| Карточка | Таблица | RUSMARC | |
|
|
Губайдуллин, С. Р. Модернизация боевой одежды пожарных: выпускная квалификационная работа по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность. Направленность: Пожарная безопасность [Электронный ресурс] / С. Р. Губайдуллин; Уфимский университет науки и технологий, Стерлитамакский филиал, Естественнонаучный факультет, Кафедра химии и химической технологии ; научный руководитель Р. Н. Швецов ; консультант Н. Р. Файзуллина. — Стерлитамак, 2025. — 58 с. — <URL:https://elib.bashedu.ru/dl/diplom/SF/2025/ENF/GubaydullinSR_20.03.01_ZSPB_bak_2025_VKR.pdf>.Дата создания записи: 10.02.2025 Тематика: Пожарная безопасность; бакалавриат; ВКР; одежда пожарных УДК: 614.84 ББК: 35.10н6 Коллекции: Квалификационные работы бакалавров и специалистов; Общая коллекция Разрешенные действия: –
Действие 'Прочитать' будет доступно, если вы выполните вход в систему и будете работать на компьютерах в читальных залах Библиотеки
Группа: Анонимные пользователи Сеть: Интернет |
Права на использование объекта хранения
| Место доступа | Группа пользователей | Действие | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Локальная сеть Библиотеки | Аутентифицированные пользователи |
|
||||
| Локальная сеть Библиотеки | Все | |||||
| Интернет | Аутентифицированные пользователи |
|
||||
|
Интернет | Все |
Оглавление
- 9cd5750dd4a18323d0e17231befeb7bf4f541fe1f314524b52c2a72a10eafa4d.pdf
- ed9baff4e9141f38188bffa6e72699b6af7a8db96f4575cc2ccfb95573fbda6b.pdf
- ed9baff4e9141f38188bffa6e72699b6af7a8db96f4575cc2ccfb95573fbda6b.pdf
- 1.2. Новые трудносплавляемые материалы для боевой одежды пожарного
- 1.3. Эргономичный дизайн комплекта боевой одежды для пожарных
- ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОМАТЕРИАЛОВ
- 2.1. История развития нанотехнологии
- Выделено три периода развития терминологии нанотехнологий, приведены примеры терминов, которые указывают о развитии данной отрасли знаний.
- Нанотехнология – область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка нанометра.
- Одним из основателей нанотехнологии считается Ричард Фейнман, накануне 1960 г., продемонстрировавший целесообразность и неизбежность тотальной наноминиатюризации технологий в лекции «Внизу полно места», прочитанной перед студентами Калифорнийского тех...
- Первый период (1960–1973 гг.) характеризовался созданием уменьшенной копии механизмов и появлением прототерминов данной области знания: карбон, молекула, атом, полимер, электрон.
- Второй период (1974–1985 гг.) характеризуется созданием методов обработки механизмов и материалов и появлением следующих терминов: нанотехнологии, сканирующая туннельная микроскопия. В Оксфордском словаре термин nanotechnology имеет следующую определе...
- Третий период (1986 – 2012 гг.) характеризуется созданием микромеханизмов на атомном и молекулярном уровне и появлением следующих терминов: геном, полинуклеотид, миниатюрная пластина, наночастицы, разновидность фотоэлектронной спектроскопии.
- 2.2. Классификация наноматериалов и нанообъектов
- Нанотехнологии представляют собой совокупность методов, позволяющих управляемо создавать и изменять наноматериалы, а также интегрировать их в крупные системы с функциональными возможностями. Эти технологии базируются на манипуляции атомами и молекулам...
- В нанопроизводстве выделяют два ключевых подхода: «сверху вниз» и «снизу вверх». Первый метод предполагает уменьшение крупных материалов (так называемых массивных) до частиц нанометрового масштаба. Второй подход, напротив, основывается на формировании...
- Наноматериалы представляют собой дисперсные или массивные вещества, состоящие из структурных элементов, таких как зерна, кристаллиты, блоки или кластеры, размеры которых в хотя бы одном измерении не превышают 100 нанометров. Благодаря своим нанометров...
- Все вещества в начальном состоянии или после определенного обработки (измельчения) имеют разную степень дисперсности, размер составляющих частиц можно не увидеть невооруженным глазом.
- Объекты с размерами в пределах 1-100 нм принято считать нанообъектами, но такие ограничения являются весьма условными. При этом данные размеры могут касаться как всего образца (нанообъектом является весь образец), так и его структурных элементов (нано...
- Главное достоинство нанообъектов и наноматериалов заключается в том, что их небольшие размеры обуславливают появление уникальных свойств, которые отсутствуют у этих веществ в их массивной форме.
- Характеристики наноматериалов напрямую связаны с их структурой, которая отличается большим количеством границ раздела, включая границы зерен и тройные стыки, где сходятся три зерна. Исследование таких структурных особенностей является ключевой задачей...
- Классификация по размеру. По размерному признаку нанообъекты разделяют на три типа: нульмерные / квазинульмерные (0D), одномерные (1D), двумерные (2D).
- Нанообъекты (0D) – это наночастицы (кластеры, коллоиды, нанокристаллы и фуллерены), содержащие от нескольких десятков до нескольких тысяч атомов, сгруппированных в связи или ансамбли в форме клетки. В этом случае частица имеет нанометровые размеры во ...
- Наночастицы– это нанообъекты, у которого все характерные линейные размеры имеют один порядок величины (до 100 нм). Как правило, наночастицы имеют сферическую форму и, если они имеют ярко выраженное упорядоченное размещение атомов (или ионов), то их на...
- Нанообъекты одномерные (1D) – углеродные нанотрубки и нановолокна, наностержни, нанопровода, то есть цилиндрические объекты с одним измерением в несколько микрон и двумя нанометровыми. В данном случае один характерный размер объекта, по крайней мере н...
- Нанообъекты двумерные (2D) – покрытие или пленки толщиной несколько нанометров на поверхности массивного материала (подложке). В этом случае только одно измерение – толщина должна нанометровые размеры, два других являются макроскопическими.
- ГЛАВА 3. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ БОЕВОЙ ОДЕЖДЫ ПОЖАРНЫХ
- 3.1. Материалы, применяемые для изготовления боевой одежды пожарных
- Современная российская боевая одежда для пожарных справляется с основными задачами, но имеет ряд серьезных недостатков. Хотя нормативы пожарной безопасности (НПБ 157-99 и НПБ 196-2000) четко определяют требования к противопожарной защите, они недостат...
- На фоне этих проблем активно изучается зарубежный опыт, но его адаптация требует осторожного подхода, поскольку российские и зарубежные подходы к тушению пожаров значительно различаются. Таким образом, внедрение зарубежных разработок должно учитывать ...
- Ключевые требования к боевой одежде пожарного можно свести к трем основным пунктам: надежная защита, функциональность и эргономичность.
- Защита – боевая одежда пожарного должна защищать носителя от открытого огня, высокой температуры, воды, агрессивных химических сред, механических воздействий, а также соответствовать климатическим условиям.
- Функциональность – форма, пропорции, конструкция боевой одежды пожарного в целом и каждая отдельная деталь, а также цветовая гамма, должны нести смысловую нагрузку и отвечать своей функции.
- Первые два пункта требований отражены в НПБ и в целом соблюдаются производителями боевой одежды.
- Эргономичность – боевая одежда пожарного должна быть легкой, способствовать движению и максимальному комфорту при тяжелых физических нагрузках.
- Достижение требований к боевой одежде пожарного возможно благодаря применению современных высокотехнологичных материалов и конструкций, разработанных с учетом анатомических особенностей, физиологии и динамики движений человека. За последние годы появи...
- Особое внимание уделяется тканям на основе арамидных волокон, таких как кевлар, номекс, терлон и тварон. Они отличаются высокой огне- и термостойкостью, устойчивостью к агрессивным средам и превосходными физико-механическими характеристиками. Комбинир...
- Рис. 3.1. Динамика применения материалов и тканей из арамидных волокон при изготовлении специальной защитной одежды пожарных (% от общего количества специальных материалов и тканей)
- 3.2. Арамидное волокно
- Название "арамидные волокна" (арамиды) связано с их химической структурой, в основе которой находятся бензольные кольца, соединенные амидными связями. Эти волокна отличаются высокой степенью ориентации структуры, что придает им исключительную прочност...
- Арамидные волокна выделяются низкой плотностью и превосходной удельной прочностью, что делает их лучшими среди большинства армирующих материалов промышленного производства. По модулю упругости они уступают только углеродным и борным волокнам. Сверхпро...
- Процесс их производства обычно включает две основные стадии:
- - синтез и выделение полимера.
- - приготовление формовочного раствора и формование волокон из него.
- Такая методика обеспечивает получение материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, востребованных в различных отраслях.
- Процесс синтеза арамидных волокон начинается с растворения полимера в специальном растворителе, после чего его осаждают с использованием воды. Полимер тщательно промывают и сушат. Для приготовления формовочного раствора полимер растворяют в концентрир...
- Характеристики и недостатки арамидных волокон:
- Прочностные характеристики:
- Основной недостаток — слабость в поперечном направлении, что делает жгуты менее устойчивыми к растяжению, сжатию и изгибу.
- Попытки усилить межмолекулярное взаимодействие привели к созданию материала М-5, который превосходит арамиды по прочности на сжатие (1,5 ГПа против 0,35–0,45 ГПа). Однако сложная технология производства ограничивает его применение.
- Устойчивость к внешним факторам:
- Склонность к влагопоглощению, что ослабляет механическую прочность.
- Подверженность старению, ухудшению характеристик со временем и под воздействием ультрафиолета.
- Термостойкость:
- Высокая температура стеклования обеспечивает устойчивость к экстремально высоким температурам.
- Материалы сохраняют размеры и прочность при температуре до
- 350–450 C, демонстрируя устойчивость к открытому пламени.
- Эти свойства делают арамидные волокна востребованными в производстве материалов для экстремальных условий, хотя для их эффективного использования требуется учитывать технологические и эксплуатационные ограничения.
- 3.3. Материалы, применяемые для изготовления боевой одежды пожарного
- Современные материалы для защитной спецодежды пожарных, в том числе ткани на основе волокон Kevlar и Nomex, а также льняные волокна, играют ключевую роль в обеспечении их эксплуатационных характеристик. Свойства таких тканей, включая прочность, разрыв...
- Волокна и ткани для спецодежды:
- Kevlar и Nomex:
- Kevlar обеспечивает высокую прочность и устойчивость к разрывам.
- Nomex — это запатентованный материал компании DuPont, сочетающий метаарамидные, параарамидные и антистатические волокна. Он имеет уникальную термостойкость, не поддерживает горения и сохраняет защитные свойства на протяжении всего срока службы без доп...
- Эти волокна защищают от воздействия высоких температур, открытого пламени, электрической дуги и расплавленного металла.
- Отличия Nomex:
- Термостойкость ткани обеспечивается химической структурой волокна, а не антипиреновой пропиткой, что делает защитные свойства постоянными.
- В 2 раза легче аналогов на основе хлопка с огнестойкой пропиткой, обеспечивает комфорт в жарких условиях, позволяя воздуху и пару свободно проходить.
- Сохраняет прочность и размерную стабильность после 200 стирок, в отличие от хлопковых тканей, которые теряют свойства уже после 50 стирок.
- Пировитекс:
- Разработанный в России материал "Пировитекс", созданный ЗАО "АСО", обладает высокой устойчивостью к разрывным нагрузкам и превосходит многие аналоги, включая "Силотекс 97".
- Соответствует или превосходит требования ГОСТ и успешно применяется в отечественном производстве боевой одежды пожарных.
- Технологические особенности:
- За рубежом популярны мембранные ткани, такие как CROSSTECH®, которые обеспечивают водонепроницаемость, при этом позволяя испаряться поту, предотвращая перегрев.
- В России мембранные ткани используются в производстве одежды ЗАО "АСО" (Санкт-Петербург), что повышает её эксплуатационные показатели и комфорт для пользователя.
- Преимущества тканей на основе Nomex®:
- Эффективная защита от термических рисков.
- Повышенный комфорт при носке.
- Длительный срок службы и экономическая выгода.
- Надежность и соответствие международным стандартам безопасности.
- Заключение:
- Использование высокотехнологичных тканей, таких как Nomex и материалы с обработкой "Пировитекс", повышает безопасность, комфорт и долговечность спецодежды. В условиях пожара она обеспечивает не только физическую защиту, но и время для эвакуации, что д...
- Водозащитные паропроницаемые и воздухопроницаемые мембраны широко используются в практике зарубежных компаний, занимающихся разработкой и производством боевой одежды для пожарных. Такие мембраны снижают физиологическую нагрузку на пожарного, делают ко...
- Таблица 3.1 - Требования, предъявляемые к теплофизическим материалам и тканям
- В последнее время в составе материалов, выпускаемых отечественными производителями, боевая одежда пожарного получила применение полупроницаемых мембран из специальных полимерных материалов, обладающих воздухо- и паропроницаемостью, но при этом являющи...
- Рис. 3.2. Состав многослойного защитного пакета боевой одежды пожарного с использованием «дышащей» мембраны
- ГЛАВА 4. МОДЕРНИЗАЦИЯ И ИСПЫТАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ ПОЖАРНЫХ
- 4.1. Комплексная оценка качества специальной защитной одежды пожарных
- Представлен метод комплексной оценки качества специальной защитной одежды пожарных, который включает методики проведения теоретических и экспериментальных исследований различных элементов спецодежды по всем параметрам, определяющим технический уровень...
- Во-первых, тепловые воздействия относятся к числу основных характеристик обстановки при пожарах и являются одним из главных факторов, опасно воздействующих на пожарного.
- Во-вторых, тепловые факторы пожара являются одной из наиболее частых причин травматизма и гибели пожарных.
- В-третьих, степень тепловой защиты специальной защитной одежды определяет оперативно-тактические возможности личного состава при тушении пожаров.
- Наконец, обеспечивая хорошую защиту от тепловых воздействий, специальная защитная одежда пожарного, как правило, в достаточной степени защищает его и от влияния неблагоприятных климатических факторов. Кроме того, тепловые воздействия относительно легк...
- Невозможно создать качественную защитную одежду, которая обеспечивала бы безопасные условия труда, без научно обоснованных технических требований к ней, а также методов оценки её качества на всех этапах единого процесса «НИОКР - серийное производство ...
- Комплексность оценки заключается в том, что при ее проведении используются комплексные показатели, характеризующие сразу несколько свойств, связанных между собой и зависящих друг от друга. Так, свойства и показатели назначения, то есть защитные свойст...
- Метод комплексной оценки включает в себя экспериментальную проверку материалов и тканей, теплогидроизоляционных пакетов, а также комплектов защитной одежды в целом при различных тепловых воздействиях, а также теоретические исследования с использование...
- В экспериментальную проверку включаются лабораторные, полигонные и эксплуатационные испытания. Опыт исследования различных видов специальных защитных одежд (СЗО) для пожарных показывает, что эти испытания, взаимно дополняя друг друга, позволяют провод...
- В процессе разработки метода комплексной оценки были изучены и обоснованы четыре критерия, по которым можно оценивать системы защиты окружающей среды (СЗО) в рамках теоретических исследований и экспериментальной проверки. С их помощью определяется эфф...
- Рис. 4.1. Метод комплексной оценки СЗО пожарных
- Первый критерий – термическое разрушение материалов, тканей, фурнитуры и соединений деталей в швах, которое характеризуется температурой ТТР и временем τТР начала термических разрушений. При этом оцениваются размеры термических разрушений (прогар, обу...
- Второй критерий – изменение физиологических параметров пожарного при работе в СЗО. Значения этих параметров зависят от типа СЗО, видов выполняемых работ, опасных факторов производственной среды и также влияют на допустимое время работы в СЗО. Эти пара...
- Третий критерий – предельно допустимая температура (ТПД) на внутренней стороне материала, теплозащитного пакета или в пространстве под спецодеждой, а также время её достижения (τПДТ). Проведенные исследования показали, что предельно допустимым локальн...
- Четвертый критерий – изменение характеристик материалов и тканей, входящих в состав теплозащитного пакета, за время τПД, как при однократном использовании специальной защиты одежды (СЗО), так и за весь срок эксплуатации. Для боевой одежды и СЗО ПТВ ва...
- В зависимости от величины теплового воздействия допустимое время τЭ работы в специальных защитных одеждах (СЗО) определяется либо временем достижения предельно допустимой температуры τПДТ, либо временем начала термического разрушения τТР. Исходя из те...
- Таким образом, показатель безопасности, который является параметром теплоустойчивости системы при пожаре, применительно с СЗО пожарных вычисляется по формуле (4.1):
- Этот показатель учитывает как допустимое время работы, так и запас времени, необходимый для выхода из зоны теплового воздействия. При этом должен соблюдаться принцип равнотеплоустойчивости элементов средств защиты от чрезвычайных ситуаций (СЗО), наско...
- 4.2. Теоретическая модель теплообмена в системе
- Теоретическая модель теплообмена в системе «человек – СЗО пожарного – окружающая рабочая среда при пожаре» включает в себя следующие задачи:
- - Теплообмен между СЗО и окружающей средой.
- - Теплообмен в многослойной конструкции СЗО в одномерной постановке.
- - Теплообмен между телом человека и СЗО. При решении одномерной задачи радиационно-кондуктивного теплообмена в многослойных конструкциях считаем, что они представляют собой пакет разнородных материалов различной толщины, включая воздушные прослойки, р...
- Изменение температуры Тк во времени τ и по координате X в одномерном слое многослойной конструкции, состоящей из к слоям, записываем одномерным дифференциальным уравнением (4.2):
- 4.3. Особенности исследования и испытание специальной защитной одежды пожарных
- Особенности исследования боевой одежды диктуются тем обстоятельством, что она является наиболее широко применяемым видом средств защиты органов (СЗО) для пожарных. Боевая одежда используется либо в качестве средства защиты на всех типах пожаров, либо ...
- – возможность восстановительного ремонта;
- – совместимость с другими видами СЗО;
- – способность сохранять необходимый уровень защитных характеристик в течение длительного периода эксплуатации;
- – защита от неблагоприятных климатических факторов;
- – возможность многократной очистки от производственных загрязнений. Исходя из этого, огромную роль при оценке качества боевой одежды играют эксплуатационные или заменяющие их испытания (например, методы искусственного старения). Для проведения эксплуа...
- Боевая одежда для пожарных, предназначенная для северных регионов, должна обеспечивать защиту человека от температуры окружающего воздуха до -50 C и ниже. Учитывая, что в районах с резко континентальным климатом максимальные летние температуры достиг...
- Для оценки качества боевой одежды для северных регионов разработана методика климатических камерных испытаний с участием добровольцев. В климатической камере создаются условия, соответствующие предельным рабочим температурам, на которые рассчитана эта...
- Особенности исследований боевой одежды для северных регионов с использованием методов математического моделирования связаны с необходимостью учитывать:
- – потери тепла при дыхании и испарении при осуществлении теплообмена между телом человека и боевой одеждой. Эти потери желательно учитывать в расчетах, так как боевая одежда не является изолирующим средством защиты;
- – цикличность воздействия на пожарного повышенных и пониженных температур;
- – широкий диапазон значений коэффициента теплоотдачи в зависимости от температуры окружающего воздуха и скорости обтекания наружной поверхности боевой одежды.
- Специальная одежда для защиты от повышенных тепловых воздействий является сложным в эксплуатации изделием, используемым, как правило, при тушении крупных и длительных пожаров, сопряженных с воздействием на человека тепловых потоков большой интенсивнос...
- – подтверждаются защитные, эргономические и физиолого-гигиенические показатели изделия;
- – отрабатываются тактические приемы использования СЗО ПТВ;
- – анализируется полученная информация для включения в ремонтную и эксплуатационную документацию;
- – ведется сбор и обработка статистических данных для определения показателей надежности изделия.
- С учетом жестких условий эксплуатации надежность изделий, относящихся к специальной защитной одежде (СЗО) индивидуальной защиты, выходит на первый план. Особенности требований к материалам и конструктивному исполнению специальной защитной одежды изоли...
- Принципы конструирования специальной защитной одежды. Существует несколько принципов конструирования специальной защитной одежды для различных категорий, работающих в зависимости от номенклатуры, условий эксплуатации и применяемых материалов. В настоя...
- - В начале разрабатывается простая модель и затем постепенным усложнением конструкции создается весь базовый ряд.
- - Работа начинается с создания наиболее сложной модели.
- Путь от простой модели к более сложным в ряде случаев не позволяет сразу разработать модель, которая учитывала бы все требования к конструктивному исполнению различных типов средств защиты органов (СЗО) одного назначения.
- Этот метод можно использовать при конструировании относительно простых моделей, например, боевой одежды. При создании более сложной по конструктивному исполнению защитной одежды (СЗО ПТВ, СЗО ИТ) целесообразно идти вторым путем.
- Обычно используются два варианта конструктивного исполнения: в первом варианте СЗО состоит из отдельных элементов: куртки и брюк (полукомбинезона); основой второго варианта является комбинезон.
- Оба варианта имеют свои преимущества и недостатки. Важным моментом создания СЗО для пожарных является разработка объемных конструкций, что обеспечивает постоянные воздушные зазоры и улучшает защитные и физиолого-гигиенические свойства изделия.
- Испытания специальной защитной одежды для пожарных.
- Разработка новых видов продукции потребовала и новых методик испытаний, в частности камерных (климатические, огневые испытания), с созданием нагрузок, соответствующих предельным, на которые рассчитана СЗО. Для огневых испытаний комплектов СЗО пожарных...
- Рис. 4.2. Общий вид испытательного стенда «Термоманекен»
- Этот испытательный комплекс позволяет проводить полномасштабные испытания при различном тепловом воздействии (лучистый тепловой поток, газовоздушная среда с высокой температурой в условиях естественной и принудительной конвекции, открытое пламя) с пос...
- Испытательный комплекс представляет собой специальную камеру, в которой размещается пустотелый металлический манекен с одиннадцатью встроенными датчиками температуры или теплового потока в точках, соответствующих точкам для измерения средневзвешенной ...
- Кроме того, в комплексе предусмотрены четыре мобильные газовые горелки для создания газовоздушной среды с заданной температурой или воздействия на манекен открытым пламенем, а также электронагревательные панели для генерации потока ИК-излучения (рис. ...
- Рис.4.3. Воздействия на манекен открытым пламенем на стенде "Термоманекен"
- Регистрирующее устройство и компьютерная программа позволяют в ходе эксперимента на мониторе компьютера строить графики изменения температуры окружающей среды и подкостюмного пространства во времени, наблюдать на изображении манекена зоны конструкции ...
- Таблица 4.1 – Развития ожогов в течение минуты с начала испытания на термоманекене
- ГЛАВА 5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ БОЕВОЙ ОДЕЖДЫ
- 9cd5750dd4a18323d0e17231befeb7bf4f541fe1f314524b52c2a72a10eafa4d.pdf
Статистика использования
|
|
Количество обращений: 0
За последние 30 дней: 0 Подробная статистика |