防毒面具的进化史

兵工科技
2023-10-06 11:00 来自陕西

一百多年以前,俄罗斯帝国发明了由防护面具和过滤罐组成的现代防毒面具。此后的数十年时间里,最初的这种防护性设计得到了不断地发展和改进,改进主要部件,以及采用新的材料和技术。一般来讲,防毒面具的发展从几个方面进行。

佩戴泽连斯基-库曼特防毒面具的俄军士兵

基础之基础

众所周知,第一个成熟的现代样式的防毒面具由俄罗斯化学家N.D. 泽林斯基和技术专家M.I. 库曼特于1915年发明的。他们发现了这种防护方式最成功的设计和布局,而且还创造了当时技术条件下有效的过滤成分。1915~1916年,防护面罩进入了批量生产并进入了帝国军队。此外,该产品的文档也提供给了协约国盟友。

泽林斯基-库曼特防毒面罩显著特点是简单。它具有一层薄薄的橡胶面具覆盖了整个头部并尽可能紧密地贴合。眼睛部位具有两个玻璃的小直径圆孔,在前面的底部,相对鼻子和嘴巴的位置有一条衬套用于连接过滤罐。

第一个本土防毒面具近景

上图中的盒子的底部有一个锡体和一对阀门,一个用于吸入污染的外部空气,一个用于将过滤后的空气送入面具中。里面装有从桦树或菩提树中提取的活性炭。这样的过滤器提供了针对氯气的完全防护,同时也能在一定时间内吸收其他有毒物质。

作为第一种这种类型的防毒面具,泽林斯基-库曼特防毒面具既有优点也有缺点。不管怎样,这种产品的出现为俄军及盟友防护有毒气提供了可能手段。同时,在俄国和国外都开展了针对最初设计的改进工作,这些工作很快就带来了一定的成效。

面具的进化

世界上的第一种防毒面具基本上就是一个具有所需形状和所需装置的橡胶袋子。后来,这种结构经历了显著的改进和演变。防毒面具随着新材料和生产技术的的发展而发展,同时改进了人体工程性和穿戴的舒适性。

GP-5型民用防毒面具是最常见和最出名的一种。面具上可以清晰地看到呼吸阀,未安装过滤罐

新材料的出现对防毒面具的发展作出了显著贡献。长期以来,防毒面具主要由各种类型的橡胶制成以满足需要,最近几十年,橡胶逐渐让位于塑料和高分子聚合物,从而在简化生产工艺的同时获得需要的性能和人体工程特性,同时。

前部的形状得到了优化。因此, 为了密封和减少内部体积,设计了贴合性更好、更适合解剖形状、更加刚性的面具。最重要的发明是创造出了根据使用者的面部解剖结构挑选的几种尺寸的面具。作为例子,可以回想苏联的主要防毒面具型号,例如,常见的民用型GP-5。

为了节约材料和优化生产,面具的后部进行了改进。最初,面具的后部是一个“袋子“与前部相连。后来,苏联及国外发明了后部是是一套皮带的面具,例如GP-4等。再后来,根据预期使用环境条件和未来使用者,带有带子的封闭式面具和具有带子的产品同时得到了应用。

隔离型防毒面具IP-5。在袋子的下方是再生盒,右侧是呼吸袋

目前,发展防毒面具时更加关注其未来应用的特性。防毒面具不应影响佩戴头盔及其他防护装备、通讯装备等,不应影响武器使用及执行其他任务。

附加装置

泽林斯基和库曼特只为面具装配了一对用于观察的玻璃孔和一个过滤罐支架。这些设计后来得到了改进,出现了用于不同目的的新部件。

各种现代的防毒面具都配备了所谓的“阀室”,这是一个连接在面具底部的刚体装置。顾名思义,它有一个带有用于通气的一个入口阀和一个出口阀的过滤盒。当使用聚合物材料时,阀室可能不存在-其功能由面具的相应部分执行。

最初,过滤盒的阀门位于面具的底部,而盒子本身就挂在其下方。随着新设计的发明和新的过滤吸收材料的发现,过滤盒的大小和形状发生了变化。较小的设备不仅使人体工程学得到了改进,而且其安装位置不仅可以放在前面,还可以放在侧面。苏联PGM系列或美国M50就有这种布局,可以使用一个或两个过滤盒,并可安装在所需的一侧。此外,装在袋子里的盒子和用来连接面具的波纹软管已经得到了广泛使用。

带有两个过滤盒现代美国防毒面具M50

1915年代的防毒面具只有一个最小直径的玻璃窗用于观察以降低成本。未来,被称为“眼镜单元”的部分采用了更大直径的玻璃,从而提供了更好的视野和能见度。近几十年来,由于各种塑料和类似材料的出现,具有单一大型全景玻璃的面具得到了开发和广泛的使用。冷战时期的核威胁导致了可移动滤光片的出现,以保护眼睛免受原子能爆炸的闪光。

一个可选但有用的创新是对讲机。它是一种位于密封外壳中的薄膜,可以提高面具下的可听性。这种膜在苏联的GP-4、美国的M50等防毒面具得到了应用。面具还可以配备一个带阀门的薄软管,使佩戴者可以在不去除防毒面具的情况下从杯中喝水。

过滤与吸收

第一个泽林斯基-库曼特防毒面具使用活性炭颗粒过滤空气并吸收有毒物质。还提出了基于可用物质和成分的吸附剂的其他选择方案。

一名戴着GSR防毒面具的英国士兵

在第一次世界大战期间,新的有效的解决方案已经出现了。因此,协约国国家开始补充所谓的活性炭。化学吸收剂-一种能够保留光基因和其他气体的物质的混合物。防毒面具设计者对气溶胶有毒物质的出现做出了回应,增加了额外的过滤器,防止飞沫进入盒子。当使用带软管的盒子时,袋子扮演一个附加过滤器的作用。

现代防毒面具的吸滤盒具有多重保护作用。在入口有针对大型和中型的固体颗粒或液滴以及危险微生物的机械过滤器,盒子内部有相当复杂的化学物质和吸附剂的混合物,能够阻挡和/或结合各种有毒物质。

空气净化的另一种替代方法是使用所谓的隔离的防毒面具。在这种情况下,使用了一个基于再生盒的特殊系统代替过滤盒。前者含有一种能分解二氧化碳并释放氧气的化学成分。在我们的军队中,在不同的时期,使用了IP-46和IP-5隔离型防毒面具。

演化进程

现代防毒面具的结构与泽林斯基和库曼塔开发的防毒面具几乎没有什么不同。然而,一百多年前提出的想法和原则现在正在以其他方式加以实施,并在各种领域使用现代的解决方案。面具和过滤盒采用了现代材料,它们的形状和设计也发生了变化,开发出了更先进的过滤和吸收成分等。

穿着“拉特尼克”装备的俄罗斯战士。PMK-4防毒面具采用了全景玻璃,双面安装过滤盒和内部对讲机系统

防毒面具早已超越了其名称的功能,不仅保护有毒气体的伤害。现代防毒面具,如俄罗斯Ratnik设备的PMK-4/5或类似的外国型号,可以应对更广泛的威胁。它们可以防止有毒气体和气溶胶、放射性粉尘、生物制剂等物质。

由于其轻质和改进的设计,防毒面具佩戴舒适,不干扰其他设备和防护设备的使用。在使用武器、操作设备和解决战斗或其他一般任务时,它也不会造成不便。与早期的型号相比,其优势是很明显的。

在过去的几个世纪里,俄罗斯/苏联和外国防毒面具的开发商利用了各种工业和科学的最新成就,并在此基础上创造了新的防护装备设计。在第一次世界大战期间开始的防毒面具开发过程成功地继续进行,并不断产生新的成果。因此,军事人员、特别和紧急服务人员以及文职专家完全有机会不受到伤害。

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