В разделе "Снаряжение" идёт речь о некоторых основных предметах снаряжения для треккинга; выбор тем при этом обусловлен наиболее частыми вопросами о снаряжении, получаемыми Комбригом по электронной почте от посетителей данного сайта. В статьях особое внимание уделено вопросам и предметам снаряжения, наиболее часто обсуждаемым в туристических и спортивных форумах.

В нижеследующем материале мы делаем попытку определить R-value ижевского коврика, в весьма краткой форме излагаем теплотехнический аспект понятия R-value, даём читателю возможность обратить своё внимание на взаимозависимость отдельных технических характеристик изоматов и проводим один "ненаучный" эксперимент с целью определить, за счёт чего достигаются большие значения R-value туристических ковриков.

Туристические коврики, выпускаемые Ижевским Заводом Пластмасс (ОАО ИЗП, в дальнейшем сокращённо - ИЗП) являются, пожалуй, наиболее известными русскоязычному туристу. До определённого времени эти коврики были единственными туристическими изоматами, выпускаемыми отечественным производителем; в связи с достаточной "размытостью" информации о том, где именно в настоящий момент производятся как минимум материалы, используемые в прочих отечественных ковриках, не исключено, что ижевские коврики до сих пор остаются единственными туристическими ковриками, полностью производимыми в России. Появление на российском рынке заграничных туристических ковриков ввело в быт российского туриста такое понятие, как "термическое сопротивление" (R-value), что неизбежно приводит к попыткам использовать данное понятие для сравнения так называемой "ижевской пенки" с западными образцами туристических ковриков.

Несмотря на то, что в технических характеристиках ижевских ковриков отсутствует параметр "термическое сопротивление" (R-value), этот параметр может быть вычислен. В нижеследующем описании мы делаем попытку определить R-value ижевского коврика, в весьма краткой форме излагаем теплотехнический аспект понятия R-value, а также даём читателю возможность обратить своё внимание на взаимозависимость отдельных технических характеристик туристических ковриков.

Важнейшей теплотехнической характеристикой какого-либо теплоизолирующего материала является коэффициент его теплопроводности; термическое же сопротивление, являясь в его общем понимании величиной, обратной этому коэффициенту (чем выше коэффициент теплопроводности материала, тем меньше сопротивление этого материала оттоку тепла) и напрямую не связанной с толщиной изолирующего материала, в случае с безоболочными ковриками - то есть, предметами, представляющими из себя листы однородного материала, изменяющие свои теплоизолирующие свойства в зависимости от своей толщины - будет иметь корректное в физическом смысле наименование "термическое сопротивление слоя" и равняться отношению толщины коврика к коэффициенту теплопроводности того материала, из которого этот коврик изготовлен.

Материалами, используемыми ИЗП при производстве туристических ковриков, являются два типа пенополиэтилена: "Изолон ППЭ-НР" и "Изолон ППЭ-НХ". Слово "изолон" является зарегистрированной ИЗП тоговой маркой, а сокращение "ППЭ" говорит о том, что в качестве материала при производстве туристических ковриков ИЗП использует исключительно пенополиэтилен, причём именно тот пенополиэтилен, который называется "сшитым". Это означает, что в отличие от материала обычных пенополиэтиленовых ковриков (полиэтилена, вспененного газом и имеющего несвязанную молекулярную структуру), материал туристических ковриков, производимых ИЗП, обладает поперечной межмолекулярной связью (сетчатой, трехмерной структурой), обеспечивающей бóльшие долговечность и стойкость к различным химикатам и ультрафиолету, а также лучшие теплоизоляцию, упругость и эластичность. "Сшивка", то есть образование поперечно-связанной (сетчатой) молекулярной структуры пеноматериала в процессе его изготовления, может производиться как посредством радиационного воздействия на материал ("физическая сшивка", сокращение "НР" в названии пеноматериала), так и с помощью добавления в материал химического реагента ("химическая сшивка", сокращение "НХ"). В наших расчётах разницей между физической и химической сшивкой мы, однако, можем пренебречь, поскольку в конечном результате эта разница, переведённая посредством R-value в соответствующую температуру (см. приведённую выше таблицу соответствия R-value температурам почвы) будет соответствовать не более чем двум десятым градуса.

Маркировка ковриков, производимых ИЗП из Изолона ППЭ, так же как и маркировка прочей продукции этого завода, определяется так называемой "кратностью вспенивания" пеноматериала и толщиной этого материала. Кратность вспенивания отражает степень насыщенности пеноматериала воздухом: она равняется соотношению объёма полученного пеноматерила к объёму полимера, использованного в качестве исходного сырья при производстве этого пеноматериала. Говоря простыми словами, чем больше кратность вспенивания пеноматериала, тем больше в этом материале пустых и закрытых воздушных ячеек (пузырей); соответственно, чем больше кратность вспенивания пеноматериала, тем более лёгким является этот пеноматериал.  Как мы видим, "кратность вспенивания" пеноматериала косвенно характеризует также и плотность этого пеноматериала, однако, при определении плотности в её привычном понимании в данном случае используется термин "кажущаяся плотность пеноматериала", обозначающий вес единицы объема материала (кубического метра), включая и объем закрытых воздушных ячеек. Таким образом, чем выше кажущаяся плотность пеноматериала, тем меньше воздуха в этом пеноматериале. В процессе производства туристических ковриков ИЗП использует следующие кратности вспенивания полиэтилена: 15 (соответствует кажущейся плотности 60 или 66 кг/м³), 20 (соответствует кажущейся плотности 50 кг/м³), 30 (соответствует кажущейся плотности 31 или 33 кг/м³). В прайс-листе на туристические коврики, публикуемом ИЗП, мы обнаруживаем следующие варианты маркировки этих ковриков (аналогичную маркировку можно обнаружить и на самих ковриках): 1508, 2008, 3008, 2012, 3012, 3016. Первые 2 цифры этих чисел обозначают кратность вспенивания, последние 2 цифры - толщину коврика в миллиметрах; таким образом, находящаяся на коврике маркировка "Изолон ППЭ НХ 1508" означает, что данный коврик изготовлен из химически сшитого пенополиэтилена плотностью около 66 кг/м³ и имеет толщину 8 мм.

Перечислим некоторые технические характеристики различных марок ижевских ковриков со стандартной толщиной 8 мм. (кратность вспенивания, кажущаяся плотность и коэффициент теплопроводности пеноматериала, а также вес; см. таблицу, приведённую ниже). В данной таблице приведены значения технических параметров именно тех материалов, которые используются при производстве ижевских ковриков (Изолон ППЭ-НР и Изолон ППЭ-НХ); эти значения взяты из электронной презентации, представленной на интернетном сайте ИЗП (фрагмент этой презентации, содержащий технические характеристики Изолона ППЭ-НР и Изолона ППЭ-НХ, приведён на фотографии, данной выше).

Данная таблица нуждается в следующих пояснениях: 1) вес ковриков не указан производителем, и поэтому вычислен автором данной статьи на основе приведённых в прайс-листе ИЗП размеров соответствующих ижевских ковриков (180х60х0,8 см) и плотности соответствующего пеноматериала; на практике, однако, размеры ижевского коврика могут незначительно отличаться от указанных выше стандартных размеров, что влечёт за собой соответствующее изменение веса коврика; 2) прочерки в таблице означают отсутствие данных.

Учитывая отсутствие данных производителя о коэффициенте теплопроводности пеноматериала, используемого в коврике марки 2008, для вычисления R-value этого коврика мы используем среднее арифметическое значение тех коэффициентов теплопроводности, которые указаны в приведённой выше таблице. Оно составит 0,04 Вт/(м·K). Отметим, что это значение выражено в единицах СИ (международная система единиц измерения): как мы уже указывали выше, R-value туристических ковриков традиционно выражается в единицах британской системы мер, в связи с чем для определения R-value ижевского коврика в "традиционной форме" потребуется деление результата, полученного в системе СИ, на переводной коэффициент (0,1761). При вычислении R-value по формуле "R-value коврика = отношение толщины коврика к коэффициенту теплопроводности его материала", толщина коврика (8 мм) должна быть переведена в метры (0,008 м).

Ориентируясь на данные приведённой выше таблицы и данные о типе использованного пеноматериала (см. прайс-лист ИЗП), читатель может достаточно быстро сам произвести расчёты R-value для ижевских туристических ковриков, имеющих толщину 12 или 16 мм. Помимо формулы вычисления R-value, приведём еще пару сведений из теплотехники: а) величина R-value линейно зависит от толщины теплоизолирующего слоя - это означает, что при увеличении толщины коврика в 2 раза, значение его R-value также увеличится в 2 раза; б) R-value многослойной теплоизоляции равен сумме R-value её частей - это означает, что при использовании в качестве подстилки одновременно двух или более ковриков, положенных друг на друга, R-value данной подстилки будет равно сумме R-value использованных в ней отдельных ковриков.

В заключение этого подраздела остаётся только напомнить, что приведённые выше расчёты производились "заочно" (без применения лабораторного оборудования), что хотя и даёт возможность определить порядок величины R-value, но не позволяет вывести эту величину с большой точностью. Следует также принять во внимание то обстоятельство, что мы вычисляли R-value абсолютно нового и ненагруженного коврика, то есть, не учитывали такие снижающие теплоизоляцию факторы, как состаривание (износ) материала и продавливание его телом пользователя. В процессе лабораторных исследований, проведённых американской фирмой Cascade Designs с целью выяснить, в какой мере условия лабораторного вычисления R-value коврика сказываются на результате этого вычисления, установлено, что величина R-value коврика может зависеть не только от коэффициента теплопроводности и толщины его материалов, но и от температуры окружающей среды и влажности воздуха, а также от размеров тестируемого образца. Внимание: приведённые в данном подразделе расчёты были произведены на основе материалов, опубликованных Ижевским Заводом Пластмасс; состояние на май 2011 года.

При рассмотрении различных ковриков европейских и американских производителей поверхностно, то есть, не вдаваясь в подробности изощрённых технологических приёмов, использованных при их изготовлении, мы затрудняемся определить, от каких факторов зависит R-value этих ковриков и за счёт чего происходит его увеличение: трудность заключается в основном в том, что мы, пытаясь вывести какие-либо закономерности, сталкиваемся с самыми различными размерами ковриков, а также с самыми различными материалами и технологиями производства. Логичным в данной ситуации представляется сравнение ковриков по какому-параметру, который был бы свойственен абсолютно всем из них в более или менее одинаковой степени. Проведём немудрёный и, с первого взгляда весьма ненаучный, эксперимент, в процессе которого, однако, мы будем оперировать вполне научным понятием "теплопроводность" и исходить из предположения, что единственным объединяющим все существующие туристические коврики свойством будет следующее: все эти коврики сделаны из некоего материала.

Теплопроводность характеризует способность материала передавать теплоту; чем лучше теплопроводность материала, тем лучше этот материал передаёт тепло и, соответственно, тем хуже этот материал изолирует это тепло. Численной характеристикой, отражающей теплопроводность материала, является так называемый "коэффициент теплопроводности" (в дальнейшем будем называть его "КТ"). Этот коэффициент не связан с толщиной материала, а характеризует определённое свойство материала как такового. Как мы видели в предыдущем разделе, посредством КТ может быть вычислено термическое сопротивление изолирующего слоя определённой толщины (R-value): для этого производится деление толщины этого слоя на КТ его материала. Соответственно, КТ какого-то материала может быть определён делением толщины этого материала на R-value материала при данной толщине. Так вот давайте отвлечёмся от конструктивных особенностей различных ковриков (их внутренней структуры, а также материала и фактуры их оболочек) и вообразим, что все существующие коврики представляют из себя некие "плиты", лишённые какой-либо оболочки, и изготовленные из различных материалов, имеющих сплошную и гомогенную структуру. Зная толщину и R-value этих "плит", мы можем вычислить КТ их материалов, и, таким образом, сравнить различные "плиты" с точки зрения теплоизоляции, которую обеспечивает их материал. Подобное сравнение мы можем произвести также и другим способом - а именно, пересчётом R-value ковриков на какую-то условную единицу толщины, например, на 1 сантиметр (см. ниже). В приведённой ниже таблице перечислены несколько ковриков и - с целью отразить полный спектр производства туристических подстилок - надувных матрасов, производимых 2 фирмами: американской фирмой Cascade Designs и швейцарской фирмой Exped. Выбор этих фирм связан не с тем, что в данный момент они являются одними из наиболее известных производителей туристических ковриков, а с тем обстоятельством, что именно эти 2 фирмы приводят в технических характеристиках своих ковриков соответствующие значения R-value.

Как и ожидалось, таблица замыкается надувными матрасами, то есть, подстилками, в качестве наполнителя которых используется только воздух. По сравнению с твёрдыми материалами, воздух обладает лучшими теплоизоляционными свойствами, однако, в данном случае использованию этих свойств значительно противодействует такое явление, как конвекция (перенос тепла вследствие перемешивания вещества), которой способствует не только очень большой объём воздуха внутри надувного матраса, но также и сам пользователь этого матраса посредством шевеления или изменения положения своего тела. Сравнительно большой прирост R-value надувного матраса достигается только за счёт использования принципа, заимствованного у ковриков, наполнителем которых является пеноматериал - а именно, за счёт капсулирования воздуха в ячейках (см. в таблице: надувные матрасы серии NeoAir; подробное описание данных матрасов приведено ниже, в разделе "Надувные матрасы"); прочие способы увеличить теплоизоляцию надувных матрасов (например, посредством высокочастотной сварки швов) несколько менее эффективны.

Более любопытным представляется то обстоятельство, что приведённую выше таблицу возглавляют не те коврики, которые считаются наиболее подходящими для низких температур (например, пуховые или самонадувающиеся), а коврики, имеющие закрытоячеистый наполнитель (сшитый полиэтилен, этиленвинилацетат), и обычно используемые в более тёплых условиях. Подозрение, что в случае с ковриками увеличение значения R-value достигается не применением более "тёплых" материалов, а всего лишь увеличением толщины ковриков, провоцируется наблюдаемыми в таблице двумя взаимосвязанными тенденциями: "чем хуже теплоизоляционные свойства материала, тем толще коврик, изготовленный из этого материала" и "чем выше R-value коврика, тем меньше плотность материала, из которого изготовлен этот коврик". Эти тенденции могут быть выявлены также и попыткой привести коврики, изготовленные из разных материалов, к одной и той же толщине, и сравнить их R-value при этой толщине (в данном случае пересчёт R-value ковриков будет осуществляться на основе одного из положений теплотехники, согласно которому значение термического сопротивления (R-value) изолирующего слоя находится в линейной зависимости от толщины этого слоя).

Сравним, например, какой-нибудь самонадувающийся коврик (то есть, коврик, изготовленный из открытоячеистого пенополиуретана) с ковриком, изготовленным из другого типа материала - например, из закрытоячеистого сшитого пенополиэтилена. Наиболее надёжные результаты, естественно, мы получим при сравнениии двух моделей ковриков, не отличающихся по степени технологической "манипуляции" их материала и оболочки: их наполнитель, например, не должен быть облегчён перфорацией или "усилен" каким-нибудь особым технологическим приёмом, а оболочка не должна иметь глубокого рифления или дополнительных слоёв, повышающих термоизоляцию. Лучше всего данным требованиям отвечают самонадувающийся коврик Therm-a-Rest Trail Scout (см. таблицу, приведённую выше) и описанный в предыдущем разделе ижевский коврик. При толщине, равной толщине ижевского коврика (0,8 см), самонадувающийся коврик Therm-a-Rest Trail Scout будет иметь меньшее R-value, чем у ижевского коврика (0,9 против 1,1). Аналогичный пересчёт R-value пуховых изоматов на толщину ижевского коврика (0,8 см) показывает, что при данной толщине R-value пуховых ковриков будет ещё ниже, чем R-value самонадувающегося коврика при тех же условиях (примерно 0,7). Учитывая, что в отличие от самонадувающихся и пуховых ковриков, ижевский коврик характеризуется отсутствием дополнительно улучшающей теплоизоляцию абсолютно герметичной оболочки, можно придти к заключению, что материалы, использованные в качестве наполнителей самонадувающихся и пуховых ковриков, в действительности будут иметь в условиях нашего эксперимента (толщина коврика 0,8 см) ещё более низкие значения R-value, чем те, которые только что были вычислены.

Вполне логичным будет вопрос о том, сможет ли увеличение толщины ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов, дать этим коврикам возможность конкурировать с самонадувающимися ковриками. Ответ на этот вопрос мы можем получить, приведя значение R-value закрытоячеистых ковриков к значению R-value самонадувающегося изомата, и после этого сравнивая их прочие характеристики. В приведённой ниже таблице представлены значения, которые будут принимать некоторые параметры двух закрытоячеистых ковриков (полиэтиленового ижевского и этиленвинилацетатного) в случае, если R-value и размеры этих ковриков будут идентичны соответствующим параметрам самонадувающегося коврика Therm-a-Rest Trail Scout. Поскольку критерий, на основании которого производится сравнение, задаётся ковриком Therm-a-Rest Trail Scout, этот коврик назван в таблице "эталоном". Внимание: численное обозначение марки "вымышленного ижевского коврика" (2027) соответствует системе маркировки ковриков, принятой Ижевским Заводом Пластмасс; расчёт веса основывается на той плотности, которую имеет материал существующих ковриков.

Как мы видим, если бы полиэтиленовый ижевский коврик имел R-value и размеры самонадувающегося коврика-эталона (соответственно 3,7 и 183х51 см), то его толщина практически не отличалась бы от толщины этого эталона, а вес превосходил бы вес эталона почти на 600 граммов. В случае с ковриком из этиленвинилацетата (ЭВА), ситуация ещё серьёзнее: если бы этот коврик имел R-value и размеры самонадувающегося коврика-эталона, то его вес превышал бы вес коврика-эталона более чем в 2 раза (1510 гр. против 680 гр), а толщина составляла бы почти половину толщины эталона, что в определённых условиях означало бы меньший комфорт сна за счёт худшей способности коврика сглаживать неровности рельефа. Такая неудачная комбинация связана, естественно, с тем обстоятельством, что материал этого коврика (этиленвинилацетат) имеет самую большую плотность среди всех материалов, представленных в таблице. Негативным последствием большого увеличения R-value полиэтиленового ижевского и этиленвинилацетатного ковриков будет также их значительно больший размер в упакованном виде, чем у самонадувающегося полиуретанового коврика-эталона. При аналогичном пересчёте характеристик полиэтиленового и этиленвинилацетатного ковриков на R-value и размеры более тёплых самонадувающихся ковриков (например, их женских моделей), прирост в весе будет ещё больше, и в некоторых случаях даже превысит 1 килограмм. Таким образом, становится очевидным, что коврикам, изготовленным из закрытоячеистых пеноматериалов, то есть материалов, имеющих большую плотность, почти не поддающихся сжатию и обладающих лучшими теплозоляционными характеристиками, чем прочие материалы, используемые в качестве наполнителей изоматов, заказан путь в ту лигу, в которой выступают самонадувающиеся коврики, то есть, коврики, наполнителем которых служит способный сжиматься открытоячеистый пенополиуретан сравнительно малой плотности: значительное увеличение R-value ковриков, изготовленных из таких закрытоячеистых пеноматериалов, как сшитый полиэтилен и этиленвинилацетат, сопровождается в первую очередь катастрофическим увеличением веса этих ковриков, и в некоторых случаях также и снижением комфорта. Дополнительным фактором, негативно отличающим коврик из закрытоячеистого пеноматериала от самонадувающегося коврика, будет отсутствие возможности регулировать толщину коврика с целью улучшить комфорта сна.

Справедливости ради стоит упомянуть и одну деталь, которая будет негативно отличать самонадувающиеся коврики от ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов: прокол самонадувающегося коврика становится для этого коврика почти фатальным (сохранение только небольшой прослойки пеноматериала между телом спящего и почвой), тогда как прокол закрытоячеистого коврика никак не сказывается на его теплоизоляционных свойствах. Похоже, остаётся открытым вопрос о том, что лучше: носить в походах не очень дорогие коврики, имеющие значительные вес и объём в упакованном виде, или же за большие деньги подвергнуть себя риску почти полностью лишиться подстилки в случае прокола. Учитывая, что толстые закрытоячеистые изоматы практически не представлены в продаже, мы приходим к заключению, что производители ковриков уже дали ответ на этот вопрос.

Сравнение ковриков методом пересчёта их характеристик представляется наиболее надёжным только в том случае, когда этот пересчёт совершается "перекрёстно" и по одним и тем же параметрам. Это означает, что сначала производится пересчёт характеристик одного коврика в зависимости от определённых параметров второго коврика, а затем - пересчёт характеристик второго коврика в зависимости от тех же параметров первого коврика. Если мы продолжим приведённый выше пример (пересчёт характеристик полиэтиленового и этиленвинилацетатного ковриков в зависимости от R-value и размеров полиуретанового самонадувающегося коврика) и произведём обратный пересчёт, то есть, пересчёт характеристик самонадувающегося коврика в зависимости от R-value и размеров ковриков из сшитого полиэтилена и этиленвинилацетата, то мы увидим следующее: если бы самонадувающийся коврик "покинул высшую лигу" и его R-value и размеры соответствовали аналогичным параметрам полиэтиленового ижевского коврика или коврика из этиленвинилацетата, то его "выход из высшей лиги" имел бы одно позитивное и несколько очень серьёзных негативных последствий. Единственное позитивное последствие состояло бы в снижении веса примерно на 200-300 граммов по сравнению с "эталонами"; негативным последствием можно было бы считать уменьшение толщины самонадувающегося коврика примерно до 9 миллиметров, то есть, до того значения, при котором было бы полностью потеряно главное свойство самонадувающихся ковриков, а именно, возможность изменять их толщину с целью регулировать мягкость подстилки и, таким образом, увеличивать комфорт сна. Девять миллиметров означали бы в данном случае максимальную жёсткость коврика, соответствующую максимально возможному для этого коврика R-value. Вследствие небольшой толщины такого коврика, снижение давления воздуха в нём не привело бы к ощутимому улучшению комфорта сна, а только снизило бы обеспечиваемую этим ковриком теплоизоляцию практически до нуля. К другим негативным факторам относятся являющийся типичной чертой самонадувающихся ковриков риск значительного снижения теплоизоляции при проколах, а также стоимость самонадувающихся ковриков, многократно превышающая стоимость полиэтиленовых и этиленвинилацетатных изоматов. Описанные негативные аспекты снижения R-value (и, соответственно, толщины) самонадувающихся ковриков объясняют то обстоятельство, что толщина самонадувающихся ковриков, выпускаемых самыми известными их производителями, не опускается ниже отметки 2,5 см. Любопытно, что отметка в 2 см. характеризует максимальную толщину ковриков, выпускаемых теми же производителями из закрытоячеистых пеноматериалов; при данной толщине баланс веса и теплоизоляции закрытоячеистых ковриков достигается, как правило, применением пеноматериалов с достаточно низкой плотностью и максимально возможной эксплуатацией теплоизолирующей способности оболочек ковриков - например, задержкой воздуха между спальным мешком и изоматом за счёт выпуклой ячеистой структуры или глубокого, и чаще всего, перекрёстного рифления этих оболочек, а также покрытием оболочек ковриков слоем алюминиевой фольги, отражающей тепло в направлении спального мешка. Негативной стороной ковриков, изготовленных по подобным технологиям, может быть их более низкая износоустойчивость по сравнению с закрытоячеистыми изоматами, имеющими гладкую поверхность.

Желающим же "потырить материальчик" с этого сайта рекомендуется сперва прочитать условия пользования материалами данного сайта (даны в самом низу страницы), затем поинтересоваться значением слова "копирайт", и в заключение задать себе вопрос о целесообразности смены своего статуса на статус плебеев, быдла, шпаны и гопоты.

Copyright © 2011 Леонид Александров (Комбриг). Все материалы этого сайта являются интеллектуальной собственностью автора. Запрещено копирование материалов данного сайта и их публикация (также частичная), в печатных изданиях, интернете и иных источниках и/или их коммерческое использование. Материалы, размещенные на данном сайте, не носят какого-либо коммерческого или рекламного характера. В этих метериалах выражено личное мнение автора, которое может кардинально отличаться от мнения читателя. Автор материалов, размещенных на данном сайте, не несет никакой ответственности за действия, которые будут предприняты читателем по прочтении этих материалов, а также за неверную интерпретацию их содержания.