РАДИОЗАЩИТНАЯ ОДЕЖДА Российский патент 1995 года по МПК A41D13/00 

Изобретение относится к охране труда и технике безопасности и предназначено для защиты от переоблучения людей, профессионально связанных с высокочастотными электромагнитными полями.

Известны различные варианты одежды, выполняющие функции средств индивидуальной защиты (СИЗ), применение которой снижает интенсивность воздействующего на организм человека электромагнитного поля. Защитный эффект такой одежды обеспечивается отражением значительной доли энергии электромагнитного излучения (ЭМИ) материалами, из которых она изготавливается. В качестве этих материалов используются ткани с вплетенными в них металлическими проводами, образующими сетчатый экран, или специальный электропроводящий текстиль. Этот признак, а именно наличие в одежде слоя материала, отражающего ЭМИ с эффективностью в десятки децибел, совпадает с одним из существенных признаков изобретения.

Характерной особенностью известных СИЗ является высокая эффективность отражения ЭМИ обеими сторонами используемых в СИЗ материалов, т.е. как внешней, так и внутренней сторонами одежды. Это свойство приводит к снижению защитных характеристик СИЗ вследствие сильно выраженных интерференционных и резонансных явлений в экранируемом одеждой объеме, так как при реальных характеристиках используемых в СИЗ материалов интенсивность ЭМИ в пучностях поля значительно превышает средний уровень.

Величина превышения находится в зависимости от коэффициента отражения и связана с ним соотношением
f(R) где R модуль коэффициента отражения ЭМИ внутренней стороной одежды.

У материалов, обычно применяемых для СИЗ, величина коэффициента отражения близка к единице, поэтому f(R) удобнее представлять в децибелах:
f(R) 20 lg(1-R), дБ.

Для реальных материалов она может составлять многие десятки децибел, что иллюстрируюется графиком на чертеже.

Местоположение пучностей меняется с изменением позы работающего, в ряде случаев они оказываются на участках тела, наиболее критичных к воздействию ЭМИ. Такие явления практически не поддаются контролю, поэтому, если не приняты специальные меры, то даже при высоких экранирующих свойствах материалов, используемых для изготовления традиционных СИЗ, интенсивность ЭМИ в пучности превышает предельно допустимый уровень (ПДУ).

Другой фактор, присущий известным СИЗ и снижающий их защитную эффективность, односвязность (единство) внутреннего объема. Вследствие этого попадающая внутрь электромагнитная энергия "перетекает" при изменении положения тела из одной области подкостюмного пространства в другую, что вызывает концентрацию энергии в одной из них и при описанных выше интерференционных и резонансных явлениях приводит к превышению ПДУ.

Цель изобретения повысить эффективность защиты.

Цель достигается тем, что радиозащитная одежда, включающая комбинезон, шлем, а при необходимости перчатки и бахилы, изготавливается из радиоотражающих текстильных материалов (или их пакета), внутренняя сторона которых поглощает или рассеивает ЭМИ. Это поглощение (или рассеивание) части энергии ЭМИ на внутренней поверхности СИЗ приводит к уменьшению интенсивности отраженной волны, что эквивалентно снижению коэффициента отражения. Так как у материалов, применяемых для СИЗ, коэффициент отражения ЭМИ отличается от единицы на тысячные или даже десятитысячные доли, то величина превышения поля в пучности (см. чертеж) составляет многие десятки децибел. Поэтому реальная защитная эффективность известных СИЗ оказывается значительно ниже потенциальной эффективности экранирования, которую могут обеспечить используемые для СИЗ материалы. Выполнение СИЗ из материалов (или их пакетов), внутренняя сторона которых поглощает (или рассеивает) ЭМИ, существенно изменяет ситуацию. Так как амплитуда отраженной волны в этом случае существенно меньше амплитуды падающей, то проявление интерференционных и резонансных эффектов в подкостюмном пространстве незначительно. Величина поля в защищаемом объеме выравнивается, напряженности полей в экстремумах становятся ближе к среднему значению. Измерения, проведенные на лабораторных макетах СИЗ, показали, что если в традиционных конструкциях вариации поля, вызываемые движениями человека (в зависимости от материалов, использованных для СИЗ), составляли 13-34 дБ, то при использовании внутренней рассеивающей подкладки они составили 2-7 дБ. Это означает, что для обеспечения заданной защитной эффективности СИЗ могут быть использованы более легкие, простые в производстве и дешевые материалы или при тех же материалах реально обеспечение существенно более высокой защиты.

Дополнительное (еще на 3-5 дБ) улучшение защитной эффективности обеспечивается разделением единого внутреннего объема на несколько не связанных между собой областей. В известных конструкциях СИЗ электромагнитная энергия, попадающая внутрь в подкостюмное пространство через различные участки поверхности одежды (или щели в ней), находящиеся, например, в области конечностей, частично "перетекает" в другие области защищаемого объема. В совокупности с явлениями интерференции и резонанса это вызывает увеличение интенсивности поля в пучности в несколько раз. Разделением внутреннего пространства, например, путем обеспечения плотного прилегания внутренней поверхности СИЗ к телу в области шеи, пояса, плечевых суставов и бедер устраняется перераспределение энергии и повышается эффективность защиты.

Таким образом, в предлагаемой конструкции радиозащитной одежды общей с прототипом является высокая отражающая способность внешней стороны защитного костюма. Но в отличие от прототипа имеется два существенных признака: исполнение оболочки из таких радиоотражающих материалов (или их пакета), внутренняя сторона которых поглощает или рассеивает ЭМИ, а также разделение единого (у прототипа) внутреннего объема на несколько не связанных между собой областей (у заявляемой одежды).

Выполнение одежды из материалов, внешняя сторона которых отражает ЭМИ, а внутренняя поглощает или рассеивает их в разных направлениях, а также разделение внутреннего подкостюмного пространства на несколько областей это признаки, достаточные для получения требуемого результата повышения эффективности защиты.

Вследствие высокой радиоотражающей способности внешней стороны защитной одежды обеспечивается ослабление интенсивности проникающего внутрь электромагнитного поля, а наличие внутри слоя материала, поглощающего электромагнитную энергию или рассеивающего падающие на него электромагнитные волны в разных направлениях, приводит к понижению электродинамической добротности такой конструкции и соответственно интенсивности интерференционных и резонансных феноменов. В результате разделения внутреннего подкостюмного пространства устраняется концентрация электромагнтитной энергии, проникшей через различные участки защитной оболочки, в одной из областей, что в совокупности со снижением интенсивности интерференционных проявлений уменьшает величину напряженности электрического и магнитного полей в максимумах, образующихся при наложении падающих и отраженных от внутренней поверхности одежды электромагнитных волн.

Выполнение радиозащитной одежды в таком виде кроме основного результата повышения эффективности защиты позволяет полнее реализовать защитные свойства материалов, используемых для СИЗ, в готовом изделии.

Отсутствие в прототипе признаков слоя в материале радиозащитной одежды, уменьшающего отражение ЭМИ с внутренней стороны, и перемычек, разделяющих подкостюмное пространство на несвязанные объемы, свидетельствует о новизне заявляемого технического решения. Необходимость этих признаков для достижения результата свидетельствует об их существенности и о том, что предложенное техническое решение отвечает требованию "существенность отличий".

Радиозащитная одежда включает комбинезон, шлем, при необходимости перчатки и бахилы. Все эти элементы выполняются из специальных текстильных материалов (или их пакета), одна сторона которых отражает ЭМИ с высокой эффективностью, а другая поглощает электромагнитную энергию или рассеивает падающие на нее электромагнитные волны в разных направлениях. Таким образом целесообразно изготавливать и защитные средства, используемые для частичной радиогерметизации защищаемого объема, например халаты, шорты, жилеты и др. Внутренний слой с поглощающими или рассеивающими свойствами, обеспечивая снижение интенсивности отражаемых ЭМИ, подавляет проявления интерференционных явлений, повышая тем самым эффективность защиты.

Разделение подкостюмного пространства на несвязанные между собой объемы может осуществляться, например, резиновыми манжетами, вшиваемыми в одежду и обеспечивающими плотное прилегание соответствующих элементов одежды к телу.

Испытания лабораторных макетов, в которых внешняя сторона была сшита из углеграфитовой ткани типа УУТ-2, а внутренняя (трикотажная) связана из нитей с ультрафиолетовыми волокнами, подтвердили возможность значительного (до 15-35 дБ) ослабления проявлений интерференции электромагнитных волн в защищаемом объеме и соответствующего повышения эффективности защиты СИЗ.

Использование: в области охраны труда и техники безопасности для предохранения людей от переоблучения электромагнитными волнами в качестве средства индивидуальной защиты. Сущность изобретения: радиозащитная одежда, внешняя сторона которой выполнена из радиоотражающего текстильного материала, а внутренняя сторона из материала, который поглощает электромагнитную энергию или рассеивает падающие на нее радиоволны в разных направлениях. Кроме того, в области шеи, плечевых суставов пояса и бедер имеются элементы, прижимающие одежду к телу. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. РАДИОЗАЩИТНАЯ ОДЕЖДА, включающая комбинезон, шлем, перчатки, бахилы, выполненные из радиоэкранирующих текстильных материалов, отличающаяся тем, что внутренняя сторона защитной одежды выполнена из материалов, которые поглощают электромагнитную энергию, или рассеивают падающие радиоволны в разных направлениях. 2. Одежда по п. 1, отличающаяся тем, что в области шеи, плечевых суставов, пояса и бедер она снабжена элементами, прижимающими ее к телу.