Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БРОНЕЖИЛЕТОВ

Сахарова Н.А. Кузьмичёв В.Е.
В настоящей работе представлены результаты физиолого-гигиенической оценки бронежилетов для наружного ношения, отличающихся конструкцией и видом используемых для изготовления чехлов материалов. Проведены три серии испытаний бронежилетов в условиях микроклиматической камеры в лаборатории специальной одежды Ивановского НИИ охраны труда и реальных условиях эксплуатации в Отделе специального назначения УИН Минюста России по Ивановской области. Сравнительная оценка физиолого-гигиенических характеристик бронежилетов в первой серии испытаний показала, что по показателям теплового состояния и сердечно-сосудистой системы бронежилет модели 1, чехол которого изготовлен из нового материала с дискретным полимерным покрытием, отличается в лучшую сторону. Исследовали во второй серии испытаний эту модель бронежилета, но с введением в структуру дополнительного амортизационного слоя. Результаты испытаний показали, что сдвиги функционального состояния носчиков наименее выражены при использовании бронежилета с амортизационным слоем. При проведении третьей серии испытаний на пересечённой местности наибольшее число носчиков отметили бронежилет модели 1 с амортизационным слоем как оптимальный.
В настоящее время в нашей стране и во всём мире вопрос повышения безопасности личности становится актуальной потребностью. Рост числа преступлений, вооружённые столкновения на национальной почве, массовые беспорядки потребовали совершенствования средств индивидуальной бронезащиты (СИБ) от огнестрельного оружия. Из известных в настоящее время СИБ наиболее эффективным и часто применяемым в силовых структурах и гражданским населением является бронежилет (БЖ).

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:

  1. 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;
  2. мощность выполняемой работы - работа средней тяжести (энергозатраты 220 Вт);
  3. 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

  1. Проведены исследования по оптимизации конструктивного решения БЖ для наружного ношения в направлении повышения его комфортности.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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

  1. ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования»
  2. ГОСТ 12.4.061-79 Система стандартов безопасности труда. Метод определения работоспособности человека в средствах индивидуальной защиты
  3. Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова
  4. 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.


Библиографическая ссылка

Сахарова Н.А., Кузьмичёв В.Е. ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БРОНЕЖИЛЕТОВ // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 9. – С. 42-46;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=14960 (дата обращения: 14.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074