RU2811183C1 - Установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов - Google Patents
Установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811183C1 RU2811183C1 RU2023120542A RU2023120542A RU2811183C1 RU 2811183 C1 RU2811183 C1 RU 2811183C1 RU 2023120542 A RU2023120542 A RU 2023120542A RU 2023120542 A RU2023120542 A RU 2023120542A RU 2811183 C1 RU2811183 C1 RU 2811183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- main
- breathing
- air mixture
- valves
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 141
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 141
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 139
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 13
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 9
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 7
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 88
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 44
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 9
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 208000032953 Device battery issue Diseases 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к устройствам обеспечения пригодной для дыхания воздушной смеси внутри обитаемых гражданских подводных аппаратов. Установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов содержит установленные в кабине аппарата и соединенные между собой контроллер состояния воздушной смеси для дыхания, снабженный панелью управления, основной и резервный блоки механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, основной и резервный блоки датчиков состояния воздушной смеси, блок коммутации датчиков, блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, вентиль ручной подачи кислорода, резервный аккумуляторный блок, а также установленные с внешней стороны корпуса кабины основной аккумуляторный блок, основной и резервный кислородные баллоны. Контроллер состояния воздушной смеси для дыхания соединен посредством слаботочных линий с блоком коммутации датчиков и блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления. Основной и резервный блоки датчиков состояния воздушной смеси соединены посредством соответственно основной и резервной слаботочных линий с блоком коммутации датчиков. Блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления соединен посредством основной и резервной кислородных линий соответственно с основным и резервным блоками механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом. Вентиль ручной подачи кислорода соединен посредством кислородной линии с блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, а основной и резервный кислородные баллоны соединены посредством соответственно основной и резервной кислородных линий высокого давления с блоком электромагнитных кислородных клапанов, и редукторов высокого давления. Достигается повышение эффективности регенерации воздушной смеси и надежности работы установки, а также комфорта и безопасности экипажа при длительном нахождении под водой. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к устройствам обеспечения пригодной для дыхания воздушной смеси внутри обитаемых гражданских подводных аппаратов.
Уровень техники
При длительном нахождении экипажа гражданского подводного аппарата внутри аппарата во время погружения под воду возникает необходимость обеспечения экипажа пригодной к дыханию и комфортной по температуре и влажности воздушной смесью. Во время погружения использованная смесь (низкое содержание кислорода, повышенная влажность, повышенный уровень углекислого газа, наличие мелкодисперсной пыли и т.п.) не может быть удалена и заменена новой, пригодной для дыхания и комфортной воздушной смесью. Поэтому использованная воздушная смесь должна быть регенерирована внутри подводного аппарата и этот процесс должен быть непрерывен во время всего погружения (или нескольких погружений).
Из уровня техники известно устройство для очистки воздуха в малых обитаемых автономных подводных аппаратах (RU 212850 U1, 11.08.2022). Данное устройство содержит корпус с размещенным в нем вентилятором, установленную с одной его стороны съемную перфорированную кассету с химическим поглотителем диоксида углерода, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено второй съемной перфорированной кассетой с химическим поглотителем диоксида углерода, установленной с другой стороны корпуса, а также по меньшей мере еще одним вентилятором, причем вентиляторы расположены на боковой стороне корпуса с образованием в корпусе внутренних воздуховодов для обеспечения продувки очищаемого воздуха через кассеты, при этом кассеты выполнены идентичными друг другу и установлены на корпусе герметично с помощью магнитных замков.
Также из уровня техники известна система очистки воздуха в закрытой кабине и способ управления ею (CN 101036826 A, 19.09.2007), состоящая из трех подсистем: основной системы очистки воздуха, именуемой адсорбционной системой очистки воздуха; вице-системой очистки воздуха, а именно так называемой каталитической системой очистки воздуха; связующей комбинаторной системы, также называемой системой воспроизводства десорбции, обладающая преимуществами объединения адсорбции, десорбции и каталитического сжигания. В системе используется микрокомпьютер PLC, предназначенный в целом для управления каждым звеном.
Недостатками вышеперечисленных решений являются их малая эффективность, сложность, недостаточность обеспечения комфорта и безопасности экипажа, низкая надежность работы в целом системы регенерации воздушной смеси при длительном нахождении аппарата с экипажем под водой.
Заявленное решение направлено на устранение вышеописанных недостатков и достижение заявляемого технического результата.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей изобретения является создание более эффективной и надежной установки регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов, которая эффективно насыщает воздушную смесь кислородом, снижает уровень углекислого газа в воздушной смеси, осушает воздушную смесь (удаляет лишнюю влагу), удаляет мелкодисперсную пыль, подогревает воздушную смесь до комфортной температуры, тем самым повышая комфорт и безопасность экипажа при длительном нахождении под водой, при этом обладает низким энергопотреблением за счет пассивно работающих (без использования энергии) элементов.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении эффективности регенерации воздушной смеси, повышении надежности работы установки, а также комфорта и безопасности экипажа при длительном нахождении под водой.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов содержит, установленные в кабине аппарата и соединенные между собой, контроллер состояния воздушной смеси для дыхания, снабженный панелью управления, основной и резервный блоки механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, основной и резервный блоки датчиков состояния воздушной смеси, блок коммутации датчиков, блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, вентиль ручной подачи кислорода, резервный аккумуляторный блок, а также установленные с внешней стороны корпуса кабины основной аккумуляторный блок, основной и резервный кислородные баллоны, причем контроллер состояния воздушной смеси для дыхания соединен посредством слаботочных линий с блоком коммутации датчиков и блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, при этом основной и резервный блоки датчиков состояния воздушной смеси соединены посредством соответственно основной и резервной слаботочных линий с блоком коммутации датчиков, причем блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления соединен посредством основной и резервной кислородных линий соответственно с основным и резервным блоками механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, при этом вентиль ручной подачи кислорода соединен посредством кислородной линии с блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, а основной и резервный кислородные баллоны соединены посредством соответственно основной и резервной кислородных линий высокого давления с блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления.
Кроме того, каждый блок датчиков состояния воздушной смеси содержит датчики О2, СО2, температуры и влажности воздуха.
Кроме того, блоки датчиков состояния воздушной смеси выполнены с возможностью работы раздельно как основной и резервный, так и совместно, причем при совместном режиме работы контроллером используется усредненное значение показания датчиков.
Кроме того, каждый блок механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом содержит корпус цилиндрической формы с перфорированными крышкой и опорной площадкой, установленные в корпусе друг за другом вентилятор под перфорированной крышкой, низковольтный спирально-свитый электрический кабель, первый слой холстопрошивного фильтровального полотна, химический поглотитель известковый, второй слой холстопрошивного фильтровального полотна, адсорбент гранулированный, третий слой холстопрошивного фильтровального полотна, сопло с линией подачи кислорода, установленные за перфорированной опорной площадкой.
Кроме того, блоки механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, в случае аварии основного аккумуляторного блока, выполнены с возможностью электропитания на прямую от резервного аккумуляторного блока минуя контроллер.
Кроме того, контроллер состояния воздушной смеси для дыхания, снабженный панелью управления, в автоматическом режиме работы, осуществляя дозированную подачу кислорода из кислородных баллонов, выполнен с возможностью поддержания содержания кислорода в дыхательной смеси на уровне от 19 до 23% от объема воздуха в внутри прочного корпуса подводного аппарата.
Кроме того, блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления содержит редукторы давления, установленные на кислородных линиях высокого давления проходящих от кислородных баллонов к блоку электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления, электромагнитные клапаны, установленные на кислородных линиях, проходящих от редукторов высокого давления до блоков механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, и обратные клапаны, установленные на соответствующих кислородных линиях между указанными редукторами давления и электромагнитными клапанами.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания реализации заявленного технического решения и чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - общая схема установки;
Фиг. 2 - конструкция блока механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом;
Фиг. 3 - конструкция блока электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - основной блок механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом; 1Р - резервный блок механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом; 2 - основной блок датчиков состояния воздушной смеси (содержания О2, СО2, температуры и влажности воздуха); 2Р - резервный блок датчиков состояния воздушной смеси (содержания О2, СО2, температуры и влажности воздуха); 2.1 - слаботочная линия основного блока датчиков состояния воздушной смеси; 2Р.1 - слаботочная линия резервного блока датчиков состояния воздушной смеси; 3. - блок коммутации датчиков; 3.1 - слаботочная линия с блока коммутации датчиков на контроллер с панелью управления; 4 - контроллер состояния воздушной смеси для дыхания с панелью управления; 4.1 - слаботочная линия с контроллера с панелью управления на блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления; 5 - блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления; 5.1 - кислородная линия от блока электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления до основного блока 1; 5Р.1 - резервная кислородная линия от блока электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления до резервного блока 1Р; 6 - вентиль ручной (аварийной) подачи кислорода; 6.1 - кислородная линия от блока электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления к вентилю ручной (аварийной) подачи кислорода; 7 - основной кислородный баллон; 7.1 - кислородная линия высокого давления от кислородного основного баллона к блоку электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления; 7Р - резервный кислородный баллон; 7Р.1 - резервная кислородная линия высокого давления от резервного кислородного баллона к блоку электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления; 7.2 и 7Р.2 - редукторы давления "после себя"; 7.3 и 7Р.3 - электромагнитные клапаны; 7.4 и 7Р.4 - обратные клапаны; 8 - корпус цилиндрической формы блока механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом; 9 - перфорированная крышка; 10 - вентилятор; 11 - низковольтный спирально-свитый электрический кабель; 12 - первое полотно холстопрошивное фильтровальное; 12.1 - второе полотно холстопрошивное фильтровальное; 12.2 - третье полотно холстопрошивное фильтровальное; 13 - химический поглотитель известковый; 14 - адсорбент гранулированный; 15 - перфорированная опорная площадка; 16 - сопло; 17 - линия подачи кислорода; 18 - корпус кабины подводного аппарата.
Осуществление изобретения
Заявленная установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов (далее по тексту "Установка") предназначена для обеспечения длительного безопасного и комфортного пребывания людей в гражданском обитаемом подводном аппарате.
Установка является системой жизнеобеспечения подводного обитаемого аппарата, поэтому все основные узлы и компоненты Установки, кроме контроллера 4 и вентиля ручной подачи кислорода 6, дублированы. Дублирующее устройство имеет литеру "Р" - "резерв".
Схема Установки, с учетом расположения в корпусе подводного аппарата, приведена на фиг. 1.
Установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов содержит установленные в корпусе 18 кабины аппарата и соединенные между собой контроллер 4 состояния воздушной смеси для дыхания, снабженный панелью управления, основной 1 и резервный 1Р блоки механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, основной 2 и резервный 2Р блоки датчиков содержания О2, СО2, температуры и влажности воздуха, блок 3 коммутации датчиков, блок 5 электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, а также установленные с внешней стороны корпуса кабины подводного аппарата основной 7 и резервный 7Р кислородные баллоны. Также внутри кабины установлен вентиль 6 ручной (аварийной) подачи кислорода.
Контроллер 4 состояния воздушной смеси для дыхания соединен посредством слаботочных линий 3.1 и 5.1 с блоком 3 коммутации датчиков и блоком 5 электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления,
Основной и резервный блоки 2 и 2Р датчиков содержания О2, СО2, температуры и влажности воздуха соединены посредством соответственно основной и резервной слаботочных линий 2.1 и 2Р.1 с блоком 3 коммутации датчиков.
Блок 5 электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления соединен посредством основной и резервной кислородных линий 5.1 и 5Р.1 соответственно с основным и резервным блоками 1 и 1Р механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом.
Основной и резервный кислородные баллоны 7 и 7Р соединены посредством соответственно основной и резервной кислородных линий 7.1 и 7Р.1 высокого давления с блоком 5 электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления.
Вентиль 6 ручной (аварийной) подачи кислорода соединен посредством кислородной линии 6.1 с блоком 5 электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления.
Электроснабжение подводного аппарата осуществляется от аккумуляторного блока (основной батареи), расположенного в кормовой части аппарата (забортно по отношению к обитаемой кабине). Электроснабжение вентилятора блока механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом в случае аварии основной батареи осуществляется от резервной батареи (например напрямую, минуя контроллер), расположенной внутри обитаемой кабины, например, под сиденьем пилота или в другой части кабины.
Заявленная установка, в отличии от известных более сложных, имеющих большое количество элементов, потребляющих большое количество электроэнергии, обладает низким энергопотреблением за счет пассивно работающих (без использования энергии) элементов, к которым можно отнести полотно холстопрошивное фильтровальное, химический поглотитель известковый и адсорбент гранулированный (силикагель). Эти элементы, находясь в составе основного блока механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, работают пассивно за счет потока воздушной смеси, проходящего внутри блока.
На фиг. 2 представлена схема конструкции блока механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом. Каждый блок 1 или 1Р механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом содержит, как показано на схеме, корпус 8 цилиндрической формы с перфорированными крышкой 9 и опорной площадкой 15, установленные в корпусе друг за другом вентилятор 10 под перфорированной крышкой 9, низковольтный спирально-свитый электрический кабель 11, первый слой 12 холстопрошивного фильтровального полотна, химический поглотитель известковый 13, заправленный в вентилируемый сменный картридж, второй слой 12.1 холстопрошивного фильтровального полотна, адсорбент гранулированный 14, третий слой 12.2 холстопрошивного фильтровального полотна, сопло 16 с линией 17 подачи кислорода, установленные за перфорированной опорной площадкой 15.
На фиг. 3 представлена схема конструкции блока электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления. Блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления содержит, как показано на схеме, редукторы давления "после себя" 7.2 и 7Р.2, установленные на кислородных линиях высокого давления 7.1 и 7Р.1, проходящих от кислородных баллонов к блоку электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления, электромагнитные клапаны 7.3 и 7Р.3, установленные на кислородных линиях 5.1 и 5Р.1, проходящих от блока электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления до блоков механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, и обратные клапаны 7.4 и 7Р.4, установленные на соответствующих кислородных линиях 5.1 и 5Р.1 между указанными редукторами давления "после себя" и электромагнитными клапанами. Регулятор давления "после себя" представляет собой регулятор прямого действия, его задача - нормализовать давление и обеспечить заданный его уровень на выходе из клапана. Этот процесс реализуется путем изменения его проходного сечения. Если давление кислорода после регулятора станет больше, чем заранее оговоренное значение, то клапан уменьшает поток и таким образом возвращает его к норме. Если же наблюдается снижение давления относительно настроенного нормативного значения, то он открывается. Регулятор давления «до себя» регулирует поток газообразной среды до него по ходу движения потока.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Включение Установки производится подачей питания на панель управления с контроллером 4. После подачи питания производиться опрос датчиков состояния воздуха 2 и 2Р в кабине аппарата. Датчики состояния воздуха в кабине аппарата 2 и 2Р могут работать раздельно как основной и резервный, так и совместно, при совместном режиме работы контроллером используется усредненное значение показания датчиков.
После опроса датчиков состояния воздуха в кабине аппарата контроллер осуществляет проверку работы вентиляторов 10 блоков 1 и 1Р механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом и электромагнитных кислородных клапанов 7.2 и 7Р.2. Факт срабатывания вентиляторов и клапанов контроллеру подтверждает оператор подводного аппарата.
По завершении тестовой проверки Установка переходит в основной режим работы, при этом обеспечивается постоянная работа вентилятора 10 основного блока 1 механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом не менее чем на 20% от максимальной мощности вне зависимости от показания датчика уровня СО2 в кабине аппарата.
Установка обеспечивает:
- Восполнение поглощаемого экипажем подводного аппарата кислорода;
- Поглощение углекислого газа из выдыхаемого воздуха и его механическую очистку;
- Подогрев воздуха внутри прочного корпуса подводного аппарата;
- Регулировку влажности воздуха внутри прочного корпуса подводного аппарата.
Восполнение поглощаемого экипажем кислорода производится установкой из кислородных баллонов (7 и 7Р), размещенных забортно, в автоматическом режиме, дозировано, с поддержанием содержания кислорода от 19 до 23% от объема прочного корпуса. В случае возникновения аварийной ситуации Установка переводиться в ручной режим работы. Минимальный возимый расходуемый запас кислорода может быть определен в объеме 2-х баллонов по 6 л. с давлением 10-15 Мпа, исходя из условий подачи 30 - 50 нормальных литров кислорода каждые 30 минут.
Поглощение выделяемого экипажем углекислого газа осуществляется химическим поглотителем известковым (ХП-И), находящимся в двух вентилируемых сменных картриджах блоков 1 и 1Р, обеспечивающих при постоянной работе содержание углекислого газа в кабине не более 0,1% от объема в течение 8 часов каждый. Для механической очистки воздуха применяется “Полотно холстопрошивное фильтровальное” 12.
Подогрев воздуха внутри прочного корпуса подводного аппарата до комфортной температуры производится низковольтным спирально-свитым электрическим кабелем 11.
Снижение влажности воздуха в кабине экипажа осуществляется в результате прохождения воздушной смеси через картридж с гранулированным адсорбентом (силикагель) 14.
В основном "нормальном" режиме работы регулировка параметров воздуха в кабине аппарата производится контроллером 4 в автоматическом режиме на основании данных, получаемых с блока датчиков 2 (содержания О2 и СО2, температуры и влажности воздуха), и параметров, введенных оператором в контроллер 4 с панели управления следующим образом:
При снижении уровня О2 в кабине аппарата до 20% согласно данным с датчика 2, переданным на контроллер 4, по слаботочной линии 3.1, контроллер по слаботочной линии 4.1 подает питание на соответствующий электромагнитный клапан 7.3 блока электромагнитных клапанов 5. При открытии электромагнитного клапана 7.3 кислород высокого давления из баллона 7 по кислородной линии высокого давления 7.1 поступает в редуктор давления 7.2 и с давлением пониженным до 3 кПа через электромагнитный клапан 7.3 по кислородной линии 5.1 через сопло 9 поступает в основной блок 1 механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом. По достижении содержания кислорода в кабине аппарата 22%, контроллер снимает питание с клапана, и он закрывается, подача кислорода прекращается.
При включении установки первичное удаление СО2 обеспечивается работающим на 20% мощности основным блоком 1 механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом в результате прохождения воздушного потока через картридж с химическим поглотителем известковым 13 (ХП-И). При увеличении содержания СО2 в кабине пилотов до значения в 0,05% от общего объема Установка начинает увеличивать частоту оборотов вентилятора 10 основного блока 1 механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, тем самым увеличивая объем воздуха, проходящего через картридж с химическим поглотителем известковым 13 (ХП-И). Таким образом контроллер 4 получая данные о содержании СО2 в кабине подводного аппарата от датчика состояния воздуха 2, путем изменения частоты оборотов вентилятора 10, поддерживает уровень содержания СО2 в кабине подводного аппарата в диапазоне 0,05-0,08% от общего объема воздуха.
Подогрев воздуха осуществляется в момент его прохождения через блок 1 механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом в результате подачи питания на низковольтный спирально-свитый электрический кабель 11. Поддержание заданной оператором подводного аппарата температуры воздуха производится контроллером 4 на основе данных о температуре воздуха, получаемых контроллером от датчика состояния воздуха 2.
Снижение влажности воздуха в кабине подводного аппарата осуществляется в пассивном режиме в момент прохождения воздушного потока через картридж с гранулированным адсорбентом 14 расположенным в блоке 1 механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом. Информация о значении влажности воздуха получаемая контроллером 4 от датчика состояния воздуха 2 отображается на панели управления контроллером.
На случай возникновения внештатных ситуаций для Установки предусмотрены "резервный" и "аварийный" режим работы. При "резервном" режиме работы оператор переключает контроллер 4 на использование "резервной линии" Установки, компоненты которой в настоящем описании имеют литеру "Р", при этом работа Установки осуществляется аналогично порядку, описанному выше.
В "аварийном" режиме работы восполнение кислорода в кабине аппарата осуществляется оператором вручную, дозировано, при помощи вентиля ручной (аварийной) подачи кислорода 6, установленного на кислородной линии от редукторов высокого давления 7.2 и 7Р.2. Контроль газового состава воздуха может осуществляться серийными малогабаритными карманными анализаторами кислорода и углекислоты. При сохранении работоспособности блоков 1 и 1Р механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом оператор подводного аппарата переключает их электропитание на резервную батарею минуя контроллер 4.
Вышеописанная конструкция установки регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов обеспечивает повышение эффективности и надежности регенерации воздушной смеси (установка не только удаляет углекислый газ из воздушной смеси, но также осушает, фильтрует, подогревает ее, регулирует содержание кислорода в ней в автоматическом режиме), повышение комфорта и безопасности экипажа при длительном нахождении под водой (датчики содержания кислорода регулирует его подачу в зависимости от количества пилотов, их массы тела, интенсивности работы и т.п., датчик температуры и влажности регулирует температуру и влажность воздушной смеси до комфортной), а также имеет низкое энергопотребление.
Claims (7)
1. Установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов, характеризующаяся тем, что содержит установленные в кабине аппарата и соединенные между собой контроллер состояния воздушной смеси для дыхания, снабженный панелью управления, основной и резервный блоки механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, основной и резервный блоки датчиков состояния воздушной смеси, блок коммутации датчиков, блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, вентиль ручной подачи кислорода, резервный аккумуляторный блок, а также установленные с внешней стороны корпуса кабины основной аккумуляторный блок, основной и резервный кислородные баллоны, причем контроллер состояния воздушной смеси для дыхания соединен посредством слаботочных линий с блоком коммутации датчиков и блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, при этом основной и резервный блоки датчиков состояния воздушной смеси соединены посредством соответственно основной и резервной слаботочных линий с блоком коммутации датчиков, причем блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления соединен посредством основной и резервной кислородных линий соответственно с основным и резервным блоками механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, при этом вентиль ручной подачи кислорода соединен посредством кислородной линии с блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления, а основной и резервный кислородные баллоны соединены посредством соответственно основной и резервной кислородных линий высокого давления с блоком электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления.
2. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что каждый блок датчиков состояния воздушной смеси содержит датчики О2, СО2, температуры и влажности воздуха.
3. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что блоки датчиков состояния воздушной смеси выполнены с возможностью работы раздельно как основной и резервный, так и совместно, причем при совместном режиме работы контроллером используется усредненное значение показания датчиков.
4. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что каждый блок механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом содержит корпус цилиндрической формы с перфорированными крышкой и опорной площадкой, установленные в корпусе друг за другом вентилятор под перфорированной крышкой, низковольтный спирально-свитый электрический кабель, первый слой холстопрошивного фильтровального полотна, химический поглотитель известковый, второй слой холстопрошивного фильтровального полотна, адсорбент гранулированный, третий слой холстопрошивного фильтровального полотна, сопло с линией подачи кислорода, установленные за перфорированной опорной площадкой.
5. Установка по п.4, характеризующаяся тем, что блоки механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, в случае аварии основного аккумуляторного блока, выполнены с возможностью электропитания напрямую от резервного аккумуляторного блока, минуя контроллер.
6. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что контроллер состояния воздушной смеси для дыхания, снабженный панелью управления, в автоматическом режиме работы, осуществляя дозированную подачу кислорода из кислородных баллонов, выполнен с возможностью поддержания содержания кислорода в дыхательной смеси на уровне от 19 до 23% от объема воздуха внутри прочного корпуса подводного аппарата.
7. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что блок электромагнитных кислородных клапанов и редукторов высокого давления содержит редукторы давления, установленные на кислородных линиях высокого давления, проходящих от кислородных баллонов к блоку электромагнитных клапанов и редукторов высокого давления, электромагнитные клапаны, установленные на кислородных линиях, проходящих от редукторов высокого давления до блоков механической очистки, осушения, удаления СО2 и обогащения дыхательной смеси кислородом, и обратные клапаны, установленные на соответствующих кислородных линиях между указанными редукторами давления и электромагнитными клапанами.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811183C1 true RU2811183C1 (ru) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080216653A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-11 | Strata Products (Usa), Inc. | Apparatus, system and method for cleaning air |
| RU2491109C1 (ru) * | 2012-02-06 | 2013-08-27 | Сергей Анатольевич Ермаков | Устройство для очистки воздуха в обитаемых герметичных объектах от вредных примесей |
| CN109760809B (zh) * | 2019-01-25 | 2020-03-27 | 集美大学 | 水下航器生命支持系统 |
| RU212850U1 (ru) * | 2022-04-11 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" | Устройство для очистки воздуха в малых обитаемых автономных подводных аппаратах |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080216653A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-11 | Strata Products (Usa), Inc. | Apparatus, system and method for cleaning air |
| RU2491109C1 (ru) * | 2012-02-06 | 2013-08-27 | Сергей Анатольевич Ермаков | Устройство для очистки воздуха в обитаемых герметичных объектах от вредных примесей |
| CN109760809B (zh) * | 2019-01-25 | 2020-03-27 | 集美大学 | 水下航器生命支持系统 |
| RU212850U1 (ru) * | 2022-04-11 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" | Устройство для очистки воздуха в малых обитаемых автономных подводных аппаратах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5642729A (en) | Gas supply systems | |
| AU2021201685B2 (en) | Oxygen concentrating self-rescuer device | |
| US20040182394A1 (en) | Powered air purifying respirator system and self contained breathing apparatus | |
| US6380859B1 (en) | Hyperbaric oxygen enrichment system for vehicles | |
| CA2169845C (en) | Air filtration system | |
| US11344863B2 (en) | Systems, devices and methods for regeneration of a sorbent | |
| CN101376493A (zh) | 新型机载制氧-制氮耦合系统 | |
| CN214397180U (zh) | 一种用于船上密闭空间内人员的通风系统 | |
| RU2811183C1 (ru) | Установка регенерации воздушной смеси для дыхания внутри гражданских обитаемых подводных аппаратов | |
| CN101412501A (zh) | 带压缩泵的机载制氧-制氮耦合系统 | |
| CN112389621A (zh) | 一种用于船上密闭空间内人员的通风系统 | |
| US11407516B2 (en) | Closed or semi-closed loop onboard ceramic oxygen generation system | |
| KR102213155B1 (ko) | 공기청정기능을 구비한 비상호흡장치 | |
| CA2594327A1 (en) | Postive flow rebreather | |
| RU2645508C1 (ru) | Система регенерации гипоксической газовоздушной среды с повышенным содержанием аргона для обитаемых герметизированных объектов | |
| RU2831336C2 (ru) | Система газоснабжения водолазов и водолазного колокола | |
| ES2637033B2 (es) | Sistema de obtención y purificación de oxigeno a partir de agua para respiración autónoma | |
| RU2045226C1 (ru) | Изолирующая дыхательная система | |
| RU2831325C2 (ru) | Устройство автоматического поддержания и контроля состава дыхательной газовой среды водолазного колокола | |
| WO2004093997A1 (en) | Powered air purifying respirator system and breathing apparatus | |
| RU9201U1 (ru) | Барокамера для водолазных работ | |
| Li | A Potassium Superoxide (KO_ {2}) Life Support for Deep Quest | |
| JPH0774031B2 (ja) | 耐圧潜水服用呼吸制御装置 | |
| Warkander et al. | Review of Two Methods to Remove CO2 Using Seawater From Submarines During Emergency Conditions | |
| Nuckols et al. | Development of an Oxygen “Metabolizer” to Control Oxygen Levels in the Closed Cabin of Submarine Rescue Vehicles |