Перспективные виды тканей для защиты человека в условиях низких температур

Перспективные виды тканей для защиты человека в условиях низких температур

На сегодняшний день учеными разных стран проводятся множество исследований, которые дают основание предполагать, что шельф арктических морей и его склон — место залегания богатейших месторождений — как энергоносителей (нефть, газ, конденсат, битум), так и множества других полезных ископаемых (от драгоценных и редкоземельных металлов до строительных материалов). Побережья России простираются на тысячи километров, однако они расположены преимущественно в северной, арктической зоне, а освоение арктических шельфов связано с большими трудностями и затратами. Одна из наибольших трудностей — проблема негативного воздействия пониженных температур на организм человека, результатом которого являются обморожения, а также другие заболевания, в том числе хронические. Разработка нагревательных методов и средств, которые не только бы защищали от холода, но и согревали, является актуальной научнотехнической задачей.

Целью работы является анализ перспективных видов электронагревательной ткани и на основе данного анализа выявление наиболее оптимального метода защиты человеческого организма от влияния низких температур.

Авторами произведен анализ следующих видов ткани с электронагревом:

• 1. Ткань, содержащая нагревательные элементы, которые представляют из себя мягкие и гибкие карбоновые нагревательные пластины, или стержни, которые обеспечивают равномерный, устойчивый и безопасный обогрев. В основе процесса лежит технология излучения инфракрасных волн. Нагревательные элементы обладают высокой теплопередачей, низким энергопотреблением и не излучают электромагнитных волн, также они абсолютно электробезопасны, так как напряжение питания таких устройств составляет от 3 до 12 Вольт.
• 2. Ткань, состоящая из переплетений основных и уточных нитей. Проводящие области ткани содержат более 50% электропроводных нитей, которые имеют переплетения с непроводящими нитями в направлении основы и утка. В качестве электропроводных нитей используют металлические, угольные волокна или волокна с металлизированным покрытием.

Основным недостатком такой ткани является то, что она предполагает использование металлических проводников и поэтому может быть изготовлена только под конкретное изделие с известной геометрией, что ограничивает возможности ее использования [1].

3. Ткань, содержащая переплетение электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводных углеродных нитей. При этом группы параллельных электропроводных нитей из 2−3 нитей основы, смежных или вплетенных через электроизоляционную нить, переплетены по утку с массивом электропроводных нитей из материала с высокой удельной электропроводностью, образующих токоподводящую ленту.

Фрагмент ткани пункта (3) изображен на Рис.1:

• 1 — фоновая часть ткани из полиэфирной нити;
• 2 — группы смежных электропроводных греющих углеродных нитей;
• 3 — токоподводящая полоса из мишурной нити на основе латуни с оловянным покрытием, ширина полос 0,7−1,5 см;
• 4 — источник постоянного или переменного тока, который может быть подсоединен к токоподводящей полосе в любой ее точке;

Рис. 1 Электронагревательная ткань

Основным достоинством данного вида ткани является то, что она имеет более высокий, чем у описанных ранее тканей, обогревательный эффект. Объясняется это тем, что по месту расположения двойной нити количество выделяемого тепла также удваивается и уменьшается время нагрева (быстрее создается ощущение тепла).

Недостатком такой ткани является сложность структуры ткани и сложность ее производства. Основной же недостаток такой ткани — необходимость в источнике электрического тока для обеспечения электрического нагрева [2]. электронагревательный ткань теплопередача Электронагревательная ткань, представляющая собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные не нагревательные нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити с электромагнитным нагревом, имеющие второе направление, перпендикулярное первому. Такая ткань работает автономно, без источников электрического напряжения [3].

Преимуществом такой ткани является то, что она позволяет улучшить как эксплуатационные качества, так и то, что у нее отсутствует необходимость в обеспечении надежности электрических контактов, а также зарядке аккумуляторных батарей или замене элементов питания и т. п. Еще одним достоинством является то, что она обладает большей надежностью, так как величина и равномерность нагрева практически не меняется при локальных повреждениях отдельных нитей, в отличии от описанных ранее тканей с электромагнитным нагревом.

На основе проведенного анализа различных видов тканей с электромагнитным нагревом можно сделать вывод, что ткань, выполненная переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные нити, а также нагревательные нити, способные к обогреву и защите от холода без источников питания, является наиболее перспективной для дальнейших исследований и практического применения.

• 1. Казаков М. Е., Трушников А. М., Благодаров А. Н., Новичков Д. Н. Углеродный тканый материал // Патент России № 2 114 942. 1998.
• 2. Глухов Б. Н., Лукъянов С. В. Электронагревательная ткань // Патент России № 55 782.2006.
• 3. Саттаров Р. Р., Хайруллин И. Х., Крымов Б. С., Галиакберова Э. Ф. Ткань с электромагнитным нагревом // Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2 015 127 585, 2016.
• 4. Освоение Арктического шельфа [Электронный ресурс] // Экспертный совет при правительстве РФ. Рабочая группа «Развитие Арктики и Северного морского пути»: сайт. — URL: http://www.будущее-арктики.рф (дата обращения: 16.08.2016).