WWW.DISS.SELUK.RU

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

 

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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 2 ] --

Оптимальная система пакета теоретически должна состоять из материалов, имеющих одинаковые или близкие характеристики влагопоглощения. Сложность подбора материалов иногда принуждает всю функцию влагопоглощения возлагать на первый со стороны стоп на слой пакета. Качественный анализ тепло- и влагообмена показывает, что важнейшим фактором, определяющим эти процессы, является интенсивность диффузии влаги в слоях материалов, образующих пакет.

В чем работали россияне зимой? Ассортимент утепленной специальной обуви хорошо известен: просто валенки, валенки на резиновом ходу, юфтиновые утепленные сапоги с гвоздевой подошвой, утепленные укороченные допельнопрошивные сапоги, цельноюфтевые гвоздевые сапоги на натуральном меху и унты. В конце 90-х годов прошлого века этот ассортимент занимал около 90% от всего объема специальной утепленной обуви России. В 2004 году - уже 70%. А в 2005-м, по прогнозам, снизилась до 60%. Рабочая Россия осваивает новую обувь. Обувь, которая не боится холода.

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), впорность (то есть облегаемость обувью стопы) и вес обуви.

Было проведено много работ в различных странах по разработке и расчету пакета материалов для защиты стопы от низких температур. В последнее время издан ряд работ по обеспечению комфортности стопы. Это Международный сборник научных трудов «Проблемы создания гибких технологических линий производства изделий из кожи», где напечатана работа Стеценко Л.И. и Коновал В.П.

описывающая теплозащитные свойства материалов [3]. Комфортные условия в обуви определяются ее способностью поддерживать во внут-риобувном пространстве необходимые влажность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от выбранных для изготовления обуви материалов и ее конструкции. За результатами научных данных, проведенными чешскими учеными, было установлено, что относительная влажность во внутриобувном пространстве составляет 40а температура 21-25 °С. В связи с широким использованием синтетических материалов эти данные требуют проверки. Зарубежными фирмами представлено большое количество водо-, ветрозащитных, «дышащих», теплозащитных синтетических материалов для верха обуви.

Thermafleece® (Термафлик), ThermaStat® (Термастст), Termmatec® (Терматек), Thinsulete® (Тинсулейт), Gore-Tex® (Гортекс), АIR 8000® (Айр 8000) и другие [3].

В работе Леденевой И.Н. и др. большое внимание уделяется обуви, эксплуатируемой в условиях пониженных температур [4]. Исследования воздействия низких температур на человеческий организм показывают, что травматическому действию холода подвергаются, прежде всего, конечности и особенно ноги человека. По данным исследований Н.И. Герасименко, в условиях севера количество обморожений находится в тесной связи с погодными условиями (температурой, влажностью, скоростью движения воздуха). Их основной причиной было повышенное влагосодержание одежды и обуви (мокрая обувь, рукавицы и пр.). Более 70% этих обморожений составили переохлаждения конечности, из них более 60% - ноги. Однако даже если организм человека и не подвергается действию холода в такой степени, что наступает обморожение, то весьма часто охлаждение организма, в том числе и конечностей, вызывает болезненные явления, различные простудные заболевания. Между тем, вопрос о теплозащитных свойствах обувных материалов, предназначенных для носки в условиях пониженных температур, остается недостаточно исследованным, а количество разработок, дающих рекомендации для усовершенствования и расширения ассортимента утепляющих материалов и методов изготовления утепленной обуви, весьма мало. Следовательно, очевидна необходимость изучения теплозащитных свойств обувных материалов и конструкций обуви с улучшенными теплозащитными свойствами, отвечающие все возрастающим запросам потребителей.

Существуют различные способы увеличения теплопроводности материалов. Самыми распространенными являются различные конструкции вкладных стелек: утеплительная стелька для обуви (состоит из трех слоев, внутренний - токопроводящий, внешние - изоляционные, слои выполнены из полимерного материала, при этом внутренний слой подключен к источнику; вкладная утепляющая стелька (вкладыш, помещенный в оболочку, состоит из нескольких чередующихся слоев, один из которых представляет собой отражающий экран, а другие - сетку из упругих материалов); устройство для обогрева стопы (многослойная вкладная стелька, содержащая электр нагревательный элемент с малогабаритным источником питания и токопроводом.

Электронагревательные элементы выполнены в виде ситаловых пластин, снабженных контактами и расположенных в носочно-пучковой и пяточно-перейменых частях внутреннего слоя стельки); стельки для обогреваемой обуви (стелька имеет полость с веществом, выделяющим тепло при химических реакциях. Полость закрыта текстильным материалом, соединенным со стелькой с помощью самосцепляющейся застежкой и др. Также предлагались различные конструкции согревающих носок, содержащих электронагревательные элементы. Рассматривалась система удаления влажного воздуха из внутриобу-вного пространства [4]. Обувь содержит подметку и промежуточную подошву со сквозными отверстиями. Между подметкой и промежуточной подошвой расположена система для одностороннего прохода воздуха, которая содержит слой ткани, разделенной воздухопроницаемой мембраной. Влажный воздух проходит из внутренней полости наружу.

С марта 2001 года институт в Ноэнштейне (Германия) начал разработку микротермического материала РСМ, обеспечивающего регулирование температуры во внутриобувном пространстве во время холодной и промозглой погоды [5]. Аналогичные материалы для обуви до сих пор не применялись. В создании регулирующих температуру волокон, тканей и пен институт кооперируется с более чем 200 изготовителями материалов для одежды, обуви и текстильных материалов для домашнего обихода.

В докладе Керимова Т. на международной конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» было рассмотрено определение теплозащитных свойств обуви из воздухонаполненных материалов в динамических условиях [6]. Динамическая оценка теплозащитных свойств обуви требует определения их температуропроводности. Известно, что понятие «температуропроводность обуви» с физической точки зрения является условным, так как обувь представляет собой гетероструктурное изделие из совершенно различных материалов и воздушных прослоек между ними. Поэтому, понятие «температуропроводность обуви» следует рассматривать как эквивалентную характеристику, причем, ее следует определять отдельно для верха и низа обуви, так как конструктивные системы материалов верха и низа существенно отличаются друг от друга по теплоемскости и теплопроводности. Для исследования обуви из воздухонаполненных материалов в реальных условиях носки были разработаны и изготовлены для опытных образцов датчики-тепломеры. Принцип действия этих тепломеров, как и термопар, основан на эффекте Зибека, определяющем величину теплового потока. Для определения теплофизических данных обуви в динамических условиях образцы обуви были снабжены датчиками-тепломерами, а также теплопарами, которые определяют значение температуры внутренних и наружных стен обуви. Ношение обуви осуществлялось в климатической барокамере.

Существует патент на обувь с подогревом для спортсменов (велосипедистов, конькобежцев) и жителей холодных районов. Данная обувь содержит размещенный в подошве (стельке) электронагревательный элемент. Источник питания с помощью эластичного ремня закрепляется на щиколотке. Предусмотрены электронный контроль температуры внутри обуви и ручной регулятор ее величины.

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 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 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 проблемной лаборатории инженерной теплофизики Киевского национального университета технологии и дизайна были выполнены научно-исследовательские работы на тему «Теплофизические свойства кожевенно-обувных материалов и влияние на них технологических особенностей производства» [6].

В работе приведены основы теории теплофизических характеристик кожевенно-обувных материалов, рассмотрены теплоемкость и теплопроводность синтетических гомогенных полимеров, рассчитана эффективная теплопроводность дисперсных волокнистых материалов и кожевенно-обувных композиций, описаны методы экспериментального ее определения, приведены данные по теплофизическим характеристикам этих материалов, использованные при разработке спецобуви для рабочих металлургических цехов.

Описано взаимное влияние тепломассобменных и деформационных процессов в дисперсных системах при их нагружении и растяжении. Выполнены оценки температуры стопы в спецобуви, решен ряд задач контактного теплообмена, характерных для технологических процессов производства и эксплуатации обуви.

Описаны оригинальные технологические процессы кожевенного и обувного производства (контактно-вакуумная сушка кож хромового дубления, применение знакопеременных температур при формовании обуви из синтетических кож).

Разработаны и внедрены в производство новые виды наполненной теплоизоляции, изучены их теплофизические свойства и процессы старения связующего.

Полученные данные могут быть использованы при выполнении научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ в области легкой и бытовой промышленности. На основе этих данных разрабатываются учебные пособия.

Влияние вида материалов наружных деталей заготовок из опойка и выростка хромового дубления на тепловое сопротивление незначительно. В большей степени это влияние сказывается, если наружные детали изготовляются из шерстяных и полушерстяных тканей повышенной толщины. При использовании на наружные детали ботинок вместо опойка хромового дубления и других, близких по структуре материалов той же толщины разницы в показателях теплового сопротивления верха и всей обуви нет.

Однако в зависимости от материала подкладки тепловое сопротивление веха изменяется более чем в три раза. В наибольшей степени увеличивается тепловое сопротивление обуви при использовании подкладки из толстых волокнистых или ворсовых материалов, например меха. Однако следует иметь в виду, что ворс меха легко сминается под давлением. При этом уменьшаются толщина ворса, суммарная толщина воздушных прослоек, ухудшается тепловое сопротивление сминаемого меха.

Влияние межподкладки из обычных материалов - бязи или миткаля на теплозащитные свойства обуви несущественно, так как толщина этих тканей очень мала. При использовании других материалов тепловое сопротивление обуви может быть значительно повышено. Это достигается за счет того, что межподкладка обуви изготавливается из утолщенного материала с большим количеством воздушных прослоек. Для межподкладки обуви повседневной носки были использованы хлопчатобумажные и хлориновые сетки, а капроновые сетки в два слоя, скрепленные зигзагообразной строчкой, - в качестве промежуточной детали переда и поднаряда в утепленных сапогах. Сетки в два - три слоя повышают тепловое сопротивление верха обуви в такой же степени, как и подкладка из шерстяных тканей. Использование в обуви с сетчатыми утеплителями подкладок с высоким сопротивлением истиранию позволяет повысить долговечность обуви, сохранить теплозащитные свойства обуви в процессе носки.

Для защиты от пониженных температур применяются материалы с низкой теплопроводностью:

• подошва - пористая резина;

• стельки - жесткая кожа;

• подкладки - натуральный или искусственный мех;

• межподкладки - тинсулейт, синтепон, шерстяное сукно.

На комфортность стопы при защите ее от низких температур во многом влияет и низ обуви. Наиболее высокие теплозащитные свойства низу и всей конструкции обуви придают подошвы из пористой резины. Кроме того, от метода крепления подошв зависит плотность всей конструкции низа обуви: степень сжатия деталей, наличие или отсутствие воздушных прослоек. Все это изменяет показатели теплозащитных свойств низа и влияет на показатель полного суммарного теплового сопротивления обуви. Наиболее распространенные методы крепления низа (клеевой, горячей вулканизации) в равной степени не обеспечивают высоких показателей теплозащитных свойств.

Поэтому для повышения теплозащитных свойств обуви при химических методах крепления низа необходимо применять для низа материалы с наиболее низкой теплопроводностью и с повышенной толщиной подошв. Кроме того, данные исследований подтверждают, что при наличии металлических крепителей снижаются теплозащитные свойства низа. Поэтому гвоздевой метод крепления монолитных резиновых подошв рекомендуется для зимней утепленной обуви лишь тогда, когда необходимо добиться повышенной износостойкости низа.

Для повышения теплозащитных свойств низа обуви в этом случае необходимо применять дополнительные меры.

При эксплуатации обуви в зимний период часто в качестве дополнительных утеплителей используются вкладные легко вынимающиеся стельки.

Институт катализа СО РАН и ЗАО "Катализаторная компания" предлагают влагопоглощающие стельки многоразового использования для военнослужащих, буровиков, шахтеров, строителей, спортсменов и др. категорий населения, вынужденных находиться в течение длительного времени в условиях низких температур без смены обуви [8].

Стельки, изготовленные из нового влагопоглощающего композитного материала, эффективно адсорбируют выделяемый стопами ног пот с одновременным выделением тепла, устраняют запах в обуви и обеспечивают высокий уровень комфортности ног при низких температурах и интенсивной физической нагрузке.

Достоинства новых стелек:

• снижают степень риска простудных заболеваний;

• препятствуют развитию грибковых образований в обуви, микробных заболеваний кожи ступней;

• легко восстанавливают свои свойства после сушки (40- °С);

• прочны, (длительность эксплуатации стельки не менее 1 года).

Полпред президента РФ в Сибирском федеральном округе рекомендовал начальнику тыла Вооруженных сил РФ использовать в армии разработку сибирских ученых - самонагревающиеся стельки [8].

Стельки разработаны в Институте катализа Сибирского отделения РАН. Как пояснил заместитель директора института Александр Носков, стельки изготовлены из специального сорбента, который поглощает влагу и выделяет при этом небольшое количество тепла.

Кроме того, стельки устраняют неприятный запах. Если их сушить на батарее, то они легко восстанавливают свои свойства и могут прослужить более года. Стельки способны поддерживать температуру 18- градусов в течение пяти-шести часов. Стельки прошли испытание в Чечне, где их использовали бойцы Новосибирского СОБРа. Стельки изготовлены из нового влагопоглощающего композиционного материала и эффективно адсорбируют выделяемый стопами ног пот с одновременным выделением тепла. Стельки устраняют запах в обуви и обеспечивают высокий уровень комфортности ног при низких температурах и интенсивной физической нагрузке. Суровый климат России требует дополнительных затрат на обеспечение приемлемых условий жизнедеятельности человеческого организма. Особое значение для поддержания высокой трудоспособности и здоровья имеет предотвращение переохлаждения ног в холодное время года. Решение проблемы осложняется тем, что поверхность человеческого тела постоянно выделяет влагу в виде пота и паров воды. Испаряющаяся с поверхности стопы влага не только дополнительно охлаждает ногу, но и увеличивает влажность воздуха внутри обуви до 100%. При низких температурах эта влага конденсируется и впитывается внутренними поверхностями обуви, увеличивая ее теплопроводность в несколько раз и усиливая охлаждение ног. Использование меховой зимней обуви в теплых помещениях приводит к перегреву и переувлажнению стоп, поэтому многим людям на месте работы или учебы приходится использовать сменную обувь. Американские, европейские и японские фирмы производят много стелек, основной осушающий эффект которых достигается за счет сложной системы вентиляции обуви воздухом. Но это недопустимо в холодную или сырую погоду. Существуют зарубежные стельки, способные одновременно выделять небольшое количества тепла и поглощать избыточную влагу, но они очень дороги - около 25 долларов за пару, что практически составляет стоимость недорогих зимних ботинок в России. Сибирскими разработчиками был создан материал, влагопоглощающие и тепловыделяющие способности которого в 3-5 раз выше, чем у ранее известных влагопоглотите-лей. Этот композитный материал состоит из прочной керамической гранулы, в порах которой размещен кристаллогидратвлагопоглотитель. При температуре ниже +35 С новый материал активно забирает из окружающей среды влагу (столько же, сколько весит сам) и выделяет тепло. Стельки оптимально подходят для военнослужащих, буровиков, шахтеров, строителей, спортсменов и других категорий населения, вынужденных находиться в течение длительного времени в условиях низких температур без смены обуви.

Также в Институте катализа Сибирского отделения РАН были изготовлены лечебно-профилактические влагопоглощающие стельки из нового влаго-поглощающего композитного материала. Они эффективно адсорбируют выделяемый стопами ног пот с одновременным выделением тепла, устраняют запах в обуви и обеспечивают высокий уровень комфортности ног при низких температурах и интенсивной физической нагрузке [9].

Достоинства стелек: снижают степень риска простудных заболеваний; препятствуют развитию грибковых образований в обуви, микробных заболеваний кожи ступней; легко восстанавливают свои свойства при просушивании (40-80°С); прочны.

Hotronic (Хотроник) - 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.

Grabber Mycoal (Граббер Майкоул) изготовляет обогревательные устройства для рук, пальцев ног, стельки с подогревом. Они обеспечиваю адсорбцию пота на внутренней и внешней поверхности материала. Устройства обогрева пальцев ног крепятся поверх носков под пальцами. Устройство обеспечивает шесть с половиной часов обогрева.

В зимний период обувь используют с внутренней обувью: носками, чулками, портянками или тем и другим одновременно.

Как доказали ученые, мало что может сравниться по целебности с овечьей шерстью. После ряда исследований они пришли к следующему выводу: свойство овечьей шерсти - снимать боль - основано на пяти дополняющих и усиливающих друг друга принципах воздействия: химическом, электростатическом, массажном, согревающем и влаговыводящем.

Химическое воздействие: шерсть содержит особое вещество ланолин, входящее во все антиаллергические, противовоспалительные препараты, способствующие заживлению ран и переломов. Овечья шерсть содержит ланолин в большем количестве, чем шерсть других животных. Именно, благодаря этому веществу, шерстяные волокна непосредственно воздействуют на рецепторы кожи и ускоряют регенерационные процессы в клетке в целом в поясничной области, снимая при этом болевые ощущения.

Электростатическое воздействие: в процессе эксплуатации шерстяные волокна трутся друг об друга и создают электростатическое поле, которое благотворно влияет на человека, оказывает сильный оздоровительный эффект.

Массажное воздействие: волокна шерсти, непосредственно прилегая к коже, осуществляют микромассаж, что приводит к усилению микроциркуляции крови.

Согревающее свойство: шерсть имеет очень сложную структуру, состоящую из пористых клеток, с большим количеством воздушных полостей. Это придает шерсти уникальные теплоизоляционные свойства, а также мягкость и легкость, что обеспечивает огромное преимущество перед другими материалами. Прогревание не только улучшает микроциркуляцию крови в области поясницы, но и благотворно влияет на внутренние органы, в частности прогревание рекомендовано при заболеваниях почек.

Влаговыводящее свойство: овечий мех поглощает 33% влаги (для сравнения, хлопок поглощает 8%, синтетика 0%) и прекрасно испаряет ее, оставаясь при этом сухой. Такое прогревание сухим теплом прекрасно лечит лимфаденит, успокаивает ревматические боли в суставах.

Носки «Артемида» согревающие с массажной стопой.[10] Ангора + овечья шерсть. Носки имеют специальное "точечное" покрытие на ступне. Воздействуя на активные точки, оно улучшает кровообращение, что способствует профилактике многих заболеваний.

Носки шерстяные изготовлены из овечьей шерсти и ангоры, обладают массажирующими и согревающими свойствами. Состав 30% полиамид, овечья шерсть 30 %, ангора 40%. Цвета: натуральный светлый.

Размеры: 39-42, 43-45. Производятся в Италии, по заказу компании ООО "АРТЕМИДА-М".

За технологией ComforTemp (КомфорТемп) обувь работает как персональный термостат: накапливает и контролирует тепло вашего тела дня поддержания наибольшего уровня комфорта внутри обуви.

Технология разработана для NASA и спецподразделений ВМФ США «Морские котики». ComforTemp - 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 + °С [7].

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 ComforTemp в том, что капсулы легко могут быть «заряжены» снова, для этого надо лишь подвигаться или ненадолго зайти в обогреваемое помещение.

Анализ новых технических решений показал, что основными целями отечественных и зарубежных разработок является: улучшение комфортности обуви - её гигиенических и эргономических свойств, а также теплозащитных свойств за счёт совершенствования конструкций и способов изготовления деталей верха и низа обуви, применяемых материалов. Большое количество изобретений посвящено различным конструкциям стелек. В патенте РФ № 2217026 предложена конструкция вкладных стелек, которые используются для повышения комфортности обуви. Она включает в себя верхний и нижний слои из высокоэластичного и термопластичного материалов, скреплённые по периферии в виде герметичной оболочки, которая содержит одну или несколько камер, расположенных в зонах контакта плантарной части стопы и соединённых между собой каналами. При использовании данной вкладной стельки улучшаются эргономические свойства стельки, повышаются надёжность при эксплуатации и комфортность обуви. [13] В патенте США № 5958546 предложен способ получения стельки с вкладышем, предусматривающей особенности строения стопы человека.

Оригинальный вид обуви с противоскользящими свойствами предложен в патенте РФ № 2217025. Для повышения удобства при ходьбе на подошве размещены вакуумные присосы, сообщающиеся с выполненным в каблуке вертикальным каналом, в котором помещён подпружиненный клапан. Для закрывания клапана может быть использован сенсорный датчик. [12] В патенте РФ № 2217024 также предложена подошва с противоскользящими свойствами, которая состоит из двух слоев. Наружный слой выполнен из эластичного упругого материала и состоит из плотно прилегающих друг к другу частей, разделённых линиями сгиба подошвы. Такая конструкция подошвы облегчает отрыв ноги от опорной поверхности при ходьбе. [11] Многие авторы совершенствуют конструкции деталей низа, решая проблему комфортности обуви. Например, в патенте США № 6199304 предложена конструкция стельки из ламинированного вспененного материала, выполненной с волнистой поверхностью для лучшей амортизации и с несколькими вертикальными сквозными каналами, которые создают эффект вентиляции при ходьбе. [5] В последнее время зарубежные фирмы предлагают большое количество новых материалов и комплектующих для производства обуви. Немецкая фирма Forestale CmbH создала новые подкладочные материалы. [6] Это Agotex РВ - материал с хорошими абсорбционными свойствами и оптимальными возможностями для поддержания температуры, который может применяться для производственной, специальной (в том числе армейской) обуви. Agotex LD - для заготовок из очень мягкой кожи и текстильных материалов с водоотталкивающими свойствами, высокой прочностью на разрыв и способностью приклеиваться всеми видами клеев. Agotex VR - материал с антискользящими свойствами, рекомендуется для обуви, в которой требуется фиксация положения стопы. [7] Комфортность обуви зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются её термоизоляционные свойства, необходимые в холодных условиях.

Методы определения тепловых характеристик обувных материалов основаны на стационарном и нестационарном тепловых режимах. Методы, основанные на стационарном тепловом режиме, характеризуются простотой и вследствие этого получили наибольшее распространение. При использовании их для определения коэффициента теплопроводности создаётся и измеряется тепловой поток, проходящий через образец, и фиксируется перепад температур между двумя изотермическими поверхностями. Недостатками этих методов являются необходимость поддержания во время опыта условий стационарного теплообмена, что при изменении температуры с заданной постоянной скоростью довольно трудно и приводит к появлению ошибок, а также значительная продолжительность испытаний.

К методам, основанным на стационарном тепловом потоке, относятся калометрический и сравнительный, предусматривающие определение коэффициента теплопроводности и коэффициента внутренней теплопередачи при постоянном градиенте температур. Эти методы предусматривают определение коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и теплового сопротивления. Наиболее часто из них используют метод регулярного теплового режима, мгновенного источника тепла и метод определения температуропроводности при изменении температуры с постоянной скоростью. Теплозащитные свойства обувных материалов определяются с помощью метода, основанного на нестационарном тепловом обмене, заключающегося в определении коэффициента теплопередачи и расчёте их теплового сопротивления.

Комфортность можно оценивать с помощью целого ряда методов, которые, обеспечивая контроль готовых изделий, должны осуществлять дифференцированный термодинамический баланс в опытных образцах, быть достаточно простыми в реализации и давать воспроизводимые результаты, и, наконец, ориентироваться на реальные условия эксплуатации. Всем этим требованиям отвечает недавно созданная система CYBOR - результат совместной работ нескольких немецких научных центров. [4] Система CYBOR предназначена для создания различных климатических условий для проведения испытаний изделий. Система включает узел нагрева с измерительно-регулирующими устройствами, куда помещается тестируемое изделие, и систему управления, которая с помощью математических программ позволяет наглядно проследить процесс. Кроме того, система располагает моделями различных частей тела - анимационными моделями (рис. 1.9). Термодинамические рабочие характеристики CYBOR ориентированы на физиологические параметры.

Методы, использованные в работе системы, сопоставимы с международными апробированными стандартными методами.

При этом практика показала, что чувствительные элементы CYBOR реагируют даже на незначительные различия в их свойствах.

Главным же её преимуществом стал уже упомянутый выше гуманнофизиологический аспект. CYBOR была применена для определения глобальных показателей обуви. В качестве опытных образцов были выбраны три пары обуви с мембранным материалом Gore-Tex две из нубука светло-коричневого и темно-коричневого цветов, одна - из гладко-чёрной кожи. Условия испытания указаны в таблице 1.3.

При сравнении результатов этих опытов видно, что данные опыта №3, имеющего гуманно-физиологическую направленность, не коррелируют с данными физически ориентированных опытов №1 и №2. Это вполне объяснимо, поскольку при смещении потоков сухого и влажного воздуха, по сравнению с сепаратным (отдельным) их поступлением имеет место распределение энтальпии.

Таким образом, становится ясно, что на основе только физических испытаний сделать надёжный прогноз о комфортности обуви невозможно - необходимо учитывать реальные условия носки. В этой связи в дальнейшем было проведено сравнение опыта № 3 с динамическими испытаниями (с использованием модели ноги) и опытной ноской, которая осуществлялась в климатической камере фирмы Fa.Gore. При этом два сенсора температуры и влаги, расположенные в середине свода стопы и в области пальцев, измеряли параметры микроклимата во внутренней части обуви и передавали результаты на вычислительную машину.

Для анализа использовались значения, полученные после тридцатиминутной физической нагрузки. Результаты этих испытаний показали, что в случае опыта №3 и динамического моделирования имеет место существенная дифференциация температуры и относительной влажности воздуха в зависимости от материала.

В случае же опытной носки у всех трёх пар испытываемой обуви их значения мало отличались друг от друга. Это ещё раз подтвердило правильность выбора физиологически оправданного уровня температуры.

В изменении показателей относительной влажности воздуха при всех видах испытаний прослеживалась чёткая закономерность. В зависимости от материала они варьировались в одной и той же последовательности, только на разных уровнях влажности.

С помощью CYBOR исследуются и свойства подкладочных материалов. Для тех же пар обуви были проведены тесты на сопротивление паропроницаемости и термическое сопротивление. Решающее значение для внутриобувного микроклимата имеет не только сопротивление материала подкладки паропроницаемости, но и его структура: через искусственный мех, имеющий рыхлую ворсистую поверхность, влага отводится эффективнее, чем через относительно гладкий текстиль.

Проведённые исследования наглядно показывают, что для получения точной оценки комфортности обуви необходимо проводить её всесторонние испытания. Данные, которые базируются только на тестировании материалов заготовки, могут оказаться непригодными для использования или даже неправильными. Эта проблема успешно решается с помощью CYBOR, которая благодаря высокой точности измерений выявляет незначительные различия в материалах и конструкциях обуви, позволяя оптимизировать технологии её производства.

[4] Условия среды на территории нашей страны 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 жильём. С точки зрения комфортности обуви очень важны данные об особенностях опорной поверхности - характер почвы, которая может быть песчаной, каменистой, болотистой, глинистой, наличие на ней снега или льда. Существенными являются показатели температуры поверхности почвы, глубины снежного или растительного покрова, влажность почвы. Решающими часто служат данные о климатических и погодных условиях.

Обувь, спроектированная с учётом климатических особенностей, рас ширит зону комфорта, повысит трудоспособность, а в отдельных случаях предохранит от некоторых заболеваний. Особую роль она приобретает в тех условиях, когда человек вынужден длительное время находиться без жилищ или по роду своей деятельности подвергаться охлаждению в закрытых помещениях.

Комфортность обуви - это обеспечение удобства при эксплуатации обуви, способность обуви к поддержанию микроклимата, наиболее благоприятно го для стопы (температура, влажность, биологические факторы), впорность (облагаемость обувью стопы) и вес обуви [1].

Комфортность обуви зависит от сочетания многих факторов качеств; кожи, температурных и химических характеристик материала подошвы и верха, правильно сконструированной колодки, эластичности, веса и т.д., а также внутреннего микроклимата ботинка (тепло, влажность и т.д.).

С учетом трудоемкости и надежности различных методов, достоверности и точности получаемых результатов признано целесообразным оценивать комфортность прямым измерением температуры стопы, особенно для выявления степени обжатия, а также температуры и влажности внутриобувного пространства в процессе эксплуатации обуви.

Теплозащитные свойства обувных материалов определяют на стандартном приборе по коэффициенту теплопроводности (ГОСТ 6068-51) или по методу Г.К. Кондратьева на бикалориметре [7].

Целью этих исследований является оценка влияния обуви из полимерных материалов на функциональное состояние организма человека в зависимости от климатических условий, сезона года, возраста, физической нагрузки.

Изучение зависимости теплового состояния человека от теплозащитных свойств обуви проводится на практически здоровых людях, подобранных по возрасту, весу, росту, характеру питания.

Исследование образцов проводятся на 5 испытуемых путем 3-х кратного повторения опыта. До начала опыта испытуемые должны в течение 40-50 минут находиться в комфортных условиях при температуре от +20 °С до -20 °С, т.к. в течение этого времени устанавливается стационарный режим теплообмена человека с окружающей средой при минимальном напряжении терморегуляторных реакций, после чего производится регистрация изучаемых показателей. Длительность опыта составляет 1,5 часа, в течение которых показатели регистрируются через каждые 30 минут. Если испытуемый отмечает дискомфортное состояние замеры необходимо произвести в этот момент.

Исследования проводятся до ощущения "холодно" или "жарко", если эти ощущения появляются к концу 1,5 часового опыта, исследуемая обувь считается соответствующей изучавшимся метеоусловиям и может быть рекомендована населению. Исследования проводятся в метеорологических условиях, соответствующих назначению изделия в одно и то же время суток. Наряду с исследуемой частью комплекта одежды остальные ее части подбираются так, чтобы они по своим теплозащитным свойствам соответствовали сезону года и были бы одинаковыми у всех испытуемых [7].

Для суждения о теплообменных процессах организма человека изучается температура тела и кожи, радиационно-конвективный теплообмен, влагопотери, теплопродукция, интенсивность потоотделения, а также показатели внутриобувного микроклимата (температура, влажность). Температуру кожи, плотность теплового потока и интенсивность потоотделения измеряют в следующих точках: лоб, кисть, грудь, бедро, голень, стопа.

Термическое сопротивление обуви рассчитывается по следующей формуле:

где Р - термическое сопротивление обуви;

Тк - средневзвешенная температура кожи;

Т о - температура наружной поверхности обуви;

О - средневзвешенный тепловой поток поверхности кожи;

0,15 м2-град/Вт - термическое сопротивление воздуха. При изучении терморегуляторных реакций большое внимание уделяется исследованию уровней тепловых потоков с поверхности тела человека, что позволяет оценивать теплозащитные свойства обуви в связи с непосредственным ее назначением, которое заключается в снижении радиационно-конвективных теплопотерь [7].

Для определения тепловых потоков с поверхности тела человека может быть использован биотепломер, который изготавливается экспериментально-техническим производством Московского НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана.

Теплопотери испарением рассчитываются на 1 час и определяются путем взвешивания человека на медицинских весах до начала и в конце опыта. Полученная разница в весе (в граммах) умножается на 585 кал. И, таким образом, определяется теплоотдача путем испарения.

Одновременно с измерением тепловых потоков производится измерение температуры кожной поверхности. С этой целью могут быть использованы биотепломер и установка для измерения температуры кожи человека, разработанная во ВНИИГИНТОКСе. Эта установка может быть использована и для измерения температуры внутриобувного пространства. При измерении тепловых потоков и температур комплект датчиков крепится на кожу испытуемых, а разъем выводится наружу и подвешивается к поясу. Во время опытов нельзя поправлять датчики на коже, производить на ней какие-либо замеры и т.п., так как это будет нарушать внутриобувной микроклимат, что повлечет за собой изменение уровней тепловых потоков, температуры кожи, вследствие чего будет получена неправильная информация о теплозащитных свойствах обуви [7].

Тепломеры и температурные датчики крепятся на коже в точках. Для суждения о теплообменных процессах и условиях теплоотдачи рассчитываются средневзвешенные значения температуры кожи и теплового потока с поверхности тела человека. При определении абсолютного количества тела, отдаваемого организмом в окружающую среду, расчет производится на всю поверхность тела испытуемого.

Средневзвешенная температура кожи, т.е. температура ряда областей с учетом той доли, которую каждая область занимает в общей поверхности тела, вычисляется по следующей формуле:

Тс.в.т. = 0,07-Т°лба + 0,5-Т°груди + 0,05-Т°кисти + + 0,18-Т°бедра + 0,13- Гголени + 0,07- Т°стопы. (1.2) При расчете средневзвешенной температуры стопы температура пальцев, тыла и свода стопы учитывается отдельно по формуле:

Т°стопы = 0,012-Т°палъцев стопы + 0,04-Т°тыла стопы + Температура тела измеряется в подмышечной впадине до начала и после окончания опыта медицинским термометром.

Влажность внутриобувного пространства регистрируется с помощью термоэлектрических датчиков [7].

При проведении исследований регистрируются показатели метеорологических условий внешней среды (температура, влажность и скорость движения воздуха). Результаты исследований выражаются в единицах международной системы средств измерений [7].

Влияние вида материалов наружных деталей заготовок из опойка и выростка хромового дубления на тепловое сопротивление незначительно. В большей степени это влияние сказывается, если наружные детали изготовляются из шерстяных и полушерстяных тканей повышенной толщины. При использовании на наружные детали ботинок вместо опойка хромового дубления и других, близких по структуре материалов той же толщины, разницы в показателях теплового сопротивления верха и всей обуви нет.

Однако в зависимости от материала подкладки тепловое сопротивление меха изменяется более чем в три раза. В наибольшей степени увеличивается тепловое сопротивление обуви при использовании подкладки из толстых волокнистых или ворсовых материалов, например меха. Однако следует иметь в виду, что ворс меха легко сминается под давлением. При этом уменьшаются толщина ворса, суммарная толщина воздушных прослоек, ухудшается тепловое сопротивление сминаемого меха [8].

Влияние межподкладки из обычных материалов (бязи или миткаля) на теплозащитные свойства обуви несущественно, так как толщина этих тканей очень мала. При использовании других материалов тепловое сопротивление обуви может быть повышено. Это достигается за счет того, что межподкладка обуви изготавливается из утолщенного материала с большим количеством воздушных прослоек. Для межподкладки обуви повседневной носки были использованы хлопчатобумажные сетки, а капроновые сетки в два слоя, скрепленные зигзагообразной строчкой, - в качестве промежуточной детали передом и поднарядом в утепленных сапогах. Сетки в два - три слоя повышают тепловое сопротивление верха обуви в такой же степени, как и подкладка из шерстяных тканей. Использование в обуви подкладок с сетчатыми утеплителями с высоким сопротивлением истиранию позволяет повысить долговечность обуви, сохранить теплозащитные свойства обуви в процессе носки [8].

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. За результатами научных данных, проведенными чешскими учеными было установлено, что относительная влажность во внутриобувном пространстве составляет 40-60%, а температура 21-25 С [8].

Через 24 часа ношения ботинка AIR 8000 будет пропускать 8021 г испарений, тогда как стандартные материалы - всего 700 г. Таким образом, AIR 8000 вносит существенный вклад в формирование благоприятного микроклимата внутри ботинка. Превосходная вентилируемость этого материала сокращает риск возникновения микоза, воспаления и мозолей. Эти материалы работают по теории теплопроводности (теории трех слоев) [9].

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 вы начинаете перегреваться.

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.

Многослойные теплозащитные материалы предназначены для верха и внутренних деталей зимней обуви. Они характеризуются высокими теплозащитными, физико-механическими и гигиеническими свойствами за счет использования в качестве промежуточного слоя металлизированных полимерных пленок [9].

Многослойный теплозащитный материал для верха зимней обуви включает в себя: лицевой слой - нетканое полотно из синтетических волокон с высоким модулем упругости, промежуточный слой легкоплавкая полимерная металлизированная пленка и изнаночный слой - обувной искусственный мех с ворсом из синтетических или шерстяных волокон.

Теплозащитный материал для внутренних и вкладных деталей зимней обуви, включает в себя: лицевой слой - иглопробивное нетканое полотно из синтетических волокон с высоким модулем упругости и изнаночный слой - иглопробивное нетканое полотно из смесей синтетических волокон с льняными или шерстяными волокнами и промежуточный слой в виде металлизированной полимерной пленки [9].

В таблице 1.4 приведены основные характеристики многослойных теплозащитных материалов для внешних и внутренних деталей зимней обуви.

По комплексу свойств разработанные материалы находятся на уровне известных импортных аналогов (например, фирмы «Норд», Канада).

Характеристики многослойных теплозащитных материалов Исследование показало, что необходимым условием решения проблемы улучшения комфортности обуви, особенно с верхом из различных искусственных и синтетических материалов, является разработка научного направления, заключающегося в целенаправленном формировании свойств пакетов материалов обувной заготовки на стадиях проектирования и изготовления обуви путем создания рациональной конструкции, подбора лучших в гигиеническом отношении сочетаний материалов верха и подкладки, обоснованного выбора способа сборки заготовки, метода и режимов формования и термофикации, а также в разработке объективных методов оценки комфортности готовой обуви[7].

Даже самые малоподвижные люди очень много времени проводят на ногах. Ученые подсчитали, что в среднем в течение жизни человек проходит более 80 тысяч километров. Но такая дистанция по силам только тем, кто выбирает удобную обувь. Для зимних ботинок и сапожек этот критерий важен вдвойне. Вспомните наши дороги, тротуары, крылечки... Что же надо носить, чтобы «одолеть» любые, в том числе и зимние преграды?

По сообщениям средств массовой информации, сейчас в нашей стране ежегодно производится около 40 млн. пар обуви и почти 100 млн. привозят из-за рубежа. Значительную часть импорта составляет итальянская продукция. Около 20 процентов ее действительно изготовлено на родине Данко и Петрарки, остальное - в ЮгоВосточной Азии, на совместных предприятиях по итальянским технологиям. Это, тем не менее, достаточно изящная обувь, и ее летние варианты устраивают многих. А вот с зимней обувью дело обстоит сложнее. Врачи-травматологи особенно клянут модели «ломаной колодки» с каблуком выше 10 см. Поклонницы такой обуви нередко получают сложные переломы [10].

К нашей зиме и нашим дорогам более приспособлены изделия северян - из Германии, Финляндии, Австрии. Производители этих стран выпускают обувь с учетом анатомических особенностей российских ног - с широкой стопой, высоким подъемом. Немало россиян предпочитают местную продукцию. Она дешевле зарубежной в дватри раза и, как правило, удобнее.

Но какую бы обувь мы ни выбирали - отечественную или импортную, за девятьсот рублей или за четыре тысячи, надо особенно придирчиво осмотреть подошву. Эксперты по меху, коже, изделиям из них Новосибирского центра метрологии, стандартизации и сертификации говорят, что подошва должна быть прочной, пластичной и минимально скользящей. Из современных подошвенных материалов наиболее подходящие - полиуретан и термопласт. Полиуретан хорошо удерживает тепло, не боится дорожной соли, но может не выдержать мороза более минус 15 градусов. Термопласт более морозостойкий, прекрасно служит и при минус 25 градусах, меньше скользит на льду.

Их можно различить даже «на взгляд» - полиуретан жесткий, стекловидный, термопласт напоминает пористую резину [11].

Имеют значение и рельефы подошвы. Как показывает практика, рифление «в разные стороны» более цепкое, успешнее борется со скользкой поверхностью. Что касается высоты каблука, то оптимальным для зимы считается низкий, не выше 2 см. Он позволяет сохранить устойчивость даже на скользкой дороге.

Также эксперты развенчали один миф об особенностях зимней обуви. Покупатели считают, что использование искусственного меха в носочной части сапога или ботинка снижает потребительские свойства обуви. Оказывается, это не так. Искусственный мех, прежде всего прибалтийский, - достаточно плотный, обогащенный натуральной шерстью и очень теплый. Он дольше носится, сохраняя пышность и густоту. В то время как иной натуральный мех вынашивается за сезон, что не делает обувь теплее. Искусственный мех обладает, к тому же, и меньшей растяжимостью, поэтому сапоги на искусственном меху лучше сохраняют форму [10].

Специалисты установили, что теплопотери интенсивнее происходят через низ обуви, чем через верх. Во многом они зависят от материала. Кожаные сапоги на кожаной подошве значительно лучше сохраняют тепло, чем на искусственной коже, хотя сегодня встретить кожаную подошву в изделии можно разве что только в фирменной итальянской обуви, чаще применяются подошвы из искусственных материалов.

Кроме того, от метода крепления подошв зависит плотность всей конструкции низа обуви: степень сжатия деталей, наличие или отсутствие воздушных прослоек. Все это изменяет показатели теплозащитных свойств низа и влияет на показатель полного суммарного теплового сопротивления обуви. Наиболее распространенные методы крепления низа (клеевой, горячей вулканизации) в равной степени не обеспечивают высоких показателей теплозащитных свойств. Поэтому для повышения теплозащитных свойств обуви при химических методах крепления низа необходимо применять для низа материалы с наиболее низкой теплопроводностью и с повышенной толщиной подошв.

Кроме того, данные исследований подтверждают, что при наличии металлических крепителей снижаются теплозащитные свойства низа.

Поэтому гвоздевой метод крепления монолитных резиновых подошв рекомендуется для зимней утепленной обуви лишь тогда, когда необходимо добиться повышенной износостойкости низа. Для повышения теплозащитных свойств низа обуви в этом случае необходимо применять дополнительные меры [11].

Для повышения теплозащитных свойств обуви применяют также стельки «Термостоп», выпускаемые предприятием «СеньковЛен». Верхний слой стелек - 100% шерстяное полотно, нижний слой нетканое льняное полотно. Внешний вид стелек «Термостоп» представлен на рис. 1.10.

При низких температурах влага, испаряющаяся с поверхности стопы, конденсируется и впитывается внутренними поверхностями обуви, увеличивая ее теплопроводность в несколько раз и усиливая охлаждение ног. Стельки "Сеньков-Лён" предотвращают впитывание влаги во внутренние поверхности обуви, поглощая влагу сами за счет своей гигроскопичности. А воздушные промежутки между волокнами льна являются естественной теплоизоляцией между стопой и подошвой. Благодаря этим воздушным промежуткам кожа стопы и зимой может "дышать".

Особенно хорошей защитой от холода служат стельки "Сеньков-Лён" с дополнительным слоем натуральной шерсти [13].

Оценка теплозащитных свойств показала, что коэффициент теплопроводности для изученных материалов в сухом состоянии находится в интервале значений от 0,02 до 0,08 Вт/мград [10].

По увеличению коэффициента теплопроводности (ухудшению теплозащитных свойств) в сухом состоянии материалы располагаются в следующем порядке:

• мех натуральный и мех искусственный шерстяной на хлопчатобумажной основе - 0,02 Вт/мград;

• войлок и фетр - 0,03 Вт/мград;

• пенополиэтилен - 0,04 Вт/мград;

• льняное нетканое стелечное полотно - 0,05 Вт/мград;

• кожевенный картон и целлюлозный стелечный материал Вт/мград;

• кожа натуральная - 0,08 Вт/мград [10].

В результате проведенных экспериментов установлено, что с повышением влагосодержания коэффициент теплопроводности материалов увеличивается по-разному. При максимальном влагосодержании льняного стелечного материала (140% влаги) коэффициент теплопроводности увеличился в 3 раза, меха натурального и меха искусственного шерстяного на хлопчатобумажной основе (85% влаги) - в и 11 раз соответственно, кожи натуральной (56% влаги) - в 3 раза, войлока и фетра (50% влаги) - в 4 раза, кожевенного картона и целлюлозного стелечного материала (13% влаги) - в 2 раза [10].

Для практических целей был проведен сравнительный анализ теплозащитных свойств материалов после 8 ч контакта с водой. В результате анализа оказалось, что наибольшее количество влаги впитывает льняной стелечный материал (78%), и при этом значение коэффициента теплопроводности - 0,07 Вт/м-град - наименьшее. Следовательно, льняной стелечный материал лучше других материалов сохраняет свои теплозащитные свойства [10].

Матричные стельки «Экостеп» изготовлены из дублированного льняного материала, представляющего собой композицию из льняной ткани и нетканого льняного полотна. Уникальная матричная топология нанесена по специальной технологии «AIRES» на целлюлозный стелечный картон, пластина которого является основанием стелек [14].

При взаимодействии матричной схемы стелек «Экостеп» с биологически активными зонами стопы происходит оптимальное перераспределение функциональной нагрузки всех отделов человеческого организма, мобилизируя локальные и системные регуляторные процессы [14].

Благодаря матричной схеме и льну, входящему в состав изделия, стельки имеют ряд преимуществ:

• благоприятны для кожи человека - не раздражают кожу, при использовании льняных стелек снижается риск развития многих заболеваний кожи;

• поглощают влагу - льняное нетканое стелечное полотно, обладая большой гигроскопичносью за счет развитой внутренней структуры волокна, поглощает избыточную влагу, способствуя созданию комфортного микроклимата в закрытой обуви;

• зимой сохраняют тепло - при низких температурах влага, испаряющаяся с поверхности стопы, конденсируется и впитывается внутренними поверхностями обуви, увеличивая ее теплопроводность в несколько раз и усиливая охлаждение ног. Стельки предотвращают впитывание влаги во внутренние поверхности обуви, поглощая влагу сами за счет своей гигроскопичности. А воздушные промежутки между волокнами льна являются естественной теплоизоляцией между стопой и подошвой обладают антибактериальными и антигрибковыми свойствами - оба этих качества вызваны одной и той же причиной льняное волокно содержит в своём составе природные соединения фенолов. В отличие от искусственных фенолов, опасных для человека, природные фенолы льна ядовиты только для патогенных микроорганизмов, паразитирующих на коже человека. Кроме того, локальное воздействие матричной топологии повышает жизнеспособность клеток кожи стопы, лишая при этом питания патогенные микроорганизмы;

• амортизируют нагрузки - важной дополнительной особенностью матричных стелек «Экостеп» является их способность принимать форму, близкую анатомической форме стопы. То есть, спустя 2- дня использования, стельки примут индивидуальный анатомический силуэт стопы. Произойдет перераспределение ударных нагрузок по поверхности стопы, нога будет чувствовать себя более устойчиво, и, следовательно, снизиться риск получения травмы. Кроме того, стельки скрадывают возможные недостатки внутренней стороны подошвы обуви;

• обладают антистатическим эффектом - имея небольшое сопротивление, пропускают статический заряд от тела человека непосредственно к подошве обуви, снижая вероятность появления искровых статических разрядов, помогают сохранить обувь - поглощая избыточную влагу, препятствуют возникновению отека стопы. В результате обувь дольше сохраняет внешний вид, и срок её службы увеличивается примерно в полтора раза [14].

В коллекцию Good year фирмы Billi (Италия) входят сапоги Yeti и ботинки – Outdoor и Performance. Сапоги Yeti отвечают всем требованиям, предъявляемым к обуви, предназначенной для тех областей профессиональной деятельности, где защита от пониженных температур и вредных воздействий внешней среды, а также комфорт являются главными критериями. Эта обувь благодаря голенищу толщиной 7 мм из специального полиуретана и шерстяному антибактериальному утеплительному слою толщиной 10 мм отличается повышенной морозоустойчивостью. Проведенные испытания показали, что температура внутри сапога составляет +15°С, когда на улице -30 °С;

также успешно прошли испытания при температуре -70 °С. Подошва из специального полиуретана и очень толстой резины обеспечивает абсолютную герметичность и поглощение энергии в области свода стопы. Исключительная устойчивость к скольжению, независимо от типа поверхности, достигнута за счет формы подошвы и возможности быстро присоединить 12 съемных шипов на стальных винтах для использования обуви на льду. Дополнительную безопасность обеспечивают проколостойкая подошва, а металлический подносок выдерживает удар силой в 200 Дж. Эта модель идеально подходит для всех видов деятельности, связанных с добычей и переработкой нефти в условиях пониженных температур, езды на снегоходах; для водителей, работающих в условиях сильного холода, почтальонов, работников служб путей сообщения; для тех, кто находится в постоянном контакте с едкими веществами, — такими, как молочная, мочевая кислоты и т. д.; работников сельского хозяйства, военнослужащих различных родов войск [15].

Обувь Toutterrain Yeti серии Outdoor предназначена для тех, кто желает оставаться активным, находясь, а тем более, работая на улице в холодную погоду. Она обладает теми же преимуществами, что и сапоги Yeti и отличается прекрасным качеством кожаного голенища, усиленным швом, не пропускающим влагу, влагостойкими шнурками [15].

Ботинки Performance специально предназначены для тех, кто, находясь в постоянном контакте с холодом, снегом, жидкими продуктами, влагой, хочет избежать проблем, характерных для обычной обуви, в которой затруднен доступ воздуха в районе щиколотки, что является причиной сильного потоотделения, а значит, моментального замерзания ног. Ботинки выполнены из высококачественного полиэфирного полиуретана, голенище из водоотталкивающей кожи или синтетической ткани (в зависимости от модели); внутренний носок состоит из трех слоев, выполненных каждый из различных материалов. Носок обеспечивает надежную защиту ног от холода при температуре -30 °С [15].

Ряд зарубежных фирм, выпускающих спецобувь, уже «внедряют» во внутриобувное пространство вкладные стельки повышенной комфортности. Это позволяет исправлять или корректировать нарушения опорной поверхности стопы. Благодаря вкладной ортопедической стельке увеличивается опорная поверхность и площадь контакта обуви со стопой, за счет чего уменьшается удельное давление и, соответственно, уменьшается утомляемость ног при ходьбе, что в свою очередь обеспечивает качество спецобуви [17].

Такая стелька необходима не только для людей с нарушением функции опоры и передвижения стопы, но и как профилактический элемент обуви, обеспечивающий ее комфортность и предупреждающий необратимую деформацию стоп при длительной дискомфортной эксплуатации обуви.

Если вкладную стельку с анатомически усредненным профилем ложа для стопы изготовить из гигиенического материала с антимикробной обработкой, то практически все проблемы комфортности обуви могут быть решены, независимо от свойств материалов, используемых для ее производств. Усредненный рациональный профиль вкладной профилактической стельки является важным фактором создания комфортной обуви любого назначения для носчиков без клинической патологии в анатомии стопы. Именно в этом направлении и проводятся исследования в области разработки комфортной обуви.

Причем ее качество обеспечивается уже на стадии проектирования с учетом медико-технических требований [17].

Для создания комфортности стопе при воздействии на неё низких температур большую роль играет внутренняя обувь (носки, гольфы, чулки, колготы и пр.).

В настоящее время происходит прогрессирующее обновление ассортимента материалов для внутренней обуви, которые в большинстве случаев обладают улучшенными физико-гигиеническими свойствами и отличаются высокой химической стабильностью, мало теряют свои качества в процессе носки.

Однако все материалы, используемые для изготовления внутренней обуви, должны подвергаться гигиенической оценке с целью отбора образцов для конкретного изделия. Сравнительный анализ разных физико-гигиенических свойств материалов может помочь при оптимизации выбора материалов для производства спортивной обуви, а также определении правильного направления при разработке новых материалов.

С учетом трудоемкости и надежности различных методов, достоверности и точности получаемых результатов признано целесообразным оценивать комфортность прямым измерением температуры стопы, особенно для выявления степени обжатия, а также температуры и влажности внутриобувного пространства в процессе эксплуатации внутренней обуви.

Изучение окисляемости воздуха над материалами, используемых для изготовления внутренней обуви, выявило относительную химическую стабильность почти всех образцов.

Исследование показало, что в комплекс направлений гигиенической оценки внутренней обуви наряду с всесторонним анализом материалов, анкетированием по итогам опытной носки должно входить исследование влажности и температуры внутриобувного пространства, динамики температуры кожи стопы в процессе носки.

Научно обоснованно, что защиту стопы от холода и комфортность стопе обеспечивает внутренняя обувь из чистой овечьей шерсти. Целебные свойства овечьей шерсти широко известны и использовались многими поколениями в разных странах мира. В овечьих шкурах выхаживали тяжелых больных, недоношенных детей. Овечья шерсть поглощает влаги на 30 % больше, чем хлопок или другие материалы [16].

Как доказали ученые, мало что может сравниться по целебности с овечьей шерстью. После ряда исследований они пришли к следующему выводу: «Свойство овечьей шерсти - снимать боль - основано на пяти дополняющих и усиливающих друг друга принципах воздействия: химическом, электростатическом, массажном, согревающем и влаговыводящем» [16].

Химическое воздействие: шерсть содержит особое вещество ланолин, входящее во все антиаллергические, противовоспалительные препараты, способствующие заживлению ран и переломов. Овечья шерсть содержит ланолин в большем количестве, чем шерсть других животных. Именно, благодаря этому веществу, шерстяные волокна непосредственно воздействуют на рецепторы кожи и ускоряют регенерационные процессы в клетке в целом в поясничной области, снимая при этом болевые ощущения.

Электростатическое воздействие: в процессе эксплуатации шерстяные волокна трутся друг об друга и создают электростатическое поле, которое благотворно влияет на человека, оказывает сильный оздоровительный эффект.

Массажное воздействие: волокна шерсти, непосредственно прилегая к коже, осуществляют микромассаж, что приводит к усилению микроциркуляции крови.

Согревающее свойство: шерсть имеет очень сложную структуру, состоящую из пористых клеток, с большим количеством воздушных полостей. Это придает шерсти уникальные теплоизоляционные свойства, а также мягкость и легкость, что обеспечивает огромное преимущество перед другими материалами. Прогревание не только улучшает микроциркуляцию крови, но и благотворно влияет на внутренние органы.

Влаговыводящее свойство: овечий мех поглощает 33% влаги (для сравнения, хлопок поглощает 8%, синтетика 0%) и прекрасно испаряет ее, оставаясь при этом сухой [16].

Примером внутренней обуви, защищающей стопу от воздействия низких температур, служат носки «Артемида» согревающие с массажной стопой. Носки произведены в Италии, по заказу компании ООО «АРТЕМИДА-М» [16].

Носки имеют специальное «точечное» покрытие на ступне.

Воздействуя на активные точки, оно улучшает кровообращение, что способствует профилактике многих заболеваний. Носки шерстяные изготовлены из овечьей шерсти и ангоры, обладают массажирующими и согревающими свойствами. Состав: полиамид - 30%, овечья шерсть - 30%, ангора - 40%. Овечья шерсть замечательно поглощает и испаряет влагу, сама оставаясь сухой. Шерсть богата ланолином, обладающим противовоспалительными и согревающими свойствами и ускоряющим заживление ран и переломов. Врачи подтверждают неоценимое влияние такой обуви на здоровье человека. Стопа не деформируется, обувь «дышит». Такая внутренняя обувь оказывает и массажное действие. За счет трения создается электростатическое поле, которое способствует улучшению циркуляции крови [16].

Носки от ведущих производителей с маркой «Recommended for Gore-Tex» («Рекомендовано для Gore-Tex»). Для того чтобы добиться максимального использования дышащих свойств подкладки с GoreTex, необходимо использовать носки, которые также создавались специально для вашего комфорта. В таких носках используются только плоские швы, они достаточно плотные, и содержат волокна, которые впитывают и отводят влагу от кожи человека к мембране Gore-Tex, где она может покинуть ботинок через мембрану. Подходящие носки позволяют ногам дольше оставаться в комфорте и сухости и избегать мозолей [9].

Анализ существующих проблем оценки теплозащитных свойств 2.1 Понятие теплового комфорта Тепловой комфорт и тепловое состояние – понятия взаимосвязанные. Комфорт означает термически нейтральное состояние, т.е. в условиях температурного комфорта механизмы теплорегуляции не испытывают напряжения. Большинство авторов [7, 80, 23] определяют тепловой комфорт по теплоощущениям и температуре кожи. На каждом квадратном миллиметре кожи имеется примерно 15 рецепторов, воспринимающих холод. Человек ощущает комфортное тепловое состояние в тех случаях, когда средневзвешенная температура его кожи находится в пределах 31,0–34,5°С. При температуре кожи меньше 31°С человек испытывает неприятное чувство холода. Если рассматривать комфорт, исходя из физиологического состояния различных участков поверхности тела, то за критерий этой оценки прежде всего следует принять температуру поверхности кожи. Для условий комфорта она соответствует следующим величинам: ( в °С): лоб – 34,4 ± 0,5; грудь – 33,6 ± 0,3; живот – 34,2 ± 0,3; спина – 33,4 ± 0,2; поясница – 34,3 ± 0,4; плечо – 33,0 ± 0,3; предплечье – 32,6 ± 0,4; кисть – 31,5 ± 0,5; бедро – 32,8 ± 0,2; голень – 30,5 ± 0,3. Несмотря на относительно небольшие размеры стопы (масса стопы составляет 2% от веса, а площадь 3,2% от общей поверхности тела человека), температурное поле ее неоднородно. Характер распределения температуры на поверхности стопы представлен в таблице 2.1 [105].

Температурная топография стопы в условиях комфорта Участок стопы Среднюю температуру стопы можно определить по уравнению Критерием теплового комфорта стопы человека приняты: температура стопы 27-33°С, внутриобувного воздуха 21-25°С [49].

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

Под тепловым состоянием человека понимается такое функциональное состояние организма, которое характеризуется содержанием тепла в тканях тела с относительно постоянной температурой («ядре») и в тканях тела с меняющейся температурой («оболочке»), а также степенью напряжения аппарата терморегуляции [58].

О тепловом состоянии человека можно судить по его теплоощущениям и объективным показателям: температуре тела («ядра») и кожи («оболочки»), топографии температуры кожи, величине влагопотерь, гемодинамическим показателям (частота пульса, артериальное давление). Тепловое состояние человека обусловливает и его работоспособность [2].

Для удовлетворения наиболее полных запросов потребителей требуется значительный и разнообразный ассортимент обуви с учетом сезонов и условий носки в пределах каждой климатической зоны.

Обычная бытовая, производственная и другие виды обуви предназначаются для носки в течение сравнительно длительного периода, на протяжении ряда месяцев, а иногда и нескольких лет; поэтому для суждения о том, какими свойствами должна обладать эта обувь, необходимо знать, при сочетаниях каких показателей метеорологических условий будет она эксплуатироваться.

Совокупность средних значений метеорологических элементов, составленных на основе многолетних наблюдений в какомнибудь районе, а также средние изменения этих элементов во времени характеризуют собой климат данного района.

Более полные данные для конструирования обуви могут быть составлены на основе разработки требований, полученных при районировании территории Российской Федерации, с учетом не только климатических и географических характеристик отдельных территорий, но и физиологических реакций, теплоощущений, испытываемых человеком при носке одежды и обуви в различных климатических условиях.

Территория Российской Федерации характеризуется широким разнообразием климатов. В зависимости от того, какие важнейшие признаки принимаются за основу (гидрологические, ландшафтные, циркуляционные и прочие), Российская Федерация разделена на ряд районов или областей.

Д.М. Деминой [34] были разработаны карты распределения эквивалентно-эффективных температур для территории Российской Федерации исходя из метеорологических характеристик для отдельных пунктов. Вместе с тем для характеристики отдельных климатических зон использовались материалы по режиму погоды, оцениваемой приемами комплексной климатологии, разработанными Е.Б. Лопаткиной и Л.А. Чубуковым [72].

На основании указанных материалов, с учетом природных особенностей в пределах Российской Федерации, выделены территории (зоны) I-VI.

Территории I,II,III,IV,V разделены на две части (А и Б), отличающиеся между собой по отдельным элементам климата, но в совокупности создающие примерно одинаковое теплоощущение человека.

Каждая территория характеризуется сравнительно однородным типом одежды и обуви:

I (А и Б) – территория особо утепленной одежды и обуви (Арктические острова и восточная часть тундровой зоны – А и ультраконтинентальная тайга, районы Камчатки, Северного Сахалина и побережья Охотского моря – Б).

II – территория преимущественно обычной меховой одежды и утепленной обуви (резко континентальные таежные, лесные и степные районы Предуралья, Сибири и Дальнего Востока).

III (А и Б) – территория преимущественно теплой ватной одежды зимой (континентальные районы таежной, лесной и пустынной зон с холодной зимой).

IV – территория, не требующая теплой одежды, но ставящая повышенные запросы по защите от сырости (влажные субтропики).

V – (А и Б) территория, не требующая теплой зимней одежды, но ставящая повышенные запросы по защите от перегрева летом.

VI – территория высокогорных районов (выше 2000 метров), где кислородная недостаточность требует легкой одежды из высококачественного меха.

Как видно из приведенных данных, в I зону вошли территории А и Б, которые характеризуются резко отличающимися элементами климата, но вызывающими примерно одинаковое, общее теплоощущение. Это зона наиболее холодного климата.

В таблице 2.2 приводятся климатологические данные, которые характеризуют I-III зоны, являющиеся основными территориями, где для населения в зимний период требуется утепленная обувь.

I климатическая зона отличается тем, что на протяжении длительного периода времени наблюдаются низкие температуры воздуха, очень сильные ветры и значительная влажность воздуха (зона I А) и особо низкие температуры воздуха при высокой его сухости (зона I Б).

На данной территории находится сибирский полюс холода (Верхоянск, Оймякон), где абсолютный минимум температур достигает – 68С.

Скорость ветра на побережье северных морей I зоны составляет зимой 7-9 м/сек, достигая в отдельные периоды 15-30 м/сек и более.

В континентальных районах I зоны скорость ветра меньше, но и в этих областях она может составлять 5-7 м/сек. В наименьшей степени наблюдаются ветры в районе Сибирского полюса холода. Наиболее низкие температуры воздуха, как правило, наблюдаются в период затишья ветра, так что жесткость (суровость) погоды в этом районе не выше, чем на побережье.

Характеристика климатических зон России, для населения которых требуется утепленная обувь I (А и Б) – территория особой и высококачественной одежды и особо утепленной обуви А – Арктические острова побережья Охотского моря II- территория преимущественно обычной меот - одежды и утепленной обуви III (А и Б) - территория преимущественно теплой зимой) и южный Сахалин II климатическая зона характеризуется резко континентальным климатом с холодной зимой и продолжительным холодным периодом, в течение которого средняя месячная температура остается ниже нуля, с четко выраженными переходными периодами. Отдельные показатели, характеризующие климат данной зоны, отличаются разнообразием. Наиболее низкие температуры воздуха зимой в Забайкалье, однако, при менее сильных ветрах, чем в других районах этой зоны. Скорость ветра зимой на западе этой зоны составляет в среднем 5-6 м/сек и постепенно повышается от запада на восток. Сильные ветры и снежные бури наблюдаются зимой в Восточной Сибири, на Дальнем Востоке. Количество осадков, выпадающих зимой в данной зоне, различно. Этим определяется различная высота снежного покрова (30- см).

III климатическая зона характеризуется умеренно холодной зимой. В холодный период года на этой территории бывают оттепели, особенно в западных и центральных районах европейской территории России. В отдельные периоды наблюдаются понижения температуры, которые в ряде районов достигают от минус 35 до минус 40 0С и ниже.

В зимний период года наблюдаются ветры. Скорость ветра зимой составляет 4-5 м/сек, однако наблюдается и повышение скорости ветра до 7-8 м/сек. Скорость ветров и частота их повторяемости повышаются с востока к западу указанной зоны. Влажность воздуха зимой выше, чем во II зоне и повышается от востока к западу, от материка к побережьям морей.

Наряду с характеристикой основных климатических зон, указанных в таблице 2.2, в которых требуется утепленная обувь для носки зимой, следует дать краткую характеристику IV климатической зоны. В этой зоне хотя и не требуется теплой специальной одежды и обуви зимой, но в связи с большой влажностью воздуха и почвы может наблюдаться значительное охлаждение ног.

IV климатическая зона характеризуется мягкой (район А) и очень мягкой (район Б) зимой. Средняя температура января (в районе А) составляет от 0 до минус 50С. Снежный покров неустойчив, и продолжительность времени со снежным покровом в году изменяется от 20 до 60-100 дней. Специфические условия носки обуви в этих районах создаются частыми оттепелями и обводненностью почвы зимой, значительной сыростью грунта при большом количестве осадков в переходные периоды (особенно осенью).

Специфические условия каждой среды неодинаково влияют на организм человека. Поэтому рассматривать специфические условия среды следует отдельно, чтобы выявить особенности требований к защитным свойствам обуви.

В различных климатических условиях температура нижних конечностей человека колеблется в больших интервалах, значительно превышая диапазон колебаний температуры тела.

В тех районах, где морозы чередуются с оттепелями, влажная вязкая почва или мокрый снег интенсивно охлаждают стопу при промокании обуви. В этих условиях с поверхности обуви вытесняется пограничный слой воздуха, который играет положительную роль в экономии тепла организмом. Основное требование к конструкции обуви для первых трех климатических зон – предохранение ног от переохлаждения.

Таким образом, определение основных требований к теплозащитным свойствам обуви позволит разработать рациональный ассортимент обуви для населения, проживающего в различных климатических условиях.

2.2 Человек в условиях холода Жизнедеятельность человека неотрывно сопряжена с тесным контактом с окружающей средой. Чрезмерные тепло и холод оказывают на него негативное действие, а порой и становятся причиной, которая препятствует нахождению человека в этих условиях. Охлаждение организма в процессе производственной деятельности приводит к снижению работоспособности человека, что может быть вызвано недостаточными или избыточными свойствами одежды и обуви. Угроза потери работоспособности может исходить и из-за чрезмерного накопления тепла или его дефицита в организме человека [7,66,64,80,23].

При нахождении человека в среде, имеющей температуру, отличную от температуры тела человека, между его организмом и окружающей средой происходит постоянный теплообмен. Влияние внешней среды вызывает в организме ответные физиологические реакции, способствующие поддержанию наиболее благоприятных для него условий.

Стабильная температура внутренних жизненно важных органов при изменениях температуры внешней среды сохраняется благодаря присущим организму физиологическим механизмам, регулирующим образование и отдачу тепла, – химической и физической терморегуляции. Химическая терморегуляция является основной [26, 64]. Она базируется на изменениях обменных процессов, происходящих в мышцах (в результате произвольных и непроизвольных сокращений) и во внутренних органах. У обнаженного человека в покое прирост обменных процессов при понижении внешней температуры на 1°С составляет около 10%, а при интенсивном охлаждении он может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Различные виды сократительной деятельности мышц дают следующий прирост теплопродукции (в % к основному обмену):

Теплопродукция человека определяется в зависимости от выполняемых им видов работ и измеряется в ваттах, причем различается в зависимости от возраста, как для мужчин, так и для женщин, что представлено в таблице 2.3 [50].

Теплопродукция человека (Вт) в зависимости от возраста и пола Рассматривая физическую работу как источник теплопродукции, нельзя не отметить ее малую эффективность, т.к. большая часть энергии здесь расходуется на механическую энергию. При физической работе усиливается приток крови к работающим мышцам, в результате усиливается теплоотдача (в 2-3 раза) и ухудшаются теплоизолирующие свойства тканей [50].

Наиболее эффективным источником теплопродукции является терморегуляторный тонус и дрожь. Они характерны для относительно умеренного охлаждения. Интенсивность его коррелирует с величиной холодового воздействия. При тонусе имеет место незначительный приток крови к мышцам, в связи с чем теплоизоляция тканей практически не меняется. Кроме того, локализация тонуса в определенных областях тела (шея, голень) исключает значительные потери тепла в результате влияния «продольного градиента» температур [50].

При более сильном охлаждении к тонусу присоединяется дрожь, которую можно рассматривать как приступ озноба, причем он может быть различным: от очень слабого до очень сильного. Следует подчеркнуть, что при появлении дрожи терморегуляторный тонус не исчезает. К.П. Иванов установил [50], что он проявляется в промежутках между приступами дрожи, как бы заполняя появившиеся паузы.

Во время дрожи не совершается внешней работы, и вся энергия мышечного сокращения переходит в тепло. Энергетически интенсивная холодовая дрожь эквивалентна работе средней тяжести.

Дрожь концентрируется в мышцах проксимальных отделов тела и не распространяется на периферию. При ее возникновении возрастает кровоток в мышцах, что приводит к увеличению теплопроводности тканей, расположенных над дрожащими мышцами, а, следовательно, к повышению теплоотдачи в окружающую среду. В результате снижается эффективность дрожи как источника теплопродукции.

Процессы образования тепла в мышцах и во внутренних органах протекают параллельно, однако, в случае острых холодовых реакций на первый план выступают мышцы, которые компенсируют охлаждение организма повышенной продукцией тепла. В условиях относительного покоя основную часть тепла продуцируют внутренние органы.

Коэффициенты теплопроводности по В.Байеру Вт/(м·К) Теплосодержание организма претерпевает весьма заметные колебания вследствие неравенства теплопродукции и теплоотдачи.

Образующееся в «ядре» тепло путем конвективного переноса кровью и проведения тепла тканями подводится к «оболочке». Оба процесса теплопередачи осуществляются одновременно. Основную транспортную роль в процессе передачи тепла играет конвективная теплопередача. Второй путь проведение менее значительно, так как теплопроводность тканей (в отсутствии кровотока) сравнительно невелика [64].

Как видно, процессы теплопередачи в тканях в первую очередь зависят от их кровоснабжения. Кожа и мышцы при слабом кровотоке по теплопроводности отличаются друг от друга на 0, Вт/(м·К). Теплопроводность кожи при сильном кровотоке (по сравнению с малым) увеличивается почти в 5 раз, в то время как теплопроводность мышц всего на 36%. Это указывает на то, что перенос основной доли тепла на поверхность происходит за счет кровотока.

Остановимся несколько подробнее на важных с точки зрения теплообмена особенностях кровообращения в конечностях. По данным Clara (1939), количество артерио-венозных анастомозов составляет на 1 см в ногтевом ложе 500, в кончике пальцев 236 и в проксимальной фаланге 93. Таким образом, в конечностях создаются условия для противотока в рядом расположенных артериях и венах.

«Противоточная система» играет существенную роль в теплообмене конечностей, так как стенка вены обогревается тесно прилегающим к ней теплым артериальным стволом. Поэтому даже при существенном охлаждении конечностей в центральные части поступает сравнительно теплая кровь, и температура ядра не снижается [7].

Процессы теплопередачи в тканях и теплоотдачи в окружающую среду можно выразить количественно. А. Бартон и О. Эдхолм [7] в соответствии с законом Ньютона представляют эти потери следующим образом:

Эта формула правомерна для условий, когда испарение, как один из путей теплоотдачи, отсутствует. Отдаче тепла во внешнюю среду предшествует процесс его поступления от «ядра» к «оболочке»

тела. Этот процесс складывается из теплопроводности самих тканей и переноса тепла кровью. Отношение наружного градиента температуры (T"оболоч." Т среды ) к внутреннему градиенту (T" ядра." Т "оболоч." ) получило название «индекса циркуляции тепла» [7]. Это отношение определяется в первую очередь интенсивностью потока крови от «ядра» к «оболочке». Последняя как бы приспосабливается к условиям среды, меняя свою толщину за счет изменения кровотока, а, следовательно, и теплоизолирующие свойства, включая в себя то более, то менее глубоко расположенные ткани.

По расчетным данным, с поверхности стоп и кистей, составляющей около 10% общей поверхности тела, должно отдаваться более половины всего тепла, образующегося в организме. Однако благодаря физической терморегуляции этого не происходит. В случае, когда температура кожи кисти при комнатной температуре снижается до 25°С, теплоотдача не становится больше, чем при температуре 28°С (температурный градиент равен 6°С). При температуре окружающего воздуха – 2°С кожная температура кисти может снизиться до 16°С и теплоотдача в этом случае увеличится не в 6, а только в 3 раза по сравнению с первоначальной (при 28° С). В результате сосудистых реакций может возникнуть весьма высокий градиент температур между «ядром» и «оболочкой» – так называемый поперечный градиент, максимальная величина которого может достигать 12-15°С. В литературе отмечается, что наибольшее сужение сосудов «оболочки» настолько же повышает теплоизоляцию «ядра», насколько обычный костюм повышает теплоизоляцию кожной поверхности.

Кроме поперечного градиента существует продольный, который особенно хорошо выражен в области конечностей. На этих участках тела перенос тепла осуществляется в основном не кондукцией, как это имеет место в случае поперечного градиента, а путем переноса его с кровью. Физиологическое значение продольного градиента в создании необходимой теплоизоляции организма огромно. Несмотря на то, что в зависимости от температуры окружающей среды меняется интенсивность кровообращения в сосудах конечностей, существующий физиологический механизм терморегуляции регламентирует поступление к ним охлажденной артериальной крови и тем самым повышает теплоизолирующие свойства тканей этих участков тела. Отсюда ясно, насколько более изменчива теплоизоляция, создаваемая тканями конечностей, по сравнению с теплоизоляцией туловища и сколь правомерно положение о том, что конечности являются теми областями, где физическая терморегуляция наиболее совершенна. Другими словами, значение продольного градиента намного выше поперечного[64].

Но важно знать не только характер и степень воздействия на организм отрицательных температур, но и предельные возможности человека переносить эти воздействия. Субъективным пределом переносимости холода человеком, находящимся в покое, следует считать жалобы на общее охлаждение. Доминирующими являются неприятные ощущения в области дистальных отделов конечностей (стоп, кистей). Субъективным пределом при выполнении тяжелой физической работы являются в первую очередь болевые ощущения в дистальных отделах конечностей. Жалобы на общее охлаждение при этом обычно менее выражены. Пределы переносимости холодового воздействия указаны в таблице 2.5 [2].

Пределы переносимости холодового воздействия в покое В случае постепенного нарастания дефицита тепла в организме в связи с превышением отдачи тепла над теплопродукцией процесс охлаждения ног носит фазовый характер. Если на начальной стадии охлаждения тепловое состояние организма еще не нарушается, хотя отмечается начало снижения температуры тканей и активная деятельность компенсаторных терморегуляторных механизмов только развивается, то на следующей стадии охлаждения тела четко проявляются вазомоторные реакции и колебания температуры кожи ног. При этом колебания температуры кожи более заметны на большом пальце, подошве, тыльной части стопы при выполнении человеком физической работы. Меньше заметны колебания средневзвешенной температуры кожи стопы человека, находящегося в состоянии относительного покоя. После прекращения охлаждения организма и обогрева температура кожи стопы ног восстанавливается. На дальнейших стадиях охлаждения ощущается недостаточность компенсаторных терморегуляторных функций организма, постепенно усиливается травмирующее действие холода. Охлаждение конечностей до такой степени недопустимо, а повторные охлаждения ног способствуют возникновению простудных заболеваний. Еще большее охлаждение стопы, усиливающее травмирующее действие холода, постепенно приводит к отморожению ног. Температуру кожи большого пальца 15-17С рассматривают как условную нижнюю границу второй стадии охлаждения стопы [58].

Рассмотрев физиологические процессы охлаждения, перейдем к анализу взаимоотношений «оболочка» – окружающая среда, т.е.

процессов, связанных с потерей тепла.

2.3 Характер охлаждения стопы человека в условиях холода Окружающей средой для человека в одежде и обуви являются воздух, твердый грунт или снег и вода. Отдельные участки ног человека могут находиться в контакте с любой из указанных сред.

В условиях холода, при разнице между температурами тела человека и окружающей средой, происходит непрерывный теплообмен, переход тепловой энергии от тела человека в окружающую среду. При быстро меняющихся условиях внешней среды и режиме физической нагрузки поддерживать состояние тепловой уравновешенности практически невозможно.

Процесс охлаждения стоп сопровождается появлением у носчиков обуви различных тепловых ощущений [58]. Данные таблицы 2. демонстрируют общий характер охлаждения ног в обуви, эксплуатируемой при пониженных температурах.

Оценка теплоощущений носчиков обуви при различном времени охлаждения, % от количества ответов Тепловое сопротивление Результаты исследований подтверждают, что предельно допустимая критическая температура стопы должна быть 25-29С. При этой температуре примерные температуры кожи большого пальца составляли 18-20 С, средней части подошвы – 21-22С и тыльной стороны стопы – 28-30С.

Представляет интерес данные о предельно допустимом времени нахождения человека в обуви при различных температурах внешней среды (таблица 2.7) [58].

Из данных таблицы 2.7 видно, что по мере снижения температуры окружающего воздуха фактическая теплозащитная способность единицы теплового сопротивления обуви уменьшается. Увеличение теплового сопротивления обуви становится малоэффективным при очень низких температурах внешней среды.

влияние на тепловое состояние ног не только суммарного теплового сопротивления обуви, но и различных конструкций верха и низа обуви.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 


Похожие работы:

«Семченко В.В. Ерениев С.И. Степанов С.С. Дыгай А.М. Ощепков В.Г. Лебедев И.Н. РЕГЕНЕРАТИВНАЯ БИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА Генные технологии и клонирование 1 Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации Омский государственный аграрный университет Институт ветеринарной медицины и биотехнологий Всероссийский научно-исследовательский институт бруцеллеза и туберкулеза животных Россельхозакадемии Российский национальный...»

«Федеральное агентство по образованию ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ С. Э. Желаева В.Е. Сактоев Е.Д. Цыренова ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ СОЦИОЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2005 УДК 330.8:332.1(571.54) ББК 65.01(2Р-:Бу) Ж 50 Ответственный редактор д.э.н., профессор Цыренова Е.Д. Желаева С.Э., Сактоев В.Е., Цыренова Е.Д. Ж 50 Институциональные аспекты устойчивого развития социо-эколого-экономических...»

«Джаманбалйн Садыргали Корыспаещгч *, -т •Щ-Ь А УДК 621 31 ББК 31.15 Монография одобрена и рекомендована к публикации Ученым Советом Костанайского социально-технического университета имени Академика Зулкарнай Алдамжар. Рецензент: Доктор технических наук, профессор Баймухамедов М.Ф. Джаманбалин К.К. Нанотехнологии: состояние, направления и тенденции развития: монография./ Костанай, Костанайский печатный двор, 2010. - 132 стр. ISBN 978-601-227-098-3 Книга посвящена активно развивающейся в...»

«Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского Институт управления, бизнеса и технологий Среднерусский научный центр Санкт-Петербургского отделения Международной академии наук высшей школы Крутиков В. К., Ерохина Е. В., Зайцев Ю. В. Инновационная активность региона и иностранный капитал Калуга 2012 УДК 330.322:332.1 ББК 65.04 + 65.26-56 К84 Рецензенты: Санду И. С., доктор экономических наук, профессор Захаров И. В., доктор экономических наук, профессор Крутиков В. К.,...»

«С Е Р И Я И С С Л Е Д О ВА Н И Я К УЛ ЬТ У Р Ы ДРУГАЯ НАУКА Русские формалисты в поисках биографии Я Н Л Е В Ч Е Н КО Издательский дом Высшей школы экономики МО СКВА, 2012 УДК 82.02 ББК 83 Л38 Составитель серии ВАЛЕРИЙ АНАШВИЛИ Дизайн серии ВАЛЕРИЙ КОРШУНОВ Рецензент кандидат философских наук, заведующий отделением культурологии факультета философии НИУ ВШЭ ВИТАЛИЙ КУРЕННОЙ Левченко, Я. С. Другая наука: Русские формалисты в поисках биографии [Текст] / Л Я. С. Левченко; Нац. исслед. ун-т Высшая...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Смоленский государственный педагогический университет Кафедра истории и теории литературы Л.В. Павлова У каждого за плечами звери: символика животных в лирике Вячеслава Иванова Смоленск 2004 ББК 83.3(2=Рус) П 121 Л.В. Павлова. У каждого за плечами звери: символика животных в лирике Вячеслава Иванова: Монография. Смоленск: СГПУ, 2004. 264 с. Монография посвящена творчеству русского поэта серебря­ ного века, крупнейшего теоретика символизма...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЛТАЙ – ГИМАЛАИ: ДВА УСТОЯ ЕВРАЗИИ Монография Под редакцией С.П. Бансал, Панкай Гупта, С.В. Макарычева, А.В. Иванова, М.Ю. Шишина Барнаул Издательство АГАУ 2012 УДК 1:001 (235. 222 + 235. 243) Алтай – Гималаи: два устоя Евразии: монография / под ред. С.П. Бансал, Панкай Гупта, С.В. Макарычева,...»

«О.Ю.Вавер А.М.Выходцев ИСТОРИКО-ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К РАЗВИТИЮ ГОРОДА НИЖНЕВАРТОВСКА Монография Издательство Нижневартовского государственного гуманитарного университета 2009 ББК 20.1 В12 Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Нижневартовского государственного гуманитарного университета Рецензенты: д.г.н., профессор Белгородского ГУ А.Г.Корнилов; д.г.н., профессор Воронежского ГПУ В.М.Смольянинов Вавер О.Ю., Выходцев А.М....»

«Ю. А. Москвичёв, В. Ш. Фельдблюм ХИМИЯ В НАШЕЙ ЖИЗНИ (продукты органического синтеза и их применение) Ярославль 2007 УДК 547 ББК 35.61 М 82 Москвичев Ю. А., Фельдблюм В. Ш. М 82 Химия в нашей жизни (продукты органического синтеза и их применение): Монография. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2007. – 411 с. ISBN 5-230-20697-7 В книге рассмотрены важнейшие продукты органического синтеза и их практическое применение. Описаны пластмассы, синтетические каучуки и резины, искусственные и синтетические...»

«В.П. Томанов Д.А. Родин ОРБИТАЛЬНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧТИ ПАРАБОЛИЧЕСКИХ КОМЕТ Вологодский государственный педагогический университет Лаборатория астрономических исследований В.П. Томанов, Д.А. Родин ОРБИТАЛЬНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧТИ ПАРАБОЛИЧЕСКИХ КОМЕТ Вологда 2013 2 УДК 523.64 Печатается по решению ББК 22.655.2 кафедры физики Т56 ВГПУ от 17.05.2013 г. Авторы монографии: В.П. Томанов, д.ф.-м. н., профессор кафедры физики (E-mail : tomanov@mail.ru); Д.А. Родин, аспирант кафедры физики; Рецензент: Л.И....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет Ю.Л. МУРОМЦЕВ, Д.Ю. МУРОМЦЕВ, В.А. ПОГОНИН, В.Н. ШАМКИН КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЗАДАЧАХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ, КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ И УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ Рекомендовано Научно-техническим советом ТГТУ в качестве монографии Тамбов Издательство ТГТУ 2008 УДК 33.004 ББК У39 К652 Рецензенты: Доктор экономических наук, профессор, заведующий кафедрой Мировая и национальная...»

«О.В. КАЗАРИН БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ МОНОГРАФИЯ Москва 2003 УДК 621.382.26 Казарин О.В. Безопасность программного обеспечения компьютерных систем. Монография. – М.: МГУЛ, 2003. – 212 с. В монографии рассмотрены теоретические и прикладные аспекты проблемы обеспечения безопасности программного обеспечения компьютерных систем различного назначения. Особое внимание уделено моделям и методам создания высокозащищенных и алгоритмически безопасных программ для...»

«2 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РФ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ А. И. Краюшкин, Л. И. Александрова, Н. И. Гончаров ИСТОРИЯ КАФЕДРЫ АНАТОМИИ ЧЕЛОВЕКА ВОЛГМУ Под редакцией профессора В. Б. Мандрикова Монография Волгоград, 2010 3 УДК 611:378.4 (09) (470.45) ББК 28.86:74 Авторы: зав. каф. анатомии ВолГМУ, проф., д–р мед. наук А. И. Краюшкин; проф., д–р мед. наук Л. И.Александрова; ассистент, канд. мед. наук Н. И. Гончаров; Рецензенты заслуженный...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ) Е.В. Черепанов МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ СОВОКУПНОСТЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ДАННЫХ Москва 2013 УДК 519.86 ББК 65.050 Ч 467 Черепанов Евгений Васильевич. Математическое моделирование неоднородных совокупностей экономических данных. Монография / Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ). – М., 2013. – С. 229....»

«Межрегиональные исследования в общественных наук ах Министерство образования и науки Российской Федерации ИНОЦЕНТР (Информация. Наука. Образование) Институт имени Кеннана Центра Вудро Вильсона (США) Корпорация Карнеги в Нью-Йорке (США) Фонд Джона Д. и Кэтрин Т. МакАртуров (США)       Данное издание осуществлено в рамках программы Межрегиональные исследования в общественных науках, реализуемой совместно Министерством образования и науки РФ, ИНОЦЕНТРом (Информация. Наука. Образование) и...»

«олег Кузнецов Правда о мифах КарабахсКого КонфлиКта олег Кузнецов Правда о мифах КарабахсКого КонфлиКта москва минувшее 2013 ББК 63.3(2)613 К 89 Олег Кузнецов Правда о мифах Карабахского конфликта. — М.: Минувшее, 2013. — 216. ISBN 978-5-905901-11-9 Монография историка, к.и.н. Олега Кузнецова, посвящена критическому разбору содержания некоторых эссе из сборника интернет-публикаций Станислава Тарасова Мифы о карабахском конфликте, в которых автор вольно или по недомыслию примитивизирует,...»

«Федеральное агентство по образованию РФ Казанский Государственный Архитектурно-Строительный Университет В.С. Изотов, Ю.А. Соколова Химические добавки для модификации бетона Монография ПАЛЕОТИП Москва 2006 УДК 691 ББК 38.33 И38 Печатается по решению редакционно-издательского совета КГАСУ Рецензенты: Ю.М. Баженов, заслуженный деятель науки и техники РФ, академик РААСН, доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой технологии вяжущих веществ и бетонов (Московский государственный...»

«МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения Е.И. Нестерова МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРТНОЙ КВАЛИМЕТРИИ И СЕРТИФИКАЦИИ СИСТЕМ КАЧЕСТВА В КИНЕМАТОГРАФИИ С.-Петербург 2004 г. 2 УДК 778.5 Нестерова Е.И. Методология экспертной квалиметрии и сертификации систем качества в кинематографии.- СПб.: изд-во Политехника,2004.с., ил. Монография посвящена формированию системного подхода к решению проблем...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина А.И. Тихонов Практика самопознания Иваново 2013 УДК130.122 ББК 20 Т46 Тихонов А.И. Практика самопознания / ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина. – Иваново, 2013. – 100 с. ISBN Данная монография – третья книга из цикла...»

«О. Ю. Климов ПЕРГАМСКОЕ ЦАРСТВО Проблемы политической истории и государственного устройства Факультет филологии и искусств Санкт-Петербургского государственного университета Нестор-История Санкт-Петербург 2010 ББК 63.3(0)32 К49 О тветственны й редактор: зав. кафедрой истории Древней Греции и Рима СПбГУ, д-р истор. наук проф. Э. Д. Фролов Рецензенты: д-р истор. наук проф. кафедры истории Древней Греции и Рима Саратовского гос. ун-та В. И. Кащеев, ст. преп. кафедры истории Древней Греции и Рима...»








 
© 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.