В современном мире человек в той или иной мере сталкивается с природными явлениями в виде дождя, снега (метели), ветра. Одним из средств защиты человеческого организма в метель является одежда, которая, покрываясь снегом, перестает обладать исходными свойствами, заложенными для нее при проектировании.
Важным аспектом является определение доли поверхности одежды, которая может оказаться плотно покрытой снежным слоем и обладать уже не исходными свойствами материалов, а свойствами самого снега. Учет такой информации на этапе проектирования одежды обеспечит необходимую безопасность человека в ней, так как позволит предусмотреть изменение теплофизических свойств теплоизоляционного пакета. Примером может служить одежда для защиты от статического электричества, для которой самым важным является поверхностный слой специальных материалов. Он в случае покрытия их снегом – существенно теряет свой антиэлектростатический эффект [1].
Снег имеет тенденцию скапливаться на поверхности одежды в образующихся при движении человека складках. Для исследования были отобраны образцы женской утепленной одежды и выбраны наиболее характерные движения человека с целью определения возможных естественных деформаций поверхности одежды. На основе этих данных произведена фотосъёмка для определения места и частоты образования, а также глубины складок, возникающих на поверхности деталей одежды в движении (пример представлен на рис. 1) [2].
Рис. 1. Фотосъёмка верхней одежды в движении
В результате были выявлены участки для измерения глубины естественных складок (максимально выраженные глубокие складки выделены на рис. 1. Результаты расчетов средней глубины наиболее выраженных складок на поверхности одежды, представлены в (таблица).
Глубина складок поверхности одежды в движении человека
|
Схема видов движения |
Среднее значение глубины складок, см |
|
|
0,46 |
|
|
0,93 |
|
|
0,3 |
На основе полученных данных о глубине динамических складок на одежде был определен средний объем образуемой в движении человека складки на одежде (назовем её «ловушкой для снега»), а именно складки, которая собирает в своем объеме снег.
Кроме снега, накапливающегося во внутреннем объеме образующихся складок одежды, он покрывает и саму поверхность одежды, обращенную навстречу движущейся под воздействием ветра снежной массы. Здесь большое значение имеет сама ткань и ее микроструктура, которая в зависимости от размеров снежинок может задерживать их на своей поверхности.
В ходе исследований была отобрана ассортиментная группа курточных и специальных материалов для одежды, и проведён их микроскопический анализ. Примеры микроструктуры материалов для одежды представлены на рис. 3 и 4.
Рис. 3. Таслан 33ДО
Рис. 4. Indura Ultra Soft-360
В результате микроскопического анализа ассортимента современных материалов были отобраны образцы, размеры поверхностных пор которых были сопоставимы или превышали средние размеры снежинки [5].
Чтобы установить, какую долю поверхности куртки занимает покрывающий снегом слой, была определена средняя площадь поверхности передней части деталей куртки составившая 0,27 м.кв. Для размера: Р =170, Сг=88, Сб=96, вторая полнотная группа [6].
Чтобы определить, какое количество поверхности куртки может оказаться заполненным снегом, было предложено рассчитать соотношение площадей поверхности изделия на примере женской куртки: вероятностно заполняемой снегом к общей поверхности (рис. 5). Данное соотношение предложено ввести в качестве специального коэффициента оценки подверженности изделия изменению поверхностных свойств в условиях метели.
Отобразим соотношение площадей в виде графика (рис. 5).
Рис. 5. График отношения площади куртки подверженной покрытию снегом общей и фактической
Коэффициент рассчитывается по формуле:
(м2); (2)
где Sфакт – фактическая (подверженная покрытию снегом) площадь куртки (м2), Sобщ. – общая площадь куртки (м2).
.
На примере исследования женской куртки получен специальный коэффициент K, который отражает долю поверхности куртки, обладающей свойствами не тканей, а снега. В частности, такой коэффициент равен 34,1 для рассмотренной размерной категории одежды, Р =170, Сг=88, Сб=96, вторая полнотная группа.
Таким образом, отношение фактически покрываемой снегом поверхности одежды, обращенной к направленной метели, к общей площади поверхности изделия (на примере женской куртки) позволило получить специальный коэффициент К, благодаря которому изменится ряд процедур на этапе проектирования одежды. А именно, членение модельных линий для одежды, ориентированной к применению в районах с частыми метелями в течение холодного времени года, должны предусматривать покрытие выделенных участков неустойчивой защиты от снега специальными материалами, имеющими поверхностные свойства с меньшим уровнем шероховатости (поверхностные поры материала должны быть меньше среднего диаметра снежинки). Это особенно важно для одежды со специальными поверхностными защитными свойствами, эксплуатируемой на производстве.
Полученные результаты дают возможность предупредить преждевременный износ одежды в бытовых условиях за счет корректировки в конструкциях локальных участков со снижением накопления талой воды в пакете материалов. Для специальной одежды полученные результаты приводят к усовершенствованному изделию, которое например, от статического электричества, обеспечит более надежную защиты путем использования на выявленных участках материалов с дополнительными поверхностными и антиэлектростатическими эффектами.