КОСТЮМ БОЕВОЙ ОДЕЖДЫ СПАСАТЕЛЕЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ГОРЯЩИХ ОБЪЕКТОВ ПРИ НАЛИЧИИ ЛЕТЯЩИХ И ПАДАЮЩИХ ПРЕДМЕТОВ РАЗРУШАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2015 года по МПК F41H1/02 

Изобретение относится к снаряжению спасателей в сфере чрезвычайных ситуаций. Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является костюм боевой одежды спасателей по патенту РФ №2495609 [прототип], 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») [1]. 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, H, 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, H, 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°C, с, не менее 300 300 300 Устойчивость к контакту с нагретыми до +400°C 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. Проведенные испытания показали, что изготовленный экспериментальный образец полностью соответствует требованиям норм пожарной безопасности НПБ 29-2000 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/м², с, не менее 10 10 5 Водопроницаемость, мм. вод. ст., не менее 1000 1000 220 Устойчивость к воздействию слабых (до 20%) кислот и щелочей (H₂SO₄,HCl,KOH, NaOH), 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, а также от радиоактивного излучения.

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 при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, а также при наличии радиоактивного излучения.

Это достигается тем, что в костюме боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, 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 сапог 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 внешний 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.

Костюм боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта 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 сапог 5 из огнезащитного и устойчивого к механическим воздействиям (в том числе сейсмического характера) материала (на чертеже не показано). 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 сек, а лицевого щитка 9-10 сек. 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 надевается 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 плечевые суставы и кисти рук (на чертеже 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.

Промежуточный слой 20, расположенный между внешней оболочкой 19, и слоем 21, обращенным к телу оператора, может быть выполнен упругим из ферромагнитной ткани, содержащей основу, связующее полимерное вещество и порошок ферромагнитного материала, при этом основа ткани выполнена способом ткачества полотняным переплетением, при этом основные и уточные нити выполнены чередующимися лавсановыми и магнитомягкими мононитями, количество нитей на один метр составляет 5000÷7000, магнитомягкие мононити выполнены из супермаллоя либо из молибденового пермаллоя с размером поперечника 0,05÷0,1 мм, а лавсановые нити имеют линейную плотность 10÷20 текс, в качестве ферромагнитного порошка используют порошок высококоэрцитивного сплава, причем содержание компонентов в ткани по массе находится в соотношении, мас.%: нити лавсана 10÷15; мононити магнитомягкого материала 20÷25; связующее полимерное вещество - акриловые сополимеры 10÷15; порошок высококоэрцитивного сплава 50÷55.

Костюм боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, 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.

Намагничивая ткань слоя 20 в разных направлениях, используя магнитомягкие мононити из супермаллоя или молибденового пермаллоя, прикладывая внешнее магнитное поле разной величины, варьируя при этом его направление, можно управлять характеристиками магнитного поля, создаваемого тканью в целом и в микрообъемах, ограниченных магнитомягкими мононитями. Изменение же магнитного поля в указанных выше зонах позволяет управлять свойствами магнитных систем, в которых используется ферромагнитная ткань, а также процессом экранирования радиоактивного излучения при изменении длины волны и мощности данного излучения.

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.

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

Источники информации

1. Костюм боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта / Аюбов Э.Н., Прищепов Д.З., Кочетов О.С., Жданенко И.В., Пашков А.А. / Патент на изобретение RU 2495609 C1, опубл. 20.10.2013, бюл. №29.

Изобретение относится к снаряжению спасателей в сфере чрезвычайных ситуаций. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности конструкции одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, а также при наличии радиоактивного излучения. Костюм боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, содержит 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 сапог 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 содержит 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. 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 внешний 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. 2 табл., 9 ил.

Костюм боевой одежды спасателей, действующих в условиях горящих объектов при наличии летящих и падающих предметов разрушающегося объекта, 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 сапог 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, а 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 внешний оболочкой, и слой, обращенный к телу оператора, выполнены из перфорированного полимерного материала, например арамидного волокна, отличающийся тем, что промежуточный слой, расположенный между ними, выполнен упругим из ферромагнитной ткани, содержащей основу, связующее полимерное вещество и порошок ферромагнитного материала, при этом основа ткани выполнена способом ткачества полотняным переплетением, при этом основные и уточные нити выполнены чередующимися лавсановыми и магнитомягкими мононитями, количество нитей на один метр составляет 5000÷7000, магнитомягкие мононити выполнены из супермаллоя либо из молибденового пермаллоя с размером поперечника 0,05÷0,1 мм, а лавсановые нити имеют линейную плотность 10÷20 текс, в качестве ферромагнитного порошка используют порошок высококоэрцитивного сплава, причем содержание компонентов в ткани по массе находится в соотношении, мас.%: нити лавсана 10÷15; мононити магнитомягкого материала 20÷25; связующее полимерное вещество - акриловые сополимеры 10÷15; порошок высококоэрцитивного сплава 50÷55.