Палатка «рефлектор» предназначена для эксплуатации в качестве походного жилища в условиях умеренного климата. Выполняя функции обычных палаток, то есть, защищая человека от атмосферных осадков, ветра и конвекционных потерь тепла, палатка имеет необычное свойство – ее внутренний объем может обогреваться излучением костра, расположенного снаружи палатки, или излучением солнца.
Способ ночевки у костра под наклонным пологом-отражателем давно известен туристам,(собственно, полог-отражатель и стал прототипом палатки «рефлектор»).
Известен и основной недостаток такой конструкции – отсутствие стенки со стороны костра, что приводит к колоссальным конвекционным потерям тепла, особенно в ветреную погоду. Идея добавить со стороны костра стенку проницаемую для его излучения очевидна. Вероятно, она не была реализована ранее из-за того, что не были проведены исследования оптических свойств тканей, применительно к этой идее. Современный палаточный материал: нейлон белого цвета с полиуретановым покрытием, перпендикулярно поверхности ткани пропускает до 75% процентов излучения, а тот же материал, но с нанесенным алюминиевым напылением, под углом 45[SUP]0[/SUP] отражает до 70% излучения.
Суммарные потери излучения составляют около 50%, но их можно компенсировать, если отражающей стенке придать форму рефлектора, фокусирующего излучение на человека лежащего на полу палатки.
Насколько эффективным может быть обогрев от костра, показали практические испытания. Первая палатка похожа на половинку классической «двуколки» - односкатная наклонная крыша - это отражатель; между стойками вертикальная светопроницаемая стенка, она же закрывает вход 180 х 150 см,
боковые стенки с внутренней отражающей поверхностью, и неизбежные для «двуколки» растяжки.
3 марта 2003 года испытания первого образца палатки «рефлектор». Условия идеальные: безоблачное утро, температура воздуха –2[SUP]0[/SUP]С( все замеры производились с точностью до 0.1[SUP]0[/SUP]С, электронным термометром с двумя дистанционными датчиками), ровная заснеженная площадка.
Палатка установлена прозрачной (белый нейлон) стенкой в сторону солнца. Термодатчики расположены – один снаружи в тени палатки в полуметре от земли, второй на полу палатки на белой тетради ( не взяли коврик). Температура в палатке быстро растет до + 19[SUP]0[/SUP]С, костер явно не нужен. За 20 минут температура достигает 25[SUP]0[/SUP]С, и продолжает медленно нарастать. Ждем, что будет в полдень? К 11[SUP]00[/SUP] температура на уровне пола достигла +32[SUP]0[/SUP]С, при наружной около 0[SUP]0[/SUP]С, а затем к 13[SUP]00[/SUP] (зенит) температура внутри палатки опустилась до +17[SUP]0[/SUP]С при +4[SUP]0[/SUP]С снаружи. Причина понижения температуры - солнце поднялось высоко над горизонтом, большая часть его излучения под острым углом отражалась от белого нейлона, не проникая внутрь палатки. Для второй части испытаний – обогрева палатки излучением костра пришлось ждать пасмурной безлунной ночи. Сухие сосновые ветки приготовили в сумерках, в темноте развели костер и, ориентируясь по дыму, в 2.5 метров от костра, против ветра установили палатку, прозрачной стенкой в сторону костра. Снаружи температура воздуха – 7[SUP]0[/SUP]С, внутри температура на уровне пола поднималась, по мере того как разгорался костер, и достигла +19[SUP]0[/SUP]С. Температура передней стенки при этом достигла около +50[SUP]0[/SUP]С, эту температуру можно считать предельной, так как большая может вызвать ожог при длительном прикосновении. Сама ткань безопасно может выдержать температуру +80[SUP]0[/SUP]С. При интенсивном горении, размер костра достигал 150 х 60 см.
Дальнейшее совершенствование палаток « рефлектор» показало, что возможен эффективный обогрев костром меньшей мощности, для этого нужно поверхность отражателя сформировать как каркасно-оболочечное подобие части эллипсоида вращения. Задача непростая, но в результате ее решения, проникшее в палатку излучение костра будет отражаться не просто вниз, а будет фокусироваться там где надо. Говоря языком физики, при фокусировке увеличивается плотность отраженного излучения на нужном участке пола. Насколько это важно, стало понятно при испытаниях каркасно-дугового «рефлектора», и одноместной плащ-палатки «рефлектор». В спальном мешке комфортном, без обогрева костром или солнцем, при температуре воздуха +12[SUP]0[/SUP]С, под воздействием отраженного излучения костра комфортно при +6[SUP]0[/SUP]С.
О конструкции спального мешка нужно сказать отдельно. Его особенность в том, что казалось бы, вопреки здравому смыслу – «на белом любая грязь заметна», верх мешка сделан из двух слоев белого нейлона разделенных слоем синтепона (150 граммов на м[SUP]2 [/SUP]), а низ из водонепроницаемого нейлона с алюминиевым напылением, поверх которого полтора слоя синтепона той же плотности. «Прозрачный» верх спального мешка пропускает излучение, которое поглощается темной одеждой на теле туриста. Идея заимствована у природы – кожа белого медведя черная, покрытая белой шерстью. Через ткань желтого, оранжевого или красного цвета излучение костра, проникает внутрь спального мешка с малыми потерями, но если в палатке «рефлектор» использовать темный спальник, то излучение костра будет поглощаться наружной оболочкой спального мешка, от которой, в свою очередь, будет нагреваться воздух в палатке, а не тело туриста.
Остается естественный вопрос о близости костра к палатке, то есть о компромиссе между эффективным обогревом палатки и опасностью прожога или пожара.
При неизменной мощности костра, плотность его излучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния до палатки, то есть, на расстоянии 4 метра до костра, палатка будет обогреваться в 4 раза слабее, чем на расстоянии 2 метра, а обогрев от костра в 6 метрах от палатки уже в 9 раз слабее, чем при расчетных двух метрах. Во время испытаний, минимальное расстояние между костром и палаткой сокращали до 1.5 метров, но костер контролировал дежурный. При этом слабый, не более 1.5 м/сек, но неустойчивый по направлению ветер, иногда поворачивал в направлении палатки. Прожога палатки не произошло, так как горячие газы, хорошо разгоревшегося костра, поднимались вверх почти вертикально. Опасность прожога возрастает, когда в костер попадает бумага, трава, листва, хвоя.
«Рефлектор» в варианте палатка-плащ испытывалась в декабре 2004 года при ветре 8 - 12 м/сек и температуре наружного воздуха – 6[SUP]0[/SUP]С. Температура воздуха внутри палатки, без присутствия человека, была в пределах + 3 – +4[SUP]0[/SUP]С, то есть на 9[SUP]0[/SUP]С выше, чем наружная температура. Сильный ветер конечно усиливает теплопотери, но он обеспечивает приток кислорода в зону горения, из-за чего мощность излучения костра возрастает. Дрова в сильный ветер, естественно, сгорают быстрее.
Не только расстояние до костра и его размер влияют на эффективность обогрева палатки, важно устройство костра. Больше всего излучает энергию зона горения непосредственно на поверхности древесины, а не высокие языки пламени. По этому, если, как принято, поместить костер в ямку, то излучение самой эффективной его зоны будет попадать, в лучшем случае, только на верхнюю часть светопроницаемой стенки «рефлектора», дрова будут сгорать, а эффективного обогрева палатки не получится. Значительно затенить палатку от излучающей зоны костра могут толстые поленья, а также рюкзаки и ведра, оставленные между костром и палаткой. Наиболее рациональный костер, на всю ночь, это «нодья», а чтобы обогреть палатку только в холодные предрассветные часы подойдет любой костер. Длительность горения обеспечивает толщина поленьев, например еловые дрова диаметром 20 см сгорают за 2–2.5 часа, более толстые дрова, без дополнительного вмешательства, горят примерно такое же время, при этом расстояние между поверхностями смежных поленьев увеличивается до 10–15 см, активное горение прекращается, поленья продолжают тлеть. «Автоматически» оптимальное расстояние между поленьями поддерживается в костре «нодья», о котором нужно рассказать подробнее. «Нодья» это костер собранный, как правило, из двух или трех сухих бревен. «Нодья» из трех бревен разжигается таким образом: на грунт, в том числе на мокрый, предпочтительно поперек направления ветра, параллельно друг другу укладывают два бревна; на них, по возможности на всю длину, разводят запальный костер, используя его для приготовления пищи. После того, как древесина нижних бревен загорится, их накрывают третьим, наиболее толстым бревном, прямо поверх запального костра. По мере горения верхнее бревно опускается вниз под собственным весом, таким образом, зазор между бревнами остается минимальным. «Нодья» из двух бревен разжигается аналогично, но после того как древесина бревен разгорится, более тонкое бревно оставляют внизу, а сверху на него кладут более толстое, горящей поверхностью вниз. От сползания верхнее бревно по концам подпирают четырьмя сырыми кольями, вертикально вбитыми в грунт. Вероятность, что опорные колья сгорят, будет минимальной, если верхнее бревно по обоим концам будет длиннее нижнего, хотя бы на полметра. Если в походе, туристическая группа использует несколько палаток «рефлектор», то от одного костра, в зависимости от ветра, может обогреваться до 5-ти двухместных палаток «рефлектор».
«Рефлектор», как и обычная, палатка может обогреваться изнутри газовой лампой или горелкой, но самый примитивный химический расчет показывает, что для сжигания 1грамма пропана требуется 2.5 грамма чистого кислорода или 12 грамм воздуха. В газовом фонаре мощностью 80 ватт, сгорает в час около 40 грамм пропана, для этого, в идеале, требуется 480 грамм воздуха, то есть объем не менее 3.8 м[SUP]3 [/SUP]воздуха в час для газового фонаря, а не для вашего дыхания. Реально воздуха потребуется в 3 – 5 раз больше, то есть до 19 м[SUP]3[/SUP] в час. Экономить опасно, ведь при дефиците кислорода сначала начнется образование угарного газа, затем лампа погаснет, а пропан будет заполнять палатку, причем в первую очередь ее нижнюю часть. Требуется активная вентиляция, а при этом из палатки уйдет и значительная часть тепла. В общем, в сравнении с газовой лампой в палатке, костер в 2-х метрах от нее, кажется не таким уж страшным. К тому же, нужно учитывать, что каждый 1м[SUP]2[/SUP] светопроницаемой стенки палатки «рефлектор» может пропускать внутрь излучение мощностью до 200 ватт.
Все варианты палаток «рефлектор» имеют регулируемые вентиляционные отверстия, защищенные противомоскитными сетками. Кроме того каркасный вариант имеет отстегивающийся пол, что позволяет использовать палатку в качестве походной обогреваемой бани или для рыбалки на льду.
Некоторые однослойные варианты палаток «рефлектор» по периметру имеют дренажный шов (патент ПМ № 47929, автор Горячев С.В.), который имеет слой капилярно-проницаемого материала между двумя слоями водонепроницаемой ткани. При образовании внутри палатки значительного слоя водного конденсата или небольшой протечке воды через крышу, вода достигает кромки капилярного слоя и через него выходит на наружную поверхность палатки. Обратный ток воды исключается наклонным или вертикальным расположением шва. Ветром шов не продувается.
Палатку-плащ можно надевать не снимая рюкзака и продолжать передвижение в дождь. Противомоскитная сетка верхнего вентиляционного отверстия может быть использована как накомарник. Высота установленной палатки-плаща 1 метр, длина 2 метра, ширина 0.7 метра, размер двустворчатого входа 1.5 х 0.95 метра.
Вес палаток: каркасная двухместная – 3 кг,
«двуколка» двухместная – 2.3 кг,
палатка-плащ одноместная – 0.74 кг.
По испытаниям 2003 – 2005 г можно сделать первые выводы:
1. Палатка «рефлектор» может выполнять все функции обычных палаток.
2. Несомненно, экипировку для похода надо брать в соответствии с прогнозом погоды, но, взяв в поход по местности, где есть дрова, палатку «рефлектор», можно комфортно переночевать и при неожиданном похолодании на 10 –15[SUP]0[/SUP]С ниже прогнозируемой температуры. При этом можно сэкономить на весе теплой экипировки «про запас» около 0.5 – 0.7кг, а это примерный вес суточного рациона продуктов.
3. Еще 0.2 – 0.3 кг можно сэкономить на пленке для устройства походной бани.
4. Съемный пол позволяет использовать палатку «рефлектор» для рыбалки на льду и для обеспечения подледных водолазных работ, с обогревом излучением солнца.
4. Заготовка дров для теплой ночевки в «рефлекторе» это не отдых, но и бессонную из-за холода ночь отдыхом тоже не назовешь.
5. Если в туристической группе есть больной или раненый, то теплая ночевка это его дополнительный шанс выжить.
6. Если после бессонной ночи наступит холодный, но безоблачный день, то «рефлектор» это возможность отоспаться в тепле (температура внутри палатки на 20[SUP]0[/SUP]С выше, чем снаружи). Для этого «рефлектор» должен быть установлен светопроницаемой стенкой в сторону солнца. При многодневных стоянках, и в условиях чрезвычайной ситуации, эффективное использование излучения солнца позволит значительно сэкономить газ или жидкое топливо для обогрева палаток при помощи ламп или горелок.
7. В летний полдень, в южных и средних широтах, в «рефлекторе» не жарче, чем в обычных палатках, так как при высоком положении солнца, его излучение попадает на светопроницаемую поверхность под острым углом ( 10 –20[SUP]0[/SUP]) и по большей части (80 – 90%) отражается наружу. Кроме того, палатку можно просто поставить светопроницаемой поверхностью от солнца.
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 28 марта 2005 года признала палатку «рефлектор» изобретением
патент № 2257451.
Автор конструкции палаток «рефлектор» Горячев С.В. г. Тверь
Закрыть