автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Совершенствование методов проектирования специальной одежды для горноспасателей

180 Выводы

1. Проведено исследование методов проверки и оценки гигиенического соответствия специальной одежды и обоснована необходимость применения в данном случае натурных испытаний проектируемых образцов.

2. Разработан измерительно-расчетный комплекс для исследования уровня тепловой защиты специальной одежды.

3. Сформирована методика расчета основных тепловых характеристик человека на базе обработки показаний первичных преобразователей температуры.

4. Проведен расчет и выявлена величина допустимой погрешности датчиков температуры, которая составила 0,5°С, что не влияет на искажение выходных значений тепловых характеристик более, чем на 5%.

5. Разработано программное обеспечение, позволяющее реализовать автоматизированный блок измерительно-расчетного комплекса, для оперативной обработки получаемых показаний датчиков температуры.

6. Проведены сравнительные натурные испытания трех образцов термозащитной одежды для горноспасателей, в результате чего получены следующие данные: разработанный противотепловой комплект «ДОН-1» обеспечивает снижение температуры пододежного пространства на 0,8 °С; обеспечивает снижение общей физической нагрузки, что подтверждается уменьшением прироста частоты сердечных сокращений на 6 ударов в минуту; обеспечивает поддержание средневзвешенной температуры кожи и теплонакоплений человека в допустимых физиолого-гигиенических пределах. Отмечается тенденция снижения теплонакоплений человека при работе его в костюме «ДОН-1»; срок непрерывного пребывания человека в зоне ведения спасательных работ на 16,7% (до 49 минут) по сравнению с возможностями ранее использованной специальной термозащитной одежды.

7. Для оперативного контроля над тепловым состоянием человека во время непосредственного ведения горноспасательных работ и для оповещения о критических ситуациях разработано специальное термоконтрольное устройство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании изучения отечественных и зарубежных источников научно-технической информации впервые проведен системный анализ условий труда горноспасателей и средств их индивидуальной защиты. В результате сделан вывод о том, что на сегодняшний день среди специальных термозащитных костюмов для горноспасателей наиболее высокими показателями характеризуются те, которые основаны на системе искусственного охлаждения из водяного льда.

В результате исследований свойств элементов системы охлаждения выявлена их оптимальная форма: охлаждающие элементы должны быть плоскими, унифицированными по форме и различными по размерам в зависимости от интенсивности теплоизлучения тела человека в зоне размещения.

Разработана методика расчета параметров цилиндрического бикалориметра для исследования теплозащитных характеристик текстильных материалов.

На основании результатов исследований современных текстильных теплоизоляционных материалов определено, что материал «Арктик-П», расположенный отражающим покрытием наружу, обладают наиболее высокими термозащитными показателями и обеспечивает наиболее продолжительный теплосъемный эффект при размещении в таком пакете элементов охлаждения.

Разработана методика распределения материалов верха для специальной одежды для горноспасателей.

Разработан алгоритм выбора типа и структуры математической модели теплообмена человека с окружающей средой.

Построена математическая модель теплообмена системы «Человек - термозащитная одежда - окружающая среда». С помощью программы, реализующей модель на ЭВМ, произведена оптимизация распределения элементов системы охлаждения по участкам туловища человека. Сравнение результатов расчета с результатами исследований комплектов снаряжения и литературными данными, позволило сделать вывод об адекватности математической модели реальной картине теплообмена человека с окружающей средой.

На математической модели осуществлен расчет термозащитного костюма, предназначенного для эксплуатации человеком в условиях высоких (до +50°С) температур.

Разработаны эргономические схемы горноспасательных работ, на основании которых определены поправки к динамическим эффектам, рекомендуемым при проектировании специальной одежды общего назначения, с учетом ограничений, обусловленных наличием респиратора в комплекте снаряжения. Разработаны критерии оценки эргономичности конструкции противотеплового костюма и проведена его оценка, которая подтвердила улучшения динамических характеристик образца ПТК «Дон-1»по сравнению с ранее использованным костюмом.

Установлена математическая зависимость между параметрами проймы и рукава и определены их оптимальные значения для обеспечения угла подъема рукава до 120 градусов, что повышает уровень эргономичности конструкции изделия.

В результате изучения специфики дополнительного снаряжения горноспасателя разработан комплект специальной одежды.

Для обеспечения оперативного контроля над тепловым состоянием человека в высокотемпературной зоне разработано специальное термоконтрольное устройство.

С целью проведения квалифицированного тестирования специальной термозащитной одежды разработан измерительно-расчетный комплекс. На его основе испытан в имитационной термокамере противотепловой комплект «Дон-1».

Установлено, что срок непрерывного пребывания в комплекте «Дон-1» превышает аналогичные показатели ранее использованных костюмов на 16,7%, что повышает вероятность обнаружения и спасения жизней людей, пострадавших во время аварии на угольных шахтах.

1. Соболев Г.Г. Горноспасательное дело. 2-изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1979.-432с.

2. Горноспасательные работы в шахтах при высоких температурах / Сборник статей .- Москва-Харьков.: Углетехиздат, 1957. -214с.

3. Справочное руководство по применению специальной одежды, обуви и средств индивидуальной защиты на предприятиях угольной промышленности. / Н.И. Рассолов, Е.Г. Трубников, Н.И. Попов и др. -Кемерово.: Исток., 1978. 194с.

4. Романов В.Е. Системный подход к проектированию специальной одежды.

5. М.: Легк. и пищ. пром., 1981. 128с.

6. Казаченко Н.Г. Елисеев В.М. Краткий анализ аварии и группового несчастного случая в шахте «Центральная» ПО «Челябинскуголь» // Маркшейдерский вестник. 1994. - №2. - с.7-10.

7. Артемьев В.Н. О гигиенических требованиях к спецодежде различного назначения / Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. -Москва, 1967.-Вып 48. С.65-67.

8. Маршак М.Е. Физиология человека.- М.: Медгиз, 1946.-345с.

9. Витте Н.К. Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение. М: Медгиз, 1956.-234с.

10. Гуминер П.К. Изучение терморегуляции в гигиене и физиологии труда. -М.: Медгиз, 1962,- 147с.

11. Тихомиров И.И. Очерки по физиологии человека в экстремальных условиях. М., 1965. 192с.

12. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ -М.: недра, 1986.-254с.

13. Соболев Г.Г. Организация и ведение горноспасательных работ в шахтах. -3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1988. - 280с.

14. Яо-Ань-Цзы. Влагопотери и их возмещение. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н.: МТИ, 1962.-175с.

15. Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова З.С. Гигена одежды. М.: Легкая индустрия, 1979.-161с.

16. ГОСТ 12.4.011-87 «ССБТ. Средства защиты работающих. Классификация».- М.: Издательство стандартов, 1987.-6с.

17. ГОСТ 12.4.103-83 «Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная защитная. Средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация».- М.: Издательство стандартов, 1987.-6с.

18. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/А.М.Бакластов, В.М.Бродянский, Б.П.Голубев и др./ Под общ. ред. В.А.Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 552с.

19. Брандис С.А. Очерки по физиологии и гигиене труда горноспасателей. М., «Медицина», 1970. 248с.

20. Кокеткин П.П. Промышленное проектирование специальной одежды / П.П. Кокеткин, З.С. Чубарова, Р.Ф. Афанасьева. М.: Лег. и пищ. пром., 1982.- 183с.

21. Борычев Н.И., Ядыкин Г.И. Спецодежда для шахтеров: Справочное пособие. М.: Недра, 1973. - 308с.

22. Иткин М.З. Гигиеническое обоснование требований к специальной одежде горнорабочих основных профессий угольных шахт Донбасса. Автореф. дисс.на соиск. уч.ст к.т.н.- Донецк, 1972.-30с.

23. Гарвин Д. Стратегия успеха. -Филадельфия, 1997.- 78с.

24. Бузов Б.А. и др. Материаловедение швейного производства / Б.А.Бузов, Г.А.Модестова, Н.Д.Алыменкова.- 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Легпромбытиздат., 1986.-424с.

25. Рекомендации по выбору тканей для различных видов спецодежды.-Иваново, 1964.-189с.

26. Амирова Э.К., Сакулина О.В. Изготовление специальной и спортивной одежды: Учебник для ПТУ. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 256с.

27. Palka M. Higientssno-bisiologiesnaocena odsiesy robocsej // Gygyena/- Praga, 1983. №11. - s.59

28. Гущина К.Г Теплозащитные свойства материалов и пакетов одежды // Швейн. пром-ть.-1991. №5. -С.7-9.

29. Русинова A.M. Производственная одежда,- М.: Легкая индустрия, 1974. -167с.

30. Популярная медицинская энциклопедия / Под ред. Б.В. Петровской. М.: Советская энциклопедия, 1987 - 704с.

31. Стахорский B.C. Перспективы совершенствования индивидуальных средств защиты человека. Зарубежный опыт // Экология промышленного производства, 1994.- Вып.З. С.23-28.

32. Верб И.М. Современные способы изготовления специальной одежды из пленки. М.: Легкая индустрия, 1964. - 225с.

33. Научные исследования по специальной одежде. Тематический сборник. Под. Ред. к.т.н. В.Я. Давыдова. Москва-Иваново.: ВЦНИИОТ, 1973. 176с.

34. Разработка термоизолирующей одежды / Umbach Karl-Heinz; ВИНИТИ №1261; 53009.-6с. ил. Melliand/ textiller 1981 , Vol 62, р.360-364.

35. Patentschrift DE 2846139 C2

36. Eine neue Faser fur Schutzbekleidung geger Hitze und Feuer auf Basis Melaminoler/Berbner Chemitfas.-Teztilind, 1990.-№12. s. 154-158.

37. Калмыков П.Е. Методы гигиенического исследования одежды. Л.: Медгиз, I960.-149с.

38. Логинова Н.П., Полухина Л.М., Собко Т.Е., Тихонова В.Н. // Швейная промышленность, 1992. №6. - с.35-36.

39. Андабекова Г.К. Пути повышения качества теплозащитной спецодежды чабанов Казахстана. Диссертация на соиск.уч.степ: Киев, 1983. - 181с.3 9. Патент на изобретение RU 20911046 С1

40. Патент на изобретение RU 2110936 С1

41. Патент на изобретение RU 2105514 С1

42. Патент на изобретение RU 667213 С1

43. Offenlegungsschrift DE 4113 679 А1

44. Авторское свидетельство СССР №82370

45. Теплозащитная куртка ТК-50. Техническая инструкция и инструкция по эксплуатации. Донецк.: ВНИИГД, - 1985.-20с.

46. Вадковская Ю.В. Основные гигиенические принципы построения одежды в различных климатических условиях. Автореферат диссертации д.м.н. -М, 1946.-259с.

47. Теплозащитный комплект «Дон». Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Шахты.: ЦШВГСЧ, 1996.-15с.

48. Белокурова О.А., Кириллова М.Н., Белянкина Т.Б. Воздействие жидкого аммиака на деформационные свойства тканей // Межвузовский сборник научных трудов. Иваново, 1989. - 136с.

49. Яковлев В.Ф. Курс физики. Теплота и молекулярная физика: Учебн. пособие для студентов физ.-мат. факультетов. М.: Наука, 1976. 248с.

50. Черунова И.В., Бринк И.Ю., Денисова Т.В. К вопросу о способе теплоизоляции человека в условиях нагревающей среды // Прогресс-2000: Материалы Междунар. науч.-техн. конф- Иваново: ИГТА, 2000. С. 127-129.

51. Виноградов Ю.С. Математическая статистика а ее применение в текстильной и швейной промышленности: Учебн. пособие для специальностей текстильной и швейной промышленности. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Легкая индустрия, 1970. - 312с.

52. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для Вузов.- 5-е изд. перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1977.-479с.

53. Гущина К.Г. Методы оценки теплозащитных свойств тканей. Дисс.на соиск.уч.степ. к.т.н., М., 1969.-176с.

54. Некрасов Ю.Н., Родичева М.В., Уваров А.В. Прибор для определения теплозащитных свойств швейных материалов // «МГУДТ-70»: Тезисы международной методической конференции М.: МГУДТ, 2000.- с.59-60

55. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М.-Л.: Энергия, 1964,- 235с.

56. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров).- М.: Наука, 1968 720с.

57. Черунова И.В., Денисова Т.В., Румянская Н.С. Расчет теплового сопротивления одежды для зимнего спорта // Известия ВУЗов. СевероКавказский регион. Технические науки. 1999.- №3 - С. 27-29.

58. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М.: Наука, - 1979.- 199с.

59. Ефремов В.В., Жаворонков А.И., Стерликов А.В. Пути уменьшения респираторных теплопотерь человека с помощью математической модели //Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека»,- Москва, 1982.-С.28-30.

60. Stolwijk J.A.J., Hardi J.D. Themperature regulation in man. A theorical study. Pflugers Archiv,1966, vol291

61. Stolwijk J.A.J., Hardi J.D.Matematikal model of phisiological temperature regulation in man. Washington. 1971

62. Жаворонков А.И. Давыдов B.B. Расчет теплообмена системы «Человек-одежда» в процессе проектирования изделий // Швейная промышленность.-1976.-№6. -С.26-27

63. Цивина Т.А., Ажаев А.Н. Модель теплообмена человека и идентификация ее параметров // Физиология человека. -1979. Т.5. - №1. - С.32-34.

64. Бринк И.Ю. Расчет и исследование специальной пуховой теплозащитной одежды: Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М: МТИЛП. -1987. -150с.

65. Ермакова И.И. Исследование динамических процессов в системе терморегуляции человека методом цифрового моделирования: Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Киев. - 1974. -162с.

66. Расторгуева Л.Н. и др. Специальная одежда с улучшенными теплозащитными свойствами / Расторгуева Л.Н., Чубарова З.С., Левченко

67. A.Н. // Швейн. Пром-ть. 1991. - №1. - с.37-39.

68. Бартон А.С., Эдхолм О.Ж. Человек в условиях холода. М.: Иностранная литература, 1957.-346с.

69. Айзенштат Б.А., Денисов Ю.М., Карпачева О.Ф. Математическая модель терморегуляции человека при стационарных условиях в зависимости от метеорологических факторов // Труды Среднеазиатского НИ гидрометеорологического института, -1974.- №20.-С.45-47.

70. Черунова И.В., Бринк И.Ю. Принципы проектирования специальной одежды для горноспасателей // Сб. трудов молодых ученых и аспирантов ДГАС. Шахты: ДГАС. - 1999. - вып. 31 .-С.28-29

71. Черунова И.В., Бринк И.Ю., Денисова Т.В. Особенности проектирования специальной одежды для горноспасателей // Межвузовский сборник научных трудов. Шахты: ДГАС. - 1999. - С. 89-91.

72. Бринк И.Ю., Похлебин А.В., Черунова И.В., Вяльцев В.М. К вопросусоздания эффективных средств противотепловой защиты // Уголь. 2000. - № 9- С. 46-47.

73. Черунова И.В., Бахвалов Ю.А. Бринк И.Ю., Филькин Г.В., Кудрявцев

74. Шипачев B.C. Основы высшей математики: Учебн.пособие для Вузов./ Под ред. А.Н. Тихонова. М.: Высшая школа, 1989. - 479с.

75. Жаворонков А.И., Сергеева Т.В., Панфилов Е.П. метод оценки тепловой защиты пакета материалов, применяемого в специальной обуви или одежде с обогревательными активными элементами. Кожевенно-обувная промышленность, №9, 1983.

76. Меликов Е.Х., Привалов А.А., Расторгуева JI.H. Метод расчета локальной теплоизоляции спецодежды. Швейная промышленность, 1998.- №6.-С.21-22.

77. Методы расчета сопряженных задач теплообмена / Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Костюк В.В., Берлин И.И.- М.: Машиностроение, 1985.- 232с.

78. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов / С.И.Исаев, И.А.Кожинов, В.И.Кофанов и др./ Под ред. А.И.Леонтьева.- М.: Высш.школа, 1979.-495с

79. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977.-568с.

80. Афанасьева Р.Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода. М.: Лешкая индустрия, 1977.-165с.

81. Человек. Медико-биологические данные. М.: Медицина, 1977. - 496с.

82. Агафонов А.В. Температура окружающей среды и здоровье. Алма-Ата.: Казахстан, 1983. - 94с.

83. Науменко И.М. К вопросу обоснования локализации нагревательных элементов в одежде с искусственным обогревом //Гигиена и санитария, 1979.- №12.-С.12-13.

84. A.Fleisch. Le metabolisme basal standart et sa determination an moyen du "Metabokalkulator".-Wilmor. 1951. - S.22.

85. Коробко O.B., Попкович B.H. Математическое описание теплообмена в биологическом объекте при общих тепловых воздействиях // Некоторые проблемы тепло- и массообмена. Минск, 1978.-178с.

86. Кухлинг X. Справочник по физике. М.: Мир, 1982. - 356с.

87. Дунаевская Т.Н., Коблякова Е.Б., Ивлева Г.С. Размерная типология населения с основами анатомии и морфологии: Учебник для Вузов легкой промышленности. 2-е изд., испр. и доп.- М.: Легкая индустрия, 1980.-216с.

88. Евтодий И.Ю., Романов В.Е., Голубев М.И. Статистический анализ спецодежды по размерным признакам // Швейная промышленность. -1996. -№3.-С.43.

89. Руководство по ведению горноспасательных работ в условиях высоких температур рудничной атмосферы. Донецк.: ВНИИГД, 1987.-145с.

90. Михеев М.А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1949.-348с.

91. Чубарова З.С. Методы оценки специальной одежды. М.: Легпромбытиздат, 1988. - 161с.

92. Наставление по тактико-технической подготовке рядового и командного состава ВГСЧ (Действия при разведке и спасении людей). -Новомосковск, 1994.-137с.

93. Новое в проектировании и изготовлении одежды: Межвузовский сборник научных трудов./ Ивановский текстильный институт им. М.В. Фрунзе -Иваново: ИТИ, 1984.-167с.

94. Коблякова Е.Б. Основы крнструирования одежды. М.: Легкая индустрия, - 1980. -441с.

95. Эргономика. Проблемы приспособлений условий труда к человеку / Под ред. Венда Б.Ф.- М.: Мир, 1971. 421с.

96. Шеррер Ж. Физиология труда (эргономия). М.: Медицина, 1973. 145с.

97. Чубарова З.С. Эргономические методы оценки качества конструкции специальной одежды. М., 1986. - 27с.

98. Микова Е.В., Меликов Е.Х., Захарова А.А., Салтыкова B.C., Бахшиева Л.Т. Тепломассообменные свойства материалов и пакетов теплозащитной одежды. Швейная промышленность, №6, 2000, с.37-38.

99. Исследование теплозащитных свойств одежды / Hanada Kayko; ВИНИТИ.- № 390. 7с. Сэньи сэйхин, 1979.- Т.20.- №7.- С. 273-279.

100. Жаворонков А.И., Сергеева Т.В., Панфилов Е.П., Родионов А.Ф. Расчет специальной теплозащитной обуви и одежды. Кожевенно-обувная промышленность, №6, 1983.

101. Колесников П.А. Теплозащитные свойства одежды. М. Легкая индустрия,- 1965.-154с.

102. Малышева А.Е. Гигиенические вопросы радиационного теплообмена человека с окружающей средой. Л.: Медгиз, 1963.-109с.

103. Патент на изобретение RU 2112409 С1

104. Патент на изобретение RU 2076619 С1