Современные требования к военному обмундированию. Инновационные направления совершенствования материалов для изготовления военной формы одежды

Представлены передовые тенденции в области модернизации и развития военного обмундирования и современные требования к экипировке военнослужащих. Дана характеристика существующих в данной области новаторских научных отечественных и зарубежных разработок. Освещаются достижения в области полимерных текстильных материалов на основе нановолокон и коагуляционных технологий прядения, позволяющих в десятки раз увеличить отдельные характеристики вырабатываемых из них тканей.

Ключевые слова: полевое обмундирование, система боевой экипировки, требования к военному обмундированию, колористическое и интеллектуальное направление разработок, ткани«хамелеоны», инновации, Hi-tech технологии, нановолокна, углеродные нанотрубки, коагуляционные технологии прядения, наноэмульсии и нанодисперсии, ультратонкие волокна.

Военное обмундирование является немаловажным атрибутом, определяющим боеспособность войск. Полевое обмундирование является основой боевой экипировки военнослужащих. В современных условиях роль военной экипировки значительно возросла. Целенаправленное внедрение в производство военного обмундирования инновационных научных разработок и технологий позволило значительно усовершенствовать его потребительские характеристики и превратить из специализированной одежды в один из элементов общей системы боевой экипировки современного солдата, обладающий рядом новых (улучшенных) свойств, обеспечивающих защиту как от неблагоприятных климатических, так и от различных поражающих факторов.

В результате данной работы с 2013 года на обеспечение вооруженных сил принят новый всесезонный комплект полевого обмундирования, разработанный ОАО «БТК групп» с применением целого ряда передовых научных достижений. В 2015 году начались массовые поставки в войска боевой экипировки «Ратник», в основу которой легли новейшие отечественные научные достижения в области навигации, систем ночного видения, отслеживания психофизиологического состояния бойца, использования продвинутых материалов в изготовлении брони и тканей одежды.

Система представляет собой комплекс современных средств защиты, связи, оружия и боеприпасов. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы велись десятками российских оборонных предприятий, такими как ФГУП «ЦНИИТОЧМАШ», НПО «Спецтехника и связь», ОАО «ЦНИИ „Циклон”», НПО Спецматериалы и другие [1]. В настоящее время идет кропотливая работа по дальнейшему совершенствованию как боевой экипировки в целом, так и военного обмундирования, являющегося равноправным элементом системы. Основными критериями проводимых исследовательских работ являются учет особенностей ведения современной войны и требования, предъявляемые Министерством обороны Российской Федерации.

Под требованиями понимается условия и особенности, которым должна соответствовать одежда, чтобы обеспечить возможность ее использования по назначению в течение определенного времени. Требования делятся на: гигиенические, тактико-технические и эстетические. Степень важности их для одежды различных видов не одинакова. Например, зимняя одежда должна преимущественно защищать человека от охлаждения, белье – поглощать и выводить во внешнюю среду продукты кожного обмена. Выполнение одеждой своих функций в соответствии с предъявляемыми требованиями зависит от целого ряда факторов: условий эксплуатации одежды, свойств материалов, конструкции одежды, специальной отделки. Гигиенические требования к одежде сводятся к тому, чтобы она защищала тело человека от неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды, а также обеспечивала нормальную жизнедеятельность организма, создавая благоприятный микроклимат в пододежном пространстве. Соответствие одежды гигиеническим требованиям определяется по ее свойствам, наиболее важными из которых являются: теплопроводность, воздухопроницаемость, гигроскопичность, устойчивость к загрязнению, водонепроницаемость и др. Тактико-технические требования – удобство для носки, защита от негативного воздействия на военнослужащего различных поражающих факторов, легкость, маскируемость, удобство для подгонки, износостойкость. Эстетические требования – это требования к форме, конструкции, внешнему оформлению и другим особенностям изделия. Они выявляют общественную ценность, полезность, рациональность, удобство пользования [2].

Инновационные направления совершенствования материалов для изготовления военной одежды

Развитие и совершенствование качества военного обмундирования неразрывно связано со степенью внедрения новейших технологий на предприятиях отечественной лёгкой промышленности. В этой области важнейшим направлением являются инновации, связанные с изготовлением тканей. Разработки ведутся в двух направлениях: колористическом и интеллектуальном. Колористическое направление связано с разработкой принципиально новых видов армейского камуфляжа с необычными цветовыми эффектами.

Суть их состоит в использовании фото, термо и гидрохромных красителей. Окрашенные ими ткани могут изменять цвет под действием воды, тепла и света подобно хамелеонам. Изменения могут иметь локальный характер неопределенной формы и четко выраженный рисунок на тех или иных деталях или участках одежды. Ткани "хамелеоны", способные изменять свой цвет в зависимости от внешних факторов – идеальный материал для армейского камуфляжа. Подобно коже живых рептилий защитная одежда военнослужащего сможет мимикрировать, адаптируясь к изменениям окружающей среды.

Интеллектуальное направление в развитии умного текстиля – это создание и промышленное освоение технологий, обеспечивающих получение текстильных материалов с широким набором новых свойств, расширяющих области их применения. «Умные» ткани должны уметь «следить» за сердечным ритмом солдата, вводить, если необходимо, соответствующие лекарства или купировать раны, сигнализировать о самочувствии больного.

Одежда из «умных» тканей должна самоочищаться, поддерживать требуемую температуру в пододежном пространстве, подавлять химические отравляющие вещества, обладать свойствами бронежилета. Экипировка военнослужащего должна при этом оставаться не только легкой, не стесняющей движений, но и мягкой, способной изменять свою конфигурацию. Реализовать подобное «чудо» и сделать его явью стало возможным в связи с интеграцией наукоемких технологий (hi-tech) в текстильное производство. Ведущую роль в этом играют нанотехнологии.

Производство нановолокон

Нановолокна можно производить, наполняя традиционные волокнообразующие полимеры отличающимися по конфигурации наночастицами различных веществ, или путем выработки ультратонких (диаметром в рамках наноразмеров) волокон. Наполненные наночастицами волокна начали производить с 1990 года. Такие волокна малоусадочны, имеют пониженную горючесть, повышенную прочность на разрыв и истирание и в зависимости от природы вводимых наночастиц могут приобретать другие защитные свойства, требующиеся человеку. В качестве наполнителей волокон широко используют углеродные нанотрубки с одной или несколькими стенками. Волокна, наполненные нанотрубками, приобретают уникальные свойства – они в 6 раз прочнее стали и в 100 раз легче.

Наполнение волокон углеродными наночастицами на 5–20% от массы придает им также сопоставимую с медью электропроводность и химическую устойчивость к действию многих реагентов. Углеродные нанотрубки используются в качестве армирующих структур, блоков для получения материалов с высокими прочностными свойствами: экранов дисплеев, сенсоров, хранилищ жидкого топлива, воздушных зондов и т.д., при наполнении углеродными нанотрубками поливинилспиртового волокна, получаемого по коагуляционной технологии прядения, оно становится в 120 раз выносливее, чем стальная проволока и в 17 раз легче, чем волокно. Например, кевлар (самое известное и прочное арамидное химволокно, получаемое по традиционной технологии и используемое в бронежилетах).

Подобные нановолокна уже сейчас начинают применять для производства взрывозащищающей одежды и одеял, защиты от электромагнитных излучений. Очень ценные и полезные свойства химические волокна приобретают при наполнении их наночастицами глинозема. Наночастицы глинозема в виде мельчайших хлопьев обеспечивают высокую электро– и теплопроводность, химическую активность, защиту от УФ-излучения, огнезащиту и высокую механическую прочность. У полиамидных волокон, содержащих 5 % наночастиц глинозема, на 40% повышается разрывная нагрузка и на 60 % – прочность на изгиб. Такие волокна используют в производстве средств защиты от ударов, например защитных касок.

Известно, что полипропиленовые волокна очень трудно окрашиваются, что существенно ограничивает область их применения в производстве материалов бытового назначения. Введение 15 % наночастиц глинозема в структуру полипропиленовых волокон обеспечивает возможность крашения их различными классами красителей с получением окрасок глубоких тонов.

Интенсивно развиваются исследования и производство синтетических волокон, наполненных наночастицами оксидов металлов: ТiO2 , Al2 O3 , ZnO, MgО. Еще одним интересным направлением в производстве нановолокон является придание им ячеистой, пористой структуры с наноразмерами пор. При этом достигается резкое снижение удельной массы (получение легких материалов), хорошая теплоизоляция, устойчивость к растрескиванию. Другой тип нановолокон – ультратонкие волокна, диаметр которых не превышает 100 нм.

Эта тонина обеспечивает высокое значение удельной поверхности и, как следствие, высокое удельное содержание функциональных групп. Последнее обеспечивает хорошую сорбционную способность и каталитическую активность материалов из подобных волокон. В Европе (Англия, Франция), США, Израиле и Японии параллельно идут интенсивные работы по созданию синтетических белковых волокон, имитирующих структуру паутины, имеющей непревзойденные физико-механические свойства. Используя для выработки подобного белка другие продуценты (микроорганизмы, растения), удалось получить полимерные белковые нановолокна толщиной около 100 нм. Мягкий и сверхпрочный «паучий шелк» сможет заменить жесткий и негибкий кевлар в бронежилетах. Области применения «паучьего шелка» разнообразны: это и хирургические нити, и невесомые, но чрезвычайно прочные бронежилеты.

Нанотехнологии в заключительной отделке

При заключительной отделке текстильных материалов используют наночастицы различных веществ в виде наноэмульсий и нанодисперсий. При этом материалам могут придаваться такие свойства, как водои маслостойкость, пониженная горючесть, противозагрязняемость, мягкость, антистатический и антибактериальный эффекты, термостойкость, формоустойчивость и др., что будет чрезвычайно востребовано при изготовлении специальной одежды. Наиболее известной нанотехнологией заключительной отделки является отделка Teflon, обеспечивающая водо, масло, грязезащитные эффекты. Для ее реализации используют наноэмульсии фторуглеродных полимеров. В отличие от традиционных технологий аналогичного назначения, наночастицы, придавая требуемые эффекты, не перекрывают капиллярно-пористую структуру волокнистого материала, он остается «дышащим», поскольку его микропоры остаются открытыми для воздухообмена.

Придаваемые эффекты устойчивы к многократным стиркам. Отделка по нанотехнологиям придает текстильным материалам из химических волокон хлопкоподобный внешний вид, а изделия из хлопка становятся малосминаемыми и приобретают формоустойчивость [3]. В разных странах достаточно широко проводятся исследования по созданию «самоочищающихся» текстильных материалов с помощью нанотехнологий. Задача исследователей – придать текстилю такой же эффект, какой свойственен живой природе: листьям растений, крыльям бабочек и насекомых, панцирям жуков.

Наноэмульсии формируют на волокнах тонкую трехмерную поверхностную структуру, с которой вода, масло и грязь легко скатываются и смываются. Получаемый «супергидрофобный» эффект приводит к тому, что образующаяся на поверхности материала круглая капля способна скатываться с нее без следа при малейшем наклоне. Такие загрязнения, как пыль и сажа удаляются вместе с каплями воды, а материал приобретает эффект «самоочищения». Использование наноэмульсий дает возможность получать из хлопка текстильные материалы, лицевая сторона которых проявляет гидро, масло, грязеооталкивающие свойства, а изнанка остается гидрофильной, способной поглощать влаговыделения тела (пот).

Одновременно такому материалу можно придавать различные бактериостатические эффекты, в том числе препятствующие появлению запаха пота. В полимерную наноэмульсию можно также вводить наночастицы оксидов металлов TiO2 , MgO, обладающих каталитической активностью, и пьезокерамические частицы для производства волоконных сенсоров, регистрирующих сердечный ритм и пульс при контакте такого материала с кожей человека. Нанотехнологии позволили создать токопроводящие текстильные материалы.

Электропроводящие текстильные материалы дают широкий простор для инноваций в производстве антистатической одежды и электромагнитного экранирования, для снятия заряда или подавления радиополей, а также для производства тканей с подогревом. Сегодня токопроводящие ткани благодаря нанотехнологиям нанесения металлов – мягкие и легкие материалы, их можно стирать, подвергать химчистке. В США ведутся работы по созданию жилетов, позволяющих пилотам сверхзвуковых самолетов ВМФ быстро ориентироваться в пространстве в критических ситуациях. Эксперты полагают, что 7 из 10 авиакатастроф, случившихся со сверхзвуковыми истребителями ВМФ США, связаны с потерей ориентации пилотами при плохой видимости и невозможностью вследствие этого предпринять действия, предотвращающие аварию или смягчающие ее.

Действие спецжилета основано на чувстве осязания. В него вшиты тактильные стимуляторы, посылающие в нужный момент вибрацию, что препятствует дезориентации и ориентирует внимание пилотов на нахождение сторон (вверх, вниз, влево, вправо). На сегодняшний день испытан первый вариант жилета и ведется активная работа над его усовершенствованием. Hi-tech технологии взяла на вооружение фирма Woolmark – мировой лидер по выпуску высококачественных изделий из мериносовой шерсти. Она объявила о выпуске на потребительский рынок новой категории товаров с маркировкой Woolscience – «умная шерсть». Чистошерстяные и полушерстяные изделия с маркировкой Woolscience находят широкое применение в различных рыночных областях.

Потребительские свойства изделий Woolscience соответствуют самым жестким условиям эксплуатации, обеспечивая активный и комфортный влагообмен. Такие достоинства изделий, как безусадочные свойства и огнестойкость, экологичность, прочность и износоустойчивость, делают их востребованными в транспорте, при изготовлении одежды и постельных принадлежностей. Первым коммерческим партнером, получившим лицензию на производство тканей из «умной шерсти», была австралийская ткацкая фирма MelbaIndustries Pty Ltd. Она уже поставляет технические особо прочные ткани Woolscience для австралийского Министерства обороны [4]. Ещё одним из направлений перспективных разработок предметов вещевого имущества являются многослойные ткани. Данные материалы могут найти применение при изготовлении нательного белья, носков, широко внедряться в производство обмундирования для военнослужащих, проводящих службу в Арктике.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Российская боевая экипировка «Ратник» [Интернет ресурс]. – URL: http://www.vpk.name.

2. Абрамов А.К. Вещевое обеспечение: учебник. – СПб.: ВАМТО, 2014. – 455 с.

3. Концепция развития и совершенствования системы ресурсного (материального) обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации на период до 2030 года и последующие пять лет (проект). – СПб.: НИИ ВАМТО, 2015.

4. Индивидуальная боевая экипировка [Интернет ресурс]. – URL: http://www.army-news.ru.

Е.А. Овчинников, Л.Н. Рудаков, А.Е. Безруков