Прохоров В.Т. Особенности защиты человека от воздействия низких температур

Подождите немного. Документ загружается.

обеспечивается лишь в глубоко лежащих тканях, на глубине свыше

2,5 см, у человека, находящегося в условиях теплового комфорта.

Значительное изменение температуры тела свидетельствует о том, что

физиологические механизмы регуляции тепло - образования и тепло-

отдачи не в состоянии сохранить тепловой баланс организма [2].

Условия эксплуатации характеризуются особенностями среды

и ее возможными воздействиями на обувь и на человека. Различают

условия эксплуатации обуви в естественной, природной среде, воз-

никшей задолго до появления людей на Земле, и искусственной среде,

которая образовалась в результате их целенаправленной деятельности.

Для нашей страны характерен ряд климатических поясов (от

зоны субтропических лесов и пустынь до тундр Арктики). Условия

среды на таком обширном пространстве настолько различны, что они

требуют разнообразных способов обеспечения человеку комфорта с

помощью жилища и одежды.

Имеется ряд профессий и видов деятельности, которые связа-

ны с длительным пребыванием человека на открытом воздухе и часто

совершенно лишают его возможности пользоваться жилищем.

Обувь, одежда и головные уборы, выпускаемые предприятия-

ми легкой промышленности, закрывают часть или всю поверхность

тела человека, выполняя одну из своих главных функций - защищать

человека от воздействия факторов окружающей среды, к которым от-

носятся механические, климатические, биологические и специальные

среды, электрическое поле, изолирующие и электромагнитные излу-

чения.

К механическим относятся факторы, в результате действия ко-

торых возникает сила. При действии внешней силы материал дефор-

мируется, изменяя исходные размеры и форму. Деформация материа-

ла зависит от химического состава и характеристик строения.

Действие на материал внешней силы может быть статическим

и динамическим. Их отличие друг от друга определяется скоростью

действия на материал внешней силы. Если внешняя сила действует на

материал со скоростью от 0 до 1 м/с, то действие читается статиче-

ским, а если со скоростью больше I м/с, то динамическим. При экс-

плуатации изделий материалы испытывают и те и другие виды сило-

вого воздействия.

Если материалы соприкасаются, то при движении относитель-

но друг друга на поверхности их раздела возникают силы трения.

Динамические действия внешней силы делят на удар, вибра-

цию, линейное ускорение, акустический шум.

Удар - действие внешней силы за малый промежуток времени.

Данный вид воздействия испытывают материалы при раскрое деталей

на прессах, а также при эксплуатации изделий.

Вибрация механическим колебанием материала. Частота дей-

ствия внешней силы на материал при производстве и эксплуатации

изделий лежит в пределах 0,1...200 Гц, амплитуда колебаний - от 0,01

до десятков миллиметров.

Например, при движении человека период взаимодействия

обуви с грунтом при медленной ходьбе составляет 0,5...2,2 с, а при бе-

ге - 0,1 с и менее, т.е. частота действий внешней силы со стороны че-

ловека на материалы обуви лежит в пределах 0,5...10 Гц.

Линейное ускорение возникает в том случае, если сила, дейст-

вующая на материал, нарастает с постоянным ускорением.

Акустический шум - это действие на материалы изделия коле-

баний воздуха частотой 125...10000 Гц при звуковом давлении 200 дБ

и более. Акустический шум не оказывает существенного влияния на

деформацию материалов изделий легкой промышленности, так как

площадь изделия слишком мала.

В зависимости от направления приложенной силы в материале

возникает деформация: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг и

др. В материалах при производстве и особенно эксплуатации изделий

одновременно присутствует несколько видов деформации: растяже-

ние и сдвиг; изгиб и сжатие и т.д.

Биологическое воздействие на материалы оказывают микроор-

ганизмы, грибковые образования, насекомые, грызуны или продукты

их жизнедеятельности. Оно встречается при хранении материалов и

готовых изделий, а также при эксплуатации. Человек через кожу не-

прерывно выделяет пот и жир. 98% пота составляет вода, а 2% - орга-

нические и минеральные вещества. Поглощенные материалом пот и

жир являются питательной средой для развития микроорганизмов,

действие которых может привести к необратимым изменениям исход-

ных свойств материалов и, следовательно, изделий, что непосредст-

венно окажет негативное влияние на комфорт стопы человека. [3]

К климатическим факторам, влияющим на формирование

свойств пакетов материалов обуви для защиты от воздействий низких

температур с целью повышения комфортности стопы, необходимо от-

нести температуру воздуха, скорость ветра, атмосферные осадки, дав-

ление и влажность воздуха.

Для нашей страны характерен ряд климатических поясов, от

субтропических лесов и пустынь до тундр Арктики. Условия среды на

таком обширном пространстве настолько различны, что они требуют

разнообразных способов обеспечения человеку комфорта с помощью

жилища, одежды и обуви. Имеется ряд профессий и видов деятельно-

сти, которые связаны с длительным пребыванием человека на откры-

том воздухе и часто совершенно лишают его возможности пользо-

ваться жилищем. В соответствии с целевым назначением свойства

обуви должны обеспечить защиту человека от физических, химиче-

ских и биологических воздействий среды. Условия эксплуатации ха-

рактеризуются особенностями среды и ее возможными воздействиями

на обувь и на человека.

Обувь, спроектированная с учетом климатических особенно-

стей, расширит зону комфорта, повысит трудоспособность, а в от-

дельных случаях предохранит от некоторых заболеваний.

С точки зрения качества обуви очень важны данные об осо-

бенностях опорной поверхности - дорог, а также почвы, которая мо-

жет быть песчаной, каменистой, болотистой, глинистой, покрытой

снегом или льдом и т. п. Существенными являются показатели темпе-

ратуры поверхности почвы, глубины снежного или растительного по-

крова, влажности почвы и т. п. Решающими часто служат данные о

климатических и погодных условиях.

Обувь, спроектированная с учетом климатических особенно-

стей, расширит зону комфорта, повысит трудоспособность, а в от-

дельных случаях предохранит от некоторых заболеваний.

В России можно выделить шесть климатических зон, которые

требуют сравнительно однородных типов одежды и обуви.

Первая зона - 1- А - побережье Северного Ледовитого океана,

восточная часть тундры, арктические острова. Для нее характерна су-

ровая зима (8-9 мес.) с частыми метелями и буранами, с циклонами и

зимней полярной ночью. Средняя температура наиболее холодного

месяца изменяется с запада на восток от -20 до -40° С. Лето короткое,

прохладное, пасмурное и влажное, для всей территории характерна

вечная мерзлота. Средняя температура июля на островах 0...+5°С, на

побережье +5...+10°С. Нередко летом температура опускается ниже

нуля. Количество осадков невелико, летом они выпадают в виде моро-

сящего дождя и мокрого снега.

Зона 1- Б - внутриконтинентальные области Восточной Сиби-

ри, Камчатки, Северный Сахалин и побережье Охотского моря. Эта

зона отличается резкой континентальностью. Зимой морозы достига-

ют температуры -61°С, а летом температура повышается до +32 °С.

Континентальность проявляется и на протяжении суток: днем в летнее

время температура достигает +24...+30 °С, а ночью понижается до +10

°С. Нередки ночные заморозки даже в июле. Снежный покров сохра-

няется в течение 120-200 дней. Продолжительность холодного перио-

да 200-220 дней, теплого – 70-90 дней. Переходный период равен 60-

80 дням.

Вторая зона - резко континентальные таежные, лесные и степ-

ные районы Приуралья, Сибири и Дальнего Востока (без Приморья и

Южного Сахалина). -Температура января в этой зоне с запада на вос-

ток изменяется от -15 до -30 °С (минимальная температура 56 °С). Ха-

рактерны циклоны с бурями при низкой температуре. Снежный по-

кров сохраняется в течение 160- 200 дней. Лето теплое. Температура

июля + 15…+20 °С. Однако в мае и сентябре, а иногда и летом быва-

ют заморозки.

Третья зона - европейская часть России без западных причер-

номорских и северо-восточных районов, сухие степи Казахстана,

Приморский край и Южный Сахалин. Данная зона характеризуется

умеренной холодной зимой (температура -7...-15°С). Снежный покров

лежит 100 дней на юге и 160 дней на севере. Продолжительность теп-

лого периода 140-160 дней, переходного – 60-90 дней. Приморский

край и Сахалин более континентальны, характеризуются четко выра-

женными сезонными различиями климата.

Зона четыре - А - Прибалтика, влажные субтропики, Приморье

и Сахалин в летний период. Для Прибалтики характерна сравнительно

теплая зима (от 0 до -5 °С). Снежный покров сохраняется в течение

20-100 дней. Теплое, но не жаркое лето (температура +17...+20 °С).

Зона четыре - Б - влажные и умеренно-влажные субтропики

Закавказья и Черноморского побережья. Эта зона характеризуется

очень теплой зимой с плюсовой температурой, влажностью воздуха

80%, которая в зимнее время несколько уменьшается.

Пятая зона - степные и пустынные районы Средней Азии, Се-

верного Кавказа, Закавказья и Южной Украины. Для данной зоны ха-

рактерна сравнительно теплая зима (температура 0...-5°С), но со сни-

жением температуры в отдельные периоды до -15...-25 °С, сильные

ветры и ураганы. Длительность сохранения устойчивого снежного по-

крова не превышает 65 дней на Северном Кавказе и 20-40 дней в

Средней Азии. Лето жаркое и сухое (температура до +30 °С и выше).

Шестая зона (высокогорная) - районы Памира, Тянь-Шаня,

Кавказа и Алтая. Эту зону отличают суровые природные условия.

Средняя температура января -10...-15 °С, сильные метели и частые

ветры. Лето короткое, не жаркое (температура +12...+14 °С), с часты-

ми дождями. Иногда летом температура опускается ниже нуля. Теп-

лый период длится 40-60 дней, сплошной снежный покров лежит в те-

чение 80-100 дней. На высоте более 3000 м находятся вечный снег и

ледники [4].

Для высокогорных районов Кавказа и Алтая при разработке

комфортной обуви при воздействии на неё низких температур необ-

ходимо учитывать не только температурный режим, но и глубину

снежного покрова, особенности данной опорной поверхности.

Для носки обуви в течение года в изменяющихся метеороло-

гических условиях требуется несколько видов обуви.

При этом каждый вид предназначен для эксплуатации при оп-

ределённых интервалах показателей метеорологических условий. Та-

кой принцип положен в основу расчета ассортимента обуви для хо-

лодного периода носки. При установлении интервалов использовались

сведения о температуре, влажности воздуха и скорости ветра. В ре-

зультате для холодного периода носки обуви были установлены ин-

тервалы расчётных эквивалентно-штилевых температур. [5] Число

дней носки обуви в отдельные периоды (переходный и холодный) ме-

няется в разных районах.

Т а б л и ц а 1.1

Интервалы эквивалентно-штилевых температур для холодного

периода носки

Название периода Интервалы температур, ОС

Переходный период 5,0... -4,90

I холодный период -5,0... -19,9

II холодный период -20,0... -34,9

III холодный период -35,0... -49,9

IV холодный период -50.0... -64.9

Наибольшее количество видов обуви требуется для переход-

ного, а также для I холодного периода носки, которые характерны для

всех районов. Меньше видов обуви требуется для II холодного перио-

да, который характерен для Центрального, Северо-Западного, Ураль-

ского, Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского и Дальневосточно-

го районов. Ещё меньше видов обуви необходимо для III холодного

периода, а для IV периода требуется утеплённая обувь только на тер-

риториях Центральных и Северных областей Восточно-Сибирского

района, Красноярского края. Для различных периодов носки исполь-

зуются разные виды обуви с различными конструктивными особенно-

стями. Тепловые сопротивления этих видов обуви должны соответст-

вовать тем, которые требуются для данного периода носки и климати-

ческой зоны.

Переходный период

Наиболее характерной особенностью данного периода являет-

ся смена положительных температур воздуха на отрицательные, и на-

оборот, то есть переход температур воздуха через нуль, что приводит

к замерзанию влаги от дождей или таянию снега. Степень обводнения

почвы зависит от количества осадков, частоты переходов температур

через нуль.

Характерными видами кожаной обуви являются ботинки, са-

пожки, полусапожки. В городских условиях широко используются

полуботинки и закрытые туфли.

• для верха обуви применяются:

• натуральная кожа;

• синтетическая кожа.

Для низа обуви:

• формованные подошвы из монолитной резины;

• подошвы из пористой резины;

• подошвы из пористого полиуретана.

Методы крепления:

• клеевой;

• комбинированный.

Материалы для стельки:

• кожа;

• тексон;

• кожкартон.

Материал подкладки - тик-саржа.

Материал межподкладки - бязь.

Внутренний пакет - чулки, хлопчатобумажные носки.

На рынке представлен широкий ассортимент сапожек, ботинок

и полуботинок разных вариантов конструкций и цветовой гаммы мо-

делей.

I холодный период

Для данного периода характерны в основном сухие грунты,

хотя в крупных городах при температуре даже ниже -4,9 °С тротуар

перед входом в закрытые отапливаемые помещения может быть сы-

рым. Основными видами обуви являются ботинки, полусапоги, сапо-

ги.

Для верха обуви применяются: кожи хромового дубления.

Для низа обуви:

• подошвы из пористой резины (10-12 мм);

• подошвы из пористого полиуретана;

• подошвы из ТЭП.

Методы крепления:

• клеевой;

• литьевой;

• рантовый.

Материалы для стельки:

• войлок;

• кожа;

• кожкартон.

Внутренний пакет - чулки, носки полушерстяные плюшевого

переплетения [6].

II холодный период

Этот период отличается более холодными условиями. Более

низкие температуры воздуха могут сопровождаться ветром. Скорость

ветра на Урале выше, чем в Центральном районе РФ, а к востоку ско-

рость ветра в зимние месяцы увеличивается. Условия носки могут ос-

ложняться наличием значительного снежного покрова. Характерными

видами обуви для этого периода являются полусапоги, сапоги.

Для верха обуви применяются: кожи хромового дубления,

юфть.

Для низа обуви: подошва износоустойчивая на основе бутади-

еннитрального каучука (температуры до - 40°С).

Методы крепления:

• рантовый;

• литьевой;

• комбинированный.

Стельки:

• комбинированные - слой войлока и сетка с отражательным

слоем с каждой стороны;

• два слоя натуральной кожи по 3 миллиметра каждый;

• обязательно вкладные.

Материалы подкладки:

• трикотажный мех;