костюм боевой одежды спасателя

Формула изобретения

Костюм боевой одежды спасателя, содержащий боевую одежду спасателей, обладающую огнезащитными свойствами и состоящую из куртки с рукавами и капюшоном с защитным прозрачным элементом, расположенным в рабочем состоянии на лицевой части головы, а также брюк с подтяжками и жестким ремнем и виброзащитной обувью из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям сейсмического характера материала, причем в качестве ткани для верха боевой одежды используется термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар», а также содержащий защитный шлем фирмы «Cromwell F600» с высоким уровнем комфортности и жилет защитный, который состоит из тканевой подкладки, соединенной с защитной оболочкой, а в тканевой подкладке закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов на поясном ремне брюк, а защитная оболочка крепится на упругих каркасных стойках и содержит внешний и внутренний защитные пакеты, между которыми размещена прокладка, выполненная в виде ленты с зафиксированными складками, размещенными с постоянным шагом со стороны защищаемого объекта, и помещена последовательно в две внешние оболочки, а внешний пакет, обращенный в окружающую оператора среду, выполнен многослойным, причем каждый слой изготовлен в виде связанных между собой колец, в качестве материала которых использована нержавеющая сталь, при этом слои расположены с перекрытием просвета колец их сочленением, а внутренний защитный пакет выполнен трехслойным, при этом слой, контактирующий с внешней оболочкой, и слой, обращенный к телу оператора, выполнены из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а промежуточный слой, расположенный между ними, выполнен упругим из упругих сетчатых элементов, при этом плотность сетчатой структуры упругоэластичных сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³ 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм 0,15 мм, отличающийся тем, что виброзащитная обувь выполнена с пневматическими демпфирующими устройствами и содержит подошву и верх, а также герметичную полость, размещенную в нижней части обуви, охватывающую стопу и снабженную обратным клапаном, при этом герметичная полость выполнена в виде пневматического демпфирующего устройства, состоящего из двух заполненных сжатым воздухом герметичных упругодемпфирующих плоских оболочек, расположенных в границах контура подошвы и выполненных в плане квадратной формы, а также соединенных между собой эластичной трубкой с капиллярным дросселем и расположенных соответственно в носочной и пяточной частях подошвы обуви, при этом оболочка, расположенная над каблуком, посредством трубки соединена с обратным клапаном, унифицированным с вентилем велосипедной шины для подкачки от источника сжатого воздуха и сообщения с внешней средой, а каблук выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластиката «Агат», «Антивибрит», «Швим», при этом над пневматическим демпфирующим устройством размещена эквидистантная и конгруентная ей упругая герметичная оболочка, заполненная силиконовой жидкостью, а над ней расположена стелька, выполненная из иглопробивного материала «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а в качестве материала подошвы может использоваться вибропоглощающий материал, например эластомер или полиуретан со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30÷45%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к снаряжению спасателей в сфере чрезвычайных ситуаций, действующих в условиях горящих объектов, прямых и косвенных поражающих факторов пожара, в том числе механического воздействия частей разрушающегося сооружения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является костюм боевой одежды пожарных спасателей, описанный в обзорной статье авторов: Русецкий Ю.Г., Иванов А.В. Костюм боевой одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты. Фирма «Волброк», [1] - сайт http://volbrok.ru/article01.shtml, [прототип], и состоящий из куртки с отстегивающимся капюшоном и брюк, при этом в качестве ткани для верха боевой одежды была использована разработанная в рамках задания ГНТП «Чрезвычайные ситуации» термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар» (ТУ РБ 300620644.008-2003 «Ткани огнетермостойкие суровые для одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты»). Сравнительная характеристика важнейших технико-экономических показателей термостойкой ткани верха костюма боевой одежды пожарного-спасателя представлена в табл.1. Разработаны и утверждены технические условия ТУ РБ 300620644.007-2003 «Костюм боевой одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты». В статье описан ход научно-исследовательской работы, проведенной Научно-исследовательским центром (НИЦ) Витебского областного управления МЧС (Республика Беларусь).

Таблица 1
Важнейшие технико-экономические показатели разработанной термостойкой ткани для верха костюма боевой одежды пожарного-спасателя
Показатель	Созданный материал	Лучший российский аналог (СВМ)	Лучший западный аналог (Номекс)
Поверхностная плотность, г/м2 , не более	270	220	265
Разрывная нагрузка, Н, не менее:
по основе	1400	1200	1200
по утку	1000	1000	1000
Удлинение при разрыве, %, не менее:
по основе	33	20	20
по утку	22	22	20
Раздирающая нагрузка, Н, не менее:
по основе	100	100	80
по утку	120	100	60
Усадка после нагревания, %, не более	5	7	12
Устойчивость к воздействию температуры окружающей среды до +300°С, с, не менее	300	300	300
Устойчивость к контакту с нагретыми до +400°С твердыми поверхностями, с, не менее	10	10	5

Проведены испытания пакета материалов, материала верха полученного образца на соответствие теплофизических и физико-механических показателей требованиям норм пожарной безопасности [1]. Проведенные испытания показали, что изготовленный экспериментальный образец полностью соответствует требованиям для боевой одежды пожарных-спасателей I уровня защиты, обеспечивает удобство в динамике при выполнении работ пожарных-спасателей. Разработанный костюм защищает тело человека не только от высокой температуры, тепловых потоков большой интенсивности, но и от возможных выбросов пламени. Расчет технико-экономических показателей позволяет сделать вывод о целесообразности и экономичности изготовления одежды пожарных-спасателей из материала отечественного производства.

Сравнительная характеристика важнейших технико-экономических показателей костюма боевой одежды пожарного-спасателя указана в табл.2.

Таблица 2
Технико-экономические показатели костюма боевой одежды пожарного-спасателя
Показатель	Созданный образец	Лучший российский аналог (СВМ)	Лучший западный аналог (Номекс)
Устойчивость к воздействию теплового потока:
5,0 кВт/м2, с, не менее	250	240	240
40,0 кВт/м 2, с, не менее	10	10	5
Водопроницаемость, мм вод. ст., не менее	1000	1000	220
Устойчивость к воздействию слабых (до 20%) кислот и щелочей (H 2SO4, НСl, КОН, NaON), объем стока при нулевом проникновении, %, не менее	80	80	80

Недостатком известного костюма боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, является его слабая степень защиты от механического воздействия колющих и режущих предметов разрушающегося объекта.

В настоящее время для защиты от механического воздействия колющих и режущих предметов, летящих и падающих от разрушающегося объекта, известен жилет защитный по патенту РФ № 2426059 (аналог заявленного объекта), который состоит из тканевой подкладки, в которой закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов на поясном ремне, где закреплена защитная оболочка от механического воздействия.

Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности конструкции одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов и при наличии сейсмически опасных зон.

Это достигается тем, что в костюме боевой одежды спасателя, содержащем боевую одежду спасателей, обладающую огнезащитными свойствами и состоящую из куртки с рукавами и капюшоном с защитным прозрачным элементом, расположенным в рабочем состоянии на лицевой части головы, а также брюк с подтяжками и жестким ремнем и виброзащитной обувью из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям сейсмического характера материала, причем в качестве ткани для верха боевой одежды используется термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар», а также содержащем защитный шлем фирмы «Cromwell F600» с высоким уровнем комфортности и жилет защитный, жилет защитный состоит из тканевой подкладки, соединенной с защитной оболочкой, а в тканевой подкладке закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов на поясном ремне брюк, а защитная оболочка крепится на упругих каркасных стойках и содержит внешний и внутренний защитные пакеты, между которыми размещена прокладка, выполненная в виде ленты с зафиксированными складками, размещенными с постоянным шагом со стороны защищаемого объекта, и помещена последовательно в две внешние оболочки, а внешний пакет, обращенный в окружающую оператора среду, выполнен многослойным, причем каждый слой изготовлен в виде связанных между собой колец, в качестве материала которых использована нержавеющая сталь, при этом слои расположены с перекрытием просвета колец их сочленением, а внутренний защитный пакет выполнен трехслойным, при этом слой, контактирующий с внешней оболочкой, и слой, обращенный к телу оператора, выполнены из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а промежуточный слой, расположенный между ними, выполнен упругим из упругих сетчатых элементов, при этом плотность сетчатой структуры упругоэластичных сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³ 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм...0,15 мм.

На фиг.1 и 2 представлен эскиз модели костюма боевой одежды спасателя (вид спереди и сзади соответственно), на фиг.3 - общий вид защитного шлема боевой одежды спасателя, на фиг.4, 5, 6 - технический эскиз соответственно куртки, капюшона и брюк, на фиг.7 изображена профильная проекция защитного жилета, на фиг.8 - фронтальная проекция защитного жилета, на фиг.9 - схема защитной оболочки защитного жилета, на фиг.10 представлен продольный разрез предлагаемой конструкции виброзащитной обуви с пневматическими демпфирующими устройствами, на фиг.11 - аксонометрическая проекция подошвы без верха обуви.

Костюм боевой одежды спасателя, действующего в условиях горящих объектов и при наличии сейсмически опасных зон, является комплектом из следующих объектов.

Боевая одежда спасателей (фиг.1, 2, 4, 5, 6), обладающая огнезащитными свойствами и состоящая из куртки 1 с рукавами 2 и капюшоном 6 с защитным прозрачным элементом 3, расположенным в рабочем состоянии на лицевой части головы, а также брюк 4 с подтяжками и жестким ремнем и виброзащитной обуви с пневматическими демпфирующими устройствами 5 из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям (в том числе сейсмического характера) материала (фиг.10-11). В качестве ткани для верха боевой одежды используется термостойкая ткань из пряжи из полифениленоксадиазольного волокна и комплексной нити «Русар» (ТУ РБ 300620644.008-2003 «Ткани огнетермостойкие суровые для одежды пожарных-спасателей первого уровня защиты»).

Следующим элементом защиты, используемым в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, является защитный шлем (фиг.3) фирмы «Cromwell F600», используемый большинством пожарных в Великобритании и имеющий репутацию шлема с высоким уровнем комфортности (двойная сертификация СЕ как шлема, так и визора, обеспечивающая максимальную защиту головы и лица). Материал наружной оболочки 7 шлема - стекловолокно с покрытием огнестойкой краской, имеющей стойкость к воздействию открытого пламени корпуса каски 7 с верхней налобной защитной частью 8 не менее 15 с, а лицевого щитка 9-10 с. Легко заменяемая верхняя налобная защитная часть 8 предохраняет визор 9 и переднюю часть шлема, где происходит больше всего повреждений. Визор выполнен из поликарбоната и защищает самую важную часть шлема и легко заменяется при повреждении; обеспечивает широкий обзор, оптически правильный для защиты от искажений. Комфортную температуру поддерживает внутренний изолирующий слой. Шлем совместим со всеми видами дыхательных аппаратов. Имеется простая четырехпозиционная регулировка для всех размеров головы (52-63 см) с помощью специального механизма. Шлем может быть подвинут вперед или назад на голове посредством ободка над бровями. Ободок вокруг бровей очень мягкий - для оптимального комфорта. Высота посадки регулируется натяжением или ослаблением подбородочного ремешка 10. Огнестойкий, быстро отстегивающийся подбородочный ремешок выдерживает статическую нагрузку 500 Н. Угол шлема регулируется поворотом ободка над бровями (также обеспечивается совместимость с дыхательным аппаратом).

Технические характеристики: вес - 1320 грамм, каска выдерживает вертикальный удар тупого предмета с энергией 80 Дж; при вертикальном ударе острым предметом с энергией 30 Дж исключено его касание поверхности головы; визор выдерживает одиночные удары груза с энергией 1,2 Дж с сохранением работоспособности поворотно-фиксирующего устройства; соединение деталей внутренней оснастки с корпусом каски в каждой точке прикрепления выдерживает нагрузку 80 Н. Корпус каски защищает от поражения электрическим током напряжением 400 В.

Следующим элементом защиты, используемым в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, является жилет защитный (фиг.7, 8, 9), который осуществляет защиту человека-оператора от внезапных ударов механического воздействия со стороны окружающей горящей среды и который одевается под куртку 1. Выполнение из упругого материала каркасных стоек 12, соединенных с ремнем брюк 4, позволяет сдемпфировать удар (сделать его упругим), а защитная оболочка 13 предотвращает ранение кожного покрова спасателя.

Жилет защитный состоит из тканевой подкладки 11, в которой закреплены упругие каркасные стойки 12 посредством фиксаторов 14 на жестком поясном ремне брюк 4. Защитная оболочка 13 крепится на упругих каркасных стойках 12. Защитная оболочка 13 может быть закреплена на каркасных стойках 12 по всей площади торса спасателя, включая и плечевые суставы и кисти рук (не показано).

Защитная оболочка 13 содержит внешний 15 и внутренний защитные пакеты, между которыми находится прокладка 17 со складками 18, помещенными в оболочку 19. Прокладка 17 выполнена в виде ленты с зафиксированными складками 18, размещенными с постоянным шагом со стороны защищаемого объекта, и помещена последовательно в две внешние оболочки 19. Внешний пакет 15, обращенный в окружающую среду, выполнен многослойным, причем каждый слой изготовлен в виде связанных между собой колец, в качестве материала которых использована нержавеющая сталь. При этом слои расположены с перекрытием просвета колец их сочленением. Внутренний защитный пакет выполнен трехслойным, при этом слой 16, контактирующий с внешний оболочкой 19, и слой 21, обращенный к телу оператора, выполнены из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, а промежуточный слой 20, расположенный между ними, выполнен упругим из упругоэластичных сетчатых элементов, при этом плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³ 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм...0,15 мм.

Виброзащитная обувь 5 с пневматическими демпфирующими устройствами (фиг.10-11) включает в себя подошву 28 с каблуком 29 и верх 23, между которыми размещено пневматическое демпфирующее устройство, состоящее из двух заполненных сжатым воздухом герметичных упругодемпфирующих плоских оболочек 24 и 26 (фиг.11), выполненных в плане квадратной формы и соединенных между собой эластичной трубкой 30 с капиллярным дросселем 31, расположенных соответственно в носочной и пяточной частях подошвы 28 обуви, при этом оболочка 26, расположенная над каблуком 29, посредством трубки 32 соединена с обратным клапаном 25, унифицированным с вентилем велосипедной шины для подкачки от источника сжатого воздуха (не показано) и сообщения с внешней средой.

Каблук 29 выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».

Над герметичными оболочками 24 и 26, расположенными в границах контура подошвы 28, размещена эквидистантная и конгруентная ей упругая герметичная оболочка 22, заполненная силиконовой жидкостью, а над ней расположена стелька 27, выполненная из иглопробивного материала типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна. В качестве материала подошвы 28 может использоваться вибропоглощающий материал, например эластомер или полиуретан, со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30÷45%.

В качестве материалов герметичных упругодемпфирующих плоских оболочек 24 и 26 могут быть использованы следующие материалы: эластомеры, например резина, литьевой полимер, а также полиуретан, резинокордная оболочка.

Костюм боевой одежды спасателя, действующего в условиях горящих объектов и при наличии сейсмически опасных зон, работает следующим образом.

При большой кинетической энергии механического воздействия или поражающего элемента может быть пробит внешний защитный пакет 15 с потерей в определенной степени этой энергии. Но к внутреннему защитному пакету поражающий фрагмент подходит с меньшей скоростью и, как следствие, с меньшей энергией, что обеспечивает непробитие жестких слоев 16 и 21 материала этого слоя. При этом упругоэластичный материал 20 работает как амортизатор, снижая ударный импульс до безопасного уровня.

Если внешний слой 15 не пробит, прокладка 17 начинает работать как средство снижения ударного импульса. В этом случае происходит частичное поглощение энергии за счет смыкания складок и одновременное рассеивание ударного импульса по большей площади за счет воздуха, имеющегося между складками. При этом воздух постепенно выходит из-за нагрузки из оболочек, что позволяет растянуть ударный импульс во времени. Дальнейшее снятие ударного импульса происходит за счет внутреннего защитного пакета.

Виброзащитная обувь с пневматическими демпфирующими устройствами работает следующим образом.

Под воздействием веса человека-оператора упругая герметичная оболочка 22, заполненная силиконовой жидкостью, благодаря своей эластичности, а также герметичные упругодемпфирующие плоские оболочки 24 и 26, расположенные соответственно в носочной и пяточной частях подошвы 28, принимают форму стопы человека. Оболочки 24 и 26, благодаря упругим свойствам внутреннего наполнителя оболочек - воздуха, и демпфирующим свойствам капиллярного дросселя 31, являются эффективной пневматической двухкамерной виброзащитной системой в общей системе виброзащиты: «обувь - человек». Упругая герметичная оболочка 22, заполненная силиконовой жидкостью, смягчает и также эффективно демпфирует нагрузки при ходьбе, а также устраняет перекос стопы при неровностях, защищая стопу от вывиха. Для повышения эффективности работы пневматической двухкамерной виброзащитной системы «обувь - человек» давление в оболочках 24 и 26 можно изменить под вес человека, например дополнительно подкачав насосом воздух через клапан 25, или наоборот, выпустив его в атмосферу.

В зависимости от создаваемого давления в оболочках 24 и 26 можно регулировать высоту опоры стопы, обеспечивая плотное облегание стопы, а также создать комфортное чувство ходьбы, например «как по траве или мягкому ковру».

Предлагаемая конструкция виброзащитной обуви обеспечивает комфорт при ходьбе и лечебно-профилактический эффект за счет виброизоляции и демпфирования воздействующих на ступню нагрузок, а также за счет более точного и плотного охвата ноги.

Использование предлагаемого устройства существенно повысит безопасность спасателей при ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий.