Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе "человек-одежда-окружающая среда"



Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда
Способ и устройство для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе человек-одежда-окружающая среда

 


Владельцы патента RU 2537029:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") (RU)

Группа изобретений относится к измерительной технике. В способе определения интенсивности конвективного теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда -окружающая среда» для определения массового расхода воздуха скорость его движения измеряется в нескольких точках по трем характерным сечениям, рассчитывается расход воздуха и проверяется выполнение закона его сохранения. В аэродинамическом устройстве содержатся вентиляторная, подготовительная и теплообменная камеры, верхний и боковой воздухозаборники, которые снабжены измерительными сетками, интегрирующими прирост температуры воздуха в процессе теплообмена с поверхностью тепловой модели тела человека, приборами и конструктивными элементами для оценки расхода воздуха в характерных сечениях. Достигается повышение точности определения интенсивности конвективного теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда - окружающая среда». 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения интенсивности конвективного теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда - окружающая среда».

Для количественной оценки конвективного теплообмена необходимо определить значения плотности теплового потока с поверхности тепловой модели тела человека за счет горизонтального и вертикального воздушных потоков. Расчет производится по приросту энтальпии воздуха до и после контакта с поверхностью теплообмена.

Известны способ и устройство для определения конвективных потерь человека, основанные на определении прироста энтальпии воздуха за телом человека с помощью термометрических сеток, интегрирующих прирост температуры (см. B.C. Кощеев «Физиология и гигиена индивидуальной защиты от холода». - М.: Медицина, 1981 г. - с.72-73).

Недостаток способа: не предусмотрен контроль за расходом и температурой воздуха в вертикальном потоке, обусловленным гравитационной разностью плотностей воздуха в пограничном слое и окружающей среде, что не позволяет оценивать теплообмен человека с окружающей средой за счет естественной конвекции. Однако автор отмечает, что даже в условиях сильного ветра теплоотдача за счет естественной конвекции вносит вклад в тепловой баланс и должна быть учтена в расчетах.

Недостатками конструкции являются: отсутствие устройств для разделения воздушного потока на вертикальную и горизонтальную составляющие, отсутствие выравнивающих сеток, что не обеспечивает равномерность набегающего воздушного потока в зоне теплообмена с телом испытуемого. Проведение экспериментальных исследований предусматривает участие человека, что усложняет процесс экспериментальных исследований.

Наиболее близкими по технической сути и достигаемому результату является способ и устройство для определения конвективного теплообмена и скорости испарения влаги в системе «человек - одежда - окружающая среда» (см. патент РФ №2205403, МПК G01N 33/36, опубл. 27.05.2003).

Способ основан на предположении, что тепло, снятое с поверхности модели тела человека, набегающим воздухом распределяется между вертикальным и горизонтальным воздушными потоками. Поэтому расчетные формулы справедливы только в том случае, если воздух в камере не участвует в других термодинамических процессах, то есть когда расход воздуха в сечениях, проходящих по набегающему, вертикальному и горизонтальному потокам, подчиняется закону сохранения. Недостатком способа является невозможность контроля за выполнением закона сохранения расхода воздуха в характерных сечениях потока.

Конструкция аэродинамической камеры не позволяет получить поток воздуха с заданными параметрами, интегрировать прирост температуры воздуха при контакте с поверхностью теплообмена. Механические измерительные приборы не позволяют автоматизировать процесс сбора и обработки результатов измерений.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности определения интенсивности теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда - окружающая среда» за счет вынужденной и естественной конвекции.

Указанная задача достигается тем, что в способе определения комбинированного теплообмена в системе «человек - одежда - окружающая среда», в котором для определения конвективной составляющей теплового потока с поверхности физической модели тела человека используют аэродинамическое устройство, на поверхность тепловой модели тела человека, размещенной в теплообменной камере с верхним концентратором вертикального воздушного потока и боковым концентратором горизонтального воздушного потока, надевают исследуемый пакет одежды, в теплообменную камеру подают стабилизированный воздушный поток, определяют массовый расход по среднеинтегральным значениям скорости его движения, получаемым на основании измерений скоростей движения, получаемых на основании измерений скоростей движения в каждом из трех характерных сечений, при этом измерение скоростей движения производится в двадцати четырех точках сечения, проходящего по теплообменной камере, в четырех точках сечения, проходящего по выходному отверстию верхнего концентратора вертикального воздушного потока, и в девяти точках сечения, проходящего по выходному отверстию бокового концентратора горизонтального воздушного потока, при этом учитывается закон сохранения расхода:

Rт.о=Rв.к+Rб.к

где: Rт.о - расход воздуха в теплообменной камере, кг/с;

Rв.к - расход воздуха в верхнем концентраторе воздушного потока, кг/с;

Rб.к - расход воздуха в боковом концентраторе воздушного потока, кг/с,

при соблюдении которого

по результатам замеров температуры воздуха в вышеуказанных сечениях рассчитывают разность температур воздуха в сечении, проходящем по теплообменной камере, и в сечении, проходящем по выходному отверстию верхнего концентратора вертикального воздушного потока, а также разность температур воздуха в сечении, проходящем по теплообменной камере, и в сечении, проходящем по выходному отверстию бокового концентратора горизонтального воздушного потока, после чего по произведению теплоемкости воздуха, его массового расхода в каждом из указанных сечений и соответствующей разности температур в каждом из концентраторов определяют величину конвективного теплового потока за счет смешанной и вынужденной конвекции с поверхности модели элемента тела человека или поверхности пакета одежды и по ней осуществляют оценку конвективного теплообмена и прогнозирование теплового состояния человека в условиях эксплуатации одежды при различных охлаждающих воздействиях.

Указанная задача достигается тем, что аэродинамическое устройство для определения конвективного теплообмена и скорости испарения влаги в системе «человек - одежда - окружающая среда», содержащее последовательно соединенные по ходу воздушного потока вентиляторную камеру для генерирования воздушного потока с трехфазными асинхронными двигателями, на валах которых закреплены вентиляторы, подготовительную камеру для стабилизации воздушного потока с системой выравнивающих сеток и открывающимся измерительным окошком для измерения температуры поверхности теплообмена бесконтактным методом и теплообменную камеру с размещенными в ней тепловой моделью элемента тела человека, выполненной в виде вертикального цилиндра, и измерительными сетками с первичными преобразователями температуры, интегрирующими прирост температуры воздушного потока до и после контакта с поверхностью теплообмена, верхним концентратором вертикального воздушного потока с первичным преобразователем температуры и чувствительным элементом термометра-термоанемометра, боковым концентратором горизонтального воздушного потока с первичными преобразователями температуры и регулировочным узлом для ввода чувствительного элемента термометра-термоанемометра, измерительными отверстиями для ввода в них чувствительного элемента термометра-термоанемометра и крепежными элементами для закрепления на них чувствительного элемента термометра-термоанемометра.

Сущность изобретения поясняется схемами (фиг 1-7), где:

- на фиг.1 представлен внешний вид установки (для повышения наглядности боковая стенка аэродинамической камены условно показана прозрачной);

- на фиг.2 представлен принцип измерения скорости движения воздуха в теплообменной камере;

- на фиг.3 представлен внешний вид бокового воздухозаборника с регулировочным узлом и сменными пластинами;

- на фиг.4 представлена схема движения воздуха в теплообменной камере (для повышения наглядности боковая стенка теплообменной камены условно показана прозрачной);

- на фиг.5 представлены схемы измерения скорости движения воздуха в сечении I;

- на фиг.6 представлены схемы для измерения скорости движения воздуха в сечении II;

- на фиг.7 представлены схемы для измерения скорости движения воздуха в сечении III.

Аэродинамическое устройство содержит вентиляторную камеру 1 с трехфазными асинхронными двигателями 2, на валах которых закреплены вентиляторы 3; подготовительную камеру 4 с системой выравнивающих сеток 5 и открывающимся измерительным окошком, выполненным в стенке камеры 6; теплообменную камеру 7 с измерительными сетками 8, открывающимися измерительными отверстиями 15, в которые вводится чувствительный элемент термометра-термоанемометра 16, крепежными элементами 17, на которые устанавливается крепежная площадка, на которой закреплена раздвигающаяся антенна термометра-термоанемометра 18, в которой расположена тепловая модель элемента тела человека, выполненная в виде вертикального цилиндра 9; боковой воздухозаборник 10, оснащенный регулировочным узлом 19 с пазами 20, в которые устанавливается одна из сменных пластин 21, отличающихся друг от друга размерами выходного сечения, а также крепежными элементами 22 и измерительными отверстиями 23, верхним воздухозаборником 11, снабженным измерительным кольцом 12 для размещения в вертикальном воздушном потоке первичных преобразователей температуры 13 и скорости движения 14 воздушного потока.

Аэродинамическое устройство работает следующим образом: в вентиляторной камере за счет вентиляторов, установленных на валах трехфазных асинхронных двигателей, генерируется воздушный поток, который стабилизируется, проходя систему выравнивающих сеток подготовительной камеры, и поступает в теплообменную камеру. Посредством первичных преобразователей температуры, закрепленных на первой измерительной сетке, регистрируется начальная температура воздушного потока.

Двигаясь по теплообменной камере, воздух проходит через сечение I, в котором взаимодействует с поверхностью теплообмена (поверхностью физической модели тела человека или модели пакета одежды, размещенного на поверхности физической модели тела человека).

Модель элемента тела, в горизонтальном сечении, имеет цилиндрическую форму. При ее обтекании воздушный поток разделяется на две составляющие, в каждой из которых могут формироваться воздушные вихри. В процессе контакта с поверхностью теплообмена, воздух нагревается за счет чего формируется восходящий поток, который усиливается за счет разности давлений внутри и снаружи камеры.

При взаимодействии этих потоков в теплообменной камере наблюдается достаточно сложная картина движения воздуха, параметры которой определяются экспериментальным режимом, оцениваемым по среднеинтегральной скорости движения воздуха в сечении.

Вертикальный воздушный поток поступает в отверстие верхнего воздухозаборника, проходя сечение II.

Горизонтальная составляющая воздушного потока проходит вторую измерительную сетку с двенадцатью первичными преобразователями температуры и регулировочный узел, по которому проходит сечение III, после чего выходит из аэродинамической камеры через отверстие сменной пластины, которое позволяет получать различную скорость движения воздуха в теплообменной камере.

Учитывая закон сохранения, величина расхода воздуха в сечении I теплообменной камеры должна быть равно сумме расходов воздуха в верхнем и боковом воздухозаборниках. То есть должно выполняться соотношение (1):

Массовый расход воздуха в каждом сечении рассчитывается по формуле (2) по величине площади сечения (Si, м2), скорости движения (υi, м/с) и плотности (ρ, кг/м3) воздуха в сечении:

По результатам замеров температуры воздуха в сечениях I и II может быть рассчитана разность температур воздуха до контакта с рабочей поверхностью тепловой модели тела человека и в выходном отверстии верхнего воздухозаборника (Δt1, °C) по известной формуле (3):

где tnI - значения температуры воздуха по сечению I воздушного потока, °C; tII - значения температуры воздуха в сечении II, °C; SII - площадь сечения II, м2.

По величине Δt1 и известному значению удельной теплоемкости воздуха (с, Дж/(кг·К)), можно определить конвективный тепловой поток (Q, Вт) в верхнем воздухозаборнике по известной формуле (формула 4):

По результатам замеров температуры воздуха в сечениях I и III может быть рассчитана разность температур воздуха до контакта с рабочей поверхностью тепловой модели тела человека и в выходном отверстии бокового воздухозаборника (Δt2, °C) по известной формуле (5):

где tnI - значения температуры воздуха по сечению I воздушного потока, °C; tIII - значения температуры воздуха в сечении III, °C; SIII - площадь сечения III, м2.

По величине Δt2 и известному значению удельной теплоемкости воздуха (с, Дж/(кг·К)), можно определить конвективный тепловой поток в боковом воздухозаборнике (Q2, Вт) по известной формуле (6)

Точность оценки конвективного теплообмена зависит от точности измерения скорости движения воздуха в характерных сечениях устройства.

Из-за сложной картины воздушных потоков измеренное значение скорости движения воздуха в точке определяется не только соответствующей компонентой скорости, но и локальными флуктуациями. Поэтому повышение точности оценки связано с увеличением числа точек измерения с последующим интегрированием полученных значений скорости движения воздуха.

При проведении измерений используется многоканальный термоанемометр-термометр ТТМ-2. Каждый из чувствительных элементов прибора смонтирован в телескопической антенне, раздвигание которой позволяет задавать глубину введения чувствительного элемента в соответствующее отверстие теплообменной камеры устройства на одной из высот. Благодаря малым размерам чувствительный элемент оказывает незначительное влияние на характер и скорость воздушного потока.

Измерение скорости движения воздуха в сечении I проводится в нескольких точках, абсцисса каждой из которых определяется расстоянием от стенки теплообменной камеры, ордината - высотой над уровнем пола.

При проведении замеров чувствительный элемент необходимо зафиксировать в потоке воздуха в строго определенном положении. Для этого основание антенны 16 (фиг.2) фиксируется на крепежной площадке 18. Антенна раздвигается на необходимую величину, после чего чувствительный элемент вводится в открывающееся измерительное отверстие в боковой стенке теплообменной камеры 15. Отверстия выполняются на нескольких высотах в соответствии с ординатами точек измерения, согласно выбранной схеме. Крепежная площадка устанавливается на соответствующей паре крепежных элементов 17 теплообменной камеры. После измерения скорости движения воздуха в точке чувствительный элемент извлекается из теплообменной камеры, измерительное отверстие закрывается. Длина антенны корректируется в соответствии со значением абсциссы следующей точки. Чувствительный элемент вновь вводится в теплообменную камеру, а крепежная площадка устанавливается на соответствующей паре крепежных элементов.

При измерении скорости движения воздуха в сечении II чувствительный элемент термоанемометра-термометра ТТМ-2 вводится в трубку измерительного кольца, за счет вращения которого может быть изменено положение измеряемой точки.

Измерение скорости движения воздуха в сечении III аналогично измерению в сечении I: антенна термоанемометра-термометра ТТМ-2 раздвигается на величину, определяемую абсциссой оцениваемой точки, и вводится в открывающееся измерительное отверстие. Крепежная площадка с зафиксированной на ней антенной устанавливается на соответствующую пару крепежных элементов. После измерения скорости движения воздуха в точке чувствительный элемент извлекается из теплообменной камеры, измерительное отверстие закрывается. Длина антенны корректируется в соответствии со значением абсциссы следующей точки. Чувствительный элемент вновь вводится в теплообменную камеру, а крепежная площадка устанавливается на соответствующей паре крепежных элементов.

Количество и взаимная ориентация точек в сечениях выбираются исходя из требования выполнения закона сохранения расхода. Рассмотрим несколько схем расположения точек для измерения скорости движения воздуха в различных сечениях устройства.

В сечении I: схема 1 является наиболее трудоемкой и предполагает снятие замеров в 24 точках, расположенных равномерно по сечению (фиг.5). В схеме 2 выбраны точки, расположенные в выраженном течении потока, в схеме 3 также предполагает проведение измерений в 24 точках, однако они смещены на 50 мм в сторону тепловой модели тела человека относительно точек схемы 1.

В сечении II: в схеме 1 замеры скорости движения воздуха проводятся в 4 точках (фиг.6), в схеме 2 точки смещены к краю кольца, схема 3 представлена одной точкой, по центру сечения.

В сечении III: в схеме 1 замеры скорости движения воздуха проводятся в 9 точках (фиг.7), в схеме 2 - в шести точках - по три на каждой высоте, которые разделяют сечение на три равные части, в схеме 3 - в одной точке по середине сечения.

В таблице №1 представлены значения расхода воздуха, рассчитанные на основе различных схем измерения скорости движения воздуха в характерных сечениях устройства.

Как видно, при реализации измерений по схеме 1 для вех трех сечений, погрешность при расчете закона сохранения расхода не превышает 5%. Подобная точность является достаточной для прикладных исследований. При реализации схемы 2 в сечении I повышает погрешность в выполнении закона сохранения расхода до 18%.

Измерение скорости движения воздуха в сечении III посредством схемы 2 и 3 приводит к возрастанию погрешности на 18-40% в зависимости от режима работы устройства.

Таблица 1
Результаты оценки расхода воздуха в сечениях устройства при различных схемах измерения скорости его движения
Скорость движения воздуха в устройстве, м/с Схема 1 Схема 2 Схема 3
Сечение I
0,5 0,218 0,215 0,18
2,0 0,665 0,59 0,52
4,5 1,5 1,4 1,2
Сечение II
0,5 0,081 0,07 0,092
2,0 0,103 0,920 0,112
4,5 0,076 0,066 0,098
Сечение III
0,5 0,143 0,135 0,146
2,0 0,594 0,57 0,63
4,5 1,5 1,47 1,58

Смещение точек сечения III в сторону стенок измерительного кольца приводит к снижению среднеинтегрального значения скорости движения воздуха и, как следствие, возрастанию погрешности. При использовании одной точки результаты измерения скорости движения воздуха оказываются выше среднеинтегрального значения в сечении, что приводит к возрастанию погрешности в оценке массового расхода воздуха.

Для определения конвективного теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда - окружающая среда» на рабочей поверхности тепловой модели элемента тела задают и поддерживают необходимую температуру исходя из необходимого режима проведения испытаний. На поверхность тепловой модели элемента тела надевают исследуемый пакет одежды, представленный системой цилиндрических рукавов, размещаемых поверх друг друга. Теплообменную камеру закрывают крышкой с размещенным в ней верхним воздухозаборником. В измерительном кольце, смонтированном в выходном отверстии верхнего воздухозаборника, закрепляют чувствительный элемент термометра-термоанемометра ТТМ-2 и первичный преобразователь температуры.

В регулировочном узле устанавливают сменную пластину, которая выбирается в зависимости от моделируемых условий ветра.

Аэродинамическую установку выводят на стационарный режим, после чего измеряют соответствующие термодинамические параметры воздуха, участвующего в теплообмене, и рабочего тела тепловой модели элемента тела. Для этого:

- прикладные программы для обработки первичных преобразователей температуры и преобразователей термоанемометра-термометра ТТМ-2 включают в режим опроса;

- снимают 10-12 показаний скорости движения воздуха в сечениях I, II, III согласно выбранной схеме, для чего телескопические антенны чувствительных элементов многоканального термометра-термоанемометра ТТМ-2, зафиксированные на крепежных площадках, раздвигают до необходимой величины, открывают соответствующие измерительные отверстия в теплообменной камере и боковом воздухозаборнике, вводят в них чувствительные элементы, крепежные площадки устанавливают на крепежные элементы теплообменной камеры или бокового воздухозаборника. После снятия необходимого числа показаний скорости движения воздуха чувствительные элементы извлекаются из измерительных отверстий, длина антенны корректируется за счет ее раздвигания или сдвигания. Чувствительный элемент вновь вводится в теплообменную камеру, а крепежная площадка устанавливается на соответствующей паре крепежных элементов.

Далее, по формуле (1) вычисляют расходы воздуха в сечениях I, II, III и проверяют выполнения закона сохранения расхода (2). В случае выполнения закона сохранения расхода по формулам (3-6) вычисляют тепловой поток за счет смешанной и вынужденной конвекции с поверхности модели элемента тела человека или поверхности пакета одежды.

Предложенные способ и устройство позволяют повысить точность определения численных значений конвективного теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда - окружающая среда», что обеспечивает уточненное прогнозирование теплового состояния человека в условиях эксплуатации одежды при различных охлаждающих воздействиях, а также позволяет обосновывать принципиально новые конструктивные решения спецодежды для индивидуальной защиты человека от неблагоприятных охлаждающих воздействий.

1. Способ определения конвективного теплообмена в системе «человек - одежда - окружающая среда», в котором для определения конвективной составляющей теплового потока с поверхности физической модели тела человека используют аэродинамическое устройство, на поверхность тепловой модели тела человека, размещенной в теплообменной камере с верхним концентратором вертикального воздушного потока и боковым концентратором горизонтального воздушного потока, надевают исследуемый пакет одежды, в теплообменную камеру подают стабилизированный воздушный поток, определяют массовый расход по среднеинтегральным значениям скорости его движения, получаемым на основании измерений скоростей движения, получаемых на основании измерений скоростей движения в каждом из трех характерных сечений, при этом измерение скоростей движения производится в двадцати четырех точках сечения, проходящего по теплообменной камере, в четырех точках сечения, проходящего по выходному отверстию верхнего концентратора вертикального воздушного потока, и в девяти точках сечения, проходящего по выходному отверстию бокового концентратора горизонтального воздушного потока, при этом учитывается закон сохранения расхода:
Rт.о=Rв.к+Rб.к
где: Rт.о - расход воздуха в теплообменной камере, кг/с;
Rв.к - расход воздуха в верхнем концентраторе воздушного потока, кг/с;
Rб.к - расход воздуха в боковом концентраторе воздушного потока, кг/с,
при соблюдении которого
по результатам замеров температуры воздуха в вышеуказанных сечениях рассчитывают разность температур воздуха в сечении, проходящем по теплообменной камере, и в сечении, проходящем по выходному отверстию верхнего концентратора вертикального воздушного потока, а также разность температур воздуха в сечении, проходящем по теплообменной камере, и в сечении, проходящем по выходному отверстию бокового концентратора горизонтального воздушного потока, после чего по произведению теплоемкости воздуха, его массового расхода в каждом из указанных сечений и соответствующей разности температур в каждом из концентраторов определяют величину конвективного теплового потока за счет смешанной и вынужденной конвекции с поверхности модели элемента тела человека или поверхности пакета одежды и по ней осуществляют оценку конвективного теплообмена и прогнозирование теплового состояния человека в условиях эксплуатации одежды при различных охлаждающих воздействиях.

2. Аэродинамическое устройство для определения конвективного теплообмена и скорости испарения влаги в системе «человек - одежда - окружающая среда», содержащие последовательно соединенные по ходу воздушного потока вентиляторную камеру для генерирования воздушного потока с трехфазными асинхронными двигателями, на валах которых закреплены вентиляторы, подготовительную камеру для стабилизации воздушного потока с системой выравнивающих сеток и открывающимся измерительным окошком для измерения температуры поверхности теплообмена бесконтактным методом и теплообменную камеру с размещенными в ней тепловой моделью элемента тела человека, выполненной в виде вертикального цилиндра, и измерительными сетками с первичными преобразователями температуры, интегрирующими прирост температуры воздушного потока до и после контакта с поверхностью теплообмена, верхним концентратором вертикального воздушного потока с первичным преобразователем температуры и чувствительным элементом термометра-термоанемометра, боковым концентратором горизонтального воздушного потока с первичными преобразователями температуры и регулировочным узлом для ввода чувствительного элемента термометра-термоанемометра, измерительными отверстиями для ввода в них чувствительного элемента термометра-термоанемометра и крепежными элементами для закрепления на них чувствительного элемента термометра-термоанемометра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при расчете параметров строения тканых текстильных материалов под действием любых нагрузок.

Изобретение относится к области аналитики и может быть использовано для исследования и оптимизации режимов формования изделий из полимерных композиционных материалов.

Изобретение относится к легкой промышленности Способ заключается в подготовке образца материала в форме круга, закреплении его на держателе, выполненном в виде полусферы с иглой и жестко закрепленном на основании, выполненном в виде полой камеры, с круговыми отверстиями, направленными в сторону полусферы, без возможности вертикального перемещения и при соотношении диаметров образца и полусферы 4:1, обеспечении предварительного движения образца материала за счет вертикального прерывистого потока воздуха, подаваемого через отверстия камеры, определении коэффициента драпируемости материала, который рассчитывают как процент отношения разницы площадей исходного образца и его горизонтальной проекции после деформации к площади исходного образца и определении анизотропии драпируемости материала в долевом и поперечном направлениях по соотношению длин осевых линий на горизонтальной проекции образца, проведенных через центр проекции.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств трикотажных полотен для одежды в текстильной и легкой промышленности.

Изобретение относится к области оптико-физических исследований состава естественных материалов, таких как шерсть и растительные волокна (лен, хлопок, шелк и др.), и может быть использован в текстильной промышленности, в зоотехнике, при археологических исследованиях, при определении качества сырья и изготовленной из него продукции.

Изобретение относится к области легкой промышленности и может быть использовано для определения раздвигаемости нитей текстильных материалов. Устройство для оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов содержит средства фиксации исследуемого образца, средства нагружения исследуемого образца в виде выполненного с возможностью управления величиной нагружения мотора-редуктора, средства измерения величины нагружения и перемещения нитей и процессор, который через микроконтроллер и блок сопряжения связан с мотором-редуктором.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов.

Изобретение относится к оборудованию для швейной промышленности, в частности, к техническим средствам для экспериментальной оценки повреждаемости нитей текстильных материалов при изготовлении швейных изделий.

Изобретение может быть использовано для измерения основных технологических структурных параметров, связанных с периодичностью структуры текстильных материалов, при текущем автоматическом контроле.

Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности и предназначено для объективной оценки определения силы трения текстильных полотен.

Изобретение относится к области испытаний текстильных материалов, главным образом трикотажных полотен, с целью определения деформационных характеристик полотна, необходимых для определения величин конструктивных прибавок и пределов заужения при проектировании плотно облегающих изделий за счет определения малых значений деформаций при двухосном растяжении. В стенде для определения деформационных свойств трикотажного полотна корпус выполнен в виде стоек, жестко закрепленных по углам двух горизонтально расположенных рам, под нижней из которых расположено основание корпуса с регуляторами положения по высоте, на котором в центре располагается растягивающий узел, состоящий из расположенных перпендикулярно друг к другу двух пар зажимов с губками, а на верхней раме, на кронштейнах, установленных перпендикулярно к смежным сторонам рамы, размещены две регулирующие нагрузку шкив гайки, связанные пассиками со шкив гайками, относящиеся к шпилькам тягам, находящимся по середине каждой из сторон верхней рамы, и имеющие высоту не менее половины стороны верхней рамы ограничители движения вокруг шпилек, каждая противоположная из которых соединена с одним тензодатчиком и парой зажимов через направляющий блок посредством тянущих длинномерных тел. Достигается повышение точности и надежности определения. 4 ил.

Группа изобретений относится к легкой промышленности, в частности к определению механических характеристик швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек). Способ для механических испытаний швейных материалов и соединений заключается в том, что, нагружая закрепленный на установке образец материала через объемный рабочий орган в виде пуансона полусферической формы, получают на регистрирующем средстве в виде осциллографа электрические сигналы от тензодатчиков, связанных через упругие элементы с испытуемым образцом, отражающие действующие силы на участках испытуемого образца по осям 0X, 0Y, 0Z, по которым судят о многоосной деформации образца материала, далее, зная размерные параметры образца материала, находят искомые напряжения, действующие на этих участках образца, причем искомые напряжения на образце материала определяют в динамике при действии непрерывного процесса изнашивания его при циклической нагрузке, путем сравнения напряжения в образце материала в начале цикла испытаний и в конце определяют влияние износа на механические характеристики испытуемого материала, а при использовании режима влажно-тепловой обработки перед нагружением в зону деформирования образца швейного материала пропускают пар через сквозные отверстия на всей рабочей поверхности пуансона. Также описана установка для реализации указанного способа. Достигается повышение надежности определения и качества швейных материалов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано преимущественно для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок. Сущность: нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия образца, которую определяют из соотношения. Устройство содержит испытательный стол, нагрузку, измерительную шкалу, указатель изменения положения нагрузки, первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, ось, соединенную одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамку, закрепленную на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части. Технический результат: расширение области применения и повышение точности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к текстильному материаловедению, а точнее к обеспечению формоустойчивости одежды на любом участке, и может найти применение в швейной и текстильной промышленности при проектировании одежды и оценке свойства формоустойчивости готовой одежды. Представлен способ определения формоустойчивости одежды, согласно которому испытуемый образец подвергают механическому воздействию с последующей фиксацией результатов этого воздействия, причем образец закрепляют на поверхности заполненной воздухом, соединенной с датчиком давления и закрепленной в зоне шарнирного соединения трубчатых элементов испытательного устройства индикаторной подушечки, измеряют начальный диаметр индикаторной подушечки вместе с образцом a0 и начальную величину выпуклости поверхности образца b0, далее совершают изгиб устройства в зоне индикаторной подушечки на угол не менее 90°, по окончании которого фиксируют величину давления ρ в индикаторной подушечке, конечный диаметр индикаторной подушечки с образцом aк, конечную величину выпуклости поверхности образца bк, определяют напряжение σ, возникшее на этом участке в образце при изгибе устройства по формуле где ρ - величина давления в индикаторной подушечке, Па; h0 - толщина образца, мм; b0 - начальная величина выпуклости поверхности образца, мм; bк - конечная величина выпуклости поверхности образца, мм; a0 - начальный диаметр индикаторной подушечки, мм; aк - конечный диаметр индикаторной подушечки, мм, по величине которого делают рекомендации по размерам прибавок, обеспечивающих формоустойчивость одежды. Также описано устройство для определения формоустойчивости одежды. Достигается повышение точности и надежности определения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для оценки деформационных свойств и раздвигаемости нитей текстильных материалов при механическом нагружении, в частности при шитье. Устройство содержит средства фиксации исследуемого образца, средства его нагружения, включающие мотор-редуктор с приводом, который связан посредством винтовой передачи и упругих элементов с подвижной кареткой, несущей гребенку с набором игл, зажим и опорную подложку для исследуемого образца, при этом каретка выполнена с возможностью вариативного положения рабочих органов. Устройство содержит также средства регистрации и оценки информативных параметров, выполненные в виде трех оптически активных элементов и веб-камеры, скоммутированных с процессором, который посредством блока сопряжения и микроконтроллера связан с мотором-редуктором. Заявленное устройство позволяет повысить информативность, объективность и достоверность оценки деформационных свойств, а также упростить процедуру их измерения. 1 ил.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для определения драпируемости материалов для одежды. Для этого пробу материала в форме круга с заранее размеченными осями в продольном и поперечном направлениях фиксируют на основном диске в центре с иглой. Сверху накладывают грузовой диск и фиксируют сверху за иглу трехлепестковым зажимом. Затем пробу материала поднимают и опускают пять раз вдоль жестко закрепленного стержня, максимально приближают срезы свисающей части материала к поверхности планшетного сканера и фиксируют положение кронштейна с помощью винта. Площадь горизонтальной проекции пробы материала и длины осевых линий после деформации определяют с помощью планшетного сканера, подключенного к компьютеру. Полученную цифровую информацию обрабатывают с помощью программ ЭВМ. Коэффициент драпируемости определяют как отношение разницы площадей пробы материала и ее горизонтальной проекции после деформации к площади пробы материала. Способ позволяет повысить точность искомых параметров за счет получения четкой проекции срезов свешивающейся части пробы материала в натуральную величину, при минимальных затратах времени. Изобретение позволяет определить анизотропию свойств материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств материалов в текстильной и легкой промышленности. Согласно способу образец из испытуемого материала подвергают сдвигу до появления диагональной складки и возвращают в исходное состояние, определяют усилие и работу сдвига в процессе нагружения, причем после сдвига образец выдерживают 15 минут в нагруженном состоянии, определяют падение усилия в образце и после возвращения в исходное состояние определяют резильянс. Достигается повышение информативности и надежности определения. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области легкой промышленности и может быть использовано для определения раздвигаемости нитей текстильных материалов. Устройство для измерения параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов содержит неподвижный и условно подвижный зажимы для фиксации исследуемого образца, средства его нагружения в виде мотора-редуктора с приводом, управляемого процессором посредством микроконтроллера и блока сопряжения, подвижную каретку, несущую игольчатую гребенку, средства измерения величины перемещения нитей образца, которые включают оптически активные элементы и веб-камеру, связанную с процессором, а также средства измерения величины нагружения. Средства измерения величины нагружения выполнены в виде тензометрической измерительной системы диафрагменного типа, которая связана с процессором через микроконтроллер и блок сопряжения. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы устройства и увеличение точности оценки параметров раздвигаемости нитей, а также повышает срок эксплуатации. 1 ил.

Группа изобретений относится к оценке функционирования адсорбирующего гигиенического изделия. Представлен способ определения содержания влаги в адсорбирующем гигиеническом изделии, в частности в подгузнике, используемой при недержании прокладке или подгузнике, женской прокладке, причем гигиеническое изделие предварительно, предпочтительно при заданных условиях, загружают влагой и затем плоско расправляют, при этом на плоской протяженности расправленного гигиенического изделия определяют множество зонированных участков измерений и на соответствующих участках измерений или в отношении соответствующих участков измерений производят отбор соответствующей измеряемой величины в виде количества жидкости, содержащегося в соответствующем участке измерений. Также описано устройство для осуществления вышеуказанного способа. Достигается повышение надежности оценки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для комплексной оценки свойств соединений деталей швейных изделий, полученных механическими и физико-химическими способами, а также для выбора оптимальных параметров их образования. Способ заключается в построении многомерного чертежа и определении оптимизирующей области изменения технологических параметров для заданных значений показателей качества соединений путем нахождения пересечения гиперповерхности с гиперплоскостью уровня, при этом гиперповерхность задают экспериментальными данными механических свойств швов, а гиперплоскости уровня - оптимальными значениями показателей качества, причем в процессе поиска особенностей пересечения указанных гиперповерхности с гиперплоскостью уровня вначале выделяют наиболее значимые характеристики механических швов исследуемого соединения, а также технологические параметры его образования, варьируя которыми задают режимы такого соединения, затем определяют механические свойства последнего стандартными методами, получая искомый набор точек, характеризующих зависимость механических свойств исследуемого соединения от технологических параметров его образования. Достигается получение объективной оценки свойств соединений деталей швейных изделий по нескольким показателям качества одновременно, а также возможность выбора оптимальных технологических параметров их образования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Наверх