Электрообогревательная водолазная одежда
Владельцы патента RU 2558409:
Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" (RU)
Изобретение относится к области подводной техники. Электрообогревательная водолазная одежда содержит электрообогревательные элементы, размещенные на внутренней поверхности эластичного материала, прилегающего к телу водолаза. В качестве нагревательных элементов используется провод, изготовленный из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, расположенный децентрализовано, т.е. со смещением, что позволяет подключать его ступенчато. Повышается пожаровзрывобезопасность водолазной одежды, обеспечивается надежность обогрева различных частей тела водолаза в зависимости от температуры окружающей среды. 3 ил.
Изобретение относится к области подводной техники, может быть использовано также для обогрева людей при низких температурах окружающей среды.
Известен гидрокостюм водяного обогрева (патент RU №2094311 МПК В64С 11/28), состоящий из наружного и внутреннего комбинезонов, имеется система распределения теплоносителя, выполненная в виде трубок, закрепленных на размещенном в центре груди водолаза коллекторе с образованием четырех ветвей, охватывающих тело. Коллектор выполнен в виде корпуса с соосно установленным в нем регулятором подачи теплоносителя, выполненным с ограничителем поворота. В корпусе коллектора образованы подводящий и распределительный нагнетательные каналы, объединенные полостью нагнетания, и отводящий и всасывающий каналы, объединенные полостью всасывания, при этом обе полости образованы в регуляторе и сообщены между собой каналом. Наружный комбинезон снабжен размещенными на сапогах сливными клапанами.
Недостатком известного гидрокостюма является невозможность работы его в системе обогрева по замкнутому циклу и неравномерность обогрева водолаза, а также невозможность создания теплового комфорта водолаза, сложность управления системой водяного обогрева.
Известна индивидуальная система активной теплозащиты человека на море (патент RU №2182096, МПК В63С 11/28), содержащая гидрокомбинезон с размещенными в нем теплораспределительными каналами и замкнутый циркуляционный контур теплоносителя, включающий в себя теплообменник, соединенный трубопроводом с теплораспределительными каналами гидрокомбинезона, насос с электроприводом, подключенный к автономному источнику электроэнергии. Последний выполнен в виде батареи химических источников тока, преимущественно электрохимической системы магний - вода. В эту батарею встроен упомянутый теплообменник. Замкнутый циркуляционный контур теплоносителя снабжен устройством регулирования подачи теплоносителя в гидрокомбинезон, состоящим из двух вентилей и дополнительного теплообменника, омываемого морской водой. Один из этих вентилей установлен на трубопроводе теплоносителя, а второй вентиль и дополнительный теплообменник соединены последовательно и образуют линию, подключенную к замкнутому циркуляционному контуру теплоносителя параллельно теплораспределительным каналам гидрокомбинезона.
К недостаткам такой системы следует отнести ограничение перемещений водолаза, наличие соединений трубопроводов и, как следствие, низкую надежность, сложность управления обогревом в гидрокомбинезоне.
Наиболее близким аналогом является электрообогреваемый водолазный костюм (патент RU №2072939, МПК В63С 11/28, Н05В 3/36), выполненный из материала, способного удерживать тепло, и содержащий электронагревательные элементы, размещенные в герметичных секциях-пакетах из водонепроницаемого эластичного электроизоляционного материала, которые равномерно закреплены на поверхности костюма с зазором между собой, отличающийся тем, что герметичные секции-пакеты снабжены пластинами из пористого материала толщиной 2-4 мм, между которыми расположен электронагревательный элемент, при этом пластины из пористого материала пропитаны термоаккумулирующим диэлектриком, а зазор между секциями составляет 2-3 мм, а термоаккумулирующий диэлектрик выполнен на основе парафина с температурой фазового перехода 35-38°С.
Недостатком этого костюма является быстрое охлаждение нагревательных элементов при отключении электроэнергии в аварийных ситуациях и, как следствие, быстрое переохлаждение водолаза, снижается подвижность водолаза.
Известен водолазный обогреваемый костюм (патент SU №1448582, МПК В63С 11/28), содержащий два гидроизоляционных слоя, охватывающих тело водолаза, штуцера подвода жидкости в полость между слоями, источник энергии, с целью повышения комфорта водолаза при одновременном снижении энергозатрат на его обогрев, он снабжен тепловыделяющим слоем, расположенным между гидроизоляционными слоями и выполненным в виде водопроницаемой ткани с закрепленными на ней гибкими электронагревателями, электрически связанными с источником энергии.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования теплопередачи от жидкости к водолазу из-за малой односторонней теплоотдачи от них. Устройство не обеспечивает равномерности прогрева
Наиболее близким техническим решением, которое может быть принято в качестве прототипа, является электрообогревательная водолазная одежда (патент RU №93030206, МПК В63С 11/24), в которой электрообогревательные элементы одежды размещены между пластинами пористого эластичного материала, пропитанного термоаккумулирующим диэлектриком, и упакованы в герметичные секции-пакеты из эластичного нетокопроводного материала. Секции-пакеты закреплены на трикотажном комбинезоне. Температура фазового перехода диэлектрика 35-38°С.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования нагревательных элементов из-за малой локальной теплоотдачи от них. Размещение электрообогреваемых элементов увеличивает объем водолазной одежды и ухудшает подвижность водолаза.
Задачей предлагаемого изобретения является создание электрообогревательной водолазной одежды, которая надевается непосредственно на тело водолаза, с высокой функциональной надежностью, возможностью ступенчатого регулирования нагрева частей тела водолаза в зависимости от температуры воды при погружении. Это позволит создать оптимальное температурное поле нагрева тела водолаза и повысить эффективность использования нагревательных элементов, выполненных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещенных на поверхности эластичной ткани, что обеспечивает плотное прилегание водолазной одежды к телу водолаза, которое предотвращает потерю тепла.
Технический результат достигается тем, что в электрообогревательной водолазной одежде электрообогревательные элементы одежды размещены на внутренней поверхности эластичного материала, прилегающего к телу водолаза, а в качестве нагревательных элементов используется провод, изготовленный из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, расположенный децентрализовано, т.е. со смещением, что позволяет подключать его ступенчато.
Максимальная температура нагревательного элемента, выполненного из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, не превышает плюс 38°С, а в случае перегорания (повреждения) электрического провода (лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, оксидов металлов), он не возгорается, что повышает пожаро- и взрывобезопасность устройства в целом.
Применение лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов) позволяет получить следующие преимущества:
- механическая стойкость и «супергибкость» - до 150000 изгибов на точку, можно мять, складывать в любые положения, стирать в стиральной машине;
- изделия успешно прошли испытания в экстремальных условиях низких температур;
- быстрая скорость нагрева тепловолокна - 1°С в секунду.
Для регулирования прогрева водолазной одежды нагревательные элементы могут подключаться ступенчато и группами, в зависимости от температуры окружающей среды, что существенно снижает затраты энергии на обогрев водолаза до заданной температуры и позволяет максимально использовать тепловую энергию электронагревателей для нагрева.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям новизны.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, фиг.2, фиг.3. Электрообогреваемая водолазная одежда, изготовленная из эластичного материала, плотно облегающего тело водолаза, состоит из верхней части 1 для обогрева торса и рук и нижней части 2, для обогрева ног.На внутренней поверхности электрообогреваемой водолазной одежды (разрез А-А) закреплены нагревательные провода 3, изготовленные из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов) таким образом, что позволяют растягиваться эластичному материалу, не создавая растягивающее усилие нагревательному проводу.
Различной плотностью размещения нагревательного провода 3 на внутренней поверхности верхней части 1 и нижней части 2 одежды достигается необходимая температура обогрева для различных частей тела водолаза.
Децентрализованное размещение нагревательного провода 3, закрепленного на внутренней поверхности эластичного материала верхней части 1 и нижней части 2, позволяет локально подключать отдельные секции 4 нагревательного провода 3 с помощью соединительных проводов 5 (токопроводов) к автономному источнику электроэнергии 6, (литий-ионная полимерная батарея).
Каждая секция 4 имеет не менее двух контуров, оборудованных нагревательными проводами 3 подключенными параллельно, что существенно повышает надежность работы электрообогреваемой водолазной одежды в целом.
Расположение нагревательного провода 3 на внутренней поверхности эластичного материала обеспечивает более эффективный обогрев поверхности тела водолаза благодаря большой поверхности контакта с нагревательными элементами секций 4.
Для обогрева секции 4 с нагревательными проводами 3 могут подключаться ступенчато и группами, в зависимости от температуры окружающей воды, что существенно снижает затраты энергии на обогрев водолаза и позволяет максимально использовать тепловую энергию секции 4 с нагревательными проводами 3.
Электрообогреваемая водолазная одежда работает следующим образом. На водолаза одевают верхнюю часть 1 и нижнюю часть 2 одежды, подключают с помощью соединительных проводов 5 к батарее 6. Секции 4 с нагревательными проводами 3 нагреваются от встроенной литий-ионной полимерной батареи 6, предварительная зарядка которой осуществляется с помощью зарядного устройства от сети 220В или других источников электроэнергии.
После подключения секций 4 с нагревательными проводами 3 к источнику электроэнергии электрообогреваемая водолазная одежда работает не непрерывно, а в случае необходимости. Таким образом обеспечиваются комфортные условия нахождения водолаза под водой, поддерживая температуру плюс 30-35°С.
Время непрерывной работы подключенных секций 4 без подзарядки составляет от 2 до 4 часов и зависит от внешней температуры и интенсивности работы водолаза.
Температура нагрева провода 3, изготовленного из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов), зависит от плотности тока, протекающего по токопроводящему слою лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металла), которая напрямую связана с величиной электрического напряжения, подводимого к специально формируемым соединительным проводам 5.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой электрообогреваемой водолазной одежды заключается в том, что применение лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов) позволяет сократить массу дополнительного оборудования, обеспечить лучший термический контакт между двумя средами и, соответственно, повысить КПД нагревательных секций 4.
Технический результат: быстрый и надежный прогрев электрообогреваемой водолазной одежды, обогрев водолаза до комфортной температуры, более полное и эффективное использование теплоты, выделяемой нагревательными проводами, что позволяет максимально использовать тепловую энергию нагревательного провода для обогрева водолаза в водной среде.
Предлагаемое техническое решение апробировано на опытных образцах. Температурное поле на внешней поверхности электрообогреваемой одежды водолаза представлено в соответствии с Фиг.3
Электрообогревательная водолазная одежда, содержащая электрообогревательные элементы, отличающаяся тем, что электрообогревательные элементы размещены на внутренней поверхности эластичного материала, прилегающего к телу водолаза, а в качестве нагревательных элементов используется провод, изготовленный из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, расположенный децентрализовано, т.е. со смещением, что позволяет подключать его ступенчато.
