ПРЕДПОСЫЛКИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВОДОЛАЗНОГО КОСТЮМА ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены результаты анкетного опроса специалистов на предмет формирования компонентов пакетов водолазного костюма для обеспечения надежности снаряжения и безопасности жизнедеятельности при осуществлении глубоководных погружений для проведения технического обслуживания в гидротехнических сооружениях. Целью данных исследований явилось выявить основные индикаторы, требующих первоочередных предметов исследований при создании нового водолазного костюма с повышенными защитными свойствами. В опросе приняли участия 50 специалистов водолазной службы. Результаты опроса обрабатывались по стандартной методике. По мнению экспертов, наиболее весомыми являются Х₄- структура материала, пористость и учёт толщины, Х₈- прочность и водонепроницаемость соединительных швов, Х₃-эластичность (растяжимость) и Х₅- износостойкость при коэффициенте конкордации =0,79>0,6 показывающий достаточной согласованность мнений экспертов. Полученные результаты выявили первоочередные направления исследований для разработки специального водолазного костюма, обеспечивающий максимальную безопасность жизнедеятельности водолаза в глубоководных условиях профессиональной деятельности.

ABSTRACT

This article presents the results of a questionnaire survey of specialists regarding the formation of components of diving suit packages to ensure the reliability of equipment and life safety when carrying out deep-sea diving for maintenance in hydraulic structures. The purpose of these studies was to identify the main indicators that require priority research items when creating a new diving suit with increased protective properties. 50 diving service specialists took part in the survey. The survey results were processed using standard methods.

According to experts, the most significant are X₄ - material structure, porosity and thickness considerations, X₈ - strength and waterproofness of connecting seams, X₃ - elasticity (extensibility) and X₅ - wear resistance with a concordance coefficient ω=0.79>0.6 showing sufficient agreement between expert opinions. The results obtained revealed the priority areas of research for the development of a special diving suit that ensures maximum safety for a diver in deep-sea professional conditions.

Ключевые слова: сумма рангов, показатель, коэффициент весомости, согласованность, диаграмма рангов, значение ранга, мнение экспертов, водолаз, коэффициент.

Keywords: sum of ranks, indicator, weight coefficient, consistency, rank diagram, rank value, expert opinion, diver, coefficient.

Перед промышленностью на современном этапе стоят задачи расширения ассортимента, существенного улучшения качества выпускаемых изделий и повышения экономической эффективности производства [1-5]. Одним из направлений решения поставленных задач является совершенствование формирования компонентов и технологии изготовления изделий специального назначения [6-8].

Совершенствование технологии изготовления швейных изделий связано с решением задач, направленных на расширение ассортимента выпускаемой продукции, улучшение её функциональности и надёжности, рациональное использование компонентов [9-12].

Гидрокостюм является основной экипировкой водолаза, и является необходимым атрибутом для выполнения спасательных, технических работ и подводных погружений с одной стороны, а с другой – предметом обеспечения надёжности и безопасности жизнедеятельности специалиста. При его изготовлении используются разнообразные компоненты и технологические приёмы с использованием современного оборудования [13-16].

Проведённые исследования по визуальной оценки надёжности костюма для водолазов и обеспечения безопасности специалистов выявили, что у существующей в настоящее время и используемая экипировки для водолазов имеют значительные недостатки в плане обеспечения функциональности [17-19]. При этом надёжность в значительной степени зависит от способа формирования компонентов основных деталей и технология изготовления костюма [20-22]. Подводные технические работы проводятся на разных глубинах, водолазам, приходиться работать в разных внешних условиях. Иногда приходится выполнять работы как в открытых, так и в закрытых пространствах, и в разных температурных условиях [23, 24].

Опасные и вредные производственные факторы, согласно ГОСТ 12.0.003 [25]:

-физические факторы: повышенная или пониженная температура среды; повышенный уровень шума, вибрации; затруднение дыхания; отсутствие или недостаток освещения или его отсутствие;

-химические факторы- кислоты, едкие щёлочи;

-психофизические факторы-физические нервно-психические перегрузки, перенапряжение анализаторов;

-биологические факторы- воздействие окружающей среды, возможность столкновения с факторами, отравляющими воду или воздух, что приводит к утрате работоспособности.  

А также установлены факторы риска условий пространства, где осуществляется эксплуатация изделия (водное пространство, гидростатическое давление, температура, кислород, вредные газы, химические вещества и бактерии, и т. д.) [25].

Учитывая вышеизложенное, для дальнейшего проектирования современного гидрокостюма с обеспечением индивидуальной защиты, а также выявления актуальных решений для водолазов, проводящих спасательные и технические работы был проведён анализ рынка водолазных костюмов в мире.

Мировая наука ведёт разработки в направлении текстильной промышленности и создаются разнообразные функциональные материалы, позволяющие создать высокие комфортные условия для потребителей. В данном случае для повышения защитных свойств и надёжности от различных внешних факторов и уменьшения их воздействий на человека под водой создан специальный вспененный материал типа «неопрен».  

Для разработки гидрокостюма, предназначенного для проведения технических и спасательных работ был проведён анкетный опрос специалистов. В качестве экспертов выступали работники МЧС, профессиональные зарубежные и местные водолазы [24]. 

Определение экспертных оценок коэффициентов весомости показателей факторов [26-28], отражающих ряд важнейших функциональных свойств спроектированного гидрокостюма, состоит из нескольких этапов:

• организация опроса и его проведение;
• математическая обработка результатов опроса и расчёт коэффициентов весомости;
• анализ полученных результатов.

Число экспертов m в соответствии с ГОСТ 23554.1-79 [29] должно быть не менее 6.  В первой графе анкеты перечисляются все n показателей факторов, составляющих комплекс эксплуатационных, физико-механических, конструкторских и технологических свойств, предъявляющих к гидрокостюму.

Анкетный опрос проводился с помощью онлайн опроса и персонального интервью. Учитывая, что гидрокостюмы при работе под водой подвергаются различным механическим воздействиям, на основе выявленных ключевых показателей выделены главные факторы (Х_n), влияющие на надёжность и качество гидрокостюма (n=8):

X₁- конструкция;

Х₂- дополнительные элементы защиты;

Х₃-эластичность (растяжимость);

Х₄- структура материала, пористость и учёт толщины;

Х₅- износостойкость;

Х₆- наружная и внутренняя прокладка;

Х₇- дизайн и дополнительные аксессуары;

Х₈- прочность и водонепроницаемость соединительных швов;

Во второй графе эксперты против каждого показателя ставят ранговую оценку его весомости. Особенностью данной методики является назначение коэффициентов весомости показателям с использованием ряда чисел от 10 до 0 (с интервалом 0,5). Наиболее значимый по мнению данного эксперимента, показатель обозначается рангом 1 и присваивается коэффициент 10.  Коэффициент весомости следующего по важности показателя присваивают ранг R=2 и т.д.

Если, по мнению эксперта весомости двух и более показателей равны между собой, то им присваивают одинаковые ранги, хотя коэффициенты весомости могут различаться. При оценке показателей одинаковыми рангами необходимо, чтобы сумма рангов R_i всех показателей оставалась неизменной для каждого j-го эксперта:

При числе показателей n=8 сумма рангов всех показателей для каждого эксперта составит

Полученную по всем m анкетам (j=m- колическтво экспертов) ранговые оценки по n показателям заносят в общую табл.1, которую используют вначале для определения согласованности мнений экспертов (коэффициента конкордации).  При хорошем согласии далее рассчитывают значения коэффициентов весомости γ_i каждого фактора.

Для каждого фактора подсчитывают сумму рангов по вертикали: 

Значение S_i отражает суммарное (общее) мнение всех экспертов о весомости показателей. При этом наиболее значимый показатель при данном методе ранжирования [28] имеет минимальное значение (S₄=24), наименее значимый – максимальное значение (S₇=103).

Проверку общей согласованности мнений экспертов осуществляют по коэффициенту конкордации ɷ. Для этого сначала находят среднюю сумму рангов всех показателей:

Далее определяют линейные (S_i-)² значений суммы S_i всех экспертов по каждому показателю от средней суммы рангов .

В случае, если у отдельных экспертов (j=2; 8; 9; 11; 12; 14) имеются одинаковые ранговые оценки, то для них вычисляют показатели одинаковости по формуле:

Таблица 1

Данные экспертной оценки для подсчёта коэффициента конкордации и значения коэффициента весомости каждого показателя

где u-число оценок с одинаковыми рангами в j-й строке, равное числу слагаемых в сумме (4);

t_j- число одинаковых рангов в каждой оценке

j-й строке

Коэффициент согласия (конкордации) экспертов определяют по формуле

==0,79

Рекомендуемыми значениями коэффициента конкордации, при котором определяют коэффициенты весомости ɣi каждого показателя, является >0,6.

Значимость полученного коэффициента  проверяют по критерию Пирсона:

χ²=                                                               (6)

Расчетное значение коэффициента Пирсона

χ ²=0,7658(8-1) = 42,84

Табличное значение коэффициента Пирсона χ ²_0,05 для степени свободы   ʄ=n-1=8-1=7 равно 14,1 при 5%-ном уровне значимости [6]. Так как  χ ²_> χ ²_0,05, величина  значима и между мнениями экспертов имеется существенная связь. Тогда можно с 95%-ной доверительной вероятностью утверждать, что мнение экспертов относительно степени влияния факторов согласуется в соответствии с коэффициентом конкордации =0,79.

На рис. 1 показана диаграмма рангов для расмотренных факторов (Х_1,..., …Х₈), откуда следует, что распределение относительно равномерное, убывание характеризуется немонотонностью.

Так как коэффициент конкордации =0,79>0,6 (хорошее согласие), то это позволяет перейти к расчёту коэффициентов весомости ɣi каждого фактора Х_i. Для этого находят среднее значение ранга R(S_i) по каждому показателю, выставленному каждым экспертом j=1…14. В зависимости от среднего значения ранга производится абсолютное отношение ранга ΔR_i по всем показателям и даётся повторная оценка линейной и квадратичной разности суммы рангов S_Ri и среднего значения _R. Таким образом, анализ полученных значений коэффициентов весомости γ_i (табл.1) показывает, что фактор Х₄ с коэффициентом γ₄=0,26 является самым весомым и значимым, превышающим остальные величины в 2 и более раз.

Рисунок 1. Диаграмма рангов для рассматриваемых факторов

Вторым по весомости являются показатели Х₈(γ₈=0,16) и Х₃(γ₃=0,13), соответственно выражающие прочность, износостойкость и водонепроницаемость соединительных швов, а также эластичность (растяжимость). Следует отметить, что эти факторы существенно влияют на функциональные свойства проектируемого гидрокостюма.

Список литературы:

1. Ташпулатов С.Ш., Андреева Е.Г. Теоретические основы технологии изготовления швейных изделий: учеб. пос. для вузов. – Ташкент.: Наука и технология, 2017. - 215 с.
2. Кокеткин П.П. Одежда: технология-техника, процессы-качество: Справочник / Кокеткин П.П. - М.: МГУДТ, 2001. - 560 с.
3. Пулатова С.У., Закиряева Н.Г., Ташпулатов С.Ш., Черунова И.В., Алимухамедова Б.Г. Разработка методологии проектирования одежды специального назначения : монография / под ред. докт. техн. наук, проф. С.Ш.Ташпулатова. – Курск: Университетская книга, 2022. - 116 с.
4. Расулова М.К., Ташпулатов С.Ш., Черунова И.В. Разработка технологии изготовления спецодежды с улучшенными эксплуатационными свойствами : монография. - Курск: Университетская книга , 2020. - 191 с.
5. Ташпулатов С.Ш., Алимухамедова Б.Г., Черунова И.В.,
   Кодиров Т.Ж. Обеспечение прочностных свойств ниточных соединений в швейных изделиях : монография, Университетская книга, 2020. - 96 с.
6. Махоткина Л.Ю., Хузина Л.М. Анализ материалов для одежды специального назначения, реализуемых на российском рынке // Вестник технологического университета. 2016. Т.19. №7.стр 89
7. Коринтели А.М., Григорьева Г.Б. Оценка рисков производства одежды специального назначения // Мир в зеркале языков: Комплексная парадигма. Материалы X Всероссийской научно-практической студенческой конференции. Ин-т сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ в г. Шахты. – Шахты: 2019. – С. 43–47.
8. Ташпулатов С.Ш., Кадиров Т.Д., Расулова М.К., Таласпаева А.А., Гибаратова А. Способ повышения прочности ниточных швов для спецодежды с применением полимерного композиционного материала // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2019. № 5 (383). С. 177-181.
9. Tashpulatov S.Sh., Norboeva R.H., Cherunova I.V. Actual problems of ensuring strength of fluid compounds from cotton thread in sewing items by the import substitution program // International Journal of European science review, ISSN 2310-5577, Vienna, Austria, 11-12 (2019), November-December, Vol. 12, p.p.129-135.
10. Ташпулатов С.Ш., Норбоева Р.Х., Черунова И.В. Исследование и разработка способа обеспечения прочности ниточных соединений в одежде // Журнал “Молодой ученый”, №51 (289), 2019, С.249-251.
11. Норбаева Р.Х., Эгамбердиев Ф.О., Ташпулатов С.Ш. Пути повышения прочностных свойств швейных ниток и ниточных соединений в текстильных материалах // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 9(114). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16002
12. Норбаева Р.Х., Эгамбердиев Ф.О., Ташпулатов С.Ш. Исследование влияния поверхностной обработки на физико-механические свойства швейных ниток // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 9(114). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16003.
13. Азгальдов Г.Г., Зорин В.А., Павлов А.П. Квалиметрия для инженеров-механиков –М.: изд. Редера, 2006. 148 с.
14. Стефанова Е.Б., Черунова И.В., Ташпулатов С.Ш. Современные полимерные конструкции в системе подготовки инженерного обеспечения в легкой промышленности // Образование и развитие общества, 2020, №1(10), С.182-186.
15. Разумеев К.Э., Зуфарова З.У., Ташпулатов С.Ш., Черунова И.В., Ибадова Х.А. Неопрен: область применения и перспективы использования // Текстильная и легкая промышленность, №4, 2019, С.7-8.
16. Сирота Е.Н., Черунова И.В., Ташпулатов С.Ш. Обоснование температурных условий для автоматизации расчета теплозащиты подводного снаряжения // 9-й МНПК «Современные материалы, техника и технология», Курск, 28 декабря 2019 года, С.254-257
17. Синь Чжоу У. Алгоритм проектирования костюма для подводного плавания / Синь Чжоу У., Кузьмичев В.Е. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2019, 38(3), С.121‒127.
18. Чен Ч. Усовершенствованная технология проектирования мужского белья / Чен Ч., Кузьмичев В.Е. // Информационная среда вуза, 2017, 1(24), с. 154‒159.
19. Zufarova Z.U., Tashpulatov S.Sh., Cherunova I.V., Kholikov K.M. Research of the effect of high pressure on diver's protective wetsuit under water // "Scientific and technical journal of Namangan Institute of Engineering and Technology" №1, 2021, p.p.92-102.
20. Zufarova Z., Fuzailova K., Yakushov M., Tashpulatov S., Cherunova I., Kholiqov K., Sheraliyeva R. Dependence of the Topology of Damage to Eco-Friendly Wetsuits under Different Scenarios of their Use for Digital Design // “Problems in the Textile and Light Industry in the Context of Integration of Science and Industry and Ways to Solve Them (PTLICISIWS-2022), Namangan, Uzbekistan • 5-6 May 2022 AIP Publishing Volume 2789 pubs.aip.org/aip/acp, р.р.0401104-1-0401104-6.
21. Черунова И.В., Сирота Е.Н., Ташпулатов С.Ш., Черунов П.В., Зуфарова З.У., Махмудова Г.И. Сабирова З.А. Исследование влияния пористости на теплопроводность однослойных вспененных материалов типа «неопрен» // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности, ИвГПУ, 2021, №3, С. 75-80 https://ttp.ivgpu.com/wp-content/uploads/2021/07/393_16.pdf.
22. Зуфарова З.У., Ташпулатов С.Ш., Черунова И.В., Чжень Явень. Анализ инновационных разработок в области вспененных материалов // Вестник Алматинского технологического университета, №3, 2021, с. 53-60
23. Зуфарова З.У., Ташпулатов С.Ш., Черунова И.В. Особенности формирования компонентов пакета для изделий специального назначения // Всероссийский круглый стол с международным участием «Проблемы текстильной отрасли и пути их решения», 22.11.2020, С.82-85.
24. Зуфарова З.У., Черунова И.В., Ташпулатов С.Ш., Акбарова К. Использование композиционной закономерности при проектировании изделий // Всероссийская научно-практическая конференция «ДИСК-2020» молодых исследователей «Дизайн и искусство – стратегия проектной культуры 21 века», 23-27 ноября 2020 г., С.47-51
25. ГОСТ 12.0.003: Международный стандарт. Опасные и вредные производственные факторы. https://docs.cntd.ru/document/1200136071.
26. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведнии исследований в лёгкой и текстильной промышленности), М., Лёгкая индустрия, 1974. – 262 с.
27. Гончаров П.П., Салихова З.Х. Система оценки качества продукции // «Экономика и бизнес», 2006. – С.1-6.
28. Озорнин С.П., Бердников И.Е. Ранжирование факторов условий эксплуатации, оказывающих негативное влияние на изменение технического состояния транспортно-технологических машин // Вестник Иркутского государственного технического университета, Т.21, №3, С.29-40.
29. ГОСТ 23554.1-79. Система управления качеством продукции. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Организация и проведение экспертной оценки качества продукции, 28 с.