Дек 05

Индивидуальные системы охлаждения

Выполнение космонавтом различных работ в кабине корабля, открытом космосе или на поверхности Луны связано с большими энергозатратами и соответствующим выделением тепла. Космонавт должен затрачивать усилия на преодоление сопротивления, оказываемого защитным снаряжением. Кроме того, некоторое количество тепла проникает к телу космонавта извне при пребывании его на солнечной стороне.

Создание эффективно работающих систем охлаждения связано со значительными техническими трудностями, и в этом направлении предстоит еще многое сделать. К системам охлаждения могут быть предъявлены следующие требования: безотказность и надежность; эффективность по теплосъему до 500–600 ккал/ч; быстрая готовность к действию; безопасность в отношении пожара; минимальный вес и габариты; живучесть; большой срок службы; элементы системы не должны ограничивать и стеснять движения человека, должны хорошо сочетаться с надеваемым защитным снаряжением.

Известные системы охлаждения можно подразделить на активные, пассивные и смешанные.

Активные системы охлаждения. К активным системам охлаждения можно отнести вентилирующий (вентилируемый) костюм, костюм с водяным охлаждением, испарительную систему охлаждения.

Вентилирующий костюм изготавливается в виде комбинезона из легкой воздухопроницаемой ткани с системой нашитых трубок, по которым подается охлаждающий газ (рис. 26). Потребный расход воздуха примерно 200–250 л/мин. Гидравлическое сопротивление такой системы не превышает 40–50 мм вод. ст. Вследствие малой теплоемкости газа теплосъем при такой системе не превышает 150–200 ккал/ч.

Рис. 26. Схема устройства вентилирующего костюма:

1 – центральный коллектор; 2 – выход вентилирующего воздуха; 3 – шланги системы вентиляции; 4 – вентилирующая панель; 5 – комбинезон.

Костюм с водяным охлаждением (рис. 27) надевается на тело или тонкое белье. Общая длина трубок примерно 100 м. Внутренний диаметр трубки 1,5–3 мм, толщина стенки 0,5–1 мм. Температура воды на входе в костюм 10–12°С, расход воды через костюм 1,5–2 л/мин. Весит костюм около 2 кгс.

Рис. 27. Костюм с водяным охлаждением:

1 – трубки; 2 – шланг подачи воды в костюм.

Система охлаждения жидким хладагентом включает костюм с нашитыми трубками, по которым течет вода, агрегаты подачи и охлаждения воды.

Необходимо отметить, что в настоящее время костюм с водяным охлаждением находит все более широкое применение. В частности, им могут пользоваться летчики в условиях жаркого климата, а также люди земных профессий, работающие при высокой окружающей температуре.

Рис. 28. Испарительный костюм:

Панели охлаждения: 1 – ступней; 2 – голени; 3 – бедра; 4 – предплечья, 5 – плеча; 6 – головы; 7 – вакуумный клапан; 5 – ворсовая застежка для подгонки панели по человеку; 9 – ткань комбинезона; 10 – панель корпуса; 11 – трубки отвода пара; 12 – бак для воды; 13 – трубка подвода воды в панели.

Испарительная система охлаждения. Основной частью этой системы является надеваемый на человека испарительный костюм (рис. 28). Костюм состоит из легкого комбинезона и нашитых на него панелек охлаждения. Панель охлаждения выполнена из двух слоев герметичной ткани, между которыми расположен пористый слой (фитиль), пропитываемый водой (рис. 29). Необходимый запас воды (3–4 л) хранится в бачке и по трубкам подается к каждой панели. Все панели соединены с клапаном 7 (см. рис. 28).

Рис. 29. Принципиальная схема испарительной панели:

1 – ткань испарительного костюма; 2 – герметическая оболочка панели; 3 – вакуумный кран; 4 – кран для подачи воды в панель; 5 – пористый слой (фитиль).

Принцип работы испарительного костюма основан на способности воды кипеть при температуре тела 30–33°С, если окружающее давление снизить до нескольких миллиметров ртутного столба. При этом на испарение каждого килограмма воды затрачивается около 580 ккал тепла.

С помощью ворсовой (петельной) застежки 8 панель подгоняется по размерам тела и фиксируется на нем. Управление вакуумным клапаном может быть ручное или автоматическое от датчика температуры, установленного на теле человека.

Пассивные системы охлаждения. Пассивные системы охлаждения основаны на использовании поверхности скафандра в качестве теплообменника путем придания ей необходимых оптических избирательных свойств. Температура внешней поверхности скафандра снижается в результате соответствующего подбора коэффициентов поглощения (АS) и отражения ε (см. стр. 103: «Скафандр для выхода в космос»).

Смешанные системы охлаждения. Скафандр обеспечивает изоляцию тела человека от внешних источников тепла и имеет систему принудительного охлаждения для поддержания внутри скафандра необходимых тепловых условий. Существенными недостатками такой системы являются сложность механических устройств и то, что для нее необходим запас хладагента. Этого недостатка можно избежать, если создать систему охлаждения, в которой тепло, выделяемое телом человека, будет подводиться к поверхности скафандра и оттуда излучаться в космос.

Применение такой системы очень заманчиво, поскольку при этом отпадает не только необходимость в расходе хладагента (воды), но и потребность в энергии для его циркуляции. Для осуществления этой системы требуются теплопроводы, по которым тепло от человека направляется к наружной оболочке скафандра, а поверхность скафандра должна обладать необходимыми оптическими свойствами для излучения тепла в окружающее пространство. Основной трудностью, возникающей при решении этой проблемы, является создание гибких теплопроводов, у которых для передачи тепла используется замкнутый цикл испарение – конденсация.

Похожие статьи:

  1. Скафандры Скафандр – индивидуальное защитное снаряжение космонавта, под оболочкой которого поддерживается...
  2. Скафандр мягкого типа Основными элементами скафандра мягкого типа (рис. 56) являются: – верхняя одежда;...
  3. Система жизнеобеспечения человека в скафандре Автономная система жизнеобеспечения, применяемая в комплекте со скафандром при выходе...

автор admin \\ теги: , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.