Тепло, но легко: одежда для работы в Арктике
«Лёгкая, тёплая, комфортная, удобная, не промокает, «дышит» - именно так можно сейчас сказать об одежде, которая защищает человека в суровой Арктике и является сочетанием последних технологических достижений.
Комплексную защиту от холода, ветра, а в прибрежных районах северных морей – и от воды должна обеспечивать одежда в экстремальных арктических условиях.
Экипировка первых исследователей Арктики вплоть до середины 40-х годов прошлого столетия представляла собой меховой костюм (штаны, брюки, сапоги, перчатки) из оленьих шкур, за основу которого была взята одежда коренного населения Севера. Двойной костюм, один слой которого (внутренний) выполнен мехом внутрь, а второй (наружный) – мехом наружу, надёжно согревал и защищал от непогоды. Эксперименты с изготовлением полярной меховой одежды из шкур разных животных продолжались до середины 60-х годов. На смену меху приходит стёганая одежда с наполнителем из гагачьего пуха или ваты. Одежда из гагачьего пуха довольно лёгкая и чрезвычайно тёплая, но её мало и стоит она достаточно дорого ввиду сложного процесса сбора пуха гаги.
Стоит отметить, что до сих пор гагачий пух считается одним из самых тёплых и качественных наполнителей для пуховиков. Обязательно в комплект входит шерстяное белье. Для верха используется плотная ветрозащитная ткань. Комплект дополняли шерстяные подшлемник, шарф и перчатки, шапка с кожаным верхом, обувь: унты, валенки, резиновые сапоги.
Стремительное промышленное освоение арктической территории, начавшееся с середины прошлого века, потребовало существенной доработки полярной специальной одежды, которая уже состоит из куртки и комбинезона. Для изготовления одежды используются верблюжья шерсть и хлопчатобумажная ткань, на смену которой приходят износостойкие материалы из полиэфирных текстурированных нитей, сохраняющие эластичность и мягкость при пониженных температурах. Вес таких костюмов может достигать 15 килограммов.
Среди полярников становится популярной лёгкая одежда из смеси пуха и пера водоплавающих птиц (гусь, утка). Лучшие учёные из разных стран (Япония, Канада, Россия, Норвегия) долгие годы трудились над созданием данной экипировки, чтобы довести её до практического совершенства и достичь баланса веса, необходимой теплоизоляции и эргономики. По словам одного из родоначальников производства специальной одежды из пуха в России, д.т.н., профессора Бринка И.Ю., «надевая пуховик, человек находится под защитой, созданной самой природой. Ведь недаром птицы не замерзают зимой даже в ледяной воде!».
В условиях производства специальная одежда должна не просто защитить человека от суровых климатических и погодных воздействий арктической среды, но и обеспечить его безопасность, сохранить здоровье и жизнь. Сегодня, несмотря на прогресс в использовании современного оборудования и новейших технологий, работа персонала на промышленных объектах нефтегазовой индустрии, связанной с повышенной взрыво- и пожароопасностью, остаётся одной из самых тяжёлых и опасных. В этом случае специальная одежда должна обладать антиэлектростатическими свойствами, не поддерживать горение, быть устойчивой к воздействию производственных загрязняющих веществ и агрессивных сред (масло, нефть), а также быть износостойкой и прочной на протяжении всего периода эксплуатации.
Как известно, комплекс защитных свойств специальной одежды достигается с помощью разнообразных конструктивных и технологических решений и за счёт свойств материалов. В используемой сегодня специальной одежде широкое распространение получили синтетические утеплители из полых полиэфирных волокон (холлофайбер, шелтер и т.д.) и смесовые ткани из хлопковых и синтетических волокон.
Для обеспечения необходимых защитных свойств на ткани наносят соответствующие пропитки (огнезащитная, нефте-, масловодоотталкивающая и т.д.). Традиционный костюм для рабочего состоит из куртки, полукомбинезона и жилета; гораздо реже используется комбинезон. Вес комплектов варьируется от 9 до 12 килограммов.
Работая над созданием арктической одежды «нового поколения», мы ежегодно её испытываем на промышленных площадках крупнейших компаний страны. Именно в обратной связи с работником создаётся специальная одежда индивидуально для каждого производственного места, тестируются новые материалы и технологии.
Так, на протяжении 2015-2016 гг. были проведены первые испытания облегчённого комплекта специальной одежды (вес 7 кг) на газопромысловом объекте в заполярном посёлке Ямбург.
Поиск новых решений для экстремально холодных условий привёл к созданию зимнего комбинезона с улучшенными эргономическими свойствами. Исследования показывают, что теплоизоляция комбинезонов в среднем на 15% выше, чем костюмов, при прочих равных условиях (теплофизических свойствах пакетов материалов, толщине пакета). Это обусловлено замкнутостью конструкции комбинезона и содержанием инертного воздуха в пододёжном пространстве. На практике комбинезоны ограничены в применении, т.к. имеются определённые эксплуатационные неудобства. Поэтому была разработана специальная конструкция с отлётной задней частью и учтены анатомические особенности человека, чтобы исключить данные неудобства. Комбинезон имеет патентную защиту РФ. Его промышленные испытания начались в 2017 году. По словам первых испытателей, «комбинезон существенно отличается от той одежды, к которой мы привыкли (имеется в виду костюм). Но при эксплуатации очевидно, что он легче и теплее костюма. Его удобно использовать, когда приходится долго находиться на улице. Не мёрзнешь, и не задувает ветер. В нём удобно двигаться, особенно на узких участках промышленного узла. Удобная фиксация сзади, хорошо надевается и снимается».
Сегодня стратегические интересы России сосредоточены в том числе на перспективном освоении арктического шельфа, где за последнее десятилетие заметно выросла общая площадь лицензируемых участков, с 5 до 42 тыс. км2.
Работа на морских добычных платформах на арктическом шельфе осуществляется в отличных от континента условиях: резкая смена погоды, высокая влажность воздуха, насыщенного морской солью, низкая видимость ввиду частых туманов и полярной ночи, частые и сильные ветры, экстремально низкая температура воздуха. Климатические условия российского арктического шельфа являются более суровыми по сравнению с проектами Норвегии (в том числе в Баренцевом море), Великобритании, Канады.
Высокие риски при работе на морских нефтегазовых объектах арктического шельфа предполагают очень высокий уровень индивидуальной защиты персонала, а вместе с тем и существенно повышаются требования к специальной одежде.
В зарубежной практике в большинстве случаев как среди производителей, так и среди компаний, эксплуатирующих СИЗ (средства индивидуальной защиты), специальная одежда для использования на шельфе выделена в отдельную категорию – offshore workwear (рабочая одежда для шельфа), которая способна защитить от нескольких видов природно-производственных факторов.
Итак, в 2017 году впервые была разработана коллекция специальной одежды для работников шельфовых объектов компании ПАО «Газпром нефть», которая на сегодняшний день не имеет отечественных аналогов. Разработанная коллекция представляет собой новый класс многофункциональной специальной одежды для комплексной защиты персонала в суровых условиях арктического климата.
Для более детального изучения данной проблемы была проведена аналитическая и экспериментальная оценка соответствия свойств применяемой специальной одежды реальным условиям эксплуатации на платформах в условиях арктических морей.
Частые туманы в акватории шельфа и ветер, который сдувает воду с поверхности моря, насыщают материалы спецодежды морской солью, изменяя её свойства. Были проведены экспериментальные исследования на микроуровне текстильных материалов, насыщенных морской солью, которые показали изменение их структурных характеристик, что влечёт снижение устойчивости к истиранию в результате абразивного воздействия кристаллов морской соли, снижение прочностных свойств в результате «впивания» кристаллов в волокна и разрушения их целостности, разрушение красящего пигмента и защитных пропиток, изменение теплозащитных свойств.
Предпосылками разработки специальной шельфовой одежды для российских нефтегазовых компаний послужили международные проекты в области стандартизации ISO «Barents 2020» и «Arctic operations», направленные на разработку нормативной базы и гармонизацию стандартов с целью обеспечения безопасности при осуществлении работ по освоению морских месторождений углеводородов, расположенных в акватории арктического шельфа.
Коллекция разрабатывалась с учётом фактических условий труда на морских объектах арктического шельфа и пожеланий персонала, и прежде чем она обрела окончательный вид, проводилась тестовая промышленная эксплуатация изделий в течение 2014-2015 гг. на полупогружных буровых установках «Полярная звезда» и «Северное сияние» в акватории Охотского моря (ПАО «Газпром») и в 2016-2017 гг. на единственной арктической морской ледостойкой стационарной платформе «Приразломная» (ПАО «Газпром нефть»).
Специальная одежда для работников шельфовых объектов имеет яркий дизайн и цветовое решение с преобладанием оранжевого цвета для обеспечения повышенной видимости в условиях частых туманов и длиной полярной ночи. Такое цветовое решение соответствует требованиям федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности морских объектов нефтегазового комплекса», утверждённых приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 18 марта 2014 г. № 105 (п. 73: Экипаж и лица, прибывшие на ОПО МНГК, вне жилого блока экипируются в соответствии с выполняемой ими работой. Экипировка должна быть ярких цветов, со светоотражающими элементами, не поддерживать горение и изготавливаться из антистатических материалов.) Для повышения видимости персонала увеличена площадь световозвращающих полос: на рукавах, плечах, на передних частях и по низу куртки, на брюках. Каждое изделие на видном месте имеет набор графических пиктограмм, обозначающих защитные свойства изделия: от пониженных температур воздуха и ветра и т.д. Нанесение таких пиктограмм позволяет определить, от каких рисков способно защитить данное изделие, и правильно подобрать необходимый уровень защиты в зависимости от условий эксплуатации.
Данная специальная одежда обеспечивает комплексную защиту персонала в суровых условиях арктического климата: экстремально низкой температуры, сильного ветра, высокой влажности воздуха, насыщенного морской солью, а также:
- в 2,5 раза легче и тоньше, в два раза теплее применяемой сегодня «традиционной» спецодежды;
- «дышит» и быстро отводит избыточную влагу от тела человека;
- обеспечивает максимальный длительный физиологический комфорт работника и возможность использования в широком температурном диапазоне от -50оС до +15оС;
- обеспечивает наивысший уровень защиты от термических рисков;
- выполнена в ярко-оранжевом цвете и обеспечивает повышенную видимость персонала в сложных производственно-климатических условиях.
Зимний костюм и комбинезон рассчитаны на эксплуатацию до – 500С. Снижения веса и толщины удалось добиться за счёт применения современного огнестойкого утеплителя из принципиально новых ультратонких волокон с высокой способностью сохранять тепло. Отличительной особенностью коллекции является наличие демисезонного костюма. Демисезонный костюм (куртка и брюки) впервые представлен в линейке специальной одежды, комплектуется внутренним костюмом из флиса и предназначен для эксплуатации в межсезонье при температуре от 00С до +150С: когда в зимнем костюме уже жарко, а в летнем ещё холодно.
При создании изделий использованы высокотехнологичные специально разработанные текстильные материалы нового поколения. Для обеспечения надёжной комплексной защиты от ветра, дождя, атмосферной влажности использованы новейшие огнезащитные ткани, ламинированные мембраной. Несомненным их преимуществом является способность не только защищать от ветра и не пропускать внешнюю влагу внутрь, но и хорошо отводить излишнюю влагу из пододёжного пространства и обеспечивать «дышащие» свойства специальной одежде. Использование мембранных материалов широко распространено в спортивной одежде, однако для изготовления специальной одежды их применение в зарубежных компаниях началось сравнительно недавно ввиду наличия жёстких требований промышленной безопасности, где основными нормативными документами являются: ГОСТ ISO 11612-2014 «Одежда для защиты от тепла и пламени. Общие требования и эксплуатационные характеристики» (идентичен международному стандарту ISO 11612:2008 Protective clothing – Clothing to protect against heat and flame); ГОСТ Р 12.4.288-2013 «Одежда специальная для защиты от воды» (международный стандарт DIN EN 343 Protective clothing – Protection against rain); ГОСТ Р ЕН 1149-5-2008 «Одежда специальная защитная. Электростатические свойства. Часть 5. Общие технические требования» (идентичен европейскому стандарту EN 1149-5:2004 Protective clothing —Electrostatic properties — Part 5: General specifications).
Дополнительный физиологический комфорт при эксплуатации изделий обеспечивается за счёт инновационной подкладочной ткани и наличия в ней «третьего измерения». Ткань обладает высокой теплоизоляцией благодаря 3-D структуре, высокой воздухопроницаемостью, постоянным гидрофильным эффектом, улучшенной гибкостью.
Для поддержания оптимального теплового баланса человека в условиях переменного температурного режима (например, при изменении погодных условий) в разработанной специальной одежде предлагается использовать концепцию трёх слоев (3 Layer System™), рекомендованную к использованию в специальной одежде. В этом случае первый слой отводит излишнее тепло и влагу, второй слой сохраняет тепло, обеспечивает вентиляцию и отводит влагу, и третий слой защищает от ветра, осадков, открытого пламени и т.д. За счёт наличия отдельных слоёв, с помощью которых можно варьировать теплозащитные свойства одежды, комплект специальной одежды предназначен для использования в широком интервале температур от +10°С до -50°С. Дополнительными преимуществами комплекта являются повышение физиологического комфорта работника за счёт работы каждого слоя (отведения излишней влаги, сохранения тепла, защиты от негативных внешних факторов), повышение класса огнезащищённости комплекта в целом за счёт многоступенчатой защиты от высоких температур и открытого пламени (при этом первый слой (нательное бельё) должен быть изготовлен из огнестойких (не хлопковых) волокон, что позволит снизить риск ожога 2 и 3 степеней).
Наряду со свойствами материалов и их рациональным сочетанием, эффективность разработанной мультифункциональной специальной одежды для комплексной защиты работников на арктическом шельфе достигается использованием современных конструктивно-технологических решений, благодаря которым обеспечиваются герметичность швов, высокие эргономические характеристики в статике и динамике.
Автор: Елена Лебедева, к.т.н., директор по инновациям АО «Меридиан»
