name: Совершенствование методов проектирования женской теплозащитной одежды для климатических условий криосферы
keyword_list: спецодежда теплообмен теплоаккумулирующие материалы гибридные оболочки криосфера технологии швейных изделий проектирование одежды Женская теплозащитная одежда
abstract: Объект исследования: материалы и процессы проектирования и оценки женской теплозащитной одежды.
  Цель работы: расширение функций и эксплуатационной эффективности женской теплозащитной одежды на основе гибридных оболочек в охлаждающих условиях криосферы.
  Методы исследования: исследования выполнены с применением методов системного анализа, алгоритмизации, методов микроструктурных исследований, в том числе методов с использованием оборудования оптической и электронной микроскопии; методов текстильного материаловедения, методов термометрии, методов планирования эксперимента, вероятностных методов и методов математической статистики. Решение теоретических задач опиралось на применение классических научных подходов в теории тепломассообмена, аналитической геометрии. Применены методы 3d- геометрического моделирования микроструктур, методы компьютерного конструирования одежды; методы графической визуализации и интерпретации данных с использованием современных цифровых технологий и программных средств.
  Достигнутые результаты: 
  Предложена концепция для проектирования теплозащитной одежды, в качестве системной основы которой определена «криосфера» как «совокупность компонентов земной системы на поверхности суши и океана и под ней, которые заморожены», для которой установлены основные эксплуатационные факторы: лёд в различных фазах, чаще всего сопровождающий человека и одежду в виде снега и ледяных частиц, а на отдельных территориях северных морских акваторий в сочетании с частицами морской соли в режиме отрицательных температур, которые в совокупной концепции криосферы для проектирования одежды ранее в исследованиях не представлены.
  Разработана 3х-уровневая система матриц кодировки и на их основе алгоритм определения климато-параметрических исходных данных для повышения адресности проектных решений в теплозащитной одежде.
  Определены и описаны особенности модели тела женщины, учтённые на этапе математического моделирования как теоретической основы проектирования женской теплозащитной одежды.
  Обосновано и предложено создание женской функциональной теплозащитной одежды с встроенной функцией мониторинга и управления физической активностью женщины в холоде.
  Разработана, изготовлена и применена для исследований специальная установка для измерения разрывных характеристик текстильных материалов и швов швейных изделий в режиме фактического охлаждения. На разработанное устройство получен Патент на изобретение № 2694111 «Экспериментальная установка для исследования охлажденных текстильных материалов».
  Разработана специальная методика циклического промерзания теплозащитной одежды, характеризующая режим промышленной эксплуатации одежды для имитационных условий исследований материалов. Установлены новые зависимости и модели, описывающие свойства материалов, швейных ниток и швов в климатических условиях криосферы, которые легли в основу разработанного алгоритма определения износоустойчивых оболочек для конфекционирования пакетов материалов женской теплозащитной одежды
  Разработана и исследована новая упрочненная комплексная швейная нить на базе текстурированной полиэфирной основы с включением в структуру тонковолокнистого высокомолекулярного кристаллизованного полимерного волокна «Фторопласт-4» (Ф-4), которая позволила увеличить прочность шва поверхности теплозащитного швейного изделия из различных тканей до 12,7% (с учетом фазовой заморозки, в том числе при воздействии морской соли).
  В результате проведенных микроструктурных исследований разработаны 3D-модели объемной микроструктуры актуальных полиэфирных волокнистых утеплителей как основы новых композиционных материалов и гибридных теплозащитных оболочек из них.
  Предложена и описана концепция формирования новых гибридных теплозащитных оболочек с малообъемными полимерными материалами с ТАМ на основе трех методов, среди которых обоснован и апробирован наиболее адаптивный для швейного производства - метод послойной интеграции МОПМ с ТАМ в гибридную оболочку из волокнистых утепляющих полотен.
  Разработана система кодирования признаков и параметров моделей структуры поликомпонентных гибридных теплозащитных оболочек для одежды и на ее основе разработана кодированная модель определенной структуры, получаемой по методу «М-Combo», для которой экспериментально установлены взаимозависимости технических параметров (толщины, плотности, процентного содержания теплоаккумулирующих компонент), а также модели зависимости теплопроводности от температуры и доли активных полимерных компонент.
  Для гибридных оболочек с терморегулирующими свойствами и защитой от снеговой нагрузки на основе комплекса теплофизических исследований разработана зависимость теплопроводности гибридного полотна от температуры и доли капсулированных функциональных компонент, которая позволила с помощью эргономического нормирования одежды установить ограничения до 40% на интегрирование текстильных ТАМ в утепляющую оболочку для условий отрицательных температур среды.
  Предложен и установлен специальный коэффициент, определяющий усредненную долю поверхности женских курток, обладающих свойствами снега, что важно для математического описания процессов теплообмена через одежду.
  Модель системы теплообмена «Женщина – теплозащитная одежда - холодная среда криосферы - снег» расширена с помощью разработанных исходных данных о геометрических и тепловых параметрах тела женщины, для чего были проведены специальные экспериментальные исследования биотермической параметризации тела женщины в климатической камере.
  На основе математического моделирования теплообмена представленной выше системы установлены обоснованные ограничения для состава гибридных теплозащитных оболочек одежды с точки зрения их тепловой, эргономической эффективности и антиснеговой функции.
  Разработаны рекомендации для проектирования гибридных оболочек и пакетов теплозащитной женской одежды.
  Разработанные в диссертации алгоритмы проектных процедур интегрированы в маршрут автоматизированного проектирования одежды и апробированы на базе двух опорных САПР одежды, позволяя расширить возможности автоматизации проектных решений в области конфекционирования и конструирования женской теплозащитной одежды с учетом климатических условий криосферы.
  Обосновано и разработано модельное и инженерное решение женского теплозащитного костюма от факторов криосферы с комплексом снегозащитных свойств и средств. 
  Разработан способ мониторинга и оценки эргономических характеристик одежды и человека в одежде, реализованный в женском теплозащитном костюме с функцией управления безопасным режимом физической работы в холоде. Получен Патент РФ на полезную модель RU 190542 «Теплозащитный костюм с функцией управления безопасным режимом физической работы».
  Новизна: 
  установлены зависимости и многофакторные модели, описывающие влияние условий фактического промерзания на механические свойства материалов верха, швейных ниток и технологических швов теплозащитной одежды в зависимости от их состава и структуры, эксплуатационного режима и температур охлаждения, а для некоторых климатических зон–морской соли, выявленные с применением  разработанной экспериментальной установки для исследования охлажденных текстильных материалов, на которую получен патент РФ на изобретение;
  предложена концепция формирования и разработана новая структура гибридных оболочек с терморегулирующими свойствами для теплозащитной одежды, для которых установлены модели,  описывающие функциональные связи параметров структуры, толщины, плотности, долевого содержания теплоаккумулирующих компонент с теплопроводностью и температурой  внешней среды;
  обоснована и разработана модель тела женщины с уточненными геометрическими и тепловыми параметрами поверхности, интегрированная в математическую модель теплообмена в системе «Женщина – теплозащитная одежда - холодная среда криосферы - снег», результаты расчетов на которой позволили выявить и описать влияние структуры теплозащитной оболочки на толщину женской теплозащитной одежды с учетом покрытия снегом;
  разработаны новые алгоритмы для автоматизированного проектирования женской теплозащитной одежды, расширяющие функции проектных процедур и учитывающие способ получения, структуру, свойства и параметры гибридных терморегулирующих оболочек для климатических условий криосферы;
  разработан принцип, алгоритм и способ реализации функции управления безопасным режимом физической работы женщины в холоде на основе системы мониторинга предложенного индекса усталости, автоматически определяемого путем функционального соотношения динамики асимметричного движения контрольных частей тела человека в холоде и в состоянии теплового и двигательного комфорта,  встроенной в теплозащитный костюм, на который получен патент РФ на полезную модель.
  Внедрение: На производственном предприятии ИП Судорогина Н.В. г. Ростов-на-Дону (внедрение Модельно-конструкторских решений женской теплозащитной куртки для эксплуатационных условий криосферы (низкие температуры, климата, снег, контактный лёд; ООО «ТПП «Техноформ»» г. Ростов-на-Дону (Методика зонального формирования пакетов материалов теплозащитной одежды для эксплуатационных условий криосферы (защита от холода, снег); ООО «БВН инжениринг» г. Новочеркасск (Экспериментальные данные о зависимости эксплуатационных параметров современных текстильных материалов для спецодежды для совокупных условий холодного климата, включая влияние солевого компонента северных прибрежных территорий в режиме низких температур).
  Эффективность:
  решена научная  задача и получены новые научно-обоснованные технические и технологические решения в области проектирования теплозащитной одежды, обеспечивающей повышенный уровень тепловой защиты женщин и поддержку их эргономических ресурсов в холоде с учетом адресного учета особенностей и режимов эксплуатации одежды в реальных климатических условиях,  имеющая  значение  для  развития  технологии швейных изделий в целом и современных промышленных технологий проектирования и производства функциональных средств индивидуальной защиты для жизнеобеспечения и здоровьесбережения женщин в холодных и Арктических регионах в частности,  что имеет  существенное  значение для решения задач Государственной программы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации» и развития  страны.
chairman_dissertation_council.name: Валентина
chairman_dissertation_council.surname: Костылева
chairman_dissertation_council.patronymic: Владимировна
chairman_dissertation_council.position: Профессор кафедры
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: F-2157-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57204425426
chairman_dissertation_council.rinc_id: 353612
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Валерий
organization_supervisor.surname: Белгородский
organization_supervisor.patronymic: Савельевич
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 64.33.14
rubrics.name: Моделирование и конструирование швейных изделий
rubrics.code: 64.33.09
rubrics.name: Основные и вспомогательные материалы для швейной промышленности
rubrics.code: 64.33.71
rubrics.name: Ассортимент швейных изделий
oecds.code: 02.11.IJ
oecds.name: ENGINEERING, INDUSTRIAL
speciality_codes.name: Технология швейных изделий
speciality_codes.code: 05.19.04
supervisors.fio: Черунова И.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Технология швейных изделий
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Метелева О.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология швейных изделий
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Добровольская Т.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "РГУ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА (ТЕХНОЛОГИИ. ДИЗАЙН. ИСКУССТВО)"
protection_organization.ogrn: 1027739119561
protection_organization.supervisor_name: ВАЛЕРИЙ
protection_organization.supervisor_surname: БЕЛГОРОДСКИЙ
protection_organization.supervisor_patronymic: САВЕЛЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
author_organization.ogrn: 1026103727847
author_organization.supervisor_name: БЕСИК
author_organization.supervisor_surname: МЕСХИ
author_organization.supervisor_patronymic: ЧОХОЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения