устройство для обеспечения вентиляции пододежного пространства

Формула изобретения

Устройство для обеспечения вентиляции пододежного пространства, содержащее равномерно размещенные ребра-валики и вентиляционные каналы, отличающееся тем, что ребра-валики выполнены из гидрофобной ткани, содержат на боковой поверхности компенсационные отверстия и заполнены пористым упругим материалом, например синтепоном, и связаны с телом, выполненным из пластического вещества, например пенополиэтилена, тело и основания ребер связаны с сетчатой тканью, а вентиляционные каналы образованы сетчатой тканью, боковыми поверхностями ребер и телом, а в теле над вентиляционными каналами выполнены вертикальные сквозные отверстия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, одежды, специальной одежды и может быть использовано для профилактики перегрева организма в условиях повышенной температуры окружающей среды.

Для удаления эндогенного тепла используют воздушно-жидкостные обладающие костюмы, эффективность которых зависит от технических средств (В.М. Гусев Теплоснабжение и вентиляция, изд. 2-у, Л.: Стройиздат, 1975, 231 с.; Э. Адольф Физиология человека в пустыне. М.: Иностранная литература, 1952, 360 с.; В.С. Кащеев, Е.И. Кузнец Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека в условиях высоких температур. М.: Медицина, 1986, 254 с.).

Недостатком указанных средств является высокая стоимость, не высокая надежность.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является нижняя одежда для вентилирования защитной верхней одежды (заявка на изобретение Великобритании N 2108822 от 25.05.83). Одежда имеет равномерно разнесенные приподнятые ребра, образующие каналы для циркуляции воздуха между кожей и верхней одеждой.

Недостатками указанной одежды являются невозможность предотвращения экзогенного поступления тепла от внешних источников и невысокая эффективность удаления эндогенного тепла, невысокие защитные свойства от механических воздействий на тело человека.

Цель изобретения - снизить поступление экзогенного тепла и обеспечить удаление эндогенного тепла, повысить защитные свойства устройства от воздействия травмирующих агентов.

Цель достигается тем, что устройство содержит равномерно размещаемые ребра и вентиляционные каналы, при этом, ребра-валики выполнены из гидрофобной ткани, содержат на боковой поверхности компенсационные отверстия и заполнены пористым упругим материалом, например, синтепоном и связаны с телом, выполненным из пластического вещества, например, пенополиэтилена, тело и основания ребер связаны с сетчатой тканью, а вентиляционные каналы образованы сетчатой тканью, боковыми поверхностями ребер и телом, а в теле над вентиляционными каналами выполнены вертикальные сквозные отверстия.

На чертеже представлен общий вид устройства.

Устройство содержит равномерно размещенные ребра-валики (1) и вентиляционные каналы (2), причем ребра-валики (1) выполнены из гидрофобной ткани, содержат на боковой поверхности компенсационные отверстия (3), заполнены пористым упругим материалом, например синтепоном, и связаны с телом (4), выполненным из пластического вещества, например пенополиэтилена; тело (4) и основания ребер-валиков (1) связаны с сетчатой тканью (5), а вентиляционные каналы (2) образованы сетчатой тканью (5), боковыми поверхностями ребер-валиков (1) и телом (4), а в теле (4) над вентиляционными каналами (2) выполнены вертикальные сквозные отверстия (6).

Устройство работает следующим образом.

Сетчатая ткань (5), находящаяся на нижней поверхности ребер-валиков (1), размещается на поверхности тела человека, сетчатая ткань (5), находящаяся на теле (4), расположена под одеждой. Эндогенное тело через сетчатую ткань (5) поступает в вертикально расположенные вентиляционные каналы (2) и по закону физики нагретый воздух поднимается вверх по каналу (2). При этом поток воздуха увлекает за собой пары выделяющего пота, проникающие через сетчатую ткань (5) в вентиляционные каналы (2). При наличии внешних источников тепла возникает нагрев верхней одежды и создается температурный градиент между кожей и верхней одеждой, обеспечивающий увеличение скорости потока воздуха в вентиляционных каналах (2) и увеличение эффективности проникновения пота в вентиляционные каналы (2) и его испарения. При движении человека эффективность удаления тепла влажными путями увеличивается за счет меняющейся деформации каналов и внешнего напора воздуха. При механическом воздействии на устройство происходит деформация ребер-валиков (1), выполненных из гидрофобной ткани, и воздух из пор материала-наполнителя вытесняется наружу через компенсационные отверстия (3). При этом часть энергии воздействия расходуется на сжатие наполнителя и вытеснение воздуха из ребер-валиков.

Устройство может быть выполнено в виде модулей, из которых можно формировать пододежные комплексы, для соответствующих частей тела: вентиляционно-амортизирующие жилеты, брюки и т.д.

В состоянии относительного покоя организм человека выделяет около 80 ккал/ч тепла, а при работе эта величина может возрасти в 12 раз (960 ккал/ч).

При работе в условиях повышенной солнечной радиации человек может дополнительно получать экзогенного тепла до 180 ккал/ч.

В целях предотвращения теплового перегрева организма человека возникает необходимость в удалении с его тела от 230 до 1100 ккал/ч и, учитывая, что в жарком, сухом или влажном климате теплоотдача организма человека осуществляется главным образом влажными путями, т.е. путем испарения пота. Чтобы обеспечить тепловой баланс организма с окружающей средой в супраоптимальных температурных условиях, необходимо выделять пота от 400 до 1800 г/ч. При этом охлаждающий эффект зависит от величины испаряемого пота.

Основными участками отдачи тепла из организма человека являются нижние и верхние конечности, затем дыхательная система, туловище и голова.

Усиление интенсивности выделения пота ведет к быстрому намоканию одежды в области конечностей, прилипанию ее к коже, при этом полностью нарушается естественная вентиляция подкостюмного пространства, возникают неприятные, дискомфортные ощущения, появляются намины и протертости в области стоп, покраснения в подмышечных, подколенных и паховых областях.

Расчет объема воздуха, проходящего через вентиляционный канал при наличии температурного градиента между верхним слоем устройства и поверхностью кожи, осуществляется по формуле

V = v S,

где

V - объем воздуха, проходящего по вентиляционному каналу за единицу времени, м³/с;

v - скорость движения воздуха в вентиляционном канале, м/с;

S - площадь сечения вентиляционного канала, м².

Подставляя в формулу значения (v = 0,01 м/с, S = 0,0001 м²), получим

V = 0,01 0,0001 = 0,000001 (м³/с)

или

V = 0,000001 3600 = 0,0036 (м³/ч)

Таких вентиляционных каналов в модуле может быть по 25 - на груди и на спине - и общий объем воздуха, проходящего по вентиляционным каналам за единицу времени, составит

V₀ = 0,0036 (25+25) = 0,18 (м³/ч)

Для обеспечения минимального объема воздуха, позволяющего получить требуемую вентиляцию пододежного пространства, необходима скорость движения воздуха 0,2 м/с при площади сечения вентиляционного канала 0,0001 м² (10 х 10 мм²).

С увеличением размеров вентиляционных каналов до 10 х 20 мм² объем воздуха за единицу времени в устройстве будет составлять при скоростях: 0,01 м/м, 0,05 м/с, 0,1 м/с, 0,2 м/с, соответственно - 0,36 м³/ч; 1,8 м³/ч; 3,6 м³/ч; 7,2 м³/ч.

Существенное увеличение скорости движения воздуха в вентиляционных каналах может быть достигнуто при ходьбе, а также при наличии ветрового напора за счет имеющихся сквозных отверстий.

Объем воздуха за единицу времени порядка 8 м³/ч - увеличивает испарение пота и может обеспечить 4-х часовую экспозицию в супрооптимальных условиях в наиболее жаркое время дня.

Кроме перечисленного, устройство обеспечивает защиту от кровососущих насекомых, колючих растений, снижает запреградное воздействие боевых ударных нагрузок на СИЗ и при контакте с твердыми предметами и почвой, повышает плавучесть.