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

Подождите немного. Документ загружается.

• тинсулейт.

Внутренний пакет - носки ручной вязки или полушерстяные

плюшевого переплетения.

III холодный период

При очень низких температурах в данный период реже наблю-

даются сильные ветры, за исключением климатической зоны, распо-

ложенной вдоль побережья Северного Ледовитого океана, следова-

тельно, в таких условиях требуется достаточно основательная защита

ног человека. Характерным видом обуви являются сапоги разных кон-

струкций. Для носки в городах применяются сапоги или сапожки

уменьшенной высоты.

Для верха обуви применяются:

• натуральная кожа;

• юфть.

Для низа обуви применяются:

• морозостойкая пористая резина;

• ТЭП.

Методы крепления:

• рантовый;

• комбинированный.

Стельки:

• аналогичны стелькам для обуви II холодного периода;

• самонагревающиеся стельки.

Материалы подкладки:

• тинсулейт;

• искусственный мех.

Внутренний пакет - носки полушерстяные плюшевого пере-

плетения.

IV холодный период

Для верха обуви применяются:

• натуральная кожа хромового дубления;

• юфть;

• мех оленя.

Для низа обуви применяют:

• лёгкую морозостойкую пористую резину;

• ТЭП.

Методы крепления:

• рантовый;

• комбинированный.

Стельки:

• из войлока с отражательным слоем (в 5-7 слоев);

• самонагревающиеся стельки.

Материалы подкладки:

• тинсулейт;

• искусственный или натуральный мех в три слоя.

Внутренний пакет:

• носки шерстяные;

• тёплые портянки [5].

Таким образом, в связи с различными климатическими усло-

виями в нашей стране и увеличением числа работающих на открытом

воздухе большое значение приобретает создание рациональной обуви

для защиты от холода.

Если погода безветренная, но очень низкая температура то,

требуется обувь имеющая большую толщину; если погода с менее

низкой температурой, но сильным ветром - необходима обувь макси-

мально закрытая, для меньшего проникновения во внутрь нее ветра;

если погода с высокой влажностью воздуха и температурой, часто пе-

реходящей за ноль градусов - изготовленная из материалов предот-

вращающих ее увлажнение [2].

Окружающей средой для человека в одежде и обуви являются

воздух, твердый грунт или снег и вода. Отдельные участки ноги чело-

века могут находиться в контакте с любой из указанных сред.

В условиях холода, при разнице между температурами тела,

человека и окружающей среды, происходит непрерывный теплообмен

- переход тепловой энергии от тела человека в окружающую среду.

При повышенных температурах окружающей среды и притоке лучи-

стой энергии тепловая энергия, приходящая извне, поглощается и пе-

реносится через, одежду и обувь к телу человека. Одежда и обувь, об-

ладающие комплексом теплозащитных свойств смягчают неблагопри-

ятное воздействие на человека окружающей среды. Обувь, находя-

щаяся в контакте с грунтом, используется в более неблагоприятных

условиях, чем одежда [1].

Способность обуви сохранять тепло зависит от вида и состоя-

ния внешней, воспринимающей тепло, среды и других условий, ха-

рактеризующих теплоотдачу от поверхности обуви во внешнюю среду

(шероховатости внешней поверхности, цвета и т.д.) [3].

Так как обувь является защитным барьером между стопой че-

ловека и окружающей средой, она снижает неблагоприятное воздей-

ствие среды, облегчает организму возможность через систему термо-

регуляции обеспечить нормальные или комфортные условия для че-

ловека.

Чем сильнее неблагоприятное воздействие окружающей сре-

ды, тем большей защитной способностью должна обладать обувь. По-

этому теплозащитные свойства обуви имеют исключительное значе-

ние для тепловой защиты ног и создания при пониженных температу-

рах окружающей среды нормального теплового состояния всего орга-

низма.

При избытке тепла в регулирование включается система пото-

отделения: при испарении влаги (пота) поверхность кожи теряет зна-

чительное количество тепла (0,7 Дж/г пота). Наиболее сильное пото-

отделение происходит при интенсивной физической нагрузке. При

пониженных температурах и малой физической нагрузке отдача влаги

организмом происходит в незначительной степени.

Если в какой-либо период теплообразование и теплоотдача не

равны между собой, то разность между ними приведет к изменению

средней температуры и, следовательно, теплосодержания тканей тела

и образованию дефицита тепла, величина которого может быть поло-

жительной или отрицательной. Если возникает значительный дефицит

тепла и он не уменьшается, то в организме создаются неблагоприят-

ные сдвиги, которые могут приводить к серьезным нарушениям жиз-

недеятельности организма.

Таким образом, при пониженных температурах среды в тканях

происходят важные процессы теплообмена: взаимодействие теплового

потока, поступающего из центральных органов или глубинных тка-

ней, и потока тепла (теплопотери) от поверхности тела во внешнюю

среду. В этих условиях температура кожи на данном участке, средние

температуры кожи и тела человека и конечностей являются показате-

лями, зависящими от соотношения интенсивностей указанных тепло-

вых процессов и в конечном итоге характеризующими тепловое со-

стояние человека [1].

Теплоотдачу от поверхности тела, замеренная на некоторых

участках, а также температура поверхности тела использовались Ю.В.

Вадковской, Р.Ф. Афанасьевой, А.И. Саутиным для характеристики

теплового состояния человека. Отмечается большая роль конечностей

в процессе терморегулирования благодаря интенсивному кровообра-

щению в сосудистой системе конечностей.

Конечности человека значительно удалены от центральных

органов (при этом охлаждаемость поверхности сравнительно неболь-

шого по массе органа большая) и играют важную роль в терморегули-

ровании и характеристике теплового состояния человеческого орга-

низма в целом.

Одежда и обувь как внешние оболочки, обладающие защит-

ными свойствами, изолируют организм человека от воздействий

внешней среды, смягчают действие неблагоприятных метеорологиче-

ских факторов, помогают в создании оптимальных (комфортных) ус-

ловий для деятельности человека. Поэтому свойства, конструктивные

особенности обуви и одежды должны соответствовать условиям экс-

плуатации [2].

Теплозащитные свойства обуви зависят от метеорологических

условий. Показатели теплозащитных свойств, особенности конструк-

ции обуви зависят от ее целевого назначения, интенсивности выпол-

няемой физической работы. Судить об этих показателях позволяют

данные, характеризующие тепловое состояние человека в указанной

обуви, характер его ответных реакций на воздействие окружающей

среды [4].

Одной из основных функций обуви является защита ног чело-

века от охлаждения под влиянием слишком низкой температуры ок-

ружающей среды.

Известно, что переохлаждение ног ведет к массовым простуд-

ным заболеваниям населения, а если взять экстремальные случаи ох-

лаждения человека – отморожения, то в семи случаях из каждых деся-

ти страдают нижние конечности. От того, в каких условиях находятся

стопы людей, зависит самочувствие человека и производительность

труда рабочих разных профессий.

Значительное количество производственной и бытовой обуви

используется для носки в зимний период при пониженной температу-

ре воздуха.

Л.В. Кедров и А.И. Саутин приводят данные, показывающие,

что на Севере 70-90% всех случаев отморожения составляет отморо-

жение конечностей, что обусловлено недостаточными хладозащитны-

ми свойствами обуви.

Резкое охлаждение конечностей приводит к общему охлажде-

нию организма, а также к возникновению простудных и других забо-

леваний.

Как известно, наиболее подверженной действию холода явля-

ется область пальцев, которые при стоянии и частично при ходьбе че-

ловека плотно прилегают к низу обуви [1]. Обычно обувь обеспечива-

ет возможность некоторого изменения положения стопы, что необхо-

димо для нормального функционировали кровеносных сосудов при

передвижении и покое человека [3]. Отдача тепла поверхностью обу-

ви в опору (снег, мокрая почва) при плотном прилегании низа проис-

ходит более интенсивно, чем в воздух [1]. Верх по сравнению с низом

обуви менее плотно прилегает к стопе и не подвергается сжатию, та-

ким образов, пространство между стопой и обувью всегда заполнено

прослойками из волокнистых материалов (трикотаж, текстильные, не-

тканые или войлочные материалы, натуральный или искусственный

мех и др.). Структура этих материалов включает в себя большое коли-

чество воздушных ячеек, пор и прослоек. Между стопой и этими ма-

териалами, между слоями материалов, а также между поверхностью

материалов и внутренней поверхностью обуви образуются воздушные

прослойки различной толщины и протяженности, способствующие

сохранению тепла в обуви.

Расчет теплозащитных свойств ведется по тепловым свойствам

материалов, составляющих обувь. На базе полученных данных расче-

та возможен подбор материалов для обуви, обеспечивающих необхо-

димые тепловые сопротивления верху, низу и, следовательно, всей

конструкции обуви. Одни детали обуви, входящие в конструкцию

обуви, по величине соответствуют всей поверхности верха или низа, а

другие, например, жесткие промежуточные детали (подноски, задни-

ки), каблуки и др. по площади соответствуют лишь части поверхности

верха или низа.

Тепловые сопротивления верха и низа, обычно рассматривае-

мые как системы, состоящие из отдельных материалов, представляют

собой сумму тепловых сопротивлений отдельных слоев и прослоек

(наружные детали, подкладка, межподкладка, прослойки технологи-

ческих клеев, воздуха и т.д.), а также сумму сопротивлений переходу

тепла из одной среды в другую на границе, разделяющей отдельные

слои.

При изготовлении обуви материалы, входящие в конструкцию

верха, подвергаются различным обработкам, что оказывает влияние

на тепловые свойства конструкции верха обуви. Соединение деталей

между собой, метод их крепления также вносят определенный допол-

нительный эффект, влияющий на тепловые свойства верха, вследствие

образования утолщения, уплотнения, а также воздушных прослоек и

пр.

Но влияние всех этих факторов учесть весьма трудно. К тому

же, баланс теплообменных процессов человека с окружающей средой,

характеризующийся равенством количества тепла, образующегося в

организме и поступающего извне, и всех его теплопотерь наблюдается

достаточно редко. При быстро меняющихся условиях внешней среды

и режиме физической нагрузки поддерживать состояние тепловой

уравновешенности практически невозможно. Поэтому при разработке

конструкции обуви величина показателя теплозащитных свойств и

рациональная величина соотношений тепловых сопротивлений низа и

верха должны быть выявлены из обобщенных экспериментальных

данных по гигиенической оценке разных видов обуви при носке ее че-

ловеком в различных метеорологических условиях. По полученным

данным происходит подбор материалов для конкретного вида обуви.

В случае отсутствия для обуви материала, обладающего требуемыми

свойствами, могут быть сформулированы основные требования для

изготовления такого материала [3].

Суммируя изложенные многими исследователями общие тре-

бования к обуви для защиты от холода, можно свести их к следующе-

му:

1. Функция обуви для защиты от холода состоит в том, чтобы

оградить человека от чрезмерной отдачи тепла.

2. Теплоизоляционные свойства обуви должны соответство-

вать физической активности человека и климатическим условиям, в

которых предполагается ее эксплуатация.

3. Тепловое сопротивление обуви должно быть регулируемым.

4. Внутренние слои обуви должны хорошо впитывать пот и

легко отдавать влагу. Обувь не должна препятствовать выведению

влаги из внутриобувного пространства [2].

Комфортные условия в обуви определяются ее способностью

поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влаж-

ность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от выбранных

для изготовления обуви материалов и ее конструкции. С результатми

научных данных, проведенными чешскими учеными было установле-

но, что относительная влажность во внутриобувном пространстве со-

ставляет 40-60 %, а температура 21-25 ºС. В связи с широким исполь-

зованием синтетических материалов эти данные требуют проверки

[1].

Зарубежными фирмами представлено большое количество во-

до-, ветрозащитных, «дышащих», теплозащитных синтетических ма-

териалов для верха обуви. Например, Соо1Мах®, Tactel®,

Therniafleece®, Ther-maStat®, Termatec®, Thinsulate®, Gore-Tex®,

AIR 8000 и другие.

Gore-Tex® - водонепроницаемая, «дышащая», ветрозащитная

ткань. Основная концепция мембраны Gore-Tex в том, что она, имея

достаточное пространство в связанной мембранной пряди, позволят

свободно проходить индивидуальным молекулам воды, но препятст-

вует прохождению водяных капель. Принцип действия Gore-Tex ос-

нован на том, что молекула пара меньше, чем молекула воды, поэтому

через пору материала капля воды не проходит, а пар выходит. На

квадратном дюйме Gore-Tex находится 9 миллиардов пор, каждая из

которых в 20 000 раз меньше молекулы воды, и в 700 раз больше мо-

лекулы пара.

AIR 8000 - воздухозащитный материал для верха обуви. Через

24 часа носки, эта обувь будет пропускать 8021 г испарений, тогда как

стандартные материалы всего 700г. Эти материалы работают по тео-

рии тепловлагопроводности (теории трех слоев).

Первый - нижний слой «ячеистый». Ячейки, которые прилега-

ют к телу, отторгают конденсирующуюся влагу, а верхние ячейки ра-

ботают на максимальное распределение ее по поверхности. Таким об-

разом, увеличивается площадь испарений и не допускается переохла-

ждение.

Второй - термальный, изоляционный слой должен сохранять

тепло и проводить конденсат. Самые лучшие материалы не только за-

держивают теплый воздух, но и обеспечивают необходимую вентиля-

цию, когда это необходимо.

Третий слой должен защищать от внешнего воздействия, со-

хранять тепло и проводить конденсат. Этот слой служит барьером на

пути холодного воздуха изнутри, одновременно отбивает тепло назад

по направлению к ноге.

При соединении различных функциональных слоев образуется

многослойная система, которая обеспечивает стопу комфортными ус-

ловиями при любых температурах.

Итальянскими учеными Института химии и технологии поли-

мерных материалов Неаполя был разработан ряд материалов для вер-

ха обуви, которые позволяют поддерживать постоянную температуру

стопы. Эти материалы работают как физиологический механизм.

Все эти материалы и пакеты материалов синтетические,

благодаря этому имеют определенные преимущества по сравнению с

натуральными. Во-первых, они сохраняют тепло тела даже при