Устройство для обеспечения вентиляции пододежного пространства

 

Изобретение предназначено для профилактики перегрева организма в условиях повышенной температуры окружающей среды. Технический результат - возможность предотвращения экзогенного поступления тепла от внешних источников и высокая эффективность удаления эндогенного тепла. Устройство содержит равномерно размещенные ребра и вентиляционные каналы. Ребра выполнены из пластического вещества, например пенополиэтилена, и связаны c телом, выполненным из того же материала. В ребрах и в теле содержатся вертикальные сквозные отверстия, а тело и основания ребер связаны с сетчатой тканью. Вентиляционные каналы образованы телом, боковыми поверхностями ребер и сетчатой тканью. 1 ил.

Изобретение относится к медицинe, одеждe, специальной одеждe и может быть использовано для профилактики перегрева организма в условиях повышенной температуры окружающей среды.

Для удаления эндогенного тепла используют воздушно-жидкостные охлаждающие костюмы, эффективность которых зависит от технических средств (Гусев В. М. Теплоснабжение и вентиляция. Изд. 2-е, Л.: Cтройиздат, 1975, 231 с.; Адольф Э. Физиология человека в пустыне.- M.: Иностранная литература, 1952 г., 360 с.; Кащеев В.С., Кузнец Е.И. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека в условиях высоких температур.- М.: Медицина, 1986 г., 254 с.).

Недостатком указанных средств является высокая стоимость, невысокая надежность.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является нижняя одежда для вентилирования защитной верхней одежды (заявка на изобретение Великобритании N 210822 от 25.05.83). Одежда имеет равномерно разнесенные приподнятые ребра, образующие каналы для циркуляции воздуха между кожей и верхней одеждой.

Недостатками указанной одежды являются невозможность предотвращения экзогенного поступления тепла от внешних источников и невысокая эффективность удаления эндогенного тепла.

Цель изобретения - снизить поступление экзогенного тепла и обеспечить удалениe эндогенного тепла.

Цель достигается тем, что устройство содержит равномерно размещенные ребра и вентиляционные каналы, причем ребра выполнены из пластического вещества, например пенополиэтилена, и связаны с телом, выполненным из того же материала, в ребрах и в теле выполнены вертикальные сквозные отверстия, тело и основания ребер связаны с сетчатой тканью, а вентиляционные каналы образованы сетчатой тканью и боковыми поверхностями ребер.

На чертеже представлен общий вид устройства.

Устройство содержит равномерно размещенные ребра 1 и вентиляционные каналы 2, причем ребра выполнены из пластического вещества, например пенополиэтилена, и связаны с основанием 3, выполненным из того же материала, в ребрах 1 и в основании 3 содержатся вертикальные сквозные отверстия 4, основание 3 и нижние поверхности ребер 1 связаны с сетчатой тканью 5, а вентиляционные каналы 2 образованы сетчатой тканью и боковыми поверхностями ребер 1.

Устройство работает следующим образом.

Сетчатая ткань 5, находящаяся на нижней поверхности ребер 1, размещается на поверхности тела человека, сетчатая ткань 5, находящаяся на основании 3, расположена под одеждой. Эндогенное тепло через сетчатую ткань 5 поступает в вертикально расположенные вентиляционные каналы 2 и по закону физики нагретый воздух поднимается вверх по каналу 2. При этом поток воздуха увлекает за собой пары выделяющегося пота, проникающие через сквозные отверстия 4. При наличии внешних источников тепла возникает нагрев верхней одежды и создается температурный градиент между кожей и верхней одеждой, обеспечивающий увеличение скорости потока воздуха в вентиляционных каналах 2 и увеличениe эффективности проникновения пота в вентиляционные каналы 2 и его испарениe. При движении человека эффективность удаления тепла влажными путями увеличивается за счет меняющейся деформации каналов и внешнего напора воздуха.

Устройство может быть выполнено в виде модулей, из которых можно формировать пододежные комплексы, для соответствующих частей тела: вентиляционные жилеты, брюки и т.д.

В состоянии относительного покоя организм человека выделяет около 80 ккал/ч тепла, а при работе эта величина может возрасти в 12 раз (960 ккал/ч).

При работе в условиях повышенной солнечной радиации человек может дополнительно получать экзогенного тепла до 180 ккал/ч.

В целях предотвращения теплового перегрева организма человека возникает необходимость в удалении с его тела от 230 до 1100 ккал/ч, учитывая, что в жарком, сухом или влажном климате теплоотдача организмом человека осуществляется главным образом влажными путями, т.е. путем испарения пота. Чтобы обеспечить тепловой баланс организма с окружающей средой в супраоптимальных температурных условиях, необходимы выделения пота от 400 до 1800 г/ч. При этом охлаждающий эффект зависит от величины испаряемого пота.

Основными участками отдачи тепла из организма человека являются нижние и верхние конечности, затем дыхательная система, туловище и голова.

Усиление интенсивности выделения пота ведет к быстрому намоканию одежды в области конечностей, прилипанию ее к коже, при этом полностью нарушается естественная вентиляция подкостюмного пространства, возникают неприятные, дискомфортные ощущения, появляются намины и потертости в области стоп, покраснения в подмышечных, подколенных и паховых областях.

Расчет объема воздуха, проходящего через вентиляционный канал при наличии температурного градиента между верхним слоем устройства и поверхностью кожи, осуществляется по формуле: V = v · s, где V - объем воздуха, проходящего по вентиляционному каналу, за единицу времени, м³/с; v - скорость движения воздуха в вентиляционном канале, м/с; s - площадь сечения вентиляционного канала, м².

Подставляя в формулу значения (v = 0,01 м/с, s = 0,0001 м²), получим V= 0,01 · 0,0001 = 0,000001 (м³/с) или V = 0,000001 · 3600 = 0,0036 (м³/ч).

Таких вентиляционных каналов модуля может быть по 25 - на груди и на спине, - и общий объем воздуха, проходящего по вентиляционным каналам за единицу времени, составит V₀ = 0,0036 · (25 + 25) = 0,18 (м³/ч).

Для обеспечения минимального объема воздуха, позволяющего получить требуемую вентиляцию пододежного пространства, необходима скорость движения воздуха 0,2 м/с при площади сечения вентиляционного канала 0,0001 м² (10 · 10 мм²).

С увеличением размеров вентиляционных каналов до 10 · 20 мм² объем воздуха за единицу времени в устройстве будет составлять при скоростях 0,01; 0,05; 0,1; 0,2 м/с соответственно 0,30; 1,8; 3,6; 7,2 м³/ч.

Существенное увеличение скорости движения воздуха в вентиляционных каналах может быть достигнуто при ходьбе а также при наличии ветрового напора за счет имеющихся сквозных отверстий.

Объем воздуха за единицу времени порядка 8 м³/ч увеличивает испарение пота и может обеспечить 4-часовую экспозицию в супраоптимальных условиях в наиболее жаркое время дня.

Кроме перечисленного, устройство обеспечивает защиту от кровососущих насекомых, колючих растений, снижает травматичность при контакте с твердыми предметами и почвой, повышает плавучесть.

Формула изобретения

Устройство для вентиляции пододежного пространства, содержащее равномерно размещенные ребра и вентиляционные каналы, отличающееся тем, что ребра выполнены из пластического вещества, например пенополиэтилена, и связаны с телом, выполненным из того же материала, в ребрах и в теле выполнены вертикальные сквозные отверстия, тело и основания ребер связаны с сетчатой тканью, а вентиляционные каналы образованы сетчатой тканью, боковыми поверхностями ребер и телом.

РИСУНКИ

Рисунок 1