常压低水温环境下某型特种防护服装的保暖性能测评

通过对某型特种防护服装的水下保暖性能测评，为该特种防护服装的研制和特种工况下作业时间的制定提供理论依据。3名海军潜水员着特种防护服装，在常压条件下潜入10℃的水中，观察其耐受时间。3名潜水员在常压条件下潜入10℃的水中耐受时间分别是210 min、145 min、215 min，出舱时均有寒冷感，肢体活动尚可，功能无明显改变。潜水员着该特种服装在常压条件10℃的水中可耐受120 min以上，能够满足设计要求。

由于海水平均温度较低，水下作业人员长时间浸泡在低温海水中，容易造成体温下降，严重者发生不适甚至全身性冷伤(冻僵)。抗浸防寒服的出现，对保护低水温环境下作业人员的身心健康有重要意义。海军医学研究所研制的一种特种防护服装，具有很好的御寒保暖性能，本工作主要研究潜水员着该型特种防护服装在10℃的水温中的作业性能及潜水作业耐受时间，这将为特种防护服装的研制和特种作业工况下作业时间表的制定提供理论依据和参考数据。

1　人员、设备与方法

1.1　参试人员3名海军潜水员(代号分别为S、F、H)，男性，平均年龄(32.33±5.13)岁，平均潜水工龄(13.33±4.16)年，体质量(75.33±3.06)kg，均无耐寒训练史和冻伤史。

1.2　主要试验装备海军医学研究所低温试验室。低温室内设具有制冷机组的低温高压水舱，复温室内设有复温水池、淋浴间及加温装置。附属设施有控制室、仪器室、冷冻机、多点温度记录仪等以及本单位研制的特种防护服装(由防水层、保暖层组成)，保暖手套，801呼吸面具等。

1.3　测试条件受试者在48 h内禁饮含酒精的饮料;禁止做超过250 W的剧烈运动;在试验日，受试者的早餐应为热量均衡的日常食品，禁止食用巧克力或类似的其他高能食品。试验时，潜水员着全棉内衣裤，外着特种防护服装;试验过程中出现下列情况之一时终止试验：(1)特种防护服装内大量进水;(2)潜水员中心温度低于36.2℃或平均体表温度低于20℃;(3)潜水员出现心率异常;(4)潜水员要求终止试验。

1.4　试验环境模拟环境条件：气温22℃，相对湿度>60%，水温10℃。

1.5　试验过程

1.5.1　低温高压水舱准备低温高压水舱在试验前8 h注水，水深1.0 m，预先打开空调制冷机组，使水温下降至6℃，关闭制冷机组。1.5.2　潜水员准备参试前对3名潜水员进行体检，体检后给潜水员着全棉内衣裤，然后着保暖层，再穿上防水层;中心温度及皮肤温度传感器测试导线从潜水员颈后部引出并固定。根据潜水员试操作时的舒适度调整服装及测试导线位置。1.5.3　潜水员进舱准备活动完毕，潜水员进舱，戴防寒手套，测试导线与多点温度记录仪相连，开始测试并记录潜水员直肠温度。潜水员站位，适应好后关闭舱门，同时佩戴潜水呼吸面罩并确定通话供气正常。低温水舱再次注水，水深1.5 m，通过调整空调机组使舱内水温保持在(10±2)℃。1.5.4　潜水员舱内停留潜水员佩带压铅没入水中，采用坐位、半卧位或俯卧位，实时记录舱内水温及潜水员中心温度，每隔10 min询问潜水员自我感觉，潜水员有不适时主动报告自我感觉情况。

1.5.5　潜水员出舱3名潜水员分别于入水后210、145、215 min出水，出水原因：指挥组中止试验2人次(因中心温度分别为36.18℃、36.15℃);潜水员出现寒战，并要求终止试验的1人次(中心温度36.28℃)。

1.5.6　潜水员复温潜水员卸装后，在专人陪护下进行热水浴，后进行常规体检。

2　试验结果

2.1　试验前后身体状况比较潜水员在试验前后进行体检，体检结果列于表1。从表1可见，潜水员试验前后的腋下温度、心律、呼吸和血压没有明显变化。但是3名潜水员出舱时均自觉冷，其中F因服装渗漏而自感全身寒冷、颤抖、右手麻木，S也感觉肢端麻木，无其他不适主诉。表1　潜水员试验前后体检数据参试

2.2　试验时潜水员中心温度变化3名潜水员平均中心温度波动幅度不大，最高平均中心温度37.47℃和最低中心温度36.15℃，差值为1.32℃。潜水员进舱后30 min中心温度短时上升，后呈缓慢下降趋势，100 min后变动较小。中心体温低于36.20℃时，终止试验，参试人员S和F着本服装在水中持续时间分别为215 min和210 min。潜水员H因服装渗漏或其他原因导致防护服装内部浸湿，自感不适而提前终止试验，监测中心温度为36.28℃。图1　低水温浸泡试验时间—中心温度变化曲线

2.3　特种防护服装性能

2.3.1　保暖时间2名潜水员着特种防护服装在10℃的水温下，保持中心温度36.15℃以上的时间分别为210 min和215 min，另1名潜水员因服装出现渗漏，自感不适，在中心体温为36.28℃时停止试验，实际水中停留时间为145 min。

2.3.2　防水情况潜水员卸装后，发现保暖层局部有湿润现象，各人浸湿的部位不同，以上肢远心端为明显，考虑是由于腕部进水所致;同时发现2人档部有浸湿现象，其中1人比较严重。

2.3.3　着装舒适度在3人次试验过程中，潜水员均不同程度感觉衣服贴的较紧，但进行补气后衣服紧贴的感觉减轻。

2.3.4　温度感觉潜水员进舱后均出现凉感，以四肢远心端为主。手足部首先感到凉，后转为冷，但可进行相应的操作，肢体功能未受限;1人次出现寒战。

2.3.5　灵活性潜水员在陆上活动性较好，水下感觉浮力较大，未带铅块时，身体下潜比较困难。进舱后感觉服装有挤压感，但补气后有所缓解。

3　讨论海水的热传导率是空气的25倍，海水浸泡导致出现低温症是对水下作业人员生命的极大威胁。人体体表散热较快的部位主要是皮肤，当环境温度低于人体体表温度时，绝大部份体热是通过皮肤的辐射、传导和对流散热的。水的导热系数和比热容量均大于空气，因此低温水中散热速度更快。机体浸泡在冷水中，皮肤温度可在短时间内呈指数曲线下降而接近水温，在2 min内可降至仅高于水温2～3℃，中心温度亦会随之下降。通常情况下，体表和环境温差越大，热量散失速率就越快。处于10℃的水中约1 h会导致死亡，处于0℃的水中可能在短短15 min内导致死亡。但是即使是单薄的衣物也能降低热量散失，延长水中生存时间，如一名中等体质的人穿着普通衣物和漂浮救生衣，在水中采取静止待救姿势时在10℃的冷水中可存活约150～180 min。本次试验选择的测试水温为(10±2)℃，这也与我国北方海域水面下15 m处温度相当。

人体在冷水中的耐受时间和水温、人的比表面积、体质量、代谢产热和着装情况等均有关系，其中水温起着关键性作用。防止在冷水环境下机体热量的丢失，让皮肤与冷水隔绝是行之有效的方法之一。因此，给低温水中作业人员穿戴抗浸防寒服是一种很好的防护措施，本试验中的参试人员着特种防护服装，该服装采用连体防水结构，可有效地将人体与10℃的水隔离起来，起到应有的保温防护作用。参试人员着本服装在水中最长持续215 min，最短持续145 min，体温仍保持在约36℃，且不影响正常作业。

暴露在低温环境中，参试人员的中心温度是评价其健康状况和作业能力的重要指标。事实上，机体中心温度降至32～35℃时，机体会发生强烈寒战，人会感到双手麻木，不能履行某些复杂任务;降至28～32℃时，寒战变得更为剧烈，肌肉抽动不协调，行动迟缓、笨拙甚至混乱;中心温度低于28℃时，寒战通常停止，说话困难，反应迟缓，意识逐渐丧失，严重时导致临床死亡。而在36℃以上时，对人体影响较小，故本试验中选定的测试温度为36.2℃。不过3人中有1人在中心温度降到36.28℃时，未能坚持进行测试试验，其余2人未出现明显异常。本次试验表明，本所研制的特种防护服装达到了试验条件下的御寒性能，可在10℃的水温环境中，潜水作业时间大于120 min，能基本满足低温环境潜水作业需求。不过试验中也发现该服装体积较大，水下工作的灵活性较差，着装舒适性、防水性能也有待提高。

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