Оптимизация конструктивных параметров спецодежды для эксплуатации в жарких климатических условиях

Для выбора оптимальных параметров спецодежды следует учитывать различные сочетания конструктивных параметров, что может быть достигнуто разработкой ее математических моделей с использованием статистических методов планирования эксперимента.

В качестве критериев оптимизации были выбраны единичные критерии внешнего У₂ (размах движений рук одетого человека Р₂) и внутреннего У₁ (уровень давления одежды на тело человека Р₁) динамического соответствия. В качестве факторов оптимизации с учетом выполненных ранее работ и результатов анализа существующих видов спецодежды и образцов национальной одежды были выбраны три конструктивных параметра: х₁ — глубина проймы (В_пр), х₂ — прибавка на свободное облегание к полуобхвату груди П₁₆, х₃ — ширина участка изделия, равная сумме ширин спинки и проймы (Ш_сп + Ш_пр).

Значения факторов оптимизации и уровни их варьирования были выбрани на основании анализа конструкции существующих видов курток специального назначения и национальной одежды рекомендаций ЦНИИШП и других авторов.

Для определения оптимальных конструктивных параметров спецодежды хлопкоробов, обеспечивающих высокие показатели динамического соответствия, был использован полный факторный эксперимент ПФЭ типа 2³. Уровни варьирования факторов при реализации ПФЭ 2³ представлены в таблице 1.

Таблица 1

Уровни варьирования факторов

Исследования динамического соответствия производили по вышеописанной методике. Определение количественных значений показателей внешнего и внутреннего динамического соответствия производили посредством моделирования реальной деятельности человека. В качестве рабочего движения был выбран подъем обоих рук вперед — вверх.

Натуральные значения критериев оптимизации Р₁ (Па) и α (град) определяли как среднеарифметическое из значений, отмечаемых в двух контрольных точках по трем сериям параллельных опытов.

 Таблица 2.

Коэффициенты регрессии (b_i) по единичным У₁ и У₂ критериям оптимизации

На основании коэффициентов регрессии были составлены математические модели оптимизации конструктивных параметров куртки:

по критерию “уровень давления одежды на тело человека”

У₁ = 0,69 + 0,17 Х₁ + 0,19 Х₂ + 0,03 Х₃ + 0,13 Х₁₂,

по критерию “размах движения рук одетого человека”

У₂ = 0,79 + 0,08 Х₁ + 0,11 Х₂ + 0,01 Х₃ + 0,04 Х₁₂,

по комплексному критерию оптимизации

У= 0,74 + 0,12 Х₁ + 0,15 Х₂ + 0,02 Х₃ + 0,09 Х₁₂

Полученные модели использованы для поиска оптимальных конструктивных параметров куртки спецодежды с помощью двухмерных сечений соответствующей поверхности отклика.

Анализ конструктивных линий равных значений отклика, построенных с учетом единичныхУ₁, У₂ икомплексного У критериев оптимизации позволил выявить взаимодействие между изучаемыми конструктивными параметрами и определить область оптимальных их значений. Так, максимально возможному значению комплексного критерия оптимизации (У=0,98…1,02) при В_пр=const=30 см соответствует область оптимальных значений конструктивных параметров П₁₆=14,0…15,0 см, (Ш_сп+Ш_пр)=40,0…41,6 см. При постоянном значении второго параметра П₁₆=const=15 см н6аибольшее значение комплексного критерия оптимизации У=0,97…1,1 достигается при значении конструктивных параметров В_пр=29,0…30,0 см, (Ш_сп+Ш_пр)=36,7…37,0 см.

При постоянном значении (Ш_сп+Ш_пр)=const=41,6 см, наибольшее значение комплексного критерия оптимизации (У=1,08…1,1) достигается при значениях конструктивных параметров необходимо, кроме главного критерия оптимизации, учитывать дополнительный критерий — снижение материалоёмкости изделия. Поэтому, учитывая дополнительный критерий оптимизации следует считать значения конструктивных параметров В_пр=29,5 см, П₁₆=14 см, (Ш_сп+Ш_пр)=41,0 см.

Таким образом, в результате проведенных исследований определены оптимальные значения конструктивных параметров куртки специальной одежды, обеспечивающие высокий уровень динамического соответствия. Установленные оптимальные значения использованы в дальнейшем для разработки базовой основы конструкции спецодежды для работающих на открытом пространстве в условиях сухого жаркого климата.