Апр 09

Вентиляция и дыхание

Применение водяной системы охлаждения значительно упростит задачу вентиляции. Небольшая вентиляция нужна для поддержания комфорта независимо от эффективности системы охлаждения, т. к. при выполнении любой работы происходит неощутимое потоотделение. Важной составной частью системы, обеспечивающей дыхание космонавта, является вентиляционная система, потому что человек дышит воздухом, находящимся в герметическом костюме. При этом он выделяет до 0,13 кг/час СО2, который необходимо беспрерывно удалять, чтобы его парциальное давление не превышало 15 мм рт. ст. Такие условия приемлемы для данного варианта.

Рис. 4. Расход вентиляционного газа для поддержания допустимой концентрации углекислого газа (предполагаемое выделение СО2 равно 0,15 кг/час, парциальное давление СО2 – 13 мм рт. ст.)

Поддержание определенного уровня углекислого газа зависит от введения в скафандр соответствующего количества свежего воздуха. Последнее может быть достигнуто перекачкой воздуха из скафандра через химический поглотитель или подачей кислорода из запасной ёмкости со скоростью 0,016 кг/мин, при давлении 178 мм рт. ст., равном давлению на высоте 10668 м (рис. 4).

Значительное преимущество инжектора перед вентилятором заставило авторов детально изучить возможности его использования для циркуляции вентилирующего воздуха. Соединенный с баллоном жидкого кислорода, он способен создавать вентиляционный поток и вводить его со скоростью 0,016 кг/мин, что обеспечивает поддержание необходимого уровня углекислого газа.

Циркуляция воздуха

Исследования показывают, что если гидравлические потери в вентиляционной системе не превышают определенного уровня, то расход кислорода 0,016 кг/мин может увеличить поток вентилирующего воздуха, по крайней мере, до 0,28 м3/мин. Этого достаточно для поддержания комфорта, если учесть, что в скафандре с жидкостным охлаждением снижается потоотделение. Углекислый газ удаляется при помощи кислорода, нагнетаемого инжектором. Для обеспечения циркуляции и удовлетворения потребности дыхания в течение 8 часов достаточно 8,1 кг кислорода для отведения 700 ккал тепла, что даст возможность уменьшить вес воды на 1,2 кг.

Рис. 5. Схема системы кондиционирования воздуха в скафандре:

1 – кислородный редукционный клапан; 2 – баллон с жидким О2; 3 – контур циркуляции воды; 4 – водяная помпа; 5 – рукоятка управления расходом воды; 6 – аккумуляторная батарея; 7 – термостатический клапан; 8 – клапан регулирования давления воздуха в скафандре и аварийного сброса давления; 9 – вентиляционный контур; 10 – инжектор; 11 – бачок для сбора конденсата

Система вентиляции должна быть тесно связана с системой охлаждения, чтобы из вентилирующего воздуха удалялся избыток влаги, выделяемой организмом. В дальнейшем полученный конденсат можно использовать в системе охлаждения. Однако нужно иметь в виду, что его трудно перекачивать в водяной бачок, термоклапаны которого к тому же будут загрязняться примесями. Для удаления углекислого газа из полностью закрытой системы применение такого химического поглотителя, как безводная гидроокись лития, малоэффективно из-за своей сложности и, кроме того, дает лишь небольшое преимущество в весе. Чтобы удалить 1,08 кг СО2 в течение 8 часов, требуется минимум 1 кг химического поглотителя. Опыт показывает, что для полного очищения воздуха от углекислого газа при тех же условиях нужно около 1,8 кг поглотителя, а для обеспечения дыхания – 0,09 кг О2. Циркуляция же вентиляционного воздуха должна осуществляться вентилятором, вращающимся с помощью электромотора. Таким образом, нужен и вентилятор, и аккумулятор (рис. 5).

Вес оборудования и материалов, обеспечивающих кислородное снабжение в количестве 8,1 кг (с учетом уменьшения веса воды на 1,2 кг), составляет 3,6 кг, т. е. достигается экономия в весе 3,1 кг. Это позволит уменьшить размеры контейнера. При использовании же инжектора, как считают авторы, проигрыш в весе компенсируется простотой конструкций и даст возможность отказаться от химического поглотителя.

Заключение

Можно считать, что описанное оборудование, включая систему охлаждения, будет полностью удовлетворять требованиям автономной СЖО в виде ранцевой установки, необходимой для проведения работ на лунных базах. В условиях Земли такая система весит около 25 кг. С целью облегчения переворачивания космонавта при падении на спину необходимо центр тяжести СЖО разместить ближе к спине. Регулирование потока охлаждающей жидкости, которая перекачивается с помощью насоса, осуществляется рукояткой на передней части герметического скафандра. Остальные операции полностью автоматизированы.

Переводчик А.Д. ЛОГУНОВ

Редактор А.И. МАРАКАЗОВ

Похожие статьи:

  1. Удаление углекислого газа Организм человека функционирует как двигатель внутреннего сгорания, непрерывно поглощая кислород...
  2. Системы регенерации кислорода По мере увеличения длительности космических полетов и понижения весовых нагрузок,...
  3. Дыхательный аппарат человека Человек является жителем Земли и не приспособлен для жизни за...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.