Termal maniken - Thermal manikin - Wikipedia
The termal maniken - bu insoniy sub'ekt sinoviga xos bo'lgan xavf yoki noaniqliklarsiz issiqlik muhitini ilmiy sinovdan o'tkazish uchun mo'ljallangan inson modeli. Issiqlik manikinlari asosan avtomobillarda ishlatiladi, ichki muhit, tashqi muhit, harbiy va kiyim-kechak tadqiqotlari. 1940-yillarda birinchi issiqlik manikenlari AQSh armiyasi tomonidan ishlab chiqilgan va tanadan namuna olish uchun bitta zonadan iborat bo'lgan. Zamonaviy manikenlar 30 dan ortiq individual boshqariladigan zonalarga ega bo'lishi mumkin. Har bir zonada (o'ng qo'l, tos suyagi va boshqalar) manikinning "terisi" ichida isitish elementi va harorat sezgichlari mavjud. Bu boshqaruv dasturini manikenni inson tanasining normal haroratiga qadar qizdirishga imkon beradi, shu bilan birga har bir zonada buning uchun zarur bo'lgan quvvat miqdorini va shu zonaning haroratini qayd qiladi.
Tarix
Kiyim izolyatsiyasi bo'ladi issiqlik izolyatsiyasi tomonidan taqdim etilgan kiyim-kechak va u clo bilan o'lchanadi. O'lchov birligi 1941 yilda ishlab chiqilgan.[1] Ko'p o'tmay, AQSh armiyasi tomonidan ular ishlab chiqarayotgan tishli qutida izolyatsiya o'lchovlarini o'tkazish uchun termal manikenlar ishlab chiqilgan. Birinchi termal manikenlar tikilgan edi mis va butun tanadagi issiqlik yo'qotilishini o'lchaydigan bitta segment edi. Ko'p yillar davomida bu yangi texnologiyalar va texnikalarni tushunadigan turli kompaniyalar va shaxslar tomonidan takomillashtirildi termal qulaylik ortdi. 1960-yillarning o'rtalarida o'tirgan va ko'p segmentli issiqlik manikenlari ishlab chiqildi va raqamli tartibga solish ishlatildi, bu esa quvvatni aniqroq ishlatish va o'lchash imkonini berdi. Vaqt o'tishi bilan nafas olish, hapşırma, harakatlanish (masalan, doimiy yurish yoki velosipedda yurish) va terlash manikinlarda qo'llanilgan, shuningdek, dasturga qarab erkak, ayol va bola kattaligi. Hozirgi kunda tadqiqot maqsadida ishlatiladigan manikenlarning aksariyati kamida 15 zonaga ega, terlash, nafas olish va harakatlanish tizimlari uchun terlash, nafas olish va harakatlanish tizimlari uchun 34 variant (ko'pincha manikinga sotib olinadigan qo'shimcha). kiyim-kechak sanoatida.[2] Bundan tashqari, 2000-yillarning boshlarida Gonkongda manikenlarning turli xil kompyuter modellari ishlab chiqilgan,[3] Buyuk Britaniya,[4] va Shvetsiya.[5]
Quyidagi jadvalda yillar davomida turli xil issiqlik manikinlari rivojlanishi haqida umumiy ma'lumot berilgan:[2]
| Turi | Materiallar | O'lchash usuli | Sozlanishi | Rivojlanish joyi va vaqti |
|---|---|---|---|---|
| Bir segment | Mis | Analog | – | AQSh 1945 yil |
| Ko'p segmentli | Alyuminiy | Analog | – | Buyuk Britaniya 1964 yil |
| Radiatsiya manikini | Alyuminiy | Analog | – | Frantsiya 1972 yil |
| Ko'p segmentli | Plastmassalar | Analog | Ko'chib yuruvchi | Daniya 1973 yil |
| Ko'p segmentli | Plastmassalar | Analog | Ko'chib yuruvchi | Germaniya 1978 yil |
| Ko'p segmentli | Plastmassalar | Raqamli | Ko'chib yuruvchi | Shvetsiya 1980 yil |
| Ko'p segmentli | Plastmassalar | Raqamli | Ko'chib yuruvchi | Shvetsiya 1984 yil |
| Yong'in manikini | Alyuminiy | Raqamli | – | BIZ |
| Immersion manikini | Alyuminiy | Raqamli | Ko'chib yuruvchi | Kanada 1988 yil |
| Terleme manikeni | Alyuminiy | Raqamli | – | Yaponiya 1988 yil |
| Plastik | Raqamli | Ko'chib yuruvchi | Finlyandiya 1988 yil | |
| Alyuminiy | Raqamli | Ko'chib yuruvchi | AQSh 1996 yil | |
| Ayol manikini | Plastmassalar | Raqamli, qulaylikni tartibga solish rejimi | Ko'chib yuruvchi | Daniya 1989 yil |
| Yagona sim | ||||
| Termal manikenni nafas olish | Plastmassalar | Raqamli, qulaylikni tartibga solish rejimi | Harakatlanuvchi, nafas olish simulyatsiyasi | Daniya 1996 yil |
| Yagona sim | ||||
| Terleme manikeni | Plastik | Raqamli, 30 quruq va 125 ter zonalari | Haqiqiy harakatlar | Shveytsariya 2001 yil |
| O'ziga yarasha, terlaydigan dala manikini | Metall | Raqamli, 126 zona | Belgilangan | AQSh 2003 yil |
| Virtual, kompyuter manikini | Raqamli, geometrik model | Issiqlik va massani uzatish simulyatsiyalari | Belgilangan | Xitoy 2000 yil |
| Raqamli, geometrik model | Issiqlik va massani uzatish simulyatsiyalari | Belgilangan | Buyuk Britaniya 2001 yil | |
| Raqamli, geometrik model | Issiqlik va massani uzatish simulyatsiyalari | Belgilangan | Shvetsiya 2001 yil | |
| Raqamli, geometrik model | Issiqlik va massani uzatish simulyatsiyalari | Belgilangan | Yaponiya 2002 yil | |
| Bir segmentli, terli maniken | Nafas oladigan mato | Raqamli, suv bilan isitiladi | Ko'chib yuruvchi | Xitoy 2001 yil |
| Bir segmentli maniken | Shamolga qarshi mato | Raqamli, havo bilan isitiladi | Ko'chib yuruvchi | AQSh 2003 yil |
Dizayn
Zamonaviy termal manikenlar uchta asosiy elementdan iborat bo'lib, ixtiyoriy qo'shimcha qo'shimchalar bilan ta'minlangan. Manikinning tashqi terisi yasalgan bo'lishi mumkin shisha tola, polyester, uglerod tolasi yoki boshqa har qanday issiqlik o'tkazuvchi materiallar, ularning ichida har bir o'lchov zonasida harorat sensori mavjud. Teri ostida isitish elementi. Termal mankenning har bir zonasi iloji boricha bir tekis qizdirish uchun mo'ljallangan. Bunga erishish uchun simlar iloji boricha kamroq bo'shliqlar bilan mankenning ichki qismida o'ralgan. Elektr toki uni isitish uchun sim orqali ishlaydi, har bir zonaning quvvatidan foydalanish manikinni boshqarish dasturi tomonidan alohida nazorat qilinadi va qayd etiladi. Va nihoyat, manikinlar odamlarni iloji boricha aniqroq taqlid qilish uchun ishlab chiqilgan va shuning uchun manikinning ichki qismiga har qanday qo'shimcha qo'shimcha massa qo'shiladi va kerak bo'lganda taqsimlanadi. Bundan tashqari, manikenlarda nafas olish, yurish yoki terlash kabi inson harakatlarini taqlid qiluvchi qo'shimcha qurilmalar o'rnatilishi mumkin.
Termal manikenlarning isitish elementi manken ichidagi uchta joyning birida o'rnatilishi mumkin: tashqi yuzada, manikinning terisida yoki ichki makonda.[6] Manikinning ichidagi isitish elementi qanchalik uzoq bo'lsa, teri sirtidagi issiqlik chiqishi shunchalik barqaror bo'ladi, ammo manikinning tashqi muhit o'zgarishiga javob berish qobiliyatining vaqt sobitligi ham ko'tariladi, chunki issiqlik uzoq vaqt talab etadi tizim orqali kirib borish.
Boshqaruv
Termal manikenlarga etkazib beriladigan issiqlik miqdori uch usul bilan boshqarilishi mumkin. "Konfor rejimida" PMV ISO 7730-da topilgan model tenglamasi manikinga qo'llaniladi va boshqaruvchi dasturiy ta'minot o'rtacha odam ma'lum bir muhitda o'tkazilishi mumkin bo'lgan issiqlik yo'qotishlarini hisoblab chiqadi. Buning uchun tizim manikin (sirt maydoni, faraz qilingan metabolizm darajasi) haqida bir necha asosiy faktlarni bilishini talab qiladi, shu bilan birga eksperimental omillar foydalanuvchi tomonidan kiritilishi kerak (kiyim izolyatsiyasi, Nam lampochkaning globus harorati ). Ikkinchi nazorat usuli manikindan doimiy issiqlik oqimi. Ya'ni manikin foydalanuvchi tomonidan o'rnatiladigan doimiy quvvatni ta'minlaydi va turli segmentlarning teri harorati o'lchanadi. Uchinchi usul - manikinning teri harorati foydalanuvchi tomonidan belgilangan qiymatda doimiy ravishda saqlanib turishi, quvvat esa atrof-muhit sharoitiga qarab ortadi yoki kamayadi. Bu, shubhasiz, to'rtinchi usul deb ham hisoblanishi mumkin, chunki barcha zonalarda bir xil haroratni ushlab turish yoki har bir zona uchun aniq haroratni tanlash uchun barcha manikenni o'rnatishi mumkin. Ushbu usullardan farovonlik rejimi inson tanasi bo'ylab haqiqiy issiqlik taqsimotining eng aniq ifodasi hisoblanadi, issiqlik oqimi rejimi asosan yuqori harorat sharoitida (xona harorati 34 ° C dan yuqori bo'lishi mumkin) .[7]
Kalibrlash
Harorat sezgichlari
Mumkin bo'lgan aniq natijalarni olish uchun termal manikinning ichki harorat sezgichlarini kalibrlash kerak. Yaxshi kalibrlashda kamida bir-biridan kamida 10 ° S haroratda kamida 2 ta harorat o'rnatiladi. Manikin termal boshqariladigan atrof-muhit kamerasida o'rnatiladi, shunda uning barcha segmentlari harorati deyarli bir xil bo'ladi. operatsion harorat palataning. Bu shuni anglatadiki, maniken kiyimsiz va har qanday tana qismi va havo o'rtasida minimal izolyatsiyaga ega bo'lishi kerak. Bunga erishish uchun yaxshi tizim - manikenni ochiq kresloga (havo harakatining o'tishiga imkon beradigan), oyoqlarini erga qo'yib qo'yishdir. Kamera ichidagi havo harakatini oshirish, doimiy aralashtirishni ta'minlash uchun muxlislardan foydalanish kerak. Bu doimiy haroratni saqlab turish uchun maqbuldir, chunki terlash yoki kondensatsiz bug'lanish sovutish yo'q (kondensat paydo bo'lishini ta'minlash uchun namlik past bo'lishi kerak). Har bir belgilangan haroratda manikin barqaror holatga kelish uchun xonada 3-6 soat turishi kerak. Muvozanatni qo'lga kiritgandan so'ng har bir tanadagi segment uchun kalibrlash nuqtasini olish mumkin (bu boshqaruv dasturiga kiritilishi kerak).[8]
Ekvivalent harorat
Atrof muhitning termik manikinga qanday ta'sir qilishini baholashning eng aniq usuli bu hisoblash yo'li bilan teng harorat atrof-muhit, nurli issiqlik, havo harorati va havo harakati ta'sirini hisobga olgan holda. Har bir tajribadan oldin manikenni kalibrlash kerak, chunki manikinning har bir zonasi uchun quvvat manbai va terining harorati ekvivalent haroratga (issiqlik uzatish koeffitsienti) aylantiruvchi omil biroz o'zgarib turadi va maniken kiygan kiyimga asoslanadi. . Kalibrlash termal boshqariladigan kamerada amalga oshirilishi kerak, bu erda nurli va havo harorati deyarli bir xil bo'ladi va bo'shliq bo'ylab minimal harorat o'zgarishi sodir bo'ladi. Manken eksperimental sinovlar paytida kiygan kiyimda bo'lishi kerak. Tajribada sinovdan o'tkaziladigan harorat oralig'ini minimal darajada qamrab oladigan bir nechta kalibrlash nuqtalarini olish kerak. Kalibrlash paytida havo harakati iloji boricha pastroq bo'lishi kerak va maniken sirtini iloji boricha havo va nurli issiqlik ta'sirida, uni o'tirgan holatda ushlab turadigan tayanchlarga qo'yib, orqa va oyoqlarini to'sib qo'ymaslik kerak. an'anaviy o'rindiq kabi. Manikin ma'lumotlari har bir kalibrlash punkti uchun havo, sirt va manikin harorati barqaror holatga kelganda yozilishi kerak. "O'rindiq" harorati ham qayd etilishi kerak va o'rindiq barqaror haroratga yetguncha ma'lumotlarni yig'ish to'xtatilmasligi kerak. Issiqlik koeffitsientini hisoblash uchun (hkaliy) quyidagi tenglama ishlatiladi:
hkaliy = Qsi/tchang'i - ttenglama
Qsi = manikin tomonidan qayd etilgan quruq issiqlik yo'qotilishi yoki quvvat
tchang'i = manikinning teri harorati
ttenglama = xonaning ekvivalent harorati (kalibrlash harorati)
Keyinchalik, bu omil tenglama yordamida nurlanish harorati va havo tezligi boshqarilmaydigan keyingi tajribalar davomida ekvivalent haroratni hisoblash uchun ishlatilishi mumkin:
ttenglama = tchang'i – Qsi/hkaliy
Sozlash
Vaziyat, joylashish va kiyim termik manken o'lchovlariga ta'sir qiladi. Yashash holatiga kelsak, eng aniq usul manikenni kalibrlanganidek bir xil holatda bo'lishidir. Kiyim manikinga issiqlik o'tkazilishiga ta'sir qiladi va havo izolyatsiyasi qatlamini qo'shishi mumkin. Kiyim havo tezligining ta'sirini kamaytiradi va tanani va yuzni erkin konvektsiya oqimining kuchini o'zgartiradi. Mumkin bo'lgan taqdirda o'lchovlarning noaniqligini kamaytirish uchun jihozlangan kiyimlardan foydalanish kerak, chunki keng kiyim manikenni ko'chirishda har doim o'zgarishi mumkin.[7]
Adabiyotlar
- ^ Geyg, Adolf Faro; Berton, Alan Chadbern; Bazett, Genri Kutbert (1941). "Insonning atrof-muhit bilan issiqlik almashinishini tavsiflash uchun amaliy birliklar tizimi". Ilm-fan. 94 (2445): 428–430. Bibcode:1941Sci .... 94..428G. doi:10.1126 / science.94.2445.428. PMID 17758307.
- ^ a b Xolmer, Ingvar (2004). "Issiqlik manikinining tarixi va qo'llanilishi". Evropa amaliy fiziologiya jurnali. 92 (6): 614–618. doi:10.1007 / s00421-004-1135-0. PMID 15185083.
- ^ Li, Yi; Nyuton, Edvard; Luo, Syaonan; Luo, Chjunxuan (2000). "Funktsional to'qimachilik va kiyim-kechak uchun o'rnatilgan SAPR". Nokobotef 6 va himoya kiyimlari bo'yicha 1-Evropa konferentsiyasi materiallari. 8: 8–11.
- ^ Fiala, Dusan; Lomas, Kevin; Stohrer, Martin (2001 yil oktyabr). "Insonning termoregulyatsiyasi va haroratning atrof-muhit sharoitlariga ta'sirini kompyuterda bashorat qilish". Xalqaro biometeorologiya jurnali. 45 (3): 143–59. Bibcode:2001IJBm ... 45..143F. doi:10.1007 / s004840100099. PMID 11594634.
- ^ Nilsson, Xekan (2007 yil dekabr). "Virtual manikin usullari bilan termal konforni baholash". Bino va atrof-muhit. 42 (12): 4000–40005. doi:10.1016 / j.buildenv.2006.04.027.
- ^ Tanabe, S .; Arens, E.A .; Bauman, F.S .; Chjan, X.; Madsen, T.L. (1994). "Teri sirtining harorati boshqariladigan issiqlik manikini yordamida termal muhitni baholash". ASHRAE operatsiyalari. 100 (1): 39–48.
- ^ a b Melikov, Arsen (2004). "Ichki muhitni baholash uchun termal manikenlarni nafas olish: muhim xususiyatlar va talablar". Evropa amaliy fiziologiya jurnali. 92 (6): 710–713. doi:10.1007 / s00421-004-1142-1. PMID 15168126.
- ^ Issiqlik manikinini kalibrlash (PDF). Olingan 19-noyabr, 2013.