قيمة دمية الاحتراق في أبحاث ملابس الحماية الحرارية

على مدى عقود ، استخدم باحثون من مختلف البلدان دمى محترقة لإجراء مجموعة متنوعة من الدراسات حول الحماية الحرارية للملابس ، بما في ذلك محاكاة ظروف الحريق المختلفة ، وتقييم واختيار الأقمشة مثبطات اللهب ، وتأثير نمط الملابس وهيكلها على الأداء الوقائي ، وتحليل آلية نقل الحرارة.

محاكاة ظروف الحريق المختلفة
مقارنةً بأساليب اختبار النسيج على نطاق صغير ، تتمثل إحدى مزايا الاختبارات الوهمية في قدرتها على محاكاة ظروف الحريق المختلفة بشكل أكثر واقعية ، بما في ذلك اختلاف أحجام اللهب والإنسان حضور. مستويات النشاط. وفقًا لـ ASTMF1930-2000 و ISO 13506-2008 ، يحاكي جهاز اختبار الاحتراق بشكل عام مصدر حرارة بطاقة حرارية تبلغ 84 كيلو وات / م 2. في الواقع ، وفقًا لأغراض بحثية محددة ، بيئات مختلفة للمشهديمكن أيضًا محاكاة النار. أشير إلى أنه ليس كل ملابس الحماية FR يجب أن تتحمل تدفق حراري يبلغ 84 كيلو وات / م 2. في معظم الحالات ، يمكن لمن يرتديها فقط الالتفاف حول اللهب ، والإشعاع هو أهم وسيلة لانتقال الحرارة. تصميم الملابس لتحمل اختبار Thermoman ليس اقتصاديًا أو حتى عمليًا لبيئة العمل البحرية اليومية. لذلك قام بتحسين جهاز الاختبار الوهمي وصمم جهازًا منزلقًا لمحاكاة بيئة الحريق العامة على متن السفينة. يمكن للدمية أن تقف ثابتة عند باب غرفة الاحتراق أو تعبر اللهب بسرعة معينة لاختبار قدرة الحماية الحرارية للملابس تحت ظروف الإشعاع والحمل الحراري على التوالي.
قام أندرو 22 بتحسين جهاز التعليق في الأدبيات 17 ، بحيث يمكن للدمية أن ترتدي قبعة وجهازًا.l التنفس ، وضبط سرعة الدمية عبر مكان الحريق لتحقيق وقت الاحتراق المحدد للرجل الحراري تحت نفس التدفق الحراري. لأول مرة ، تمت محاكاة اختبار أداء الملابس الواقية العالمية في ظل ظروف ديناميكية ، مما يجعل ظروف الاختبار أقرب إلى الواقع.

تقييم واختيار الأقمشة المثبطة للهب
في الاختبارات الصغيرة مثل TPP ، يتم تثبيت القماش تمامًا ، لا يمكن أن يعكس استجابته الديناميكية أثناء الاختبار ، مثل الانكماش في الحرارة . في اختبار حرق الدمى ، يتم ارتداء الملابس بشكل طبيعي على جسم الإنسان ويمكن ملاحظة التغيرات الديناميكية في النسيج أثناء عملية الحرق. في الأدبيات 8 ، تتقلص الملابس المصنوعة من قماش نومكس في المتوسط ​​بنسبة 50٪ في طبقة الهواء تحت الملابس بعد 4 ثوانٍ من حريق وميض ، وبنحو 90٪ في الساقين ؛ وقد لوحظ أن خمسةبدأت ملابس نومكس النسيجية في الانكماش بقوة من 3 ثوانٍ (كما هو موضح في الشكل 4). لذلك ، يمكن أن توفر الدمية المحترقة المزيد من المعلومات المرجعية لتقييم النسيج. علاوة على ذلك ، في اختبارات TTP و RPP ، توضع الأقمشة أفقيًا ، بينما توضع الملابس على جسم الإنسان عموديًا ، وبالتالي يختلف اتجاه انتقال الحرارة. كراون وآخرون. 24 صممت أسطوانة لمحاكاة حالة ارتداء الملابس ، ومقارنة بطرق الاختبار المختلفة (ASTM و CGSB و ISO) ، وجد أن القماش أظهر أداء وقائيًا أقل في اختبار الأسطوانة مما كان عليه عند وضعه أفقيًا. لذلك ، من الأكثر موضوعية وعمليًا استخدام دمية محترقة لتقييم الأداء الوقائي للأقمشة.
في دراسة لتقييم الأنسجة باستخدام دمية ساخنة ، Behnke et al. 25 قارن دمية ثابتةإعادة مع نظام اختبار الساق الحرارية المحمول. يمكن للساق الحرارية محاكاة الوضع الحقيقي للضحايا الذين يفرون من موقع الحريق عن طريق محاكاة حركة الجري لاختبار الأداء الوقائي للأقمشة في ظل الظروف الديناميكية. أظهرت النتائج أن الحفاظ على قوة وسلامة الملابس أثناء التعرض الديناميكي للهب لفترة طويلة كان أكثر أهمية من الحماية. في الدراسة ، كان أداء NomexⅢA و Kevlar100 أفضل من قطن FR وصوف FR.
ديل وآخرون. 26 قارن الخصائص الوقائية للأقمشة المثبطة للهب تحت ظروف تدفق حراري مختلفة. وقد وجد أن النسيج المثبط للهب نفسه ، مثل Nomex @ ⅢA والنسيج المخلوط من Kevlar و PBI ، زادت نسبة المساحة المحترقة بشكل مطرد مع زيادة تدفق الحرارة ، بينما زاد نسيج مثبط اللهب القطني النهائي إلى 5. 97 ~ 8. 36 كالوري / سم 2 ، تزداد المنطقة المحروقة بشكل حاد ، لأن درجة الحرارةيعتبر محلول التحلل الحراري لنسيج تشطيب القطن المقاوم للهب منخفضًا نسبيًا. روسي وآخرون. 27 استخدمت الدمى لفحص العلاقة بين معدل انتشار اللهب (FRP) ووقت الاحتراق من الدرجة الثانية لمختلف الألياف الطبيعية والاصطناعية. وقد وجد أن الأقمشة التي تحتوي على أعلى نسبة من FRP كانت لها أقصر وقت حتى احتراق من الدرجة الثانية ، بينما بالنسبة لبعض الألياف الاصطناعية ، كان لأنسجة FRP الأقل وقتًا أقل لحرق الدرجة الثانية ، وهو ما قد يكون مرتبطًا بخصائص نقل الحرارة للنسيج.

تأثير أسلوب الملابس وهيكلها على الأداء الوقائي
بالإضافة إلى تثبيط اللهب والدفء ، فإن خصائص مقاومة النسيج نفسه والأسلوب والملابس الهيكلية لها أيضًا تأثير كبير على الأداء الوقائي. تؤثر طبقة الهواء على معدل انتقال الحرارة ومن ثم تؤثر على درجة الحرارةتحدد mps ومنطقة الحروق من الدرجة الثانية ، وأنماط وهياكل الملابس المختلفة الحالات المختلفة لتوزيع طبقة الهواء تحت الملابس. أجرى كيم وآخرون 28 مسحًا ثلاثي الأبعاد للعارضة قبل وبعد ارتداء الملابس ، وحددوا توزيع المساحة تحت الملابس وقاموا بتحليل العلاقة بين درجة الحرق والمساحة الموجودة أسفل الملابس باستخدام تجربة الدمية الساخنة. أظهرت الدراسات أن توزيع الفجوات تحت الملابس له تأثير معين على الأداء الوقائي للملابس ، والأجزاء ذات الفجوات الصغيرة مثل الكتفين والصدر هي أكثر عرضة للتسبب في حروق.
تم أيضًا قياس توزيع طبقة الهواء تحت الملابس لأنواع مختلفة من الملابس المثبطة للهب باستخدام ماسح ضوئي للجسم ، وتم تحديد العلاقة بين نمط الاحتراق وطبقة الهواء ، والسماكة المثلى لطبقةتم توقع الهواء بواسطة نموذج عددي ليكون 7-8 مم ، متجاوزًا هذه القيمة ، يحدث الحمل الحراري في طبقة الهواء ، ولم يعد أداء التدريع يزداد مع زيادة طبقة الهواء.
تان ني وآخرون. 30-31 درس الاختلاف في درجة الحماية بين الملابس الواقية للنساء والملابس الواقية للرجال. لقد وجد أنه على الرغم من أن سماكة طبقة الهواء في الجزء السفلي من ملابس النساء كبيرة ، إلا أنها لا تحسن أداء الحماية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير الحمل الحراري. وبسبب انتفاخ هذا الجزء ، تراكمت الحرارة في الأرداف واحترق الأرداف بشدة. وملابس الرجال ، لأن الخصر يعتمد تصميم النسيج أحادي الطبقة ، والخصر يحترق بشكل خطير. لذلك ، فإن أسلوب وهيكل الملابس لهما تأثير كبير على أدائها الوقائي. أولئكلإعطاء أهمية لتصميم هيكل وأسلوب معدات الحماية المقاومة للحريق لإعادة إنتاج حالة التآكل الفعلية لجسم الإنسان في مكان الحريق من خلال الدمية المحترقة.

تحليل آلية نقل الحرارة للملابس الواقية المثبطة للهب
محاكاة ظروف الاحتراق المختلفة باستخدام دمية محترقة ، وترصد المستشعرات التغيرات في درجة حرارة سطح جلد الإنسان وتدفق الحرارة للحصول على ظروف حدية مختلفة ، والتي يمكن استخدامها في الملابس الواقية المثبطة للهب. يوفر طريقة بحث مهمة لدراسة آلية نقل الحرارة لمعدات الاحتراق.
أنشأ نموذجًا رقميًا لنقل الحرارة لملابس من طبقة واحدة أثناء حريق وميض ، ودرس الخصائص الفيزيائية الحرارية للنسيج ، وخصائص بيئة نيران الفلاش ، وعامل الانكماشent وملاءمة النسيج ، ودرجة الحرارة الأولية للملابس وبيئة الاختبار للتنبؤ بأداء الحماية الحرارية. تأثير النتائج ، واستخدام Pyroman للتحقق من التجربة.
أنشأ ماتيج وآخرون 32 نموذجًا لنقل الحرارة وقدموا خوارزمية فعالة لحساب التوصيل الحراري العكسي. بناءً على بيانات درجة الحرارة التي تم الحصول عليها بواسطة مستشعر سطح الاحتراق الوهمي ، تم الحصول على التدفق الحراري للجلد باستخدام برنامج الخوارزمية المقدم ، ثم الحصول على توزيع درجة الحرق. كما درسوا تأثير العوامل وسمك كل طبقة من الجلد على نتائج حساب الحرق المتكامل 33. بناءً على بيانات درجة الحرارة التي تم جمعها بواسطة مستشعر سطح عارضة أزياء في تجربة الحرق ، عن طريق تغيير معلمات الجلد ، بما في ذلك التوصيل الحراري والسعة الحرارية والسمك.لكل طبقة ، تم الحصول على تكامل الحرق تحت ظروف متغيرة مختلفة. تم العثور على تغييرات بارامترات في الأدمة لتحديد التوزيع النهائي للحروق.

آفاق تطبيق وآفاق حرق الدمى
تحسين نظام الاختبار الوهمي
1) قم بتحسين المستشعر الأقرب إلى خصائص الجلد الحقيقي. في تصميم جسم الاحتراق الوهمي ، يعد اختيار المستشعرات جزءًا مهمًا. تشتمل المستشعرات المستخدمة حاليًا بشكل أساسي على مستشعرات من رقائق النحاس وأجهزة استشعار تحاكي الجلد ، ولكن كلاهما به عيوب. تختلف سرعة امتصاص الحرارة لمستشعر الرقائق النحاسية عن سرعة امتصاص الجلد ، وترتفع درجة حرارة الجلد بشكل أسرع من مستشعر الرقائق النحاسية. بينما الكثافة ، السعة الحرارية ومعامل تبديد الحرارة لمستشعر المحاكاةأيون الجلد له فجوة معينة مع الجلد 17. لذلك ، فإن تحسين المستشعر لتقريبه من قدرة الجلد على امتصاص الحرارة له أهمية كبيرة لتحسين دقة اختبار حرق الدمى.
2) مزيج من دمية محترقة ودمية تعرق لتقييم كامل وموضوعي للملابس الواقية. في ظل ظروف الاختبار الحالية ، لا يمكن لإعداد اختبار TPP ولا نظام اختبار الاحتراق الوهمي محاكاة نقل بخار الماء. أظهرت الدراسات أن بخار الماء مهم لـ

أداء الحماية مهم وهو عامل لا يمكن أن يكون تم تجاهله ［34－35］. غالبًا ما يتبلل رجال الإطفاء في ملابسهم أثناء مكافحة الحريق ، ويتعرق رجال الإطفاء أنفسهم. ما إذا كان يمكن ترقية الدمية المحترقة لمحاكاة حالة البرسبيرالتحقيق المزيج المثالي بين اللهاية المحترقة ودمية التعرق ، يمكن أن يوفر اختبارًا أكثر موضوعية للاختبار الشامل للملابس الواقية ، سواء كان اختبار حماية الأداء أو اختبار أداء مريح.
3) البحث الذكي عن دمى محترقة يمكن أن يحاكي بشكل أكثر واقعية موقف مكافحة الحرائق. معظم الدمى الساخنة الموجودة في العالم لا تستطيع التحرك. وستؤثر مستويات النشاط المختلفة بالتأكيد على نتائج اختبارات أداء الحماية. وبالتالي ، لا يمكن أن يقتصر تقييم وبحث أداء الحماية الحرارية على الوضع في حالة ثابتة. إذا كانت الدمية مزودة بنظام ذكي لجعلها تتحرك مثل شخص حقيقي ، فيمكنها بشكل أكثر واقعية محاكاة حالة مكافحة الحرائق الفعلية لرجال الإطفاء ، وهو أمر أكثر موضوعية وشمولية. 4) ريبرودانظر بشكل واقعي لظروف الحريق المختلفة وقم بتوسيع مجال البحث عن الملابس الواقية المثبطة للهب. يمكن لنظام الاحتراق الوهمي الحالي فقط محاكاة بيئة النار التقليدية ، ولكن بالإضافة إلى الحريق ، قد يكون هناك ماء في النار ، والدخان ، والسم ، وتحسين نظام اختبار الاحتراق الوهمي بحيث لا يمكنه محاكاة الحريق فحسب ، بل أيضًا محاكاة بيئة النار الخاصة بالمياه والسموم والدخان ، والتي يمكن أن توسع نطاق البحث للملابس الواقية المثبطة للهب.نطاق التطبيق إن تقنية اختبار الاحتراق الوهمي معترف بها دوليًا كأفضل تقنية للتقييم الموضوعي لأداء الحماية الحرارية الشاملة للملابس. باعتبارها إحدى الشركات الرائدة في مجال التكنولوجيا المتقدمة الدولية في مجال علوم الملابس وهندسة الاحتراق والفيزياء الحيوية ، فهي تتمتع بقيمة علمية كبيرة.ممتاز. في المستقبل ، تتعلق مجالات تطبيقها بشكل أساسي بالنقاط التالية:
1) اختبار وتحليل الملابس. باستخدام نظام اختبار الاحتراق الوهمي ، من الممكن إجراء تقييم لأداء مثبطات اللهب والعوامل المؤثرة لمختلف ملابس مكافحة الحرائق والزي العسكري ومعدات الحماية الأخرى. تقصير دورة البحث للمواد والمعدات الجديدة المثبطة للهب ، وتحسين مستوى البحث ، وتعزيز تطوير معدات الحماية الشخصية.
2) دراسة جسم الإنسان. استخدم نظام Burning Dummy Test لتهيئة ظروف بيئية حقيقية لجلد الملابس المشتعلة ومراقبة اللهاية أثناء عملية الحرق. يوفر تدفق حرارة الجلد وتغيرات درجة الحرارة قاعدة بيانات فعالة لأبحاث فيزيائية حيوية أخرى حول تحليل حروق أنسجة جلد الإنسانains
3) حماية السلامة. بالإضافة إلى ملابس مكافحة الحرائق ، تتطلب الملابس العادية أيضًا خصائص معينة مثبطة للهب. لا يمكن استخدام دمية الاحتراق فقط في اختبار الملابس الواقية العسكرية ، ولكن لها أيضًا أهمية بحثية كبيرة لتعزيز البحث والتطوير للأقمشة الواقية الحرارية المدنية والملابس وغيرها من المعدات ، وحماية جسم الإنسان من التلف الحراري الناجم عن البيئات الخطرة. مثل إشعاع النار والحرارة.

اقرأ المزيد: دمية محترقة

HOT NEWS

• قيمة دمية الاحتراق في أبحاث ملابس الحماية الحرارية