстий 7 мм.

Рис. 8. Зависимость термического сопротивления от размеров отверстий и геометрии их расположения в пакете

12

о-1-1-1-1-1

1 2 3 4 5 6

пакет1Д,3-двегр onepcnti 14м*: пасет 4,5,6-даметр отверст* 7м* -

Рис.9. Зависимость фильтрационных характеристик пакетов от размеров и геометрии расположения отверстий в утеплителе

повышению теплозащитных свойств изделий в данной работе является то, что при соединении деталей швейных изделий места ниточных соединений гидрофобизируются.

В. соответствии с программой исследований, для оценки качественных показателей теплозащитных свойств одежды были разработаны пакеты с имитацией конструктивного шва изделия.

Рис. 10. Влияние гидрофобизации швов на суммарное термическое сопротивление

На рис.10 представлена зависимость гидрофобизации мест ниточных соединений и массы пакета на суммарное термическое сопротивление. Именно этот фактор был признан доминирующим в оценке современной спецодежды как негативный в процессе эксплуатации. Из характера кривых хорошо видно, что при наличии ткани с водоотталкивающей отделкой проблема защиты от влаги остается открытой без гидрофобизации мест ниточных соединений. Поэтому при использовании покровных тканей с пленочным покрытием или с водоотталкивающей отделкой гидрофобизация - мест ниточных соединений является обязательной с позиции придания не только водозащитных свойств, но и теплозащитных. Разработанная технология позволяет решить проблему повышения теплозащитных свойств пакета одежды для защиты от пониженных температур не только за счет использования нетрадиционных утеплителей, но и за счет применения прогрессивных методов"гидрофобизации мест ниточных соединений.

По итогам проведенных экспериментальных исследований сделаны следующие выводы:

- доказано, что применение комбинированного утеплителя (перфорированного поролона) снижает массу изделия на 7%;

доказано, что применение комбинированного утеплителя в изделии и в съемном утеплителе позволит повысить теплозащитные свойства изделия на 22%, а в сочетании с традиционным утеплителем (синтепон)- на 37,7 %;

экспериментально установлено, что изменение очередности расположения слоев пакета влияет на изменение теплозащитных свойств;

экспериментально доказано, что при увлажнении пакета, шов которого не обработан гидрофобизирующим покрытием, теплозащитные свойства. снижаются на 18,6% , а масса увеличивается за счет поглощения дополнительной влаги на 19,7% у образца, шов которого обработан гидрофобизирующим покрытием, теплозащитные свойства снижаются на 5,2% при увеличении массы на 4,65%;

- теоретически доказано, что применение комбинированного утеплителя в сочетании с традиционным - синтепоном - позволит в процессе эксплуатации обеспечить стабильность толщины, стойкость к механическим воздействиям, к возгоранию, защиту от ударных механических воздействий, от осадков, а также отвод влаги из пододежного пространства при сильных физических нагрузках бойца.

Для качественной оценки теплозащитных свойств пакетов разработана программа расчета температурного перепада по слоям исследованных пакетов при различной температуре окружающей среды

Программа расчета основана на разработанной математической модели теплового сопротивления пакета изделия специального назначения.

Алгоритм работы программы заключается в следующем. Задаются начальные температуры, соответствующие температуре окружающей среды и температур поверхности кожи человека. Затем последовательно решаются уравнения, конечным результатом которых определяется температура в каждом слое композиционного пакета и на поверхности внешнего слоя.

По конечным температурным значениям судят о теплозащитных свойствах каждого слоя и пакета в целом.

Представленная программа позволяет в процессе вычислений изменять параметры модели: вводить новые слои материалов в пакеты соответствующих участков, менять внешние условия. На экран монитора выдаются значения температур в слоях одежды и на поверхности внешнего слоя пакета.

При разработке математической модели выбран обычный способ описания теплообмена организма с окружающей средой с помощью последовательно решаемых уравнений.

При решении данных уравнений получен «температурный портрет» исследуемого пакета.

Если в данной модели температурные параметры окажутся выше или ниже оптимальных, то расчет системы можно повторить, предварительно изменив коэффициенты теплофизическнх свойств слоев пакета. Расчет ведется до оптимальных температурных параметров.

При расчете данной программы показатели теплофизических параметров слоев выбраны на основе литературных источников.

На основе анализа полученных расчетов построены графики температурного перепада по слоям исследованных пакетов при различной температуре окружающей среды, позволяющие оценить теплозащитные свойства каждого слоя и пакета в целом.

На рис.11 из температурных кривых видно, что теплозащитные свойства разработанного пакета выше остальных, что подтверждено расчетными данными и экспериментальными исследованиями. Экспериментально установлено, что температура на внешнем слое пакета составила 12 °С при заданной температуре поверхности кожи 30 °С и температуре окружающей среды О °С при расчетных показателях-11,1 °С. Разница в 1 °С обусловлена статической методической ошибкой при измерении температуры.

Таким образом, экспериментальные исследования теплозащитных свойств разработанного пакета одежды специального назначения, подтвержденные расчетными результатами, позволяют сделать обоснованный вывод о том, что в соответствии с поставленной задачей разработан новый утепляющий материал с высокими теплозащитными свойствами.

Четвертая глава посвящена разработке технологии процесса изготовления изделий с комбинированным утеплителем и расчету экономической эффективности. Лист пенополиуретана с перфорированными отверстиями, диаметр которых 7 мм, и расстоянием между ними 14-15 мм приобретает дополнительные качества, которые необходимо учитывать в процессе изготовления изделия. Лист становится более эластичным, уменьшается его жесткость, уменьшается его жесткость, повышается анизотропность во всех направлениях. Это свойство позволяет при раскрое укладывать детали в любом направлении и более рационально использовать площадь раскраиваемых листов. Изделия из материалов такой структуры можно изготавливать без боковых или плечевых швов, что ведет к сокращению технологических операций и оказывает влияние на снижение себестоимости изделий.

Поролон обладает незначительным коэффициентом тангенциального

сопротивления и не требует дополнительных швов в узлах соединении. Существующее изделие для бойцов подразделений специального назначения, представленное на-рис.12, изготавливается в соответствии с основами поузловой обработки форменной одежды. Учитывая свойства перфорированного поролона, предлагается в обработку данного изделия внести некоторые изменения. Для снижения жесткости швов исключить его вхождение в плечевые и боковые швы, это позволит исключить операцию подрезки деталей, а также сократить материальные и трудовые затраты (рис.13).

Соединение утеплителя с подкладкой выполняется за счет прокладывания параллельных машинных строчек на расстоянии не менее 20 см друг от друга. Дополнительное крепление утеплителя в боковых швах происходит

за счет операции расстрачивания боковых швов подкладки (рис. 14).

Предлагаемая технология обработки предполагает дополнительное крепление утеплителя с подкладкой в месте шва притачивания воротника и пояса куртки

В соответствии с расчетом статей затрат прибыль на единицу изделия составит 25,01 руб. Экономия от внедрения нового утеплителя составит 125050 руб. на 5000 единиц изделий - (численность бойцов отрядов спецназначения ГУИН Минюста России).

Основные выводы и результаты

1. Теоретически обоснована методология проектирования и практически реализована технология формирования нового пакета одежды для защиты от пониженных температур бойцов отрядов специального назначения. Композиционный пакет включает комбинированный пенополиуретановый утеплитель с распределенными в нем воздушными ячейками, что позволяет не только повысить уровень тепловой защиты на 0,191 Вт/м2град. (37,7%),но и снизить массу на 7% по сравнению с существующим.

2. Доказано, что при применении технологии гидрофобизации мест ниточных соединений повышаются теплозащитные свойства пакета.

3. Теоретически разработана математическая модель расчета теплового сопротивления пакета одежды, позволяющая определить оптимальный пакет не только в конечном композиционном варианте, но и отдельными элементами, формирующими послойность и функционально входящими в специальную одежду.

4. Разработана программа расчета температурного перепада от поверхности тела человека в стационарном состоянии до поверхности внешнего слоя пакета в зависимости от температуры окружающей среды и суммарного термического

сопротивления пакета. Программа позволяет предварительно оценить теплозащитные свойства каждого слоя и пакета в целом в любых температурных средах.

5. Показано, что рациональность в очередности расположения теплозащитных прокладок оказывает существенное влияние на суммарное термическое сопротивление пакета. Так, например, изменение место расположения слоев в пакете 12 по сравнению с пакетом 14, влияет на изменение теплозащитных свойств на 37,7%.

6. Разработано и изготовлено устройство для измерения комплексного показателя, принцип действия которого основан на фиксировании момента промокания испытуемой пробы по толщине пакета путем замыкания контактов электрической цепи с точностью до 0,01с при минимальном радиусе промокания участка 0,15 мм.

7. Показано, что разработанная методика проведения эксперимента и устройство, ее реализующее, позволяют оценить с высокой степенью достоверности водозащитные свойства текстильных материалов и швов в изделиях специального назначения.

8. Показано, что разработанная новая технология изготовления изделий с применением комбинированного утеплителя позволяет снизить трудовые затраты на 12 мин, а материальные затраты на 17,78 руб. в расчете на одно изделие.

9. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии изготовления изделий специального назначения с комбинированным утеплителем составит 125050 руб.

Публикации, отражающие основное содержание диссертации:

1. Молькова И.В., Виноградов А.А., Куликов Б.П., Веселов В.В. Математическая модель теплового сопротивления пакета изделия специального нгзначения//Известия вузов.Технология текстильной промышленности.-2002.-№1.- С.79-81.

2. Молькова И.В., Куликов Б.П., Веселов В.В. Экспериментальная оценка теплозащитной способности пакетов одежды с комбинированными утеплителями. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-2003.-№3.-С.84-88.

3. Пат. №2178888 РФ.Устройство для определения водоупорности текстильных материалов. / Н.С. Припеченкова, О.В. Метелева , В.В.Веселов, Г.Н.Пономарев, И.В.Молькова-0публ.27.01.02-14с..:Зил.

4. Свидетельство на полезную модель №18775 РФ. Устройство для определения смачиваемости текстильных материалов. /Е.Е.Бабарина, В.В.Веселов, И.В.Молькова, О.В. Метелева-Опубл. 10.07.01-2с: 1 ил.

5. Молькова И.В. Одежда специального назначения и требования к ней. //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2001): Сб. материалов междунар. науч.-технич. конф.-Иваново: ИГТА,2001 .-С.29.

6. Молькова И.В., Куликов Б.П. Имитационная модель теплозащитного пакета. //53-я межвузовская научно-техническая конференция молодых ученых и студентов: Сб.материалов.-Кострома: Костромской государственный технологический университет,2001.-С113.

7. Молькова И.В., Куликов Б.П., Веселов В.В. Определение термического сопротивления пакетов из текстильных материалов с утеплителем нового типа. //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности ( Прогресс-2002): Сб. материалов междунар. науч.-технич. конф.-Иваново: ИГТА,2002.-С.36.

Лицензия ИД №06309 от 19.11.2001. Подписано в печать 29.01.2004. Формат 1/16 60x84. бумага писчая. Плоская печагь. Усл.печ. 1,28. Уч.-изд.л. 1,22. Тираж 80 экз. Заказ № Редакционно-издательский отдел Ивановской государственной текстильной академии Участок оперативной полиграфии ИГТА 153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21

я»- 5492

ВВЕДЕНИЕ.

Общая характеристика работы.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ.

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1.Характеристика объектов исследования.

2.2. Методики проведения исследований.

2.2.1. Методика определения теплозащитных свойств пакетов.

2.2.2. Методика определения толщины пакета бесконтактным методом.

2.2.3. Методика определения массы пакетов.

2.2.4. Методика определения водоупорности текстильных материалов.

2.2.5. Методика определения смачиваемости текстильных материалов.

2.2.6. Методика определения зависимости суммарного термического сопротивления от влажности пакета.

2.2.7. Методика определения фильтрационных характеристик пакетов.

2.2.8. Определение погрешности экспериментов.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПАКЕТА ИЗДЕЛИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

3.1. Математическая модель теплового сопротивления пакета изделия специального назначения.

3.2. Выбор исходных данных.

3.3. Свойства используемых материалов.

3.4. Исследование теплозащитных свойств пакетов одежды с различными утеплителями.

3.5. Исследование массы пакетов.

3.6. Исследование фильтрационных характеристик пакетов.

3.7. Исследование влияния размеров отверстий в комбинированном утеплителе на теплозащитные свойства пакетов.

3.8. Исследование влияния влажности на теплозащитные свойства пакетов.

3.9. Исследование параметров толщины пакетов.

3.10. Программа расчета температурного перепада по слоям исследованных пакетов при различной температуре окружающей среды.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ УТЕПЛИТЕЛЕЙ.

4.1. Технология процесса изготовления изделий с комбинированным утеплителем.

4.2. Расчет экономической эффективности от использования комбинированного утеплителя.

ВЫВОДЫ.

Одежда была и остается второй после пищи потребностью человека. Однако при выполнении функциональных задач отрядами быстрого реагирования, одежда специального назначения выходит на первое место-сохранение жизни бойца.

Локальные войны, политический терроризм способствовали созданию в силовых ведомствах отрядов быстрого реагирования, что повлекло за собой создание новых видов одежды и снаряжения. В настоящее время отечественный рынок располагает большим разнообразием таких изделий различного производства.

Выполнение задач в нестандартных ситуациях предполагает решение специальных требований при разработке этой одежды, что отличает ее от общевойсковой.

Особого внимания заслуживает утепленная одежда, поскольку при ее выборе необходимо учитывать, что отличные навыки профессиональной подготовки бойца могут оказаться бесполезными, если при переохлаждении он потеряет физическую форму.

Создание одежды, соответствующей по своим теплоизоляционным свойствам реальным условиям ее эксплуатации, является необходимым требованием для обеспечения нормальной жизнедеятельности и работоспособности человека. Охлаждение организма может быть обусловлено как недостаточным, так и избыточными теплоизоляционными свойствами пакетов одежды.

Создание одежды для защиты от холода в соответствии с реальными условиями ее эксплуатации является сложной научной и практической задачей, так как она должна удовлетворять требованиям, часто не совместимыми друг с другом, а порой и противоречивыми. В одежде специального назначения при эксплуатации ее в экстремальных ситуациях должны сочетаться малая масса и высокие теплозащитные свойства; малая воздухопроницаемость и достаточная влагопроводность, необходимая для обеспечения влагообмена человека с окружающей средой. Одежда должна защищать человека от поверхностного увлажнения в виде осадков и не препятствовать удалению влаги с поверхности тела, она должна одновременно защищать от охлаждения человека в состоянии покоя и не вызывать перегревания при интенсивных физических нагрузках.

Исследованию теплозащитных свойств пакетов материалов с целью решения функциональных проблем и созданию оптимального пакета одежды для бойцов отрядов специального назначения посвящена настоящая диссертационная работа.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Основные тенденции развития мирового рынка требуют повышения качества швейных изделий, среди которых особое место занимает продукция спецназначения, обеспечивающая сохранность здоровья и жизни человека. К таким видам изделий относится одежда для защиты от пониженных температур для бойцов отрядов специального назначения.

Для изготовления костюмов в качестве тканей верха применяются материалы с водозащитной отделкой, а в качестве утепляющих материалов-ватин и синтетический объемный материал. Однако существующая одежда с применением традиционных утепляющих материалов не обеспечивает достаточных теплозащитных свойств, необходимых для выполнения функциональных обязанностей бойца, поскольку специфика несения службы имеет свои особенности. Необходимо учитывать, что боец может находиться в условиях крайне низких температур от нескольких часов до нескольких суток. Одной из причин, так же влияющих на резкое снижение теплозащитных свойств изделия, является намокание внутренних слоев пакета через соединительные и конструктивные швы, особенно на опорной поверхности человека. Существующие технологии изготовления одежды к сожалению не обеспечивают защиты от метеорологических осадков.

Снижение массы пакета влияет не только на комфортность изделий, а также обусловлено тем, что дополнительная экипировка бойца может составлять более 10 килограмм.

Проблема разработки пакета с повышенными теплозащитными свойствами и малой массой остается в настоящее время актуальной задачей, как с позиции безопасности так и нормального функционирования бойца при выполнении особых мероприятий, и требует дальнейшего решения.

При разработке нового пакета необходимо располагать не только экспериментальными данными, но и дополнительными сведениями о специфике эксплуатации данной одежды, которые можно получить в результате анкетного опроса различных категорий сотрудников подразделений.

Известные исследования пакетов теплозащитной одежды не дают полной информации о составах пакетов, ограничиваются определением суммарного термического сопротивления и не проводят комплексную оценку качественных показателей в целом и тем более методику расчета.

Поэтому остается актуальной задача комплексного исследования традиционных пакетов одежды и разработка на этой основе принципиально нового пакета, удовлетворяющего требованиям бойцов отрядов специального назначения.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой « Научные исследования высшей школы в области новых материалов» по разделу «Новые текстильные и кожевенные материалы улучшенного качества» и теме «Проектирование изделий специального назначения с заданными свойствами» и конкурсом грантов 19982000 г.г. и 2003-2004г.г. по фундаментальным исследованиям в области проблем легкой промышленности в системе Государственного комитета Российской федерации по высшему образованию ( приказ Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию №5 от 30.04.93)

Цель диссертационной работы заключается в разработке теоретических основ проектирования пакетов одежды специального назначения с высокими теплозащитными и эксплуатационными свойствами, за счет формирования слоев пакета в определенной последовательности и с учетом их функциональных свойств в выполнении основных целей, применения нетрадиционных утеплителей, а также в повышении термического сопротивления за счет герметизации мест ниточных соединений, особенно на опорной поверхности изделия.

Для реализации поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи : разработан нетрадиционный комбинированный утеплитель, применение которого позволяет значительно • повысить теплозащитные свойства изделия и снизить его массу; разработана математическая модель расчета теплового сопротивления пакета одежды, позволяющая определить рациональный пакет не только в конечном варианте, но и отдельными элементами, функционально входящими в специальную одежду; теоретически обоснована математическая модель теплового расчета пакетов специальной одежды как суммарного, так и частичного содержания; разработано программное обеспечение, позволяющее оценить теплозащитные свойства каждого слоя и пакета в целом; проведено комплексное исследование качественных показателей пакетов с различными утеплителями с целью определения оптимального варианта; разработано техническое задание и изготовлен прибор, позволяющий оценить водоупорность мест ниточных соединений, оказывающих влияние на теплозащитные свойства изделий.

Общая характеристика объектов и методов исследования.

В качестве объектов исследования выбран процесс создания одежды с высокими теплозащитными свойствами и малой массой. В исследовании использованы пакеты с утеплителями различных волокнистых структур и с различной обработкой соединительных швов.

Экспериментальные исследования проводились с применением современных физических и технических методов, а также с привлечением современных методов физико-химического и математического анализа. Показатели физико-механических свойств определены по существующим стандартизированным методикам. Для обработки результатов экспериментальных исследований применялись методы математической статистики и корреляционного анализа.

Разработана математическая модель расчета теплового сопротивления пакета одежды.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты: теоретически обоснован процесс расчета суммарного термического сопротивления сложного пакета, включающего нетрадиционные материалы; разработан принципиально новый пакет с применением комбинированных утеплителей; разработан принципиально новый метод оценки водозащитной способности поверхности изделия и реализующее его устройство, техническая новизна которого защищена в ФИПС патентом на изобретение № 2178888 Российской Федерации от 27.01.02 «Устройство для определения водоупорности текстильных материалов»; экспериментально подтверждена зависимость теплозащитных свойств пакета от водоупорности швов. Для определения водоупорности швов разработано принципиально новое устройство, защищенное в ФИПС свидетельством на полезную модель № 18775 Российской Федерации от 10.07.01. « Устройство для определения смачиваемости текстильных материалов»; разработана математическая модель теплового сопротивления пакета с воздушными прослойками между полотнами с учетом теплофизических свойств каждого элемента; выполнена сравнительная оценка качественных показателей пакетов материалов по теплозащитным, фильтрационным характеристикам, массе и толщине; разработана универсальная методика, позволяющая моделировать каждые элементы пакета с различными теплозащитными свойствами.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Разработано оборудование, позволяющее оценить совокупность качественных показателей теплозащитных свойств одежды.

Применение нового комбинированного утеплителя позволяет повысить теплозащитные свойства пакета на 37,7%, а водоупорность швов за счет гидрофобизации мест ниточных соединений влияет на увеличение суммарного термического сопротивления на 13,4 %.

Разработанный состав пакетов способствует снижению массы изделия на 7%. Применение комбинированного утеплителя позволит устранить ряд проблем гигиенического, эксплуатационного, качественного характера, имеющих место в традиционных утеплителях. Технология изготовления изделий с новым утеплителем не повлечет увеличения трудовых и материальных затрат, а так же внедрения дополнительного оборудования.

Результаты работы использованы в учебном процесс ИГТА, в дипломном проектировании и при внедрении в учебный процесс новой лабораторной работы по исследованию мест ниточных соединений, оказывающих влияние на теплозащитные свойства одежды.

Информация о результатах исследований вызвала повышенный интерес на Всероссийском совещании-семинаре предприятий уголовноисполнительной системы, имеющих швейные производства, а также представителей силовых министерств и ведомств, принявших участие в данном мероприятии. Результатом совещания рекомендовано довести данную разработку до практической реализации. Совещание проходило на базе Ивановского филиала научно- исследовательского института уголовно-исполнительной системы в ноябре 2001 года.

Практическая значимость и реализация работы нашла воплощение и признание в теоретических, практических и общественном материалах, представленных в журналах известия ВУЗов « Технология текстильной промышленности», в Государственном реестре изобретений Российской федерации, в отзыве Управления по организации действий в особых условиях ГУИН Минюста России, а также положительной оценки конференций различных ведомств.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного пакета одежды для защиты от пониженных температур составит 125050 рублей на 5,0 тыс. изделий в год (численность бойцов отрядов специального назначения Минюста России).

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и получили положительную оценку на:

-53-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов, проходившей в Костромском государственном технологическом университете в 2001 году;

-международной научно- технической конференции « Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2001, Прогресс-2002), проходившей в Ивановской государственной текстильной академии в 2001, 2002 годах;

-межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и студентов « Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2002), проходившей в Ивановской государственной текстильной академии в 2002 году;

-заседаниях кафедры технологии швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии в 2001-2003 годах;

- заседаниях научно-технического комитета ЦВУ МО России в феврале 2001 года.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7. научных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 4 глав и содержит введение, литературный обзор (1 глава), программу и методики проведения исследований, 3 главы, выводы, список использованной

выводы

1. Теоретически обоснована методология проектирования и практически реализована технология формирования нового пакета одежды для защиты от пониженных температур бойцов отрядов специального назначения. Композиционный пакет включает комбинированный пенополиуретановый утеплитель с распределенными в нем воздушными ячейками, что позволяет повысить не только уровень тепловой защиты на 0,191 Вт/м2град. (37,7%),но и снизить массу на 7% по сравнению, с существующим.

2. Доказано, что при применении технологии гидрофобизации мест ниточных соединений повышаются теплозащитные свойства пакета. При отсутствии гидрофобной отделки швов, теплозащитные свойства снижаются на 18,6% , а масса увеличивается на 19,7% по сравнению с пакетом, шов которого не обработан гидрофобизирующим раствором.

3. Теоретически разработана математическая модель расчета теплового сопротивления пакета одежды, позволяющая определить оптимальный пакет не только в конечном композиционном варианте, но и отдельными элементами, формирующими послойность и функционально входящими в специальную одежду.

4. Разработана программа расчета изменения температуры по слоям исследованных пакетов в стационарном состоянии при различной температуре окружающей среды. Программа позволяет предварительно оценить теплозащитные свойства пакета в любых температурных средах, обеспечивающих боеспособность сотрудников отрядов.

5. Показано, что рациональность в очередности расположения теплозащитных прокладок оказывает существенное влияние на суммарное термическое сопротивление пакета. Так, например изменение места расположения слоев в пакете №12 по сравнению с пакетом №14, влияет на изменение теплозащитных свойств на 37,7%.

6. Разработано и изготовлено устройство для измерения комплексного показателя, принцип действия которого основан на фиксировании момента промокания испытуемой пробы по толщине пакета путем замыкания контактов электрической цепи. Устройство позволяет не органолептически, а инструментально измерить и документально доказать водозащитную способность образца с точностью до 0,01с. при минимальном радиусе промокания участка 0,15 мм.

7. Показано, что разработанная методика проведения эксперимента и устройство ее реализующее, позволяет оценить с высокой степенью достоверности водозащитные свойства текстильных материалов и швов в изделиях специального назначения.

8. Показано, что разработанная новая технология изготовления изделий с применением комбинированного утеплителя, позволяет снизить трудовые затраты на 12 мин., а материальные затраты на 17,78 руб. в расчете на одно изделие.

9. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии изготовления изделий специального назначения с комбинированным утеплителем составит 125050 руб. в год в расчете на 5 тысяч изделий в год.

1. Веселое В.В., Колотилова Г.В. Химизация технологических процессов швейных предприятий: Учебник / Под ред. В.В.Веселова.- Иваново: ИГТА, 1999.- 424с.

2. Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова З.С. Гигиена одежды.-М., 1979.-143 с.

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

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

5. Немихина М.В. Разработка технологии герметизации мест ниточных соединений: Дис. канд. техн. наук. Иваново, 2000.- 180 с.

6. Припеченкова Н.С. Разработка малооперационной технологии изготовления водозащитной одежды: Дис. канд. техн. наук.- Иваново, 2001.- 207 с.

7. Дубска Ж.В. Проектирование спецодежды с локальной защитой от ударных механических воздействий.: Дис. канд.техн. наук Иваново, 1992.-190с.

8. Богомолов К.Л. Разработка методов проектирования и изготовления спецодежды с ячеистыми заполнителями: Дис. канд. техн. наук. -С.-Пб., 1990.-281 с.

9. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства.- М.: Легпромбытиздат, 1986.- 424 с.

10. Свидетельство на полезную модель № 18775 РФ. Устройство для определения смачиваемости текстильных материалов / Е.Е.Бабарина, В.В.Веселов, И.В.Молькова, О.В.Мегелева (РФ). Опубл. 10.07.2001 .Бюл.№19 - 2 с.

11. Молькова И.В. Одежда специального назначения и требования к ней //Современные наукоемкие технологии' и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2001): Сб. материалов междунар. науч.-техн. конф.-Иваново: ИГТА,2001.-С.29.

12. Пат. 2178888 РФ. Устройство для определения водоупорности текстильных материалов /Н.С.Припеченкова, О.В.Метелева, В.В.Веселов, Г.Е.Пономарев, И.В.Молькова (РФ). Опубл. 27.01.2002. Бюл.№3 14 с.

13. ТУ 8554-041-08570932-2001. Костюм мужской утепленный для подразделений специального назначения. Иваново: НРШ УИС Минюста России, 2001.

14. ГОСТ 29335-92. Одежда для защиты от пониженных температур. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1992.

15. Молькова И.В., Куликов Б.П. Имитационная модель теплозащитного пакета //53-я межвузовская научно-техническая конференция молодых ученых и студентов: Сб. материалов. Кострома: Костромской государственный технологический университет,2001.-С. 113.

16. А.с. 1000498 СССР. Способ герметизации швов деталей одежды из непромокаемой ткани / В.В.Веселов, В.Е.Кузьмичев, Г.В.Колотилова, Б.И.Мельников, Т.А.Захарова (СССР).

17. Афанасьева Р.Ф. Какой утеплитель выбрать для защиты от холода? //Униформа. Новые технологии.- 2002. №2. - С.48-50.

18. Бузов Б.А., Мишаков В.Ю., Заметта Б.В. Новый утепляющий материал для одежды //Швейная промышленность. 2002. - №4. - С.37-38.

19. Микова Е.В., Захарова А.А., Меликов Е.Х. и др. Тепломассообменные свойства материалов и пакетов теплозащитной одежды //Швейная промышленность. 2000. - №6. - С.37-38.

20. Хакимова Г. Государственная премия //Швейная промышленность. 2001. - №6. - С.29-31.

21. Рекомендации по технологии изготовления изделий с применением поролона в качестве теплозащитной прокладки: Отчет о НИОКР. -М.:ЦНИИШП, 1961.

22. Материалы по разработке ТУ 17-08-219-84 " Костюм мужской для защиты от пониженных температур для участников арктических и антарктических экспедиций". М.: ЦНИИТТТП,1984.л

23. Разработка объективных методов исследования и комплексной оценки качества материалов и пакетов одежды: Отчет о НИОКР.-М.: ЦНИИШП,1982.

24. Разработка физиолого-гигиенических рекомендаций к утеплителям для защиты от пониженных температур для различных метеоусловий.: Отчет о НИОКР. М.: ЦНИИШП,1989.

25. Разработка научно обоснованных требований к конструктивным элементам спецодежды для обеспечения вентиляции пододежного пространства: Отчет о НИОКР. М.: ЦНИИШП,1978.

26. Шашков А.Г., Волохов Г.М. и др. Методы определения теплопроводности и температуропроводности.- М.: Энергия, 1973. 336с.

27. Куликов Б.П., Стебельский М.В., Шелепугин Ю.Д. Бесконтактный способ измерения толщины воздушных прослоек и пакетов из текстильных материалов// Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. -1973. №1.

28. ГОСТ 3816-81. Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств. М.: Изд-во стандартов, 1981.

29. ГОСТ 12088-77. Материалы текстильные и изделия из них. Методы определения воздухопроницаемости. М.: Изд-во стандартов, 1977.

30. ГОСТ 28073-89. Изделия швейные. Метод определения разрывной нагрузки, удлинения ниточных швов, раздвигаемости нитей в швах.-М.: Изд-во стандартов, 1989.

31. ГОСТ 938.22-71. Кожа. Метод определения водопромокаемости и водопроницаемости в динамических условиях. М.: Изд-во стандартов, 1992.

32. ПВД- 200.00.00ПС. Прибор для определения водопромокаемости и водопроницаемости обувных материалов в динамических условиях марки ПВД-2: Паспорт / Завод «Ивмашприбор». Иваново, 1980.-20с.

33. ГОСТ 10681-81. Материалы текстильные. Климатические условия испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

34. ГОСТ 23554.0-79. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Основные положения.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

35. ГОСТ 23554.179 Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Организация проведения экспертной оценки. М.: Изд-во стандартов, 1982.

36. ГОСТ 23554.2-81. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Обработка результатов экспертной оценки. Методика проведения экспертных методов для оценки качества продукции. -М.: Изд-во стандартов, 1979.

37. А.с. 613240 СССР. G 01 N33/36. Опубл. 1978.-БИ№ 24.

38. А.с. 578598 СССР. G 01 N 15/08. Опубл. 1977. БИ № 40.

39. Гребенчиков Е.Н. Новый прибор для определения водоупорности текстильных материалов //Текстильная промышленность. 1985. - №10. - С. 53-54.

40. ГОСТ 28486-96. Ткани плащевые и курточные из синтетических нитей. -М.: Изд-во стандартов, 1990.

41. ГОСТ 11209 85. Ткани хлопчатобумажные и смешанные для спецодежды.-М.: Изд-во стандартов, 1985.

42. А.с. 2040793 РФ. G 01 N 33/36. Опубл. 1992.

43. Кузьмичев В.Е., Веселов В.В. Интенсификация процессов тепловой обработки швейных изделий: Текст лекций.- Иваново: ИХТИ, 1985.- 48с.

44. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1970.- 312 с.

45. Припеченкова Н.С. Разработка технологии совмещенной водоотталкивающей обработки готовых швейных изделий / ИГТА. Иваново, 2001.-15 е.- Деп. в ООО « Легпроминформ» 23.04.2001, № 3994 -лп.

46. Припеченкова Н.С., Метелева О.В. Проектирование тканей для водозащитной одежды //Молодые ученые развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск-2000): Тез. докладов межвузовской научной конференции. - Иваново: ИГТА, 2000.- С. 94-95.

47. Припеченкова Н.С., Метелева О.В., Веселов В.В. Исследование топографии намокания поверхности швейного изделия //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности

48. TIpoipecc-99): Сб. материалов международной науч.-техн. конф. Часть 2. Иваново: ИГТА, 1999.-С. 89-92.

49. Измерения в промышленности: Справочник /Под ред. П.Профоса. М.: Металлургия, 1980.- 647с.

50. ГОСТ 12.4.011 -75 ССБТ. Средства защиты работающих. М.: Изд-во стандартов, 1975.

51. Соловьев А.Н., Кирюхин С.М. Оценка и прогнозирование качества текстильных материалов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.-215 с.

52. ГОСТ 3811-72 Материалы текстильные. Ткани, нетканые полотна и штучные изделия. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей. М.: Изд-во стандартов, 1983.

53. ГОСТ 6309-97. Нитки швейные хлопчатобумажные и синтетические. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1997.

54. ОСТ 17-835-80. Изделия швейные. Технические требования к стежкам, строчкам, швам. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1980. - 78с.

55. Инструкция и технические требования к соединениям деталей швейных изделий. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991- 53 с.

56. Колесников П.А. Теплозащитные свойства одежды. М.: Легкая индустрия, 1965.

57. Колесников П.А. Основы проектирования теплозащитной одежды. М.: Легкая индустрия, 1971.

58. Баротон А., Эдхольм О. Человек в условиях холода. М.: Иностранная литература, 1965.

59. Кощеев B.C. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека от холода. М.: Медицина, 1981.

60. Лионо Т.Н., Циценко Г.В. Климатические условия и тепловое состояние человека. Л.: Гидрометеоиздат,1971.

61. Казанцева Л.Б. Роль конструкции одежды и ее отдельных элементов в общей теплоизоляции человека в различных: Отчет о НИОКР.- М.: ЦНИИШП, 1964.

62. Афанасьева Р.Ф., Окунева С.Г., Горшкова Л.Г., Комарова Л.П. Разработка физиолого-гигиенических требований к рациональной теплозащитной одежде с учетом локальных теплопотерь организма человека: Отчет о НИОКР.- М.: ЦНИИШП,1965.

63. Афанасьева Р.Ф., Окунева С.Г. Зависимость теплового состояния человека от интенсивной физической деятельности и температуры окружающей среды: Отчет по НИОКР. М.: ЦНИИШП, 1966.

64. Афанасьева Р.Ф., Окунева С.Г. Влияние охлаждения и утепления различных частей тела человека на общее тепловое состояние: Отчет о НИОКР.- М.: ЦНИИШП, 1965.

65. Разработка ассортимента специальной одежды для различных условий труда с учетом защитных, физиолого-гигиенических и эксплуатационных требований: Отчет о НИОКР.- М.: ЦНИИШП, 1979.

66. Романов В.Е. Теоретические основы и разработка системы оптимального проектирования специальной одежды: Автореферат дис. д-ра техн. наук. Л., 1981.

67. Жаворонков А.И., Давыдов В.В. Расчет теплообмена системы «человек одежда» в процессе проектирования изделий //Швейная промышленность 1976.- № 6.

68. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973.

69. Жаворонков А.И., Стерликов А.В., Фукина А.В. Оценка эффективности тепловой защиты человека с помощью математической модели //Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека. М., 1982.

70. Замотаев Н.И. Тепловые свойства влажных тканей //Изв. вузов. Технология текст, пром сти. - 1966. - №3,5.

71. Замотаев Н.И. Тепловые свойства влажных тканей //Изв. вузов. Технология текст, пром сти. - 1969. - №2,5.

72. Чулууны Алтанцецег. Исследование теплового состояния зимней одежды в климатических условиях Монголии и разработка ее рационального пакета: Дис. канд. техн. наук. Уланбатор, 1998.

73. Жаворонков А.И. Теоретические основы и методы проектирования обогреваемой специальной одежды: Дис. д-ра техн. наук. М., 1983.-260 с.

74. Бузов Б.А., Никитин А.В. Исследования материалов для одежды в условиях пониженных температур // Методы и средства. — М., 1985.

75. Куликов Б.П., Шадров B.C., Стебельский B.C. Формирование пакетов теплозащитной одежды с учетом конструкторско-технологических характеристик // Сб. науч. трудов. Иваново: ИХТИ, 1986.

76. Гущина К.Г., Беляева С.А., Командрикова Е.Н. и др. Эксплуатационные свойства материалов для одежды и методы оценки их качества: Справочник. М., 1984.

77. Расторгуева JI.H., Гривина JI.H. Математическая модель теплового состояния человека в одежде с неоднородными теплозащитными свойствами //Безопасность и гигиена труда: Сб. науч. трудов институтов охраны труда ВЦСПС.-М., 1988.

78. Бринк И.Ю. Теплозащитная одежда с пуховым наполнителем (теоретические основы проектирования, оценка эксплуатационных свойств, совершенствование технологии): Автореф. дис. .д-ра техн. наук.- М.: МТИЛП, 1992.

79. Бринк И.Ю. Развитие производства пуховой одежды// Изв. вузов. Технология легкой пром сти.- 1991.- № 3 . - С.49-50.

80. Осипова И.Ю. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М., 1969.

81. Василевич А.П., Жученкова С.Н., Мищенко С.С. Проблемы производства специальной одежды для спасателей // Швейная промышленность.- 1996. №4. - С. 28-29.

82. Пат. 2136794 РФ. Нетканый утепляющий материал. Опубл. 10.09.99.

83. Пат. 4514455 США. В 32 В 27/14,1985.

84. А.с. 1405793 РФ. Многослойный пакет утеплителя спецодежды /Л.Н.Расторгуева, З.С.Чубарова, М.П.Кокшарская. Опубл. 1988.

85. Бакшиева Л.Т., Салтыкова B.C., Плотникова Г.И. Влияние условий сушки на теплопроводность полимерных пленок //Кожевенно-обувная промышленность. 1985. - №7.

86. ГОСТ 3816-81. Ткани текстильные. Методы определения гигроскопичности и водоотталкивающих свойств. М.: Изд-во стандартов, 1982.

87. Шалмина И.И., Салтыкова B.C., Захарова А.А. Расчет толщины теплоизоляционного слоя спецодежды для холодильных камер //Швейная промышленность. 1992. - № 6. - С.34-35.

88. Воропаева Н.К., Мокеева Н.С., Семенова А.Н. Рекомендации по подбору материалов в пакет пуховой одежды //Швейная промышленность.-1994. -№6. С.39-40.

89. Расторгуева Л.Н., Чубарова З.С., Левченко А.Н. Специальная одежда с улучшенными теплозащитными свойствами //Швейная промышленность.- 1991. -№1. С. 37-38.

90. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., 1973.

91. Мелихов Е.Х., Прийш^ц Расторгуева Л.К Метод расчета локальной теплоизоляции спецодежды //Швейная промышленность. -1998. №6. - С.21-22.

92. Кокеткин П.П., Чубарова З.С. Промышленное проектирование специальной одежды. М., 1982. - С. 184.

93. Мусатов В.А. Разработки ОАО НИИНМ в области нетканого технического и специального текстиля //Директор. Легпромбизнес. -2001.-№7(33).-С.31.

94. Швейники выбирают утеплители //Директор. Рынок легкой промышленности. 2003. - №33. - С.42-44.

95. Во всех стихиях.// Директор. Рынок легкой промышленности. 2000. №6. - С.34-35.

96. ГОСТ 29222-91. ТО 17.РСФСР-18-91-82-94. Ткани плащевые из химических волокон и смешанные. Общие технические условия. -' М.: Изд-во стандартов, 1994.

97. ТО РФ-17-77-255-97. Ткань ветрозащитная каландрированная в два прохода с обеих сторон.

98. ГОСТ 29298-92. Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1992.

99. ТО РФ-00327735-003-96. Байка гладкокрашеная.

100. ТУ 8390-001-05283280-93. Полотно нетканое объемное (синтепон).

101. ГОСТ. 18273-89. Ватины холстопрошивные шерстяные.- М.: Изд-во стандартов, 1989.

102. ТУ 17-77-1-92. Ткань подкладочная гладкокрашеная.

103. ТУ 6-55-49-91. Пенополиуретан эластичный трудносгораемый марки ППУ-10-3 5.

104. Краев О.А. Теплоэнергетика.- Госэнергоиздат. 1956. С. 15-18.

105. Шалмина И.И., Салтыкова B.C. и др. Тепломассообменные свойства материалов для теплозащитной одежды // Швейная промышленность. 1992.-№4.-С. 40-42.

106. Молькова И.В., Виноградов А.А., Куликов Б.П., Веселов В.В. Математическая модель теплового сопротивления пакета изделия специального назначения//Известия вузов. Технология текст, пром-сти.-2002.-№1.-С.79-81.

107. Матризаева EJ-L, Мокеева Н.С. и др. Подбор материалов в пакет одежды для спасателей-десантников // Швейная промышленность.-1998. № 6. - С. 33-34.

108. Каталог специальной одежды фирмы « Red Fox»: С.-Пб,2002,65с.

109. Агапов В.А. Многослойный трикотаж // ЛегПромБизнес «Текстиль».- 2003. №4(6).- С.18-19.

110. Меликов Е.Х., Расторгуева Л.Н., Стерликов А.В. Метод определения теплофизических свойств материалов одежды для Севера //Швейная промышленность. 1998. - №6. - С.20.

111. Михайлова В.Н., Куйда JI.B., Шерстов В.А. Показатели качества теплозащитной одежды, применяемой в условиях пониженных температур //Швейная промышленность. 2003. - №2. - С.35-38.

112. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача.-М.: Энергоиздат, 1981 .-416 с.

113. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в статистике и науке. Пер. с англ. Часть 1. Методы отработки данных. Часть 2. Методы планирования эксперимента. М.: Мир, 1980-81.

114. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. Текстильное материаловедение.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Легпромбытиздат, 1992.-272 с.

115. Молькова И.В., Куликов Б.П., Веселов В.В. Экспериментальная оценка теплозащитной способности пакетов одежды с комбинированными утеплителями //Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-2003.-№3.-С.84-88.

116. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение. М.: Легпромбытиздат, 1985.- 215 с.

117. Суворова О.В. Материаловедение швейного производства. -Ростов н/Д: «Феникс»,2001.-416с.

118. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. Текстильное материаловедение (волокна и нити).- М.: Легпромбытиздат, 1989.-351с.