Система обеспечения газового состава орбитального комплекса «Мир»

Лабораторная работа № 1. «Система обеспечения газового состава орбитального комплекса «Мир»

обеспечение газовый состав орбитальный комплекс.

Цель: Ознакомиться с составом, структурой, принципиальной схемой систем обеспечения газового состава, размещением этих систем на объекте и конструкцией отдельных агрегатов.

Требование к СОГС: — подача О2 на одного человека 0, 86 кг/сут ± 10% (600мл/сут ±10%).

— удаление СО2 на одного человека 0, 95 кг/сут ±10% (480мл/сут±10%).

Допустимые величины:

• — по общему (абсолютному) давлению в чистых гермоотсеках 660 — 860 мм. рт. ст. (87 780 Па — 114 380 Па) непрерывно.
• — темпы повышения давления — 1 мм. рт. ст/сек
• — темпы снижения давления до 10 мм. рт. ст/сек
• — парциальному давлению О2 во вдыхаемом воздухе:
  • 150 — 200 мм. рт. ст непрерывно 21% по объемному содержанию
  • 120 — 140 мм. рт. ст. на время не более суток за весь полет
• — парциальное давление СО2:

= постоянно до 60 сут. -15 мм. рт. ст. (1995Па), 20 мм. рт. ст. (2660Па) не более 8 ч. в неделю один раз за полет.

= аварийная величина 30 мм. рт. ст. (3980Па) на время не более 0, 5ч. один раз за полет.

— парциальное давление паров воды в воздухе в абс. Ед. 10 °C или 35 °C не более нескольких часов за полет (2−5 ч.) — скорости циркуляции воздуха от 0, 1 до 0, 4 м/сек.

Система обеспечения газового состава на ОК «Мир» разомкнутая, на запасах компонентов газовой среды СОГС состоит из системы вентиляции, системы очистки атмосферы от газообразных и механическим примесей, системы производства компонентов газовой среды.

Система вентиляции на ОК «Мир» предназначена для охлаждения агрегатов и для создания комфортных условий экипажу.

Состав: 1. Местная вентиляция, которая предназначена для охлаждения агрегатов на станции 2. Система вентиляции отсеков, которая предназначена для создания комфортных условий экипажу, т. е. создание подвижности газовой среды, исключение застойных зон и создание условий для конвективного теплообмена.

Система вентиляции на модулях собирается вручную после их стыковки.

Принцип работы в ББ: поток воздуха подается из переходного отсека в жилую зону, где делится на две части. Одна часть потока идет в модуль «Квант», а другая на вентиляторы ПС. Струя воздуха, которая попала в вентилятор, проходит по каналу, находящемуся между обшивкой и корпусом корабля, и входит в зоне рабочего отсека малого диаметра для создания круговорота воздуха.

Взаимодействие СОГС с СВО: СВО обеспечивает дистиллированной водой систему кислородообеспечения «электрон». Основным источником воды является система СРВ-У, доп. -СВО-3 В Взаимодействие СОГС с СБИ:

Система бортовых измерений (СБИ) осуществляет сбор, преобразование и передачу на землю основных параметров текущего состояния каждой из систем СОГС. Количество контролируемых сигнальных параметров определяется на стадиях разработки, создание иноземных испытаний системы.

Взаимодействие СОГС с СТР:

Общее требование по обеспечению температурно-влажностного режима в районах размещения блоков и трубопроводов СОГС, заправленных водой — поддержание температуры на их поверхностях не ниже +350°С на всех этапах подготовки и функционирования изделия.

Взаимодействие СОГС с БВК:

БВК должен обеспечить контроль состояния систем СОГС и выдачу на дисплей информацию о необходимых действиях экипажа. Функции управления системой на БВК не возлагается.

Системы на запасах компонентов в газовой фазе:

• — назначение: 1. Хранение запасов газообразного О2 (азота или воздуха) под высоким давлением. 2. Подача кислорода (азота, воздуха) в отсеки. 3. Сброса избыточного давления из БОТГК в случае разгерметизации магистралей высокого давления.
• — состав: 1. Средства хранения О2 2. Средства подачи О2 в отсек — основные технические характеристики: 1. Рабочее давление газа 220 кг/см2 2. Объем баллона 20, 2 л. 3. Количество О2, заправляемое в баллоны 44…53 кг. 4. Количество воздуха заправляемое в баллоны 35…45 кг 5. Расход О2 из средств подачи кислорода 75, 6 л/мин. 6. Расход воздуха 79 л/мин.

Твердотопливный генератор кислорода (ТГК) Предназначен для получения и подачи в отсек для дыхания О2 путем термического разложения твердого источника кислорода, содержащегося в кассетах.

Основные технические характеристики: — количество О2 выделяемого первой кассетой? 600л — время выделения О2 из кассеты 5−20 мин — температура газовой смеси на выходе ТГК? 50 °C — температура наружной поверхности ТГК? 60 °C — периодичность смены фильтра вредных примесей-через 100 запусков — ресурс хранения кассеты 3 года — масса ТГК без кассеты 10 кг. — масса кассеты 2. 2 кг.

Система «Электрон».

Предназначена для получение О2 путем электрохимического разложения воды.

Основные технические характеристики.

Включение системы производится при парциальном давлении О2<160 мм. рт. ст. (21 250 Па). Отключение-при 24 605 Па.

Система «Воздух».

Предназначена для очистки атмосферы от СО2.

Основные технические характеристики:

— производительность системы по поглощению СО2 от 40 до 120 л/час — потеря влаги из атмосферы Ок через системы не более 14 г/ч — потеря воздуха из атмосферы ОК через систему не более Vпп=7л — потребляемая мощность не более 300 Вт масса системы 145 кг Режим для 3-х человек: G=80 л/час.

Система БМП:

Является основной системой по поглощению вредных газообразных микропримесей из атмосферы орбитального комплекса «Мир».

Основные технические характеристики: — система поглощает 19 литров вредных примесей — расход воздуха через систему 20 м3/час — мощность электронагревателей не более 300 Вт — температура регенерации + 200 °C ±10 — температура внешней поверхности поглотительных патронов +70°С — ресурс поглотительных патронов 3 года или 110 регенераций — масса системы 75 кг.

Вспомогательные средства очистки атмосферы Ок «Мир» — поглотители СО2 — фильтр вредных примесей ФВП — вентилятор В1, В2, В3.

Поглотители СО2:

Патрон, снаряженный окисью лития (Li2O) реакция поглощения СО2 протекает в две стадии:

Li2O+H2O>2 Li OH 2Li OH+ CO2>Li2CO3+H2O.

Суммарная реакция идет с выделением тепла, поэтому патрон нагревается на 40 °C через 2 часа после запуска. Емкость поглотителя по СО2 не менее 1600л. Масса «чистого» патрона 7 кг. Масса полностью отработанного патрона 9, 5 кг.

Фильтр вредных примесей:

ФВП поглощает 9 типов примесей из атмосферы ОК: ацетон, аммиак, сероводород, окись углерода и др. ФВП состоит из 2х разъемных частей: — несменной части фильтра, в состав который входит катализатор для окисления СО; - сменной кассеты, заполненной химическим поглотителем аммиака и активированным углем.

Ресурс ФВП — 2000 чел/сут Ресурс кассеты — 280 чел/сут Расход воздуха через ФВП — 20 м3/ч Масса ФВП — 13 кг Масса кассеты — 8 кг Система очистки от механических примесей:

• -решетка
• -пылесборник
• -побудитель расхода (вентилятор)

Средства регулирования давления обеспечивают:

• — выравнивание давления между отсеками
• — стравливание давления из соответствующих отсеков и их наддув при «выходе»
• — стравливание давления из больших полостей стыковочных узлов модулей
• — поддержание перепада давления

Состав:

• — клапан выравнивания давления между отсеками
• — клапаны сброса давления КСД
• — клапан предохранительный КП1 между РО-ПрК
• — блоки наддува БП1 и БП2, расположенные в РО
• — клапаны наддува, расположенные в ПхО

Средства газового анализа:

• — газонамическая аппаратура
• — контрольно-проверочная аппаратура
• — ЗиП

СГА предназначен для контроля содержания О2, выдачи сигнализации по понижении О2 до 120 мм. рт. ст. и ниже и при повышении до 220 мм. рт. ст.

Расчет запасов кислорода Запас О2 на 2 месяца для 3-х членов экипажа в в виде твердотопливного генератора О2. При среднесуточном потреблении О2 (GO2=0. 9кг/сут) для n = 3 членов экипажа в течении ?=2 мес. необходим запас кислорода:

Для получения О2 в ТГК используют перхлорат лития:

Как видно по реакции выход кислорода составляет 60% от массы исходного вещества.

В настоящее время выпускаются кассеты массой 2, 2 кг.

Требуемое число кассет:

Запас О2 в виде системы на запасах в газовой фазе для 3-х членов на ?=2 недели.

Требуемый запас О2:

?=2 недели.

n=3ч. э.

Кислород хранится в баллоне объемом V=20. 2л, при рабочем давлении p=220кгс/см2. Для оценки количества газа, находящегося в баллоне, следует учитывать отклонение свойств газов от свойств идеального газа. Объем О2, приведенного к нормальному давлению p=101. 3кПа и температуре можно рассчитать по соотношению:

Где — избыточное давление и температура газа в баллоне (.

).

Z — коэффициент сжимаемости газа при 0, 95).

Тогда массу заправленного газа можно определить по уравнению состояния идеального газа:

Необходимое число баллонов:

= 7 баллонов.