Опыт эксплуатации БЖ, в данной статье речь идёт о БЖ для силовых структур (МВД, ФСБ, УИН), в различных условиях показал, что от его конструкции зависят защищённость и боеспособность бойца в экстремальных ситуациях. Обладая большим весом и жёсткостью, БЖ известных конструкций во многих случаях оказывают негативное сковывающее действие, а с повышением защитной эффективности за счёт усложнения конструкции затрудняют процесс теплоотдачи организма носчика.
На кафедре конструирования швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии проведены теоретические и экспериментальные исследования по оптимизации конструктивного решения БЖ для наружного ношения в направлении повышения его комфортности и эффективности защиты. Результатом теоретических исследований явилось создание в рамках системного подхода методологии проектирования рациональной конструкции БЖ.
Для получения объективной оценки и подтверждения теоретических результатов проведены три серии испытаний по изучению воздействия образцов БЖ на механизм рефлекторной регуляции теплообмена человека с внешней средой в процессе трудовой деятельности.
Целью исследований явился аргументированный выбор оптимальной с точки зрения обеспечения нормального функционального состояния и физической работоспособности носчика конструкции БЖ.
Объекты исследования
Объектами исследования служили разные конструкции БЖ для наружного ношения, укомплектованные до второго класса защитной структуры по ГОСТ Р 50744-95 [1] посредством введения в состав пакета баллистического слоя из 26 слоёв пуленепробиваемой ткани ТСВМ и демпферной прокладки. БЖ предназначены для защиты от огнестрельного оружия типа пистолета Токарева ТТ, малокалиберного пистолета ПСМ [1]. При одинаковой защитной функции БЖ отличались видом используемых для изготовления чехла материалов и структурой пакета.
Чехлы БЖ были изготовлены из разных по показателям физико-гигиенических свойств материалов:
- модель 1 - новый камуфлированный материал с полимерным дискретным покрытием (МДП) состава «хлопкополиэфирная ткань + поливинилхлоридное одностороннее точечное покрытие»;
- модель 2 - известная хлопчатобумажная камуфлированная ткань;
- модель 3 - известная капроновая камуфлированная ткань.
БЖ модели 1 был дополнительно снабжён внутренним гигиеническим слоем из льняной ткани, расположенным в межлопаточной области и предназначенным для поглощения продуктов перспирации.
Материал чехла БЖ является границей между телом носчика и внешней средой. С одной стороны, контактируя с нижележащими слоями одежды, он может оказывать негативное воздействие на состояние организма носчика из-за, например низких показателей гигиенических свойств. С другой стороны, материал чехла должен обладать высокими показателями прочностных, огнезащитных свойств. Применяемые известные для чехлов БЖ ткани отечественного производства (хлопчатобумажные, капроновые) не позволяют в полной степени обеспечить требуемый уровень показателей как гигиенических, так и защитных свойств, а зарубежные материалы на основе высокопрочных параи метаарамидных волокон, несмотря на высокий уровень данных показателей, не нашли применения в нашей стране вследствие их высокой стоимости и трудностей организации производства. Эта ситуация стимулирует поиск и разработку новых видов текстильных материалов, в которых оптимальный комплекс технических характеристик сочетался бы с невысокой стоимостью и доступностью в отечественном производстве. На базе НПО «Конверсипол» (г. Иваново) по заказу Министерства Обороны РФ разработаны новые материалы с полимерным дискретным покрытием (МДП), предназначенные для изготовления внешних слоёв СИБ, в том числе БЖ. Отсутствие научных знаний, позволяющих объективно оценить возможность применения новых материалов для производства БЖ, определило необходимость исследования функционального состояния и физической работоспособности носчика в БЖ, чехол которого выполнен из МДП.
Первая серия испытаний
Оценивали динамику изменения функционального состояния и физической работоспособности носчиков БЖ в условиях микроклиматической камеры лаборатории специальной одежды Ивановского НИИ охраны труда.
Перед началом испытания определены:
- параметры микроклимата. Выбраны параметры идентичные реальным условиям эксплуатации БЖ в условиях умеренного климата (зона IIIА, месяц VII) по данным метеорологического центра Ивановской области: средняя температура воздуха tв=+21°С, относительная влажность воздуха φ=45÷50 %, подвижность воздуха υ=0,3 м/с;
- мощность выполняемой работы - работа средней тяжести (энергозатраты 220 Вт);
- циклограмма испытаний (режим работы и измерений) - две работы по 50 минут с 10 минутным перерывом и периодом восстановления после второй работы.
Работу средней тяжести моделировали путём выполнения физических упражнений на автоматическом электронном велоэргометре.
В качестве носчиков были отобраны мужчины, прошедшие медицинское обследование и признанные годными к выполнению работ, в возрасте 21-26 лет одинакового телосложения и близкие по антропоморфным характеристикам.
Методика испытания заключалась в следующем.
Перед началом испытания носчики отдыхали в предкамере в условиях, близких к комфортным. Затем на них закрепляли датчики физиологической аппаратуры и проводили фоновые измерения физиологических показателей.
Следующим этапом явилась экипировка носчиков. Комплект одежды испытуемых состоял из хлопчатобумажного белья, носков хлопчатобумажных, армейских кожаных ботинок, военно-полевого костюма (летняя форма одежды военнослужащего) и БЖ.
После экипировки испытуемые заходили в микроклиматическую камеру и работали на велоэргометре.
Несколько раз в течение испытания измеряли следующие физиологические показатели [2]:
- частоту сердечных сокращений, температуру тела под языком и артериальное давление - до начала работы, в конце первой работы, в конце второй работы и в период восстановления с последующим сравнением с исходными значениями;
- температуру кожи в 5 точках через каждые 10 минут в процессе выполнения работы с последующим расчётом средневзвешенной температуры кожи [3];
- влагопотери в начале и конце испытания с последующим расчётом эффективных влагопотерь.
Для получения статистически достоверных результатов было проведено по 5 испытаний БЖ из трёх различных материалов на каждом носчике. Общее число испытаний составило 75.
Анализ данных об изменении теплового состояния организма носчиков, представленных в табл. 1, показал, что после окончания выполнения физической нагрузки сдвиги физиологических параметров функционального состояния организма носчиков наименее выражены при использовании модели 1. При эксплуатации этого БЖ температура тела под языком составила в конце работы 36,6±0,1 °С, что на 0,2÷0,4 °С ниже значений данного показателя при использовании моделей 2 и 3. Умеренное напряжение физиологических механизмов терморегуляции при использовании модели 1 подтверждается показателями средневзвешенной температуры кожи, частоты сердечных сокращений и артериального давления, величины которых не превышали критериальных значений предельного уровня теплового состояния организма в соответствии с [2].
Важную роль в механизме терморегуляции играют влагопотери. Наиболее эффективные влагопотери наблюдали при использовании модели 1, что свидетельствует о достаточном удалении влаги. Наименьший процент эффективных влагопотерь имел место при использовании модели 3.
Во время эксперимента во всех моделях температура воздуха пододёжного пространства возрастала в области спины заметнее по сравнению с областью груди. Обусловлено это тем, что спина, в частности межлопаточная область, является зоной с наиболее интенсивным потоотделением. Однако в БЖ модели 1 значение температуры воздуха пододёжного пространства в области спины на 2÷3°С ниже, чем в моделях 2 и 3. Объясняется это наличием гигиенического слоя из льняной ткани, которая обладает высокими сорбционными свойствами.
Своё теплоощущение носчики в конце работы оценили в 6 баллов для всех моделей, что по шкале оценок [2] соответствует ощущению «тепло».
Средневзвешенная температура кожи, тела под языком и величина влагопотерь позволяют говорить о некотором напряжении функции терморегуляции у носчиков в БЖ из представленных тканей. Учитывая значения рассматриваемых показателей, оцениваемые модели БЖ можно расположить по предпочтительности в следующем порядке: 1 из материала с дискретным покрытием, 2 из хлопчатобумажной ткани, 3 из капроновой ткани.
Вторая серия испытаний
Исследовали функциональное состояние носчиков БЖ модели 1 (рис.1) в тех же климатических условиях, но при введении в структуру пакета дополнительного амортизационного слоя, который посредством ленты «velcro» закрепляли на подкладке грудной и спинной секций БЖ. Этот слой выполнен в виде разделённых демпферных полос, расположенных в два ряда, расстояние между полосами выбрано экспериментально и равно средней толщине демпферной прокладки (рис.2). Такое членение амортизационного слоя способствует формированию вентиляционных каналов в двух взаимноперпендикулярных направлениях, обеспечивает гибкость конструкции и позволяет снизить контузионное воздействие.
В результате испытаний БЖ в комплекте с амортизационным слоем определены следующие показатели:
- средневзвешенная температура кожи, которая составила 34,4±0,1 °С, что на 0,5 °С ниже средневзвешенной температуры в той же модели БЖ, но без амортизационного слоя;
- процент эффективных влагопотерь повысился на 1,5%;
- температура пододёжного пространства в области груди и спины снизилась на 0,1÷0,2 °С;
- частота сердечных сокращений с 83,0±6,0 уд.мин.-1 снизилась до 81±6,0 уд.мин.-1;
- артериальное давление со 140/100 мм.рт.с. снизилось до 130/100 мм.рт.с.
Таким образом, проведённая сравнительная оценка физиолого-гигиенических характеристик БЖ модель 1 без амортизационного слоя и с ним показала, что по показателям теплового состояния и сердечно-сосудистой системы в лучшую сторону отличается БЖ с амортизационным слоем.
Третья серия испытаний
Проводились испытания исследуемых БЖ при проведении тактических занятий и стрельб на пересечённой местности в Отделе специального назначения УИН Минюста России по Ивановской области. По результатам испытаний БЖ модели 1 с введённым в структуру пакета амортизационным слоем был отмечен наибольшим числом носчиков как оптимальный.
Выводы
- Проведены исследования по оптимизации конструктивного решения БЖ для наружного ношения в направлении повышения его комфортности.
- Проведена физиолого-гигиеническая оценка образцов БЖ из разных по показателям физико-гигиенических свойств материалов в условиях микроклиматической камеры. Результаты испытаний показали, что сдвиги функционального состояния носчиков наименее выражены при использовании модели 1 БЖ, чехол которого изготовлен из материала с дискретным покрытием.
- Оценено функциональное состояние и физическая работоспособность носчиков в тех же климатических условиях в БЖ модель 1, с применением амортизационного слоя. Такое решение позволило улучшить показатели теплового состояния организма носчиков и состояния сердечно-сосудистой системы.
- Проведена опытная носка БЖ в Отделе специального назначения УИН Минюста России по Ивановской области. Носчиками отмечено преимущество БЖ модели 1 с амортизационным слоем.
Список литературы
- ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования»
- ГОСТ 12.4.061-79 Система стандартов безопасности труда. Метод определения работоспособности человека в средствах индивидуальной защиты
- Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова
- З.С. Гигиена одежды: Учеб. пособие для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат,1991. - 160 с., ил.
Рис. 1. Внешний вид БЖ модель 1
Рис. 2. Схема членения амортизационного слоя
Таблица 1. Изменение теплового состояния организма испытуемых за время работы
|
Номер модели |
Температура тела под языком, °С |
Средневзвеше нная температура кожи, °С |
Температура воздуха пододёжного пространства, °С |
Влагопотери, г/мин |
Теплоощущение, баллы |
|||
|
грудь |
спина |
общие |
эффективные |
процент соотношения влагопотерь |
||||
|
1 |
2 |
3 |
7 |
8 |
4 |
5 |
6 |
9 |
|
1 |
М1 36,3±0,2 |
33,4±0,4 |
28,8±0,5 |
29,3±0,5 |
2,57±0,9 |
2,28±0,6 |
88,7 |
6 |
|
М2 36,6±0,1 |
34,9±0,2 |
29,3±0,3 |
29,8±0,4 |
|||||
|
2 |
М1 36,4±0,1 |
33,3±0,4 |
29,3±0,3 |
31,3±0,3 |
2,98±1,0 |
2,47±0,8 |
82,8 |
6 |
|
М2 36,8±0,2 |
35,7±0,1 |
31,0±0,2 |
31,8±0,2 |
|||||
|
3 |
М1 36,5±0,1 |
33,8±0,4 |
31,6±0,3 |
31,8±0.3 |
3,08±0,9 |
2,37±0,8 |
76,9 |
6 |
|
М2 37,0±0,2 |
36,0±0,3 |
32,5±0,4 |
32,8±0,6 |
|||||
Примечание: М1 - средние данные до начала работы, М2 - средние данные в конце работы.