Костюм электрообогрева водолаза
Владельцы патента RU 2723505:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU)
Изобретение относиться к области водолазной техники, а именно к средствам тепловой защиты водолаза и предназначено для использования в составе водолазного снаряжения для обеспечения теплового комфорта водолаза при выполнении водолазных работ в условиях низких температур окружающей среды. Костюм электрообогрева водолаза включает в себя трикотажные фуфайку и кальсоны с закрепленными на их внутренней поверхности лавсановыми нагревательными проводами, блок управления обогревом, аккумуляторные батареи, электрические разъемы и коммутационный разъем для подключения кабеля питания от внешнего источника тока. Костюм дополнительно снабжен шапочкой, пятипалыми перчатками и трикотажными носками, на внутренней поверхности которых закреплены лавсановые нагревательные провода. Провода подключены через электрические разъемы к блоку управления обогревом. Достигается увеличение времени комфортного пребывания водолаза под водой, предотвращение возникновения переохлаждения и повышение производительности труда водолаза в условиях низких температур окружающей среды. 2 ил.
Изобретение относится к средствам тепловой защиты водолаза и предназначено для использования в составе водолазного снаряжения для обеспечения теплового комфорта водолаза при выполнении водолазных работ в условиях низких температур окружающей среды.
Известен костюм электрообогрева водолаза, 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 2-3 мм. Герметичные секции-пакеты снабжены пластинами из пористого материала толщиной 2-4 мм, между которыми расположен электронагревательный элемент. Пластины из пористого материала пропитаны термоаккумулирующим диэлектриком на основе парафина с температурой фазового перехода 35-38°С [1].
Недостатком этого костюма является быстрое охлаждение нагревательных элементов при отключении электроэнергии в аварийных ситуациях и, как следствие, быстрое переохлаждение водолаза, что приводит к снижению подвижности водолаза. Кроме того, отсутствует активный обогрев головы, кистей и стоп.
Известен костюм электрообогрева водолаза, в котором 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 [2].
Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования нагревательных элементов из-за малой локальной теплоотдачи от них и отсутствие активного обогрева головы, кистей и стоп. Кроме того, расположение электрообогреваемых элементов увеличивает объем водолазной одежды, что приводит к ухудшению подвижности водолаза.
Наиболее близким по технической сущности является костюм электрообогрева водолаза, включающий трикотажные фуфайку и кальсоны с закрепленными на их внутренней поверхности лавсановыми нагревательными проводами, блок управления обогревом, аккумуляторные батареи, электрические разъемы, коммутационный разъем для подключения кабеля питания от внешнего источника тока [3] (прототип). Нагревательные провода выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещены на поверхности эластичной ткани таким образом, что обеспечивают плотное прилегание водолазной одежды к телу водолаза и создание оптимального температурного поля нагрева тела водолаза. Необходимая температура обогрева для различных частей тела водолаза достигается за счет изменения плотности размещения нагревательного провода. Нагревательные провода фуфайки и кальсон подключаются отдельно к блоку управления (БУ) с помощью электрических разъемов, исключающих их самопроизвольное размыкание. Костюм имеет возможность ступенчатого регулирования нагрева частей тела водолаза в зависимости от температуры воды при погружении. Время непрерывной работы электрообогрева без подзарядки составляет от 2 до 4 часов и зависит от температуры окружающей среды и интенсивности работы водолаза.
Недостатком данного костюма электрообогрева водолаза является отсутствие обогрева головы, кистей и стоп, что приводит к быстрому замерзанию водолаза. Исследования образцов прототипа показали, что создание теплового поля только на поверхности туловища и ног недостаточно для эффективного обогрева водолаза в условиях одновременного воздействия гидростатического давления и низких температур окружающей среды.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности обогрева тела водолаза.
Задача решается тем, что в известном костюме электрообогрева водолаза, включающем трикотажные фуфайку и кальсоны с закрепленными на их внутренней поверхности лавсановыми нагревательными проводами, блок управления обогревом, аккумуляторные батареи, электрические разъемы, коммутационный разъем для подключения кабеля питания от внешнего источника тока, согласно изобретению, костюм дополнительно снабжен шапочкой, пятипалыми перчатками и трикотажными носками, на внутренней поверхности которых закреплены лавсановые нагревательные провода, подключенные через электрические разъемы к блоку управления обогревом.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении производительности труда водолаза в условиях низких температур окружающей среды за счет увеличения времени комфортного пребывания его под водой и предотвращения возникновения переохлаждения.
Общий вид костюма электрообогрева водолаза показан на фиг. 1, а элементы обогрева костюма - на фиг. 2.
Костюм электрообогрева водолаза состоит из шапочки 1, фуфайки 2, пятипалых перчаток 3, кальсон 4 и носок 5. На внутренней стороне всех элементов закреплены лавсановые нагревательные провода 6 с различной плотностью размещения. Нагревательные провода всех элементов подключены через электрические разъемы 7 к блоку управления обогревом 8. В свою очередь блок управления обогревом 8 подключен к аккумуляторным батареям 9. Кроме того, костюм электрообогрева снабжен коммутационным разъемом для подключения кабеля питания от внешнего источника тока.
Нагревательные провода 6 (разрез А-А) изготовлены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов) таким образом, что позволяют растягиваться эластичному материалу, не создавая растягивающее усилие нагревательному проводу.
Костюм электрообогрева водолаза работает следующим образом.
Водолаз одевает костюм электрообогрева поверх нательного белья под водолазный гидрокомбинезон «сухого» типа, причем сначала одевает фуфайку 2, кальсоны 4, носки 5, шапочку 1 и перчатки 3. Затем он подключает каждый элемент с помощью электрических разъемов 7 к аккумуляторной батарее 9. Элементы костюма 1-5 начинают нагреваться с помощью нагревательных проводов 6 от двух аккумуляторных батарей 9.
При необходимости усиления обогрева или его отключения, по субъективным ощущениям работающего водолаза, он с помощью блока управления 8 регулирует температуру кнопкой переключения режимов нагрева. Костюм имеет 4 режима нагрева в зависимости от потребляемой мощности: 0%, 30%, 60% и 100%. Таким образом, обеспечиваются комфортные условия нахождения водолаза под водой для каждого водолаза индивидуально. Диапазон поддержания температуры теплового поля составляет от 30°С до 35°С, при чем поддержание температуры в данном диапазоне осуществляется автоматически с помощью датчиков температуры, установленных на каждом элементе костюма для поддержания комфортных условий и исключения перегревания водолаза.
Время непрерывной работы костюма электрообогрева без подзарядки аккумуляторных батарей составляет от 2 до 6 часов и зависит от условий водолазного спуска, температуры окружающей среды и интенсивности работы водолаза.
Костюм может работать и от внешнего источника постоянного тока напряжением не более 20 В.
После окончания работ водолаз отключает электропитание, рассоединяет разъемы 7 и раздевается.
Безопасность применения предлагаемого костюма электрообогрева для организма человека обеспечивается использованием высокотехнологичной лавсановой нити с покрытием, способным к перерастяжению без повреждения диэлектрического слоя. Напряжение до 20 В, предлагаемое к использованию при работе аккумуляторной батареи из состава комплекта, не вызывает повреждения биологических тканей. Максимальная температура нагревательных элементов до 35°С не вызывает термических поражений даже при длительном воздействии, так как находится в пределах физиологической нормы организма человека.
В качестве материала костюма используется трикотажное полотно (полиэстер) из синтетических волокон марки «JANMAR SPORT».
В качестве источника тока используется комплект литий-ионных батарей 4-3ЛИА-12.
Описываемый костюм электрообогрева водолаза был испытан в барокомплексе ГРК-30. По своим техническим параметрам он имеет простую конструкцию и позволяет наиболее эффективно выполнять водолазные спуски в условиях низких температур за счет дополнительного обогрева конечностей водолаза, нивелировав тем самым неравномерное воздействие гидростатического давления на кровоснабжение конечностей тела человека при выполнении им водолазных работ в различных пространственных положениях под водой. Кроме того, активный обогрев головы и задней поверхности шеи работающего под водой водолаза, позволяет предотвратить наибольшие теплопотери, возникающие при снижении температуры окружающей среды, так как именно через поверхность этих участков происходит наибольшая теплоотдача на единицу площади.
Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом [3] повышает производительность труда водолаза под водой в условиях низких температур окружающей среды за счет уменьшения теплопотерь организма и уменьшения риска возникновения переохлаждения.
Литература
1. Патент RU №2072939, МПК В63С 11/28, Н05В 3/36.
2. Патент RU №93030206, МПК В63С 11/24.
3. Патент RU №2558409, МПК В63С 11/28, Н05В 3/36, В63С 11/04.
Костюм электрообогрева водолаза, включающий трикотажные фуфайку и кальсоны с закрепленными на их внутренней поверхности лавсановыми нагревательными проводами, блок управления обогревом, аккумуляторные батареи, электрические разъемы, коммутационный разъем для подключения кабеля питания от внешнего источника тока, отличающийся тем, что костюм дополнительно снабжен шапочкой, пятипалыми перчатками и трикотажными носками, на внутренней поверхности которых закреплены лавсановые нагревательные провода, подключенные через электрические разъемы к блоку управления обогревом.
