WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

«Монография УДК ББК Авторский коллектив Прохоров В.Т., Осина Т.М., Жихарев А.П., Михайлов, А.Б., Михайлова И.Д. Рецензенты: Доктор технических наук, профессор А. Жаворонков (г.Шахты) Доктор ...»

-- [ Страница 1 ] --

ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Монография

УДК

ББК

Авторский коллектив

Прохоров В.Т., Осина Т.М., Жихарев А.П., Михайлов, А.Б., Михайлова И.Д.

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор А. Жаворонков (г.Шахты)

Доктор технических наук, профессор К.Н. Замарашкин (г.Москва)

Доктор технических наук, профессор В.В. Левкин (г.Шахты)

Особенности защиты человека от воздействия низких температур: монография [текст] / В.Т. Прохоров и др.; под общей редакцией проф.

В.Т. Прохорова. – Шахты: издательство ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2007.

с.

– В коллективной монографии исследуется воздействие низких температур на человека и разработана математическая модель, позволяющая обоснованно выбирать пакеты материалов, обеспечивающие поддержание комфортных условий человеку в течение всего времени его нахождения в зоне низких температур.

Для преподавателей и студентов, научных работников, практиков и широкого круга читателей.

Содержание Ведение…………………………………………………………………… Глава 1.

Анализ методов определения комфортного состояния работающего……………………………………………………… …………….. Глава 2.

Анализ существующих проблем оценки теплозащитных свойств обуви……………………………………………………………………. 2.1 Понятие теплового комфорта…………………………………….. 2.2 Человек в условиях холода……………………………………….. 2.3 Характер охлаждения стопы человека в условиях холода …….. 2.4 Оценка теплового состояния человека в теплозащитной обуви. 2.5 Теплообмен обуви с внешней средой …………………………… 2.6 Методы прогнозирования теплозащитных свойств изделий ….. 2.7 Анализ имеющихся математических моделей оценки теплозащитных свойств обуви при нестационарном тепловом процессе ……… 2.8 Оценка и прогнозирование технологических свойств пакетов материалов для защиты стоп от воздействия на них низких температур (Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса) ………………………………………………………………………. 2.9 Тепловой обмен в системе «стопа - обувь - окружающая среда»

…………………………………………………………………………... 2.10 Методы определения теплообменных свойств материалов и обуви …………………………………………………………………………... 2.10.1 Определение теплофизических характеристик материалов………………………………………………………………………. 2.10.2 Определение теплозащитных свойств обуви ………………... 2.11 Тепловые свойства…………………………………….................. 2.12 Методы оценки…………………………………………………… 2.13 Теоретические предпосылки для оценки тепловых свойств материалов…………………………………………………...……………… 2.14 Исследование стационарного процесса теплообмена в системе «стопа – обувь – окружающая среда»…………………………….….. 2.14.1 Математическое описание процессов теплопроводности ….. 2.14.2 Прохождение тепла через многослойные системы обувных материалов при стационарном температурном процессе……………… 2.14.3 Описание процесса теплообмена в многослойных пакетах материалов в стационарном режиме с учетом зависимости коэффициентов теплопроводности от температуры ……………………………..…… 2.14.4 Определение коэффициентов теплопроводности и тепловых сопротивлений обувных материалов…………………..………………. 2.14.5 Влияние силового давления на толщину и теплофизические свойства искусственного и натурального меха …………………….. Глава 3.

Разработка математической модели системы «человек – одежда – среда»…… …………………………………………………………….. 3.1 Существующие методики оценки и анализа теплового состояния человека……………………………………

3.2 Существующие методики математического моделирования систем «Ч-О-ОС» и их практическое применение при проектировании теплозащитной одежды ………………………………………………..…… 3.3 Геометрическая модель человека в математических моделях «ЧО-ОС» ………………………………………………………………….. 3.4 Математическая модель системы «Ч-О-ОС» в условиях холода ………………………………………

3.5 Применение результатов математического моделирования в САПР теплозащитной одежды …………………………………….… Глава 4.

Прогнозирование зависимости теплозащитных свойств пакетов материалов от условий эксплуатации …………………………….. 4.1 Оценка нестационарных влаго- и теплообменных процессов в пакетах обувных материалов……………………………………………. 4.1.1 Влагообмен ……………………………………………...……… 4.1.2 Теплообмен ……………………………………………..… …… 4.2 Разработка математической модели шкалы комфортности зимней обуви …………………………………………………………………… 4.3 Оценка теплового состояния человека в теплозащитной обуви. 4.4 Исследование влагообменных свойств систем материалов …… Глава 5.

Разработка математической модели системы теплообмена «стопа– бувь – окружающая среда»………………………………………..… 5.1 Основные условия и особенности, использованные для построения математической модели. Разработка геометрического образа модели ботинка ………………………………………………..………… 5.2 Решение краевой задачи теплопроводности для низа обуви (многослойной пластины) с граничными условиями 1-4-го рода ……… 5.3 Решение краевой задачи теплопроводности для низа обуви (многослойной пластины) с граничными условиями 2-4-го рода ……… 5.4 Решение краевой задачи теплопроводности для верха обуви и пяточной части (многослойный цилиндр) с граничными условиями 2-4го рода ………………………………………………………………….. 5.5 Решение краевой задачи теплопроводности для носочной части обуви (многослойный шаровой сегмент) с граничными условиями 2-4го рода ………………………………………………………………….. 5.6 Расчет зависимости температуры внутриобувного пространства от времени для различных деталей обуви …………………………..…. 5.7 Расчет зависимости температуры от времени внутри обувного пакета при воздействии на него низких температур ………………… 5.8 Использование математической модели теплообмена для расчета теплопотерь с поверхности обуви …………………………………… 5.9 Обоснование выбора плотности теплового потока стопы человека для расчета температуры внутриобувного пространства ………….. 5.10 Проведение экспериментов по определению зависимости температуры внутриобувного пространства от времени пребывания в среде с низкими температурами ……………………………………………. 5.10.1 Выбор объектов исследования …………………

5.10.2 Прибор, используемый в эксперименте………………………. 5.10.3 Подготовка к испытанию и проведение эксперимента 1…..... 5.10.4 Проведение эксперимента 2 ………………………………….. 5.11 Обоснование выбора пакетов материалов для низа обуви …… 5.12 Обоснование выбора пакетов материалов для союзки ……….. 5.13 Обоснование выбора пакетов материалов для носочной части обуви …………………………………………………………………… Основные результаты и выводы …………………………………... Библиографический список ……………………………………...… Приложения ……………………………………………………..…… Обувь является защитным барьером между стопой человека и окружающей средой, она снижает неблагоприятное воздействие среды, облегчает организму возможность через систему терморегуляции обеспечить нормальные или комфортные условия для человека.

Чем сильнее неблагоприятное воздействие окружающей среды, тем большей защитной способностью должна обладать обувь. Поэтому теплозащитные свойства обуви имеют исключительное значение для тепловой защиты ног и создания при пониженных температурах окружающей среды нормального теплового состояния всего организма.

К наиболее важным характеристикам условий, влияющих на человека, которые следует учитывать при разработке требований к материалам обуви для защиты от воздействий низких температур необходимо отнести температуру воздуха, скорость ветра, атмосферные осадки. Такие показатели, как давление и влажность воздуха, в обычных условиях имеют второстепенное значение, однако при большой влажности воздуха заметно повышается равновесная влажность материалов обуви и их теплопроводность.

Мокрый снег или тающий лед создают условия высокой теплоотдачи от поверхности обуви во внешнюю среду и может приводить к значительному охлаждению стопы человека в обуви. Данные условия можно охарактеризовать двумя коэффициентами теплоотдачи и влажностью материалов обуви.

При носке обуви в зимний период (при наличии снега) должна быть исключена возможность попадания снега внутрь обуви через верхний край, а также прилипания снега к поверхности обуви или забивания его в воде, т.к. при входе в теплое помещение снег тает и увлажняет обувь.

Способность обуви сохранять тепло зависит от вида и состояния внешней, воспринимающей тепло, среды и других условий, характеризующих теплоотдачу от поверхности обуви во внешнюю среду (шероховатости внешней поверхности, цвета и т.д.).

При изучении процесса перехода тепла от стопы человека и внутренней поверхности обуви стона рассматривается как тело с более высокой температурой, отдающее тепло. Температура кожного покрова стопы определяется соотношением количества поступающего к ней тепла и интенсивности отдачи его в окружающую среду при определенной теплоизоляционной способности обуви и ее конструктивных элементов (верха и низа, утепления отдельных участков обуви). Температура кожи на разных участках стопы изменяется во времени.

В зимний период обувь используют с внутренней обувью: носками, чулками. Часто применяются специальные утеплители, входящие в комплект обуви.

Обычно обувь обеспечивает возможность некоторого изменения стопы, что необходимо для нормального функционирования кровеносных сосудов при передвижении и покое человека. Таким образом, пространство между стопой и обувью всегда заполнено прослойками из волокнистых материалов (трикотаж, текстильные, нетканые или войлочные материалы, натуральный или искусственный мех и др.). Структура этих материалов включает в себя большое количество воздушных ячеек, пор и прослоек. Между стопой и этими материалами, между слоями материалов, а также между поверхностью материалов и внутренней поверхностью обуви образуются воздушные прослойки различной толщины и протяженности, способствующие сохранению тепла в обуви.

Приближенный тепловой расчет конструкции обуви включает в себя определение тепловых сопротивлений верха и низа на основе величины общего показателя теплозащитных свойств обуви и расчет тепловых сопротивлений верха и низа, конструкции которых рассматриваются как системы, состоящие из отдельных слоев.

Расчет теплозащитных свойств ведется по тепловым свойствам материалов, составляющих обувь. На базе полученных данных расчета возможен подбор материалов для обуви, обеспечивающей необходимые тепловые сопротивления верху, низу и, следовательно, всей конструкции обуви. Одни детали обуви, входящие в конструкцию обуви, по величине соответствуют всей поверхности верха или низа, а другие, например, жесткие промежуточные детали (подноски, задники), каблуки и др., по площади соответствуют лишь части поверхности верха или низа.

Тепловые сопротивления верха и низа, обычно рассматриваемых как системы, состоящие из отдельных материалов, представляют собой сумму тепловых сопротивлений отдельных слоев и прослоек (наружные детали, подкладка, меж подкладка, прослойки технологических клеев, воздуха и т.д.), а также сумму сопротивлений переходу тепла из одной среды в другую на границе, разделяющей отдельные слои.

При изготовлении обуви материалы, входящие в конструкцию верха, подвергаются различным обработкам, что оказывает влияние на тепловые свойства конструкции верха обуви. Соединение деталей между собой, метод их крепления также вносит определенный дополнительный эффект, влияющий на тепловые свойства верха, вследствие образования утолщения, уплотнения, а также воздушных прослоек и пр.

Влияние всех этих факторов учесть весьма трудно. Подсчет суммарных тепловых сопротивлений верха обуви, как многослойной системы, можно произвести только приближенно.

К тому же, баланс теплообменных процессов человека с окружающей средой, характеризующиеся равенством количества тепла, образующегося в организме и поступающего извне, и всех его теплопотерь наблюдается достаточно редко. При быстро меняющихся условиях внешней среды и режиме физической нагрузки поддерживать состояние тепловой уравновешенности практически невозможно.

Поэтому при разработке конструкции обуви величина показателя теплозащитных свойств и рациональная величина соотношений тепловых сопротивлений низа и верха должны быть выявлены из обобщенных экспериментальных данных по гигиенической оценке разных видов обуви при носке ее человеком в различных метеорологических условиях. По полученным данным происходит подбор материалов для конкретного вида обуви. В случае отсутствия для обуви материала, обладающего требуемыми свойствами, могут быть сформулированы основные требования для изготовления такого материала.

Анализ методов определения комфортного состояния Работающий, в том числе оператор мобильной машины, находится в постоянном контакте с оборудованным им техническим устройствами окружающей средой. Параметры последней в процессе эксплуатации могут заметно изменяться. Поэтому комплексы человек-система-среда обитания, которые характеризуются развитыми и сложными связями и зависят от большого количества переменных во времени и пространстве факторов, оказывают существенное влияние на комфортность работающего и на его работоспособность.

Современная техника, эксплуатируемая человеком, не может обладать требуемой эффективностью, если не обеспечены оптимальные условия для комплекса человек-система-среда обитания. Это требование имеет особое значение в тех случаях, когда человек работает в небольших помещениях, каковыми являются кабины. Следует также учитывать, что при длительном пребывании в сравнительно стабильных условиях возможно ослабление адаптационных реакций организма. Поэтому существенной является задача обеспечения не только комфортных условий, но и поддержания нормального самочувствия и высокой работоспособности человека.

В последние десятилетия проблеме создания наилучших условий для работы человека уделяется немалое внимание. Наибольший интерес представляют результаты исследования, которые изображены в виде соответствующих графических зависимостей от определяющих параметров.

Важным параметром комфортности является эффективная эквивалентная температура, которая учитывает влияние скорости на теплоощущение человека. Опыт показывает, что комфортное теплоощущение наблюдается при эффективной температуре 17-21 °С зимой и 19-24 °С летом.

На рис. 1.1 приведена номограмма для эффективной температуры в зависимости от скорости и температуры воздушного потока и температуры смоченного термометра [1,2] На основе обработки многочисленных экспериментальных данных составлены диаграммы теплоощущения, предназначенных для расчета микроклимата. На рис. 1.2 и рис. 1.3 показаны теплоощущения, разработанные соответственно Бедфордом, Лизе и Гайя [3].

Можно заметить, что приведенные на этих диаграммах данные в достаточной степени совпадают.

Рис. 1.1. Диаграмма эффективной температуры:

и - скорость воздушного потока; tВ - температура воздуха;

tсм - температура смоченного термометра; tэф - эффективная температура.

Рис. 1.2. Диаграмма теплоощущения, Рис. 1.3 - Диаграмма теплоощущения, tР - радиационная температура; tр - радиационная температура;

1 - жарко; 2 -приятно; 3-холодно 1 - жарко; 2 - комфорт; 3 - холодно;

Более надежными представляются диаграммы теплоощущения, разработанные Американским инженерно-техническим обществом по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха (ASHKAE). На этой диаграмме показаны области значений комфорта и дискомфорта, полученные с учетом смоченного термометра, температуры воздуха, парциального давления водяных паров воздуха и эффективной температуры (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Диаграмма теплоощущения в зависимости tсм - температура смоченного термометра; tв - температура воздуха;

а - режим непереносим; б - неприятно; в - комфорт; г - неприятно холодно.

Особого внимания заслуживают так называемые диаграммы комфорта. Необходимость составления диаграмм обусловлена трудоемкостью решения уравнения комфорта. Известный специалист по проблеме микроклимата человека П.О. Фанчер разработал 28 диаграмм комфорта.

Ниже приводится сводная диаграмма комфорта, представляющая наибольший интерес (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Сводная диаграмма комфорта Фангера:

и - скорость движения воздуха; tо.с. - температура окружающей среды;

а - без одежды; б - легкая одежда; в - нормальная одежда; г - теплая одежда;

А - высокая физическая активность (150); Б - средняя активность (100);

В этой диаграмме учитывается уровень физической активности работающего. Для оператора следует пользоваться графическими зависимостями для группы Б, т.е. для средней активности.

Определенная группа работ была посвящена определению влияния температуры воздуха помещения на производительность умственного руда. В этом отношении заслуживают внимания исследования К. Даниельса [5].

На рис. 1.6 показано изменение производительности умственного труда, в обычной одежде, в зависимости от температуры в помещении.

производительности умственного труда производительности труда людей среднего возраста в зависимости в течение года от температуры воздуха Изменение работоспособности людей в течение всего года представлено на рис. 1.7. верхняя линия относится к помещению с кондиционированием воздуха; средняя к помещению без кондиционирования, но имеющим остекление с высокой теплоотражательной способностью и внутренние теплозащитные жалюзи; нижняя линия характеризует помещение без принятия мер по защите от солнечного излучения.

В связи с этим следует отметить, что проблема комфортности работающего заслуживает всестороннего внимания. Она может быть решена на основании тщательно проведенных экспериментальных исследований, проводимых в термобарокамере, и теоретических исследований, основанных на методах математического моделирования изучаемых явлений.

При нахождении человека в спокойном (горизонтальном, комфортном) состоянии, после ночного сна температура кожи (кожных покровов) стопы выравнивается с температурой кожи на других участках тела. По данным Ю.Л. Кавказова, поверхность стопы утром при температуре окружающего воздуха 14-16°С имеет температуру 28С, которая днем понижается и на поверхности, обращенной к стельке, она равняется 19-22 °С, а в тыльной части 20-25 °С [4].

Днем, при нахождении человека в спокойном состоянии сидя, стоя или при выполнении легкой работы даже при комнатной температуре в результате теплообмена с окружающей средой температура кожного покрова стопы снижается и различна на разных ее участках [2].

Когда человек надевает обувь, температура поверхности стопы вначале несколько повышается, затем понижается и становится даже ниже температуры обнаженной стопы.

Наиболее высокая температура наблюдается на голени и тыльной стороне стопы; более низкая - на подошве и еще более низкая - на отдаленном участке - на опорной подушечке большого пальца. Указанное обстоятельство послужило основанием для исследования температуры именно на этом участке, по которому можно судить о тепловом состоянии стопы, учитывая температуру кожного покрова стопы и на других ее участках (тыльной стороне, подошве).

С гигиенической точки зрения систему «человек - обувь - среда» следует рассматривать более детально, а именно: «человек (нога человека) воздушный слой между ногой и так называемой внутренней обувью внутренняя обувь воздушный слой между внутренней обувью и внутренними деталями обуви - детали обуви среда» [4].

Одной из важнейших функций одежды является создание у человека комфортных теплоощущений, т. е. нормального теплового состояния, которое поддерживается при определенном соотношении процессов теплообразования и теплоотдачи [1].

Также большое значение теплозащитная обувь имеет для процессов теплообмена организма человека с окружающей средой, для обеспечения нормальной деятельности терморегуляции человека при низких атмосферных температурах и связанное с этим ощущение комфортности. Комфортные условия в обуви определяются ее способностью поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влажность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от физиологических особенностей терморегуляции организма, от метеорологических факторов окружающей среды, от выбранных материалов труда и других факторов. Несоблюдение требований к комфортности может привести к тяжелым последствиям для потребителя. Нужно отметить огромную роль стопы, которая является большим «резервуаром тепла» и участвует в теплообмене организма. Изменение температуры конечностей играет роль буфера для организма в целом и обеспечивает постоянство температуры висцеральных органов и их нормальную работу [3].

Под тепловым состоянием человека понимается такое состояние организма, которое характеризуется содержанием и распределением тепла в тканях тела с относительно постоянной температурой и в тканях тела с меняющейся температурой, а также степенью напряжения аппарата терморегуляции.

О тепловом состоянии человека можно судить по его теплоощущениям и объективным показателям: температуре тела и кожи, топографии температуры кожи, величине влагопотерь, гемодинамическим показателям (частота пульса, артериальное давление). Тепловое состояние человека обусловливает и его работоспособность.

Нам представляется, что при создании одежды для защиты от холода и ее гигиенической оценке следует ориентироваться на топографию теплового потока и температуры кожи. Об этом свидетельствуют многочисленные данные, указывающие на более быстрое возникновение терморегуляторных реакций в области нижних конечностей и кистей, т. е. на тех участках, которые утеплены в меньшей степени и которые, как правило, подвергаются большему охлаждению.

Учитывая разнообразие в топографии теплового потока и температуры кожи, следует заранее сказать, что в практическом отношении такой принцип подхода к построению одежды не всегда осуществим. Во-первых, он связан лишь с учетом определенного физиологического состояния человека и, следовательно, требует знания топографии теплового потока и температуры кожи в каждом конкретном случае. Во-вторых, теплоизоляционные свойства одежды ограничены, эффективность утепления различных частей тела человека неодинакова, и, следовательно, не любую топографию теплового потока и температуры кожи можно воспроизвести.

Топография теплового потока (и температуры кожи) используется при оценке создаваемой одежды, с помощью которой необходимо поддерживать не только определенные средневзвешенные показатели, но и соответствующую плотность теплового потока на каждом участке тела человека [1].

В связи с различными климатическими условиями нашей страны и увеличения контингента работающих на открытом воздухе, для защиты человека от воздействия низких температур должна изготавливаться специальная обувь, которая обеспечивала бы создание комфортных условий в течение того периода носки, который обусловлен режимом нахождения человека в этих условиях.

К наиболее важным факторам, влияющим на человека, которые следует учитывать при разработке требований к материалам обуви для защиты от воздействий низких температур, необходимо отнести температуру воздуха, скорость ветра, атмосферные осадки. Такие показатели, как давление и влажность воздуха, в обычных условиях имеют второстепенное значение, однако при большой влажности воздуха заметно повышается равновесная влажность материалов обуви и их теплопроводность.

Каждый год позиции у старого ассортимента отвоевывает новая утепленная обувь. Частично - импортная, частично - российская, сделанная с помощью новых технологий, по новым ТУ и ГОСТам. Утепленная спецобувь должна обладать определенным набором защитных свойств, которые обеспечивали бы безопасность рабочего в конкретных «специальных» условиях. На каждом рабочем месте необходимо определить, какие именно защитные свойства здесь в приоритете, и уже тогда подбирать обувь, создающую для работника максимальную защиту именно в этих условиях. Кроме того, необходимо помнить и о комфортности обуви, а это - способность обуви к поддержанию микроклимата, наиболее благоприятного для стопы (температура, влажность, биологические факторы), облегаемость обувью стопы и вес обуви [3].

Охлаждение организма в процессе производственной деятельности приводит к снижению работоспособности человека. Охлаждение может быть обусловлено как недостатком, так и избытком теплозащитных свойств одежды.

Влияние одежды на человека определяется не только свойствами материалов, из которых она изготовлена, но также соответствием одежды внешним условиям и состоянием организма в данный момент [2].

Мокрый снег или тающий лед создает условия высокой теплоотдачи от поверхности обуви во внешнюю среду и может приводить к значительному охлаждению стопы человека в обуви. Данные условия можно охарактеризовать двумя показателями: коэффициентом теплоотдачи и влажностью материалов обуви.

При носке обуви в зимний период (при наличии снега) должна быть исключена возможность попадания снега внутрь обуви через верхний край, а также прилипания его к поверхности обуви, т.к. при входе в теплое помещение снег тает и увлажняет обувь [3].

В холодных климатических зонах уделяется особое внимание защите обуви от увлажнения, являющейся причиной увеличения теплопроводности материала и увеличения теплопотерь человеком.

Температура воздуха внутри обуви имеет большое значение для физиологических функций человека, его самочувствия и работоспособности.

Нормальная температура тела близкая к 37 °С, является в современных климатических зонах земли оптимальной в смысле возможности ее эффективной регуляции. Это постоянство температуры обеспечивается лишь в глубоко лежащих тканях, на глубине свыше 2,5 см, у человека, находящегося в условиях теплового комфорта.

Значительное изменение температуры тела свидетельствует о том, что физиологические механизмы регуляции тепло - образования и теплоотдачи не в состоянии сохранить тепловой баланс организма [2].

Условия эксплуатации характеризуются особенностями среды и ее возможными воздействиями на обувь и на человека. Различают условия эксплуатации обуви в естественной, природной среде, возникшей задолго до появления людей на Земле, и искусственной среде, которая образовалась в результате их целенаправленной деятельности.

Для нашей страны характерен ряд климатических поясов (от зоны субтропических лесов и пустынь до тундр Арктики). Условия среды на таком обширном пространстве настолько различны, что они требуют разнообразных способов обеспечения человеку комфорта с помощью жилища и одежды.

Имеется ряд профессий и видов деятельности, которые связаны с длительным пребыванием человека на открытом воздухе и часто совершенно лишают его возможности пользоваться жилищем.

Обувь, одежда и головные уборы, выпускаемые предприятиями легкой промышленности, закрывают часть или всю поверхность тела человека, выполняя одну из своих главных функций - защищать человека от воздействия факторов окружающей среды, к которым относятся механические, климатические, биологические и специальные среды, электрическое поле, изолирующие и электромагнитные излучения.

К механическим относятся факторы, в результате действия которых возникает сила. При действии внешней силы материал деформируется, изменяя исходные размеры и форму. Деформация материала зависит от химического состава и характеристик строения.

Действие на материал внешней силы может быть статическим и динамическим. Их отличие друг от друга определяется скоростью действия на материал внешней силы. Если внешняя сила действует на материал со скоростью от 0 до 1 м/с, то действие читается статическим, а если со скоростью больше I м/с, то динамическим. При эксплуатации изделий материалы испытывают и те и другие виды силового воздействия.

Если материалы соприкасаются, то при движении относительно друг друга на поверхности их раздела возникают силы трения.

Динамические действия внешней силы делят на удар, вибрацию, линейное ускорение, акустический шум.

Удар - действие внешней силы за малый промежуток времени.

Данный вид воздействия испытывают материалы при раскрое деталей на прессах, а также при эксплуатации изделий.

Вибрация механическим колебанием материала. Частота действия внешней силы на материал при производстве и эксплуатации изделий лежит в пределах 0,1...200 Гц, амплитуда колебаний - от 0, до десятков миллиметров.

Например, при движении человека период взаимодействия обуви с грунтом при медленной ходьбе составляет 0,5...2,2 с, а при беге - 0,1 с и менее, т.е. частота действий внешней силы со стороны человека на материалы обуви лежит в пределах 0,5...10 Гц.

Линейное ускорение возникает в том случае, если сила, действующая на материал, нарастает с постоянным ускорением.

Акустический шум - это действие на материалы изделия колебаний воздуха частотой 125...10000 Гц при звуковом давлении 200 дБ и более. Акустический шум не оказывает существенного влияния на деформацию материалов изделий легкой промышленности, так как площадь изделия слишком мала.

В зависимости от направления приложенной силы в материале возникает деформация: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг и др. В материалах при производстве и особенно эксплуатации изделий одновременно присутствует несколько видов деформации: растяжение и сдвиг; изгиб и сжатие и т.д.

Биологическое воздействие на материалы оказывают микроорганизмы, грибковые образования, насекомые, грызуны или продукты их жизнедеятельности. Оно встречается при хранении материалов и готовых изделий, а также при эксплуатации. Человек через кожу непрерывно выделяет пот и жир. 98% пота составляет вода, а 2% - органические и минеральные вещества. Поглощенные материалом пот и жир являются питательной средой для развития микроорганизмов, действие которых может привести к необратимым изменениям исходных свойств материалов и, следовательно, изделий, что непосредственно окажет негативное влияние на комфорт стопы человека. [3] К климатическим факторам, влияющим на формирование свойств пакетов материалов обуви для защиты от воздействий низких температур с целью повышения комфортности стопы, необходимо отнести температуру воздуха, скорость ветра, атмосферные осадки, давление и влажность воздуха.

Для нашей страны характерен ряд климатических поясов, от субтропических лесов и пустынь до тундр Арктики. Условия среды на таком обширном пространстве настолько различны, что они требуют разнообразных способов обеспечения человеку комфорта с помощью жилища, одежды и обуви. Имеется ряд профессий и видов деятельности, которые связаны с длительным пребыванием человека на открытом воздухе и часто совершенно лишают его возможности пользоваться жилищем. В соответствии с целевым назначением свойства обуви должны обеспечить защиту человека от физических, химических и биологических воздействий среды. Условия эксплуатации характеризуются особенностями среды и ее возможными воздействиями на обувь и на человека.

Обувь, спроектированная с учетом климатических особенностей, расширит зону комфорта, повысит трудоспособность, а в отдельных случаях предохранит от некоторых заболеваний.

С точки зрения качества обуви очень важны данные об особенностях опорной поверхности - дорог, а также почвы, которая может быть песчаной, каменистой, болотистой, глинистой, покрытой снегом или льдом и т. п. Существенными являются показатели температуры поверхности почвы, глубины снежного или растительного покрова, влажности почвы и т. п. Решающими часто служат данные о климатических и погодных условиях.

Обувь, спроектированная с учетом климатических особенностей, расширит зону комфорта, повысит трудоспособность, а в отдельных случаях предохранит от некоторых заболеваний.

В России можно выделить шесть климатических зон, которые требуют сравнительно однородных типов одежды и обуви.

Первая зона - 1- А - побережье Северного Ледовитого океана, восточная часть тундры, арктические острова. Для нее характерна суровая зима (8-9 мес.) с частыми метелями и буранами, с циклонами и зимней полярной ночью. Средняя температура наиболее холодного месяца изменяется с запада на восток от -20 до -40° С. Лето короткое, прохладное, пасмурное и влажное, для всей территории характерна вечная мерзлота. Средняя температура июля на островах 0...+5°С, на побережье +5...+10°С. Нередко летом температура опускается ниже нуля. Количество осадков невелико, летом они выпадают в виде моросящего дождя и мокрого снега.

Зона 1- Б - внутриконтинентальные области Восточной Сибири, Камчатки, Северный Сахалин и побережье Охотского моря. Эта зона отличается резкой континентальностью. Зимой морозы достигают температуры -61°С, а летом температура повышается до +32 °С.

Континентальность проявляется и на протяжении суток: днем в летнее время температура достигает +24...+30 °С, а ночью понижается до + °С. Нередки ночные заморозки даже в июле. Снежный покров сохраняется в течение 120-200 дней. Продолжительность холодного периода 200-220 дней, теплого – 70-90 дней. Переходный период равен 60дням.

Вторая зона - резко континентальные таежные, лесные и степные районы Приуралья, Сибири и Дальнего Востока (без Приморья и Южного Сахалина). -Температура января в этой зоне с запада на восток изменяется от -15 до -30 °С (минимальная температура 56 °С). Характерны циклоны с бурями при низкой температуре. Снежный покров сохраняется в течение 160- 200 дней. Лето теплое. Температура июля + 15…+20 °С. Однако в мае и сентябре, а иногда и летом бывают заморозки.

Третья зона - европейская часть России без западных причерноморских и северо-восточных районов, сухие степи Казахстана, Приморский край и Южный Сахалин. Данная зона характеризуется умеренной холодной зимой (температура -7...-15°С). Снежный покров лежит 100 дней на юге и 160 дней на севере. Продолжительность теплого периода 140-160 дней, переходного – 60-90 дней. Приморский край и Сахалин более континентальны, характеризуются четко выраженными сезонными различиями климата.

Зона четыре - А - Прибалтика, влажные субтропики, Приморье и Сахалин в летний период. Для Прибалтики характерна сравнительно теплая зима (от 0 до -5 °С). Снежный покров сохраняется в течение 20-100 дней. Теплое, но не жаркое лето (температура +17...+20 °С).

Зона четыре - Б - влажные и умеренно-влажные субтропики Закавказья и Черноморского побережья. Эта зона характеризуется очень теплой зимой с плюсовой температурой, влажностью воздуха 80%, которая в зимнее время несколько уменьшается.

Пятая зона - степные и пустынные районы Средней Азии, Северного Кавказа, Закавказья и Южной Украины. Для данной зоны характерна сравнительно теплая зима (температура 0...-5°С), но со снижением температуры в отдельные периоды до -15...-25 °С, сильные ветры и ураганы. Длительность сохранения устойчивого снежного покрова не превышает 65 дней на Северном Кавказе и 20-40 дней в Средней Азии. Лето жаркое и сухое (температура до +30 °С и выше).

Шестая зона (высокогорная) - районы Памира, Тянь-Шаня, Кавказа и Алтая. Эту зону отличают суровые природные условия.

Средняя температура января -10...-15 °С, сильные метели и частые ветры. Лето короткое, не жаркое (температура +12...+14 °С), с частыми дождями. Иногда летом температура опускается ниже нуля. Теплый период длится 40-60 дней, сплошной снежный покров лежит в течение 80-100 дней. На высоте более 3000 м находятся вечный снег и ледники [4].

Для высокогорных районов Кавказа и Алтая при разработке комфортной обуви при воздействии на неё низких температур необходимо учитывать не только температурный режим, но и глубину снежного покрова, особенности данной опорной поверхности.

Для носки обуви в течение года в изменяющихся метеорологических условиях требуется несколько видов обуви.

При этом каждый вид предназначен для эксплуатации при определённых интервалах показателей метеорологических условий. Такой принцип положен в основу расчета ассортимента обуви для холодного периода носки. При установлении интервалов использовались сведения о температуре, влажности воздуха и скорости ветра. В результате для холодного периода носки обуви были установлены интервалы расчётных эквивалентно-штилевых температур. [5] Число дней носки обуви в отдельные периоды (переходный и холодный) меняется в разных районах.

Интервалы эквивалентно-штилевых температур для холодного Наибольшее количество видов обуви требуется для переходного, а также для I холодного периода носки, которые характерны для всех районов. Меньше видов обуви требуется для II холодного периода, который характерен для Центрального, Северо-Западного, Уральского, Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского и Дальневосточного районов. Ещё меньше видов обуви необходимо для III холодного периода, а для IV периода требуется утеплённая обувь только на территориях Центральных и Северных областей Восточно-Сибирского района, Красноярского края. Для различных периодов носки используются разные виды обуви с различными конструктивными особенностями. Тепловые сопротивления этих видов обуви должны соответствовать тем, которые требуются для данного периода носки и климатической зоны.

Переходный период Наиболее характерной особенностью данного периода является смена положительных температур воздуха на отрицательные, и наоборот, то есть переход температур воздуха через нуль, что приводит к замерзанию влаги от дождей или таянию снега. Степень обводнения почвы зависит от количества осадков, частоты переходов температур через нуль.

Характерными видами кожаной обуви являются ботинки, сапожки, полусапожки. В городских условиях широко используются полуботинки и закрытые туфли.

• для верха обуви применяются:

• натуральная кожа;

• синтетическая кожа.

• формованные подошвы из монолитной резины;

• подошвы из пористой резины;

• подошвы из пористого полиуретана.

Методы крепления:

• комбинированный.

Материалы для стельки:

Материал подкладки - тик-саржа.

Материал межподкладки - бязь.

Внутренний пакет - чулки, хлопчатобумажные носки.

На рынке представлен широкий ассортимент сапожек, ботинок и полуботинок разных вариантов конструкций и цветовой гаммы моделей.

Для данного периода характерны в основном сухие грунты, хотя в крупных городах при температуре даже ниже -4,9 °С тротуар перед входом в закрытые отапливаемые помещения может быть сырым. Основными видами обуви являются ботинки, полусапоги, сапоги.

Для верха обуви применяются: кожи хромового дубления.

• подошвы из пористой резины (10-12 мм);

• подошвы из пористого полиуретана;

Материалы для стельки:

Внутренний пакет - чулки, носки полушерстяные плюшевого переплетения [6].

Этот период отличается более холодными условиями. Более низкие температуры воздуха могут сопровождаться ветром. Скорость ветра на Урале выше, чем в Центральном районе РФ, а к востоку скорость ветра в зимние месяцы увеличивается. Условия носки могут осложняться наличием значительного снежного покрова. Характерными видами обуви для этого периода являются полусапоги, сапоги.

Для верха обуви применяются: кожи хромового дубления, юфть.

Для низа обуви: подошва износоустойчивая на основе бутадиеннитрального каучука (температуры до - 40°С).

Методы крепления:

• комбинированный.

• комбинированные - слой войлока и сетка с отражательным слоем с каждой стороны;

• два слоя натуральной кожи по 3 миллиметра каждый;

• обязательно вкладные.

Материалы подкладки:

Внутренний пакет - носки ручной вязки или полушерстяные плюшевого переплетения.

III холодный период При очень низких температурах в данный период реже наблюдаются сильные ветры, за исключением климатической зоны, расположенной вдоль побережья Северного Ледовитого океана, следовательно, в таких условиях требуется достаточно основательная защита ног человека. Характерным видом обуви являются сапоги разных конструкций. Для носки в городах применяются сапоги или сапожки уменьшенной высоты.

Для верха обуви применяются:

• натуральная кожа;

Для низа обуви применяются:

• морозостойкая пористая резина;

Методы крепления:

• комбинированный.

• аналогичны стелькам для обуви II холодного периода;

• самонагревающиеся стельки.

Материалы подкладки:

• искусственный мех.

Внутренний пакет - носки полушерстяные плюшевого переплетения.

IV холодный период Для верха обуви применяются:

• натуральная кожа хромового дубления;

Для низа обуви применяют:

• лёгкую морозостойкую пористую резину;

Методы крепления:

• комбинированный.

• из войлока с отражательным слоем (в 5-7 слоев);

• самонагревающиеся стельки.

Материалы подкладки:

• искусственный или натуральный мех в три слоя.

Внутренний пакет:

• носки шерстяные;

• тёплые портянки [5].

Таким образом, в связи с различными климатическими условиями в нашей стране и увеличением числа работающих на открытом воздухе большое значение приобретает создание рациональной обуви для защиты от холода.

Если погода безветренная, но очень низкая температура то, требуется обувь имеющая большую толщину; если погода с менее низкой температурой, но сильным ветром - необходима обувь максимально закрытая, для меньшего проникновения во внутрь нее ветра;

если погода с высокой влажностью воздуха и температурой, часто переходящей за ноль градусов - изготовленная из материалов предотвращающих ее увлажнение [2].

Окружающей средой для человека в одежде и обуви являются воздух, твердый грунт или снег и вода. Отдельные участки ноги человека могут находиться в контакте с любой из указанных сред.

В условиях холода, при разнице между температурами тела, человека и окружающей среды, происходит непрерывный теплообмен - переход тепловой энергии от тела человека в окружающую среду.

При повышенных температурах окружающей среды и притоке лучистой энергии тепловая энергия, приходящая извне, поглощается и переносится через, одежду и обувь к телу человека. Одежда и обувь, обладающие комплексом теплозащитных свойств смягчают неблагоприятное воздействие на человека окружающей среды. Обувь, находящаяся в контакте с грунтом, используется в более неблагоприятных условиях, чем одежда [1].

Способность обуви сохранять тепло зависит от вида и состояния внешней, воспринимающей тепло, среды и других условий, характеризующих теплоотдачу от поверхности обуви во внешнюю среду (шероховатости внешней поверхности, цвета и т.д.) [3].

Так как обувь является защитным барьером между стопой человека и окружающей средой, она снижает неблагоприятное воздействие среды, облегчает организму возможность через систему терморегуляции обеспечить нормальные или комфортные условия для человека.

Чем сильнее неблагоприятное воздействие окружающей среды, тем большей защитной способностью должна обладать обувь. Поэтому теплозащитные свойства обуви имеют исключительное значение для тепловой защиты ног и создания при пониженных температурах окружающей среды нормального теплового состояния всего организма.

При избытке тепла в регулирование включается система потоотделения: при испарении влаги (пота) поверхность кожи теряет значительное количество тепла (0,7 Дж/г пота). Наиболее сильное потоотделение происходит при интенсивной физической нагрузке. При пониженных температурах и малой физической нагрузке отдача влаги организмом происходит в незначительной степени.

Если в какой-либо период теплообразование и теплоотдача не равны между собой, то разность между ними приведет к изменению средней температуры и, следовательно, теплосодержания тканей тела и образованию дефицита тепла, величина которого может быть положительной или отрицательной. Если возникает значительный дефицит тепла и он не уменьшается, то в организме создаются неблагоприятные сдвиги, которые могут приводить к серьезным нарушениям жизнедеятельности организма.

Таким образом, при пониженных температурах среды в тканях происходят важные процессы теплообмена: взаимодействие теплового потока, поступающего из центральных органов или глубинных тканей, и потока тепла (теплопотери) от поверхности тела во внешнюю среду. В этих условиях температура кожи на данном участке, средние температуры кожи и тела человека и конечностей являются показателями, зависящими от соотношения интенсивностей указанных тепловых процессов и в конечном итоге характеризующими тепловое состояние человека [1].

Теплоотдачу от поверхности тела, замеренная на некоторых участках, а также температура поверхности тела использовались Ю.В.

Вадковской, Р.Ф. Афанасьевой, А.И. Саутиным для характеристики теплового состояния человека. Отмечается большая роль конечностей в процессе терморегулирования благодаря интенсивному кровообращению в сосудистой системе конечностей.

Конечности человека значительно удалены от центральных органов (при этом охлаждаемость поверхности сравнительно небольшого по массе органа большая) и играют важную роль в терморегулировании и характеристике теплового состояния человеческого организма в целом.

Одежда и обувь как внешние оболочки, обладающие защитными свойствами, изолируют организм человека от воздействий внешней среды, смягчают действие неблагоприятных метеорологических факторов, помогают в создании оптимальных (комфортных) условий для деятельности человека. Поэтому свойства, конструктивные особенности обуви и одежды должны соответствовать условиям эксплуатации [2].

Теплозащитные свойства обуви зависят от метеорологических условий. Показатели теплозащитных свойств, особенности конструкции обуви зависят от ее целевого назначения, интенсивности выполняемой физической работы. Судить об этих показателях позволяют данные, характеризующие тепловое состояние человека в указанной обуви, характер его ответных реакций на воздействие окружающей среды [4].

Одной из основных функций обуви является защита ног человека от охлаждения под влиянием слишком низкой температуры окружающей среды.

Известно, что переохлаждение ног ведет к массовым простудным заболеваниям населения, а если взять экстремальные случаи охлаждения человека – отморожения, то в семи случаях из каждых десяти страдают нижние конечности. От того, в каких условиях находятся стопы людей, зависит самочувствие человека и производительность труда рабочих разных профессий.

Значительное количество производственной и бытовой обуви используется для носки в зимний период при пониженной температуре воздуха.

Л.В. Кедров и А.И. Саутин приводят данные, показывающие, что на Севере 70-90% всех случаев отморожения составляет отморожение конечностей, что обусловлено недостаточными хладозащитными свойствами обуви.

Резкое охлаждение конечностей приводит к общему охлаждению организма, а также к возникновению простудных и других заболеваний.

Как известно, наиболее подверженной действию холода является область пальцев, которые при стоянии и частично при ходьбе человека плотно прилегают к низу обуви [1]. Обычно обувь обеспечивает возможность некоторого изменения положения стопы, что необходимо для нормального функционировали кровеносных сосудов при передвижении и покое человека [3]. Отдача тепла поверхностью обуви в опору (снег, мокрая почва) при плотном прилегании низа происходит более интенсивно, чем в воздух [1]. Верх по сравнению с низом обуви менее плотно прилегает к стопе и не подвергается сжатию, таким образов, пространство между стопой и обувью всегда заполнено прослойками из волокнистых материалов (трикотаж, текстильные, нетканые или войлочные материалы, натуральный или искусственный мех и др.). Структура этих материалов включает в себя большое количество воздушных ячеек, пор и прослоек. Между стопой и этими материалами, между слоями материалов, а также между поверхностью материалов и внутренней поверхностью обуви образуются воздушные прослойки различной толщины и протяженности, способствующие сохранению тепла в обуви.

Расчет теплозащитных свойств ведется по тепловым свойствам материалов, составляющих обувь. На базе полученных данных расчета возможен подбор материалов для обуви, обеспечивающих необходимые тепловые сопротивления верху, низу и, следовательно, всей конструкции обуви. Одни детали обуви, входящие в конструкцию обуви, по величине соответствуют всей поверхности верха или низа, а другие, например, жесткие промежуточные детали (подноски, задники), каблуки и др. по площади соответствуют лишь части поверхности верха или низа.

Тепловые сопротивления верха и низа, обычно рассматриваемые как системы, состоящие из отдельных материалов, представляют собой сумму тепловых сопротивлений отдельных слоев и прослоек (наружные детали, подкладка, межподкладка, прослойки технологических клеев, воздуха и т.д.), а также сумму сопротивлений переходу тепла из одной среды в другую на границе, разделяющей отдельные слои.

При изготовлении обуви материалы, входящие в конструкцию верха, подвергаются различным обработкам, что оказывает влияние на тепловые свойства конструкции верха обуви. Соединение деталей между собой, метод их крепления также вносят определенный дополнительный эффект, влияющий на тепловые свойства верха, вследствие образования утолщения, уплотнения, а также воздушных прослоек и пр.

Но влияние всех этих факторов учесть весьма трудно. К тому же, баланс теплообменных процессов человека с окружающей средой, характеризующийся равенством количества тепла, образующегося в организме и поступающего извне, и всех его теплопотерь наблюдается достаточно редко. При быстро меняющихся условиях внешней среды и режиме физической нагрузки поддерживать состояние тепловой уравновешенности практически невозможно. Поэтому при разработке конструкции обуви величина показателя теплозащитных свойств и рациональная величина соотношений тепловых сопротивлений низа и верха должны быть выявлены из обобщенных экспериментальных данных по гигиенической оценке разных видов обуви при носке ее человеком в различных метеорологических условиях. По полученным данным происходит подбор материалов для конкретного вида обуви.

В случае отсутствия для обуви материала, обладающего требуемыми свойствами, могут быть сформулированы основные требования для изготовления такого материала [3].

Суммируя изложенные многими исследователями общие требования к обуви для защиты от холода, можно свести их к следующему:

1. Функция обуви для защиты от холода состоит в том, чтобы оградить человека от чрезмерной отдачи тепла.

2. Теплоизоляционные свойства обуви должны соответствовать физической активности человека и климатическим условиям, в которых предполагается ее эксплуатация.

3. Тепловое сопротивление обуви должно быть регулируемым.

4. Внутренние слои обуви должны хорошо впитывать пот и легко отдавать влагу. Обувь не должна препятствовать выведению влаги из внутриобувного пространства [2].

Комфортные условия в обуви определяются ее способностью поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влажность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от выбранных для изготовления обуви материалов и ее конструкции. С результатми научных данных, проведенными чешскими учеными было установлено, что относительная влажность во внутриобувном пространстве составляет 40-60 %, а температура 21-25 С. В связи с широким использованием синтетических материалов эти данные требуют проверки [1].

Зарубежными фирмами представлено большое количество водо-, ветрозащитных, «дышащих», теплозащитных синтетических материалов для верха обуви. Например, Соо1Мах®, Tactel®, Therniafleece®, Ther-maStat®, Termatec®, Thinsulate®, Gore-Tex®, AIR 8000 и другие.

Gore-Tex® - водонепроницаемая, «дышащая», ветрозащитная ткань. Основная концепция мембраны Gore-Tex в том, что она, имея достаточное пространство в связанной мембранной пряди, позволят свободно проходить индивидуальным молекулам воды, но препятствует прохождению водяных капель. Принцип действия Gore-Tex основан на том, что молекула пара меньше, чем молекула воды, поэтому через пору материала капля воды не проходит, а пар выходит. На квадратном дюйме Gore-Tex находится 9 миллиардов пор, каждая из которых в 20 000 раз меньше молекулы воды, и в 700 раз больше молекулы пара.

AIR 8000 - воздухозащитный материал для верха обуви. Через 24 часа носки, эта обувь будет пропускать 8021 г испарений, тогда как стандартные материалы всего 700г. Эти материалы работают по теории тепловлагопроводности (теории трех слоев).

Первый - нижний слой «ячеистый». Ячейки, которые прилегают к телу, отторгают конденсирующуюся влагу, а верхние ячейки работают на максимальное распределение ее по поверхности. Таким образом, увеличивается площадь испарений и не допускается переохлаждение.

Второй - термальный, изоляционный слой должен сохранять тепло и проводить конденсат. Самые лучшие материалы не только задерживают теплый воздух, но и обеспечивают необходимую вентиляцию, когда это необходимо.

Третий слой должен защищать от внешнего воздействия, сохранять тепло и проводить конденсат. Этот слой служит барьером на пути холодного воздуха изнутри, одновременно отбивает тепло назад по направлению к ноге.

При соединении различных функциональных слоев образуется многослойная система, которая обеспечивает стопу комфортными условиями при любых температурах.

Итальянскими учеными Института химии и технологии полимерных материалов Неаполя был разработан ряд материалов для верха обуви, которые позволяют поддерживать постоянную температуру стопы. Эти материалы работают как физиологический механизм.

Все эти материалы и пакеты материалов синтетические, благодаря этому имеют определенные преимущества по сравнению с натуральными. Во-первых, они сохраняют тепло тела даже при намокании, во-вторых, лучше впитывают влагу и, в-третьих, быстрее сохнут, чем натуральные материалы.

При соединении различных функциональных слоев образуется многослойная система, которая обеспечивает стопу комфортными условиями при любых температурах.

Итальянскими учеными Института химии и технологии полимерных материалов Неаполя был разработан ряд материалов для верха обуви, которые позволяют поддерживать постоянную температуру стопы. Эти материалы работают как физиологический механизм.

Все эти материалы и пакеты материалов синтетические, благодаря этому имеют определенные преимущества по сравнению с натуральными. Во-первых, они сохраняют тепло тела даже при намокании, во-вторых, лучше впитывают влагу и, в-третьих, быстрее сохнут, чем натуральные материалы.

Интересный французский патент на самонагревающуюся стельку. Обувная стелька изготовлена из двух листов ПВХ, сваренных между собой по периметру и вдоль внутренних линий, в результате чего, в стельке образуются несколько соединенных между собой каналов и камер, заполненных химическим раствором. В одной из камер закреплена металлическая пластина, которая после трения, выделяет тепло. После начала химической реакции в растворе, стелька согревает ногу [1].

С появлением недорогих вставных микропроцессоров, датчиков, преобразователей, приемопередатчиков, возникает целый ряд возможностей для проектирования теплозащитной обуви. В институте DaVinci Томасом Фрэем была разработана технология "Smart Shoes".

Это технология полимерного геля, которая можем быть использована для регулирования температуры стопы. Датчики, размещенные в середине, обуви, сигнализируют на вмонтированный микропроцессор про открытие и закрытие пор материала, что обеспечивает необходимую температуру внутриобувного пространства.

Обувь, разработанная по технологии Comfort Temp, работает как персональный термостат: накапливает и контролирует тепло вашего тела для поддержания наибольшего уровня комфорта внутри обуви. Технология разработана для NASA и спецподразделений ВМФ США «Морские котики». Comfort Temp - высококачественная, дышащая полиуретановая пена, насыщенная миллионами капсул микронного размера, каждая из которых наполнена, так называемым, «фазоизменчивым» веществом. Они собирают и сохраняют тепло и отдают его по мере необходимости. «Пограничная» температура, при которой происходит изменение в структуре вещества, заполняющего капсулы +28 °С [1].

Когда температура внутри обуви становится ниже этой отметки, капсулы начинают выделять накопленную ими энергию, сохраняя ногу в тепле дольше всех известных промышленных теплоизолирующих материалов. В состоянии неподвижности выделяется энергия, накопленная в капсулах. Оригинальность Comfort Temp в том, что капсулы легко могут быть «заряжены» снова, для этого надо лишь подвигаться или ненадолго зайти в обогреваемое помещение.

Рассмотрим некоторые модели устройств обогрева известных фирм.

Hotronic стельки с подогревом, основной осушающий эффект которых достигается за счет сложной системы вентиляции обуви воздухом. Они состоят из приформованной выгнутой пяточной части, передней части, рассчитанной для пальцев ног. Они тонкие, округлые, на клеевой пленке. Устройство обеспечивает шесть с половиной часов обогрева [1].

Grabber Mycoal изготовляет обогревательные устройства для рук, пальцев ног, стельки с подогревом. Они обеспечивают адсорбцию пота на внутренней и внешней поверхности материала. Устройства обогрева пальцев ног крепятся поверх носков под пальцами. Устройство обеспечивает шесть с половиной часов обогрева [1].

Сегодня важной задачей является создание комфортной теплозащитной обуви для рабочих.

Как известно, рабочая обувь является неотъемлемой частью обеспечения комфорта, безопасности и мотивации труда рабочих многих специальностей. Современные условия производства предъявляют высокие требования к качеству рабочей обуви, к внешнему виду (дизайну), комфортности, функциональности, что в свою очередь предполагает усовершенствование базовых и разработку новых моделей с использованием современных материалов и технологий. Большое значение теплозащитная обувь имеет для процессов теплообмена организма человека с окружающей средой, для обеспечения нормальной деятельности терморегуляции человека при низких атмосферных температурах и связанное с этим ощущение комфортности.

Комфортные условия в обуви определяются её способностью поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влажность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от физиологических особенностей терморегуляции организма; от метереологических факторов окружающей среды; от выбранных материалов и конструкций обуви; от интенсивности и продолжительности физического труда и других факторов. Несоблюдение требований к комфортности может привести к тяжелым последствиям для потребителя.

Нужно отметить огромную роль стопы, которая является большим «резервуаром тепла» и участвует в теплообмене организма.

Изменение температуры конечностей играет роль буфера для организма в целом и обеспечивает постоянство температуры висцеральных органов и их нормальную работу.

В условиях лаборатории Киевского национального университета технологии и дизайна было проведено ряд исследований по определению оптимального температурного микроклимата с учетом физиологических особенностей терморегуляции стопы в середине обуви, в зависимости от климатогеографических условий, вида обуви и её конструкции, различных материалов верха, сезона года, времени (утро, день, вечер), возраста, пола, физической нагрузки [2]. С понижением температуры окружающего воздуха, температура внутриобувного пространства снижается. Так, при снижении температуры воздуха с 24 °С до 21 °С температура внутриобувного пространства почти не изменяется. Но при снижении температуры окружающего воздуха с 10 до - 10 °С, температура снижается на 3-5 °С.

Температура стопы в различных точках неодинакова. Так, при температурах tо.в. 19-24 °С самая низкая температура наблюдалась в области тыла стопы, при температурах tо.в. 10 и -10 °С - в области пальцев. Нижняя граница допустимой температуры первого пальца стопы составляет 17 °С, при этом появляется ощущение холодового дискомфорта (теплоощущение «холодно»).

Результаты были близки к относительно болевым ощущениям при температуре 10-12°С. Нужно отметить, что подошвы стоп являются чувствительной зоной к холоду. Пальцы конечностей имеют большую поверхность охлаждения по отношению к их массе. Все это способствует тому, что конечности наиболее быстро реагируют на воздействие холода и быстрее охлаждаются, чем другие участки.

Переносимость холода резко уменьшается, несмотря на хорошую тепловую изоляцию других поверхностей тела человека, если стопы не защищены необходимым образом от холода.

Установлено, что на протяжении одной смены строители работают с разной степенью активности, при этом чередуют интенсивный физический труд с перерывами на отдых. При интенсивной нагрузке увеличивается потовыделение. Пот впитывается в материалы верха, снижая при этом теплоизоляционные способности обуви, в результате чего быстро наступает переохлаждение. Поэтому для строителей, которые работают в условиях, пониженных температур, необходимо подбирать обувь, с учетом интенсивности физической нагрузки, обеспечивая при этом защиту от холода, от определенных видов негативных воздействий (промышленных загрязнений, металлической пыли, песка, стружки) и защиту от травматизма (травмирование ног падающими предметами, проколов подошв острыми предметами и др.).

На каждом рабочем месте необходимо определить, какие именно защитные свойства являются более важными, и уже тогда подбирать обувь, создающую для работника максимальную защиту именно в этих условиях. Это означает, что необходимо проектировать обувь для каждой сферы строительства, поскольку характер и интенсивность работ в них различный.

Для усовершенствования конструкций теплозащитной специальной обуви можно использовать ряд новых зарубежных материалов, в основе которых все чаще применяют модифицированные волокна, которые помогают получить водо-, ветрозащитные, «дышащие», теплозащитные материалы [2].

Все эти материалы и пакеты материалов синтетические, благодаря этому имеют определенные преимущества по сравнению с натуральными. Во-первых, они сохраняют тепло тела даже при намокании, во-вторых, лучше впитывают влагу и, в-третьих, быстрее сохнут, чем натуральные материалы.

Нужно отметить, что тепло в обуви, в основном, теряется за счет кондукции (соприкосновение подошв с охлажденными предметами). Поэтому для снижения потерь тепла, необходимо хорошо продумать конструкцию подошвы. Например, фирмой «Baffin» представлены теплозащитные ботинки, которые имеют небольшой вес, хорошо впитывают влагу и быстро высыхают при сушке. Нижняя часть обуви состоит из подошвы, эластичного гелиевого слоя Gel-Flex, который является изолятором и защищает стопу от холода и теплоизолирутощей ячеистой «вафельной» стельки, которая хорошо впитывает пот [2].

Подошва обуви изготовлена из синтетической резины, износоустойчивость которой на 125% выше, чем у вулканизированной резины. Она обеспечивает прочность и эластичность при низких температурах до -20 ° С. Для материалов низа обуви кроме резины можно использовать термополиуретан, поскольку он сохраняет свои пластические и механические свойства при -35 °С на протяжении 130 минут.

Итак, при проектировании рациональной теплозащитной обуви для строителей необходимо обеспечить:

- повышенную прочность, износоустойчивость и устойчивость к загрязнениям;

- защиту стопы от проколов и падающих предметов;

- применение минимального количества металлических деталей (супинаторов, гвоздей, шпилек), поскольку все они аккумулируют холод;

- комфорт внутриобувного пространства (за счет подбора пакетов материалов верха и низа с учетом их физико-гигиенических свойств, метеорологических факторов окружающей среды, интенсивности и продолжительности физического труда);

- увеличение толщины стелечно-подошвенного пакета;

- герметизация швов верха и низа обуви;

- уменьшение массы обуви и др. [2], Критерием защиты, а именно, защиты от пониженных температур; защиты от ветра, защиты от скольжения, защиты от влаги и агрессивных сред удовлетворяет новая утепленная обувь компании «Восток - Сервис» [3].

Для конструкции обуви, производимой этой компанией, актуально:

- минимальное количество металлических деталей (супинаторов, гвоздей, шпилек), поскольку все они аккумулируют холод;

- увеличенная толщина стелечно-подошвенного пакета;

- изготовление утепленной обуви на колодках увеличенной полноты для использования меховых чулок и стелек;

- завышенные берцы или голенища.

Одна из самых перспективных моделей нового ассортимента утепленной обуви, выпускаемой компанией, - сапоги «Иртыш».

Сапоги «Иртыш» созданы на базе ТУ 17-06-123-86 разработаны для обуви нефтяников, которые трудятся в условиях Крайнего Севера. Сапоги оснащены суперсовременным утеплителем из тинсулейта. Верх сделан из натуральной кожи - юфти толщиной 2,2 мм. Стелечный пакет представляет собой два слоя натуральной кожи, толщиной по 3 мм каждый, с прослойкой из тинсулейта, создающей воздушную подушку, и вкладную стельку из кожкартона толщиной 2 мм.

Сапоги сделаны на базе колодки максимально увеличенной полноты.

Изюминка модели - вставной чулок (сукно - тинсулейт - сукно), создающий внутри сапога комфортный микроклимат даже при самых низких температурах (до -50°С). Подошва и каблук сапог «Иртыш»

сделаны из нефтеморозостойкой пористой резины ТУ 17-21-03-02-88, сохраняющей эластичность до-50°С, что позволяет обуви сопротивляться скольжению на всем диапазоне рабочих температур. Сегодня «Восток-Сервис» - эксклюзивный поставщик нефтеморозостойкой (НМС) резины на российском рынке рабочей обуви. Сапоги «Иртыш»

на 400 граммов легче меховых гвоздевых сапог [3].

Другая перспективная модель, предлагаемая на рынок утепленной обуви, - сапоги «Ямал» производства компании МОМ (Италия). Их отличительная черта - низ в форме калоши. Калоша двухслойная, верхний слой - пористый поли-уретан, внутренний слой - резина. На ходовой поверхности каблука есть откидной шип для предотвращения скольжения на льду. Калоша имеет очень важное преимущество перед обычной подошвой: она защищает стопу человека и низ обуви от влаги и агрессивных сред (щелочей, нефти, масел и т.д.).

Чулок - четырехслойный (войлок, термоотражающая пленка, тинсулейт, ткань). Металлизированная термоотражающая пленка работает как экран, отражающий холод. Сапоги «Ямал» особенно хороши там, где необходима комбинация защитных свойств - от холода, влаги и агрессивных сред [3].

Торжокская обувная фабрика - лидер в производстве утепленной обуви в России. Помимо традиционной утепленной обуви гвоздевого метода крепления (юфтиновые сапоги), сегодня на фабрике изготавливаются новые утепленные модели - такие, как ботинки «Крафт»

и «Омон» на полиуретановой подошве. Эти модели утеплены искусственным мехом и войлоком. Важное преимущество ботиноклегкость. Отсутствие гвоздевого крепления подошвы и металлических супинаторов делает эту обувь более комфортной и теплой. Утепленные ботинки «Крафт» и «Омон» изготавливаются методом прямого литья подошвы, благодаря чему обувь более устойчива к влаге и агрессивным средам [3].

Проведен анализ патентной и научно-технической информации отечественной и ведущих зарубежных стран по отраслевому фонду (класс А 43 В) за 2004-2006 гг. по проблеме создания обуви. Анализ новых технических решений показал, что основными целями отечественных и зарубежных разработок являются: улучшение комфортности обуви - ее гигиенических и эргономических свойств; функциональности, расширение ассортимента, ресурсосбережение за счет совершенствования конструкций и способов изготовления деталей верха и низа обуви, применяемых материалов. Кроме того, анализ показал, что отечественными и зарубежными специалистами уделено значительное внимание исследованиям по проблеме обмера стоп, особенно детей. Обмер позволяет определить изменения в размерах и полнотах указанных стоп, произошедшие в последние десятилетия, и создать современную систему размеров и полнот для обеспечения впорности создаваемой обуви.

Улучшение эргономических свойств обуви решены в изобретениях зарубежных специалистов, например, в заявке (ЕВП №1059044, 2001г.) за счет конструкции верха обуви, который имеет выступающий мягкий кант из эластичного материала, отгибающийся назад при надевании обуви. Для этой же цели учеными Великобритании в заявке (заявка № 2360926,2001 г.) предложена конструкция ботинок с левым и правым клапанами на «липучках», что позволяет фиксировать ботинок на ноге, закрыв сначала один, а затем второй клапан, при этом внешняя поверхность одного из клапанов дополнена «липучками». Язычок ботинка образует в верхней части расширение в виде дополнительного клапана, который загибается вперед и укладывается на первые два клапана, фиксируясь тем же способом. Проблема комфортности оригинально решена в патенте Франции (патент №2781128, 1999 г.) Предложена конструкция обуви с дополнительными боковыми вставками для опоры пяточной части стопы. Верх обуви выполнен из эластичного синтетического материала и имеет усиленную вертикальную вставку для дополнительной боковой опоры стопы.

Интересные конструкции комфортной защитной обуви предложены исследователями фирмы OHer (Германия), которые предложили изготавливать защитную обувь из кожи с высокими гигиеническими свойствами, водостойкостью и устойчивостью к химическим веществам. Верх обуви покрыт микропористой паропроницаемой пленкой, что обеспечивает комфортность носки и позволяет использовать обувь в различных отраслях промышленности. Упомянутая выше фирма предложила также конструкции трех моделей обуви со специальной двухслойной подошвой, состоящей из эластичной промежуточной подошвы из полиуретана с подметкой в виде оболочки из нитрила. Подметка в течение короткого времени выдерживает температуру около 300 °С, а также устойчива к различным химическим веществам.

В заявке Германии (заявка №19933888, 2001 г.) предложена конструкция многофункциональной обуви, которая состоит из сандалий и внутренней обуви, свободно вкладываемой в сандалии и прикрепленной к внутренней их стороне. Сандалии имеют в пяточной части ремень для удержания и фиксации внутренней обуви в них. Заготовка внутренней обуви частично образует внешне видимую заготовку всей обуви многофункционального применения, т.к. различные комбинации образуют закрытые полуботинки, а внутренняя обувь и сандалии могут носиться независимо друг от друга.

Для упрочнения конструкции обуви и обеспечения скрепления обуви сшиванием или склеиванием учеными США (патент №5896608, 1999 г.) предложен оригинальный способ затяжки обуви, в котором вместо небольшой затяжной кромки на заготовке выполнены две пары длинных крылышек - одна пара в передней и вторая в задней ее части.

Многие авторы совершенствуют конструкции деталей низа, решая проблему комфортности обуви. Например в патенте США (патент №6199304, 2001 г.), предложена конструкция стельки из ламинированного вспененного материала, выполненной с волнистой поверхностью для лучшей амортизации и несколькими вертикальными сквозными каналами, которые создают эффект вентиляции при ходьбе. В патенте США (патент №6131311, 2000 г.), предложена оригинальная конструкция стельки для детской обуви, которая содержит мягкий бортик, расположенный по периферии геленочной и пяточной частей. Бортик обеспечивает фиксацию стопы в обуви, а также предотвращает травмы при падении ребенка. Для эффективной амортизации нагрузки на пяточную часть стопы учеными США (патент №6070342, 2000 г.) предложено выполнять стельку из вспененного полимерного материала с седловидным углублением в пяточной части. Снизу к этому участку фиксируется дополнительный элемент из более жесткого материала (например, полиэтилен), имеющий бортик.

Во многих изобретениях авторы предлагают различные конструкции стелек с анатомическим ложем, например (патент США №5958546, 1999 г.) предложен способ получения стельки с вкладышем, предусматривающей особенности строения стопы носчика.

Большое количество изобретений посвящено совершенствованию конструкции подошв, а также уделено внимание и конструкции каблука.

Так, например, для улучшения комфортных свойств обуви за счет ударопоглощающих свойств подошвы учеными США (патент №5572804, 2000 г.) предложена конструкция двухслойной подошвы с пружинящими выемками круглой формы, расположенными с определенным шагом. Конструкция двухслойной подошвы предусмотрена и в патенте США (патент № 5572805, 1996 г.) Нижний ее слой выполнен из более твердого материала, верхний слой имеет профилированную поверхность по форме стопы, обеспечивая износостойкость подошвы и комфортность обуви. Интересно конструктивное решение проблемы увеличения износостойкости подошвы за счет выполнения на нижней ее поверхности и каблуке резиновых ребер. Через ребра и впадины между ними проходит сетчатая вкладка, выполненная из стекловолокна, пластмассы или металла (заявка №0857434 ЕВП, 1998 г.). Оригинальное конструктивное решение вставки для подошвы предложили исследователи из США (патент №5528842, 1996г.), включающей узел в пяточной части для аккумулирования энергии в процессе носки обуви.

Предложенная французскими учеными (заявка №2802780, 2001 г.) конструкция составного каблука позволяет улучшить эргономические свойства обуви за счет применения трехслойной структуры каблука, верхний и нижний слои которого выполнены из жесткого материала, между которыми расположен слой из эластичного сжимаемого материала (например, полиуретан).

Изобретателями уделено также внимание способам крепления низа и верха обуви. Так, например, немецкими учеными (патент №19715551, 1998 г.) предложен способ литья двухслойной подошвы на заготовку верха обуви, причем сначала отливается ходовая часть подошвы, а затем промежуточная. Перед отливом ходовой части подошвы на поверхность пресс-формы накладывается войлочный рассекатель и электростатически заряжается. Войлочный рассекатель прижимается к металлическому рассекателю и затем прилипает к нему.

Рассекатель прикрывает пресс-форму. При литье эластомерный материал проникает в войлочный слой. Рассекатель выходит из прессформы и между колодкой и ходовой частью подошвы остается пространство для промежуточной части подошвы, которое заполняется полимерным материалом. Этот материал соединяется с войлочным слоем и заготовкой, после чего пресс-форма открывается.

Оригинальный способ соединения деталей обуви предложен американскими специалистами (патент №5906872, 2000г.) в котором предусмотрено: химическое связывание эластичных и неэластичных деталей обуви с использованием функциональных групп этих материалов, модификация материалов с целью введения в них реакционноспособных функциональных групп, добавка соединений, образующих сшивки. Применение данного способа позволит отказаться от склеивания деталей обуви и сделать обувь более прочной и легкой.

Многочисленные исследования немецких ученых посвящены вешению проблемы впорности детской обуви. Исследования показали, что различные обозначения размеров, принятые в различных странах Европы, затрудняют выбор соответствующей детской обуви, поэтому авторы предлагают для Союзов обувной промышленности стран Европы принять общую длинно-полнотную (размерополнотную) систему. Единая система размеров и полнот, по мнению ряда авторов, позволит улучшить впорность детской обуви. Кроме того, немецкими исследователями рассмотрены проблемы распространения многополнотной системы размеров детской обуви, которая наиболее точно отражает изменения в размерах и полнотах стоп детей, произошедших в последние десятилетия.

Интересные решения проблемы расширения ассортимента обуви, за счет ее многофункциональности, предложены отечественными и зарубежными специалистами. Например, в патенте РФ (патент №2147520, 2000 г.) предложена конструкция разборной обуви, которая может быть использована для изготовления женской, мужской и детской обуви. Детали верха, низа и средств крепления состоят из одного или нескольких звеньев трансформирующиеся квадратной сетчатой системы. Возможны конструктивные и декоративные преобразования, которые позволяют расширить ассортимент обуви, а также повысить ее надежность в носке и долговечность. Конструктивные преобразования включают в себя изменения во взаиморасположении, составе и габаритных размерах звеньев сетчатой системы. Декоративные преобразования включают изменения в заполнении звеньев сетчатой системы. Размеры звена сетчатой системы определяют из параметров следа колодки и равны ширине стопы в сечении, проходящем через головку пятой плюсневой кости.

Отечественные специалисты предложили интересное решение проблемы увеличения жизнеспособности двухкомпонентных полиуретановых клеев путем введения в их состав латексных («открытых») отвердителей (соединений, проявляющих свою активность при температуре 90-100°С). Увеличивается жизнеспособность (от 4-6 час - до года) и прочность клеевых соединений (7,8-9,2 кН/м) с одновременным уменьшением технологической вязкости клея (3,8 Па·с). С применением латексных отвердителей в обувной промышленности улучшатся санитарно-гигиенические условия труда благодаря исключению из рецептур клея токсичных изоцианатных отвердителей, а также создаются условия для внедрения ресурсосберегающих технологий за счет экономии дорогостоящего уретанового каучука. Увеличение жизнеспособности и снижение технологической вязкости ПУ клеев с латексным отвердителем дает возможность осуществить механизацию и автоматизацию клеенамазочных операций в производстве обуви.

В результате анализа вышеприведенной информации определены перспективные конструктивные решения обуви и способы изготовления деталей верха и низа, позволяющие улучшить комфортные свойства обуви с учетом ее функциональности и назначения. Использование предложенных новшеств позволит улучшить впорность обуви, расширить ее ассортимент, а также внедрить ресурсосберегающие технологии.

Для решения аналогичных проблем в отечественном обувном производстве целесообразно рекомендовать использование:

• гибких разъемных элементов, например дополнительного задника, клапанов и язычка на «липучках», позволяющих улучшить комфорт при надевании обуви;

• усиливающих вставок для дополнительной боковой и пяточной опоры стопы, например в обуви для лиц пожилого возраста;

• в конструкции спецобуви покрытия для верха в виде микропористой паропроницаемой пленки и специальной двухслойной подошвы из полиуретана с подметкой в виде оболочки из нитрила, устойчивой к многочисленным химическим веществам и выдерживающей температуру около 300 °С;

• конструкции разборной обуви для расширения ассортимента за счет ее многофункциональности:

а) используя трансформирующиеся сетчатые системы для верха и низа, позволяющие осуществить конструктивные и декоративные преобразования за счет изменения взаиморасположения звеньев указанной системы;

б) используя в комбинации и отдельно друг от друга сандалии и внутреннюю обувь, свободно вкладываемую в сандалии;

• на заготовке верха двух пар длинных крылышек вместо затяжной кромки, для упрочнения конструкции и обеспечения скрепления обуви сшиванием или склеиванием;

• конструкции стелек:

а) из ламинированного вспененного материала с волнистой поверхностью для лучшей амортизации и вертикальными сквозными каналами для вентиляции, б) с мягким бортиком, расположенным по периферии геленочной и пяточной частей для обеспечения фиксации стопы, например, в детской обуви, в) из вспененного полимерного материала с седловидным углублением в пяточной части с дополнительным жестким элементом с бортиком для эффективной амортизации нагрузки;

г) с анатомическим ложем, в том числе с вкладышем;

• конструкции двухслойной подошвы, нижний слой которой выполнен из более твердого материала, верхний - имеет профилированную поверхность по форме стопы, обеспечивая износостойкость подошвы и комфортность обуви;

• конструкции подошвы, на нижней поверхности которой и каблуке выполнены резиновые ребра, через которые проходит сетчатая вкладка, выполненная из стекловолокна, пластмассы или металла для увеличения износостойкости подошвы;

• каблука трехслойной структуры, верхний и нижний слои которого выполнены из жесткого материала, а между ними расположен слой из эластичного сжимаемого материала, например полиуретана, что позволит улучшить эргономические свойства обуви;

• способа литья двухслойной подошвы с одновременным креплением на заготовку верха, при котором сначала отливается ходовая часть подошвы, а затем промежуточная с применением электростатически заряжаемого войлочного рассекателя;

• способа соединения деталей обуви, в котором предусмотрены химическое связывание эластичных и неэластичных деталей обуви с использованием функциональных групп этих материалов, модификация материалов с целью введения в них реакционноспособных функциональных групп; добавка соединений, образующих сшивки, что позволит отказаться от склеивания деталей обуви, и сделает обувь более прочной и легкой;

• латексных отвердителей для увеличения жизнеспособности двухкомпонентных полиуретановых клеев, что улучшает санитарногигиенические условия труда, а также создает условия для внедрения ресурсосберегающих технологий за счет экономии - дорогостоящего уретанового каучука;

• единой системы размеров и полнот детской обуви с учетом изменений в размерах стоп детей, произошедших в последние десятилетия, для улучшения впорности детской обуви. [1] Теплозащитные свойства обуви зависят от метеорологических условий. Показатели теплозащитных свойств, особенности конструкции обуви зависят от ее целевого назначения, интенсивности выполняемости физической работы. Судить об этих показателях позволяют данные, характеризующие тепловое состояние человека в указанной обуви, характер его ответных реакций на воздействие окружающей среды.

Однако человек живет и трудится в различных климатических условиях. Механизм его терморегулирования имеет ограниченные возможности. В связи с этим обувь выполняет терморегулирующую функцию и способствует снижению теплопотерь организма. Необходимой функцией обуви является обеспечение дыхания, доступа кислорода к коже ног человека, его гигиенические свойства. Особую роль играет статическое электричество, которым заряжаются как человек, так и обувь.

Физические свойства материалов и конструктивные особенности (пространство между ногой человека и обувью, зазоры между деталями и др.) обеспечивают обмен компонентов микроклимата двумя путями: проницаемостью через систему материалов или поглощением внутренними деталями с последующим выводом в окружающую среду при «отдыхе» обуви.

Вутриобувной микроклимат значительно отличается по своим параметрам от климата окружающей среды. Он может создаваться как естественным (обмен компонентов через пространство между ногой и обувью, зазоры между деталями обуви и через материалы), так и искусственным путем. Его показателями являются относительные температура и влажность, а также содержание диоксида углерода СО2.

наиболее благоприятными являются следующие относительные показатели внутриобувного микроклимата: температура 21-33 °С, влажность – 60-73 % (в обуви из натуральной кожи 64,3 %), содержание СО2 – 0,8 %. Характер изменения температуры внутри обуви аналогичен характеру изменения относительной влажности.

Температура воздуха внутри обуви имеет большое значение для физиологических функций человека, его самочувствия и работоспособности.

Нормальная температура тела человека 36,6 °С. Однако, поверхность стопы при температуре окружающего воздуха 14-16 °С имеет температуру 28-32 °С, которая днем понижается и на поверхности, обращенной к стельке, она равняется 19-22 °С, а тыльной части 20-25 °С. Когда человек надевает обувь, температура поверхности стопы вначале несколько повышается, затем понижается и становится даже ниже температуры обнаженной стопы.

В таблице 1.2 представлена зависимость внутриобувного микроклимата и изменениями объема стопы.

Возможность исследования микроклимата в обуви в реальных условиях эксплуатации представляет большой интерес. В последнее время для оценки гигиенических свойств обуви используют прямое измерение относительной влажности и температуры воздушных прослоек в обуви (микроклимата).

Зависимость между условиями внутриобувного микроклимата Внутриобувной микроклимат после ходьбы в течение 60 мин:

в течение 60 мин, % Отраслевой лабораторией ЛИТЛП совместно с лабораторией Агрофизического института была разработана портативная аппаратура для исследования микроклимата в обуви в реальных полевых условиях. Аппаратура предназначалась для испытания школьной обуви и в ней применены преобразователи влажности типа ТППВ с чувствительными элементами влажности и температуры, разработанные в Агрофизическом институте. Датчики являются пассивными и не вносят в исследуемую среду изменений (тепловыделение и влагопоглощение датчиков пренебрежимо мало), что очень важно для измерений в малых объемах [1].

Комплект аппаратуры состоит из набора датчиков и измерительного прибора. Основные технические данные:

• диапазон измерения влажности 50-100% ± 3%;

• диапазон измерения температуры 15-40°С ± 0,5°С;

• напряжение питания автономное (батарея «Крона ВЦ» - шт.) 18В;

• габаритные размеры измерительного прибора 200x120x мм.

При разработке методики измерений учитывается влияние трех основных факторов на микроклимат в обуви: собственно обуви, организма носчика и внешней среды. Все эти факторы взаимосвязаны.

Влияние обуви определяется особенностью материалов, ее впорностью. Влияние организма носчика зависит от его теплового состояния, интенсивности потовыделения. Тепловое же состояние организма носчика зависит от одежды, физической нагрузки и индивидуальных особенностей. Относительная влажность, температура и скорость воздуха, радиационная температура, теплопроводность и теплоемкость грунта также оказывают влияние на микроклимат в обуви.

Одной из важнейших функций обуви является создание комфортных теплоощущений стопы, что связано с определенным соотношением процессов теплообразования, теплопередачи и массообмена (влагообмена) с окружающей средой. Динамика этих процессов в значительной степени зависит от влагообменных свойств, применяемых материалов, а, следовательно, и от их теплофизических свойств [2].

Значение этих процессов особенно возросло в связи с широким использованием в обувном производстве синтетических и искусственных материалов, имеющих специфические свойства.

С увеличением влагопоглощения коэффициент теплопроводности натуральной кожи, кларино и других материалов увеличивается. Это не является неожиданным, так как коэффициент теплопроводности воды и=0,528 Вт/(м-К), то есть на порядок больше теплопроводности большинства материалов. Темп нарастания коэффициента теплопроводности с увеличением влагосодержания зависит от вида материала.

Уменьшение коэффициента температуропроводности с увеличением можно объяснить увеличением объемной теплоемкости влажного материала в большей степени, чем увеличение.

С увеличением влажности синтетической кожи СК-8 от 0 до 55% коэффициент, увеличивается в 2,5 раза. Интенсивное повышение происходит при влажности 0-33%, а затем процесс стабилизируется. Коэффициент температуропроводности при этом почти не меняется. Известно, что величина а характеризует скорость изменения температуры в любой точке тела. Это свидетельствует о том, что с увеличением нестационарное температурное поле в СК-8 практически не меняется.

При изменении влажности винилискожи-Т утолщенной от 0 до 15% коэффициент теплопроводности увеличивается в 1,7 раза. При влажности 0-6% наблюдается поверхностное поглощение (адсорбция), которое происходит при почти постоянном значении коэффициента теплопроводности. Коэффициент температуропроводности при влажности 0-15% увеличивается в 1,5-2 раза. Установлено, что обработка винилискожи - Т токами высокой частоты увеличивает коэффициент теплопроводности примерно на 47% (=15%) при почти неизменном коэффициенте температуропроводности.

С увеличением влажности барекса от 0 до 20% коэффициент теплопроводности увеличивается в 2 раза. До влажности 15% коэффициент теплопроводности монотонно повышается, а затем процесс стабилизируется, и коэффициент увеличивается незначительно. Примерно при такой же влажности в 1,5-1,7 раза увеличивается и коэффициент температуропроводности.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 


Похожие работы:

«Министерство образования Республики Беларусь УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ И.Ю.Самойлова ДИНАМИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА И.БРОДСКОГО: ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ Монография Гродно 2007 УДК 882 (092 Бродский И.): 808.2 ББК 81.411.2 С17 Р е ц е н з е н т ы: заведующий кафедрой культуры речи и межкультурных коммуникаций Белорусского государственного педагогического университета им. М.Танка доктор филологических наук, профессор И.П. Кудреватых; доктор...»

«НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА БЕЛАРУСИ К 85-летию Национальной библиотеки Беларуси НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА БЕЛАРУСИ: НОВОЕ ЗДАНИЕ – НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ Минск 2007 Монография подготовлена авторским коллективом в составе: Алейник М.Г. (п. 6.2) Долгополова Е.Е. (п. 2.5, гл. 4) Капырина А.А. (введение, гл. 1, 7, 8) Касперович С.Б. (п. 2.2) Кирюхина Л.Г. (введение, гл. 6, 7, п. 8.2) Кузьминич Т.В., кандидат педагогических наук, доцент (гл. 3, п. 3.1–3.4.2) Марковский П.С. (п. 2.2) Мотульский Р.С.,...»

«Hans Licht SEXUAL LIFE IN ANCIENT GREECE Ганс Лихт СЕКСУАЛЬНАЯ ЖИЗНЬ ББК 51.204.5 США Л65 Перевод с английского В. В. ФЕДОРИНА Научный редактор Д. О. ТОРШИЛОВ Художник.. ОРЕХОВ Лихт Г. Л65 Сексуальная жизнь в Древней Греции / Пер. с англ. В. В. Федорина. М.: КРОН-ПРЕСС, 1995. 400 с. ISBN 5-232-00146-9 Фундаментальное исследование греческой чувственности на материале античных источников. Подробно освещаются такие вопросы, как эротика в греческой литературе, эротика и греческая религия,...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Сочинский государственный университет туризма и курортного дела Филиал ГОУ ВПО Сочинский государственный университет туризма и курортного дела в г. Нижний Новгород Кафедра Реабилитологии РЕАБИЛИТАЦИЯ И СОЦИАЛЬНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ЛИЦ С ОТКЛОНЕНИЯМИ В СОСТОЯНИИ ЗДОРОВЬЯ Коллективная монография Нижний Новгород 2010 2 ББК К Реабилитация и социальная интеграция лиц с отклонениями в состоянии здоровья: коллективая монография / под ред. Е.М....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тамбовский государственный технический университет Н.В. ЗЛОБИНА КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА ОРГАНИЗАЦИИ Рекомендовано НТС ГОУ ВПО ТГТУ в качестве монографии Тамбов Издательство ГОУ ВПО ТГТУ 2011 1 УДК 338.242 ББК У9(2)30 З-68 Рецензенты: Доктор экономических наук, профессор, заведующий кафедрой Менеджмент и управление...»

«Л. П. ДРОЗДОВСКАЯ Ю. В. РОЖКОВ МЕХАНИЗМ ИНФОРМАЦИОННО-ФИНАНСОВОЙ ИНТЕРМЕДИАЦИИ Хабаровск 2013 УДК 336.717:330.47 ББК 65.262.1 Д75 Дроздовская Л.П., Рожков Ю.В. Д75 Банковская сфера: механизм информационно-финансовой интермедиации: монография / под научной ред. проф. Ю.В. Рожкова. — Хабаровск : РИЦ ХГАЭП, 2013. — 320 с. Рецензенты: д-р экон. наук, профессор Богомолов С. М. (Саратов, СГСЭУ); д-р экон. наук, профессор Останин В.А. (Владивосток, ДВГУ) ISBN 978-5-7823-0588- В монографии...»

«Министерство здравоохранения Российской Федерации ФГБУ Московский НИИ педиатрии и детской хирургии ЭТАПЫ БОЛЬШОГО ПУТИ (1927-2012) Московскому НИИ педиатрии и детской хирургии — 85 лет Москва 2012 ISBN 978-5-9903287-2-3 УДК 616-053.2 ББК 57.3 Этапы большого пути (1927-2012). Московскому НИИ педиатрии и детской хирургии — 85 лет. / Под ред. Царегородцева А.Д., Длина В.В., Мизерницкого Ю.Л. — М.: Прессарт, 2012. — 482 с. В книге подробно освещаются ключевые этапы истории Московского НИИ педиатрии...»

«ОСНОВЫ ОПТИМАЛЬНОГО УХОДА ЗА НЕДОНОШЕННЫМИ ДЕТЬМИ В УСЛОВИЯХ ОТДЕЛЕНИЯ РЕАНИМАЦИИ И ИНТЕНСИВНОЙ ТЕРАПИИ ПОД РЕДАКЦИЕЙ ПРОФЕССОРА В.А. РОМАНЕНКО ОСНОВЫ ОПТИМАЛЬНОГО УХОДА ЗА НЕДОНОШЕННЫМИ ДЕТЬМИ В УСЛОВИЯХ ОТДЕЛЕНИЯ РЕАНИМАЦИИ И ИНТЕНСИВНОЙ ТЕРАПИИ Под редакцией профессора В.А. Романенко. Посвящается нашему учителю профессору Тюриной Наталье Сергеевне. Челябинск, 2008 г. УДК 616 053.32 081.211 039.35/. 036.882 08 ББК 57. О Основы оптимального ухода за недоношенными детьми в условиях отделения...»

«С.А. МОИСЕЕВА Семантическое поле глаголов восприятия в западно-романских языках МОНОГРАФИЯ Белгород 2005 ББК 81.2 М74 Печатается по решению редакционно-издательского совета Белгородского государственного университета Рецензенты: доктор филологических наук, профессор Л.М. Минкин; доктор филологических наук, профессор Г.В. Овчинникова Научный редактор: доктор филологических наук, профессор Н.Н. Кириллова Моисеева С.А. М74 Семантическое поле глаголов восприятия в западно-романских языках:...»

«Т.А. НигмАТуллиНА мЕХАНиЗмЫ ФОРмиРОВАНиЯ СОВРЕмЕННОЙ РОССиЙСКОЙ мОлОДЕЖНОЙ ПОлиТиКи: РЕгиОНАлЬНЫЙ АСПЕКТ москва — 2013 УДК 329.78 (470) ББК 66.75 (2Рос) Н61 Нигматуллина, Т.А. Механизмы формирования современной российской моН61 лодежной политики: региональный аспект / Т.А. Нигматуллина. — М.: Nota BeNe, 2013. — 258 с. ISBN 978-5-8188-0218-3 Монография посвящена актуальной проблеме современности – реализации государственной молодежной политики с учетом этнорегиональных и этнонациональных...»

«Министерство образования Республики Беларусь УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ В.Н. Черепица ИСТОРИЯ И ПОВСЕДНЕВНОСТЬ В ЖИЗНИ АГЕНТА ПЯТИ РАЗВЕДОК ЭДУАРДА РОЗЕНБАУМА Монография Гродно 2005 УДК 355.124.6 ББК 68.54 Ч46 Рецензенты: кандидат исторических наук, доцент А.Г.Устюгова; кандидат исторических наук, доцент Э.С.Ярмусик. Рекомендовано советом исторического факультета ГрГУ им. Я.Купалы Черепица, В.Н. История и повседневность в жизни агента пяти...»

«ЦИ БАЙ-ШИ Е.В.Завадская Содержание От автора Бабочка Бредбери и цикада Ци Бай-ши Мастер, владеющий сходством и несходством Жизнь художника, рассказанная им самим Истоки и традиции Каллиграфия и печати, техника и материалы Пейзаж Цветы и птицы, травы и насекомые Портрет и жанр Эстетический феномен живописи Ци Бай-ши Заключение Человек — мера всех вещей Иллюстрации в тексте О книге ББК 85.143(3) 3—13 Эта книга—первая, на русском языке, большая монография о великом китайском художнике XX века. Она...»

«Э.Ноэль-Нойман ОБЩЕСТВЕННОЕ МНЕНИЕ Elisabeth Noelle-Neumann FFENTLICHE MEINUNG Die Entdeckung der Schweigespirale Ullstein 1989 Э.Ноэль-Нойман ОБЩЕСТВЕННОЕ МНЕНИЕ ОТКРЫТИЕ СПИРАЛИ МОЛЧАНИЯ Издательство Прогресс-Академия Москва 1996 ББК 60.55 Н86 Перевод с Немецкого Рыбаковой Л.Н. Редактор Шестернина Н.Л. Ноэль-Нойман Э. Н 86 Общественное мнение. Открытие спирали молчания: Пер. с нем./Общ. ред. и предисл....»

«Тузовский И.Д. СВЕТЛОЕ ЗАВТРА? Антиутопия футурологии и футурология антиутопий Челябинск 2009 УДК 008 ББК 71.016 Т 82 Рецензент: Л. Б. Зубанова, кандидат социологических наук, доцент Челябинской государственной академии культуры и искусств Тузовский, И. Д. Светлое завтра? Антиутопия футурологии и футурология антиутопий / И. Д. Тузовский; Челяб. гос. акад. культуры и искусств. – Челябинск, 2009. – 312 с. ISBN 978-5-94839-150-2 Монография посвящена научной и художественно-творческой рефлексии...»

«Государственная библиотека Ханты-Мансийского автономного округа - Югры Муниципальное учреждение Централизованная библиотечная система г. Мегиона Нижневартовский государственный гуманитарный университет Е.Н. Икингрин, Н. А. Никулина, Е.И. Пронина, В.П. Чудинова ДЕТСКОЕ ЧТЕНИЕ В МАЛЫХ СЕВЕРНЫХ ГОРОДАХ: реализация Национальной программы поддержки и развития чтения Под редакцией Е.Н.Икингрин Монография подготовлена в рамках окружной целевой программы Культура Югры на 2006-2008 гг. Нижневартовск...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ОБЩЕСТВЕННЫХ НАУК МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, ВОЗМОЖНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТОМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2002 УДК 930.2 ББК 63 М 54 Методологический синтез: прошлое, настоящее, возможМ 54 ные перспективы / Под ред. Б.Г. Могильницкого, И.Ю. Николаевой. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – 204 с. ISBN 5-7511-1556-2 Предлагаемая монография является опытом обобщения материалов...»

«М. В. Полякова КОНЦЕПТЫ ТЕОРИИ ВОСПИТАНИЯ Екатеринбург 2010 Министерство по образованию и науке Российской Федерации ГОУ ВПО Российский государственный профессиональнопедагогический университет Учреждение Российской академии образования Уральское отделение М. В. Полякова КОНЦЕПТЫ ТЕОРИИ ВОСПИТАНИЯ Практико-ориентированная монография Екатеринбург 2010 УДК 37.01 ББК Ч 31.05 П 54 Полякова М. В. Концепты теории воспитания [Текст]: практ.ориентир. моногр. / М. В. Полякова. Екатеринбург: Изд-во ГОУ...»

«Министерство образования и науки Украины Государственное высшее учебное заведение Приазовский государственный технический университет ОФОРМЛЕНИЕ ТЕКСТОВОГО МАТЕРИАЛА В УЧЕБНЫХ ПОСОБИЯХ И МОНОГРАФИЯХ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ Методические рекомендации для научно-педагогических работников Мариуполь 2012 ББК 74.58 УДК 371.671 Оформление текстового материала в учебных пособиях и монографиях. Общие требования : методические рекомендации для научно-педагогических работников / сост. Н. М. Помазкова. Мариуполь...»

«Янко Слава [Yanko Slava](Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru || slavaaa@yandex.ru 1 Электронная версия книги: Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || slavaaa@yandex.ru || yanko_slava@yahoo.com || http://yanko.lib.ru || Icq# 75088656 || Библиотека: http://yanko.lib.ru/gum.html || Номера страниц - внизу update 05.05.07 РОССИЙСКИЙ ИНСТИТУТ КУЛЬТУРОЛОГИИ A.Я. ФЛИЕР КУЛЬТУРОГЕНЕЗ Москва • 1995 1 Флиер А.Я. Культурогенез. — М., 1995. — 128 с. Янко Слава [Yanko Slava](Библиотека Fort/Da) ||...»

«Е. С. Кузьмин Система Человек и Мир МОНОГРАФИЯ Е. С. Кузьмин УДК 1 ББК 87 К89 Научный редактор В. И. Березовский Кузьмин Е. С. Система Человек и мир : монография : в 2 т. / Е. С. Кузь К89 мин ; [науч. ред. В. И. Березовский]. – Иркутск : Изд во Иркут. гос. ун та, 2010. – Т. 1, 2. – 314 с. ISBN 978 5 9624 0430 1 Сегодня перед Россией остро стоит задача модернизации как единствен ного условия выживания. Модернизация триедина: мировоззренческая, политическая и технологи ческая. Е. С. Кузьмин,...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.