Физиолого-гигиеническая оценка спальных мешков как вида снаряжения специального защитно-спасательного назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.02, кандидат медицинских наук Гайворонская, Виктория Витальевна

• Гайворонская, Виктория Витальевна
• кандидат медицинских наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Гайворонская, Виктория Витальевна

Список принятых сокращений.

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса (обзор литературы).

1.1. Отдача тепла организмом при воздействии пониженных температур.

1.2. Современные представления о действии низких температур на организм человека.

1.3. Характеристика физиолого-гигиенических и теплозащитных свойств снаряжения и материалов одежды.

1.4. Современное состояние, проблемы и перспективы развития боевой индивидуальной экипировки.

1.5. Влияние экипировки на тепловое состояние и боеспособность военнослужащих в условиях низких температур.

Глава 2. Материалы и методика исследования.

2.1.Организация и объем исследований

2.2.Исследования с участием добровольцев испытателей.

2.3.Методика оценки функционального состояния.

2.4. Способ фиксации датчиков на поверхности тела человека.

2.5. Исследование функционального состояния сердечнососудистой системы.

2.6. Методика оценки микроклиматических факторов.

2.7. Методики анализа полученных результатов.

Глава 3 Экспериментально-теоретическое изучение теплоизолирующих свойств спальных мешков.80.

3.1. Результаты физиолого-гигиенической оценки опытных и серийных образцов спальных мешков в зависимости от их массы и теплоизолирующих свойств.

3.2. Сравнительная физиолого-гигиеническая оценка спальных мешков в зависимости от вида материала верха и утеплителя, и количества слоев утеплителя.

3.3. Сравнительная физиолого-гигиеническая оценка спальных мешков в зависимости от комбинаций с различным табельным ? обмундированием.

3.4. Результаты физиолого-гигиенических исследований опытных образцов спальных мешков в зависимости от их конструкции (раскроя).

3.5. Результаты физиолого-гигиенических исследований опытного образца спального мешка для сухопутных войск Вооруженных Сил РФ и спасателей МЧС и спального мешка ВМС

США при температуре воздуха минус 20° С.

Глава 4. Научное обоснование критериев выбора спальных мешков для оптимального выполнения практических задач.

4.1. Определение эффективности образцов снаряжения специального защитно-спасательного назначения.

4.2. Многокритериальная оценка образцов снаряжения специального защитно-спасательного назначения.

4.3. Обоснование по выбору и эффективному применению снаряжения специального защитно-спасательного назначения в условиях низких температур окружающей среды.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физиолого-гигиеническая оценка спальных мешков как вида снаряжения специального защитно-спасательного назначения»

Актуальность темы. В последние десятилетия наблюдается увеличение числа и масштаба аварий, катастроф, социальных и .военных конфликтов с человеческими жертвами и огромным материальным ущербом. В период с 1993 по 1997 годы на территории России произошло более тысячи крупных чрезвычайных ситуаций (ЧС), в результате которых погибло 12240 и пострадало 210 тысяч человек. ЧС становятся частыми и масштабными. Они способны поставить под угрозу безопасное проживание людей на огромных территориях, вызвать социально-политическую нестабильность. Общество становится зависимым от техносферы - ее разрушение равносильно катастрофе, а бесконтрольный неограниченный рост ЧС может привести к деградации окружающей среды. Поэтому сегодня защита населения от ЧС - это четко выраженная социальная функция государства (Шойгу С.К. с соавт., 1997). Эта функция реализуется в комплексе мер, среди которых важную роль играет медицина катастроф.

Одним из приоритетных направлений медицины катастроф является защита организма человека от низкотемпературного воздействия окружающей среды в экстремальных условиях жизнедеятельности, исследование влияния низких температур на организм человека (Нечаев ЭЛ., Фаршатов М.Н., 1994). Это связано с тем, что значительная часть территории России находится за полярным кругом и здесь сосредоточены существенные производственные и людские ресурсы. Продолжительность холодного времени года достигает в этих районах 10 месяцев, В этих регионах температура воздуха в ряде мест достигает минус 40-50°С, а скорость ветра - 20-30 м/с. Суровые климатические условия предъявляют повышенные требования к защите организма от холода, к поддержанию его теплового состояния.

Тепловое состояние человека зависит от ряда причин, но в большей степени от теплоизолирующих свойств одежды и защитного снаряжения. При использовании одежды и снаряжения с низкими теплозащитными свойствами развивается состояние гипотермии (Бобров Н.И. с соавт., 1979). Поэтому северные народы наряду с теплой одеждой традиционно применяют различные средства с высокими теплоизолирующими свойствами, например, спальные мешки из оленьего, собачьего пли волчьего меха для сна и отдыха в условиях сурового климата (Ав-цын А.П. с соавт., 1985).

Учитывая, что спасательные и другие неотложные работы в условиях завалов, разрушения зданий и сооружений и боевые действия проводятся непрерывно днем и ночью, в любую погоду, личный состав для эффективного отдыха должен быть обеспечен штатным снаряжением специального защитно-спасательного назначения (спальными мешками). Спальные мешки (СПМ) рассматриваются сейчас как обязательное снаряжение военнослужащих Основное назначение табельных СПМ - это обеспечение нормального сна и комфортного отдыха человека в условиях низких температур окружающей среды (Лопатин С.А. с соавт., 1995).

Во время Великой Отечественной войны ватные СПМ сыграли положительную роль при эвакуации зимой раненых и больных на неотапливаемых видах транспорта (Нечаев Э.А., Фаршатов М.Н., 1994).

Во время войны в Афганистане в холодные периоды года необходимо было обеспечивать весь личный состав штатными СПМ, но реально ими обеспечивалось лишь около 50 % военнослужащих. Тяжелые (масса 6,9-12,4 кг) и громоздкие ватные спальные мешки, выдаваемые личному составу, было трудно переносить, размещая на спине поверх вещевого мешка. По этой причине их приходилось держать в руках, что затрудняло маневренность личного состава (Лопатин С.А. с соавт., 1995).

В настоящее время в составе индивидуальной экипировки военнослужащих Российской армии (СВ, ВДВ), МЧС и частей специального назначения предусмотрено использование штатных СПМ в качестве элемента экипировки.

Существующая экипировка (вещевое имущество) отечественного производства не полностью соответствует современным требованиям, отражающим взгляды на выполнение боевых и специальных задач. Необходимость исследований в области разработки эффективных мер профилактики холодовых поражений определяется высокой летальностью при общем глубоком переохлаждении (до 55 %), резким снижением или потерей работоспособности, развитием ряда заболеваний (Чудаков А.Ю. с соавт., 1999). Однако на сегодняшний день не до конца исследованными и систематизированными остаются вопросы адекватного соответствия тактико-технических, физиолого-гигиенических и конструктивных характеристик спальных мешков (масса СПМ, рациональная конструкция, выбор материала для утеплителя, материалов для наружной поверхности мешка, количество слоев утеплителя и его распределение в спальном мешке) их фактическим теплоизоляционным свойствам и температурным диапазонам применения. Несмотря на большой интерес, проявляемый в последнее время к изучению способов, профилактики воздействия экстремальных факторов, вопрос защиты личного состава от холода остается окончательно не решенным (Нечаев Э.А., Фаршатов М.Н., 1994; Чудаков А.Ю. 2000)

Поэтому одной из главных задач Федеральной целевой программы на период до 2015 года является разработка и внедрение перспективных образцов экипировки и специального снаряжения для силовых структур России, обеспечивающих максимальную эффективность выполнения поставленных задач в широком диапазоне климато-географических условий. Это требование является исключительно важным для сохранения национальной безопасности России и обеспечения превосходства технического уровня отечественной экипировки над зарубежными аналогами (Шойгу С.К. с соавт., 1997).

Отечественные силовые структуры испытывают трудности в обеспечении военнослужащих необходимым имуществом. Многие подразделения нуждаются в специальных элементах экипировки, как-то: современные бронежилеты, разгрузочные жилеты, плащ-палатки, рейдовые рюкзаки и спальные мешки. Поэтому физиолого-гигиенические исследования спальных мешков как вида защитно-спасательного снаряжения для научного обоснования их использования является важной и актуальной задачей для повышения безопасности ) человека в чрезвычайных ситуациях.

Целью работы является разработка методики комплексной физиолого-гигиенической оценки спальных мешков как вида снаряжения и сравнительная оценка теплозащитных свойств существующих образцов спальных мешков.

Для достижения цели были поставлены следующие конкретные задачи.

1. Разработать и апробировать методику комплексной физиолого-гигиенической оценки спальных мешков как вида снаряжения.

2. Провести сравнительную оценку теплозащитных свойств существующих отечественных образцов спальных мешков, оценив влияние на эти свойства конструкции (раскроя), материала и массы утеплителя, а также свойств штатной экипировки личного состава СВ ВС РФ и МЧС.

3. Исследовать динамику функционального состояния человека во время сна в спальных мешках при минимально-допустимых температурах.

4. Разработать оптимальные и минимально допустимые нормативы температурного режима для сна военнослужащих СВ ВС РФ в течение 68 ч в спальных мешках в зависимости от комбинации с различным табельным обмундированием.

5. На основе проведенной работы обосновать ведущие критерии для практического выбора оптимальных моделей спальных мешков.

Научная новизна работы. Впервые обоснованы с использованием многокритериальной оценки и иерархического анализа требования к характеристикам качества испытываемых образцов спальных мешков. Выявлены закономерности теплоотдачи в исследованных образцах изделий. Разработана иерархическая модель характеристик качества образцов снаряжения специального защитно-спасательного назначения для оценки и выбора снаряжения, обеспечивающего поддержание теплового баланса человека в экстремальных условиях.

Предложена система элементов качества образцов снаряжения специального защитно-спасательного назначения, включающая группы показателей теплозащитных, эксплутационных, эргономических, функциональных и экономических свойств снаряжения.

Разработана методика определения совокупности эффективных образцов снаряжения специального защитно-спасательного назначения, основанная на принципах построения множества неденоминируемых альтернатив. Выявлена основанная на иерархическом структурировании системы показателей качества образцов снаряжения методика многокритериального оценивания и выбора эффективных образцов снаряжения специального защитно-спасательного назначения.

Практическая значимость работы. Обоснованы режимы использования СПМ с учетом температуры окружающей среды и комплекта обмундирования. Так, зоны оптимальных и минимально допустимых температур в спальных мешках массой от 2,6 кг до 3,3 кг с утеплителем их нетканого волокна в комбинации с ЛФО и ЗФО табельного обмундирования в зависимости' от скорости движения воздуха (0-0,1-0,5 м/с) составили соответственно:

- в летней форме одежды (теплоизоляция которой 0,11-0,13°С. м2/Вт) - от +2,8 С до -2,8 С и от -5°С до -11,7°С;

- в зимней форме одежды (шинель + теплое белье + ЛФО с общей теплоизоляцией 0,22-0,25 С. м2/Вт) - от -4 С до -9 С и от -13,2 С до -19,9 С;

- в зимней форме одежды нового образца "Бармица" (бушлат и брюки ватные + теплое белье + ЛФО с общей теплоизоляцией 0,43°С. м2/Вт) - от -12,4°С до 17,8°С и от -23,6°С до -30,б°С.

Полученные результаты, позволяют прогнозировать какие комплекты одежды необходимо использовать в зависимости от метеорологических условий при ночлеге в СПМ на открытой местности.

Установлено, что оптимальные температуры воздуха для четырехчасового сна в спальных рассматриваемых мешках составили от -1,4±0,1°С до -7,6±0,1°С, минимально допустимые от -8,7±0,1°С до -16,3±0,1°С.

Разработанная и апробированная в работе комплексная методика физиолого-гигиенической оценки спальных мешков как вида снаряжения может быть рекомендована для оптимизации практической работы профильных учреждений, занимающихся разработкой и оценкой эффективности СПМ.

Реализация работы. Результаты исследований использованы в рамках комплексной программы создания базовых комплектов экипировки для военнослужащих СВ, ВДВ и частей специального назначения при выполнении НИР "Пермячка" и "Бармица"(инв.№ 1014, 347; 1999).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработанный метод комплексной физиолого-гигиеническ'ой оценки спальных мешков как вида снаряжения с последующим иерархическим структурированием системы показателей качества образцов снаряжения и многокритериальным оцениванием и выбором наиболее эффективных образцов позволяет не только объективно оценивать свойства СПМ и снаряжения, но и определять оптимальные режимы их использования.

2. Выбор оптимальных моделей СПМ и снаряжения может быть осуществлен только по результатам комплексного анализа теплозащитных, конструктивных, эргономических, эксплуатационно-функциональных и экономических свойств изделия.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на Всеармейской научно-практической конференции 25-26 октября 2001 г., на V Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы защиты и безопасности" (2002г.), на научных совещаниях кафедры судебной медицины и НИЛ-7 ВМедА.

Публикации. По теме работы опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 35 рисунков. Состоит из введения, пяти глав (обзора литературы, описание методик исследования, результаты исследований и их обсуждение, заключение), выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 119 источников (из них 81 отечественных и 39 иностранных) и приложения (2 таблицы).

Заключение диссертации по теме «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (по отраслям наук)», Гайворонская, Виктория Витальевна

ВЫВОДЫ

1. Теплоизоляционные свойства спальных мешков определяются набором тканей по пакету, материалом теплоизоляционного слоя, его массой, объемом инертного воздуха в слоях утеплителя, количеством слоев утеплителя при многослойном распределении, толщиной слоев утеплителя и рациональной конструкцией (раскроем) СПМ. Наилучшей теплоизоляцией обладают спальные мешки с утеплителем из синтепона, шерстяного ватина, нетканого полотна, пенополипропилена. При одинаковой массе СПМ с утеплителем из синтепона лучшими теплоизоляционными свойствами обладают спальные мешки, конструктивно изготовленные в виде одного отсека, а не с двумя отсеками (головным и основным). При использовании СПМ первого типа чувство дискомфорта наступает позже на 2 часа, чем в СПМ, конструктивно устроенных из двух отсеков.

2. При использовании штатных и опытных спальных мешков различных типов отечественного производства при минимально допустимых температурах (-20±0,1°С ) более семи часов для испытуемых наступают дискомфортные условия.

3. Опытный отечественный спальный мешок с утеплителем "Теплин" из объемного полотна для спасателей МЧС по своим теплоизоляционным свойствам ничем не уступает лучшим зарубежным образцам СПМ аналогичного класса (1,29°С*м /ккал и 1,30°С*м /ккал соответственно). Согласно методу многокритериального оценивания на основе иерархического структурирования и анализа требований к характеристикам качества СПМ, для данного вида СПМ установлено итоговое значение приоритетов на последнем уровне иерархии равное 1=0,140 условных единиц. Максимально приближаются к нему по этому многоуровневому показателю из всех оцененных отечественных 23 СПМ только два образца - СПМ №6 второй серии исследований (односекционный СПМ с клапаном и застежкой - липучкой перекрывающей весь вход, весом 1.83 кг и утеплителем из нетканного полотна, расположенного равномерно по 20 мм. сверху и снизу) (1=0,10) и СПМ «Кокон 3» (1=0,09).

4. Изменения физиологических показателей функционального состояния организма добровольцев при семичасовом нахождении (сне) во всех изученных СПМ при минимально допустимых температурах воздуха не выходили за допустимые нормативные пределы. Термическая нагрузка по изменению теплосодержания в большинстве I случаев не выходила за пределы допустимых нормативных уровней

2 9

12±0,1 ккал/(м *час) и составляла от -5±0,1 до -13,5±0,1 ккал/(м *час). Средневзвешенная температура кожи к концу исследования находилась в пределах оптимальной физиологической нормы - 33,2±0,1°С и колебалась в пределах от 32,7±0,1°С до 33,7±0,1°С.

Температура кожи стопы в большинстве случаев к концу исследований была не ниже 28±0,1°С и в среднем составляла 29,8±0,1°С. Ректальная температура снижалась на 0,7±0,1-0,9±0,1°С. Снижение тепло содержания в организме в среднем составляло 56±0,1 ккал, с колебаниями от 33±0,1 до 74±0Д ккал. Изменение частоты пульса в среднем составляло - 8±1 уд/мин (от +4±1 до -22±1 уд/мин).

5. Исследованные спальные мешки не обеспечивают отдых (сон) в течение 8 ч при температуре воздуха минус 20±0,1°С. Максимальная продолжительность такого отдыха в опытном спальном мешке для СВ ВС РФ и спасателей МЧС с теплоизолятором "Теплин" и изделия аналогичного класса для ВМС США составляет 4 ч.

6. Установлено, что в число системы ведущих путей и способов • оптимизации теплового обмена при разработке СПМ как минимум должна входить оценка пяти групп свойств: теплозащитных, конструктивных, эргономических, эксплуатационно-функциональных и экономических. Разработанный метод многокритериальной оценки табельных и опытных образцов СПМ рекомендуется как оптимальный способ оперативной и прогностической оценки СПМ.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Необходимо ввести на снабжение в войска спальные мешки (изделия новых образцов), отвечающие современным требованиям, в которых будет снижена масса мешка за счет создания многослойных утеплителей с высокими теплоизолирующими свойствами. В настоящее время могут быть рекомендованы СПМ с утеплителями, изготовленными из мелкоячеистой ткани "Теплин", группы "Thinsulate " (С, CS, CDS), приближающимися по теплоизолирующим свойствам к пуху водоплавающих птиц; утеплитель из синтетического пуха аналог HOLLOFIBR, теплее, легче и компактней синтепона. Верх (чехол) СПМ необходимо изготавливать из влаго-ветрозащитных непромокаемых тканей, устойчивых к ультрафиолету (ткань - таслан, нейлон и т.п.), сшитых высокопрочной лавсановой нитью, нагружаемые места усилить Z-образными швами. Все швы должны быть "теплыми", т.е. не сквозными. Застежка - "молния" усиленная - "трактор". Дополнительные застежки - "липучки (Велкро), чтобы молния не расстегивалась. Раздельные затяжки горловины и капюшона. Под дном должны нашиваться ремни для фиксации коврика или к низу СПМ необходимо крепить ограничительные лямки-направляющие (крепление "липучка") для предотвращения соскальзывания мешка с коврика-гамака во время сна. Чехол-мешок из непромокаемой ткани (чтоб сохранить СПМ сухим). На чехле и мешке нашить противопоставленные ручки-лямки для извлечения мешка. Лямки-стяжки для сжатия мешка в 2-3 раза.

2. Необходимо продолжить разработку табельного обмундирования военнослужащих СВ, ВДВ, частей специального назначения и спасателей МЧС, сочетающегося в виде модулей со спальными мешками и позволяющего отдыхать (спать) в этом обмундировании не менее четырех часов в зонах минимально допустимых температур окружающей среды.

3. При действии автономных специальных групп в горах или спасателей в зонах сильных разрушений в комплект экипировки (горной, спасательной, ВДВ) должно быть включено дополнительное снаряжение - палатка купольная двухслойная (высотная, альпинистская) для защиты от ветра с москитной сеткой при входе; надувная подушка-подголовник и коврик-гамак (складной, рулонный) 190 х 50 см толщиной 10-15 мм из вспененного полиуретана (полипропилена) с оболочкой из непромокаемой ткани со стяжками.

4. Для практической работы профильных учреждений, занимающихся разработкой и оценкой эффективности СПМ как вида снаряжения рекомендуется апробированная в работе комплексная методика сравнительной физиолого-гигиенической оценки СПМ. Методика с одной стороны учитывает оптимальное сочетание объективно необходимого уровня безопасного пребывания спасателей в СПМ для сна и отдыха и с другой стороны учитывает оптимальный перечень требований к эксплуатационно-производственным характеристикам СПМ.

5. Дальнейшие перспективы применения СПМ как вида снаряжения должны быть связаны как с поиском новых теплоизоляционных материалов, особенно для наружного покрытия СПМ, так и с оптимизацией физиолого-гигиенических соотношений в системе «человек- СПМ - среда» нацеленных на защиту здоровья спасателей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат медицинских наук Гайворонская, Виктория Витальевна, 2005 год

1. Авцын А.П., Жаворонков A.A., Марачев А.Г. А.П. Патология человека на Севере. М.: Медицина, 1985. И-16 с. ¡

2. Ажаев А.Н. Физиолого-гигиеничеекие аспекты действия ¡ высоких и низких температур. М.: Наука, 1979.- 261 с. 1 1 |

3. Айдаралиев A.A. Температурные взаимоотношения различных органов и тканей в условиях высокогорья // Адаптация водных животных. Адаптация к условиям гор и гипоксии.

4. Новосибирск, 1970. С. 19-20. ji

5. Акимов Г.А., Алишев В.Н., Бернштейн В.А.', Буков В.А. Общее охлаждение организма. JL, 1977. - 184 с. \ 1

6. Алюхин Ю.С. Механика и энергетика ¡сердца при| прогрессирующей гипотермии // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. Т.,78. № 12. 1992.-С. 132- 140. ! ' 'i

7. Алюхин Ю.С. Дыхание и кровообращение в терминальныхстадиях глубокой гипотермии // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. Т. 80,№5.-1994.-С. 46-53. ,

8. Антонов В.Ф. Термодинамика биологических систем // Биофизика / Под ред. Б.Н.Тарусова и О.Р.Кольса. М.: Высшая школа,1968.-С. 13-48. ! ■i

9. Аптэр Б.А. Холод и организм. JL, 1964. - 81 с.

10. Арокина Н.К., Дымникова Л.П. Возникновение холодовой'iдрожи при локальном нагревании гипоталамуса крысы в условиях1 иммерсионной гипотермии // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. Т. 82,10/11,- 1996.-С. 108-114. Ii

11. Арьев Т.Я. Отморожения. Л., 1963. - 54 с. |

12. Арьев Т.Я. Холодовая травма // Патологическая физиология экстремальных состояний. М.: Медицина, 1973. - С. 224-237.i