RU197001U1

RU197001U1 - PILOT HEATING SYSTEM AT HIGH ALTITUDES AT EXTREMELY LOW TEMPERATURES

Info

Publication number: RU197001U1
Application number: RU2019141086U
Authority: RU
Inventors: Мария Юрьевна Куприянова
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Звезда" имени академика Г.И. Северина"
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-03-24

Abstract

Полезная модель относится к средствам жизнеобеспечения пилота летательного аппарата, а именно к системам защиты организма пилота от переохлаждения при пребывании его в условиях пониженных температур окружающей среды. Система обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах содержит нагревательные элементы, выполненные в виде гибких углеродных токопроводящих лент, и коммутационный элемент. Углеродные ленты двумя контурами проложены между двух слоев прорезиненной ткани, склеенных между собой, образуя обогревающую вкладку. Мощность нагрева обогревающей вкладки можно изменять, включая контуры либо последовательно - для минимального уровня нагрева, либо параллельно - для максимального уровня нагрева, при помощи тумблера на пульте управления системой обеспечения жизнедеятельности, расположенной в кабине самолета и соединенной с обогревающей вкладкой при помощи жгута с разъемом. В качестве коммутационного элемента используется терморегулятор, который обеспечивает защиту от перегрева, размыкая электрическую цепь при температуре более плюс 50°С, и установлен в наиболее подверженном перегреву месте - на перегибе углеродной ленты. Технический результат - обеспечение комфортных тепловых условий пилоту в полете в стратосфере при температуре минус 56°С при невысокой потребляемой мощности и максимально низкой массе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the means of life support for the pilot of an aircraft, and in particular to systems for protecting the pilot's body from hypothermia when it is in conditions of low ambient temperatures. The pilot heating system at high altitudes at extremely low temperatures contains heating elements made in the form of flexible carbon conductive tapes, and a switching element. Carbon tapes with two circuits are laid between two layers of rubberized fabric glued together, forming a heating tab. The heating power of the heating tab can be changed, including circuits, either sequentially - for the minimum heating level, or in parallel - for the maximum heating level, using the toggle switch on the control panel of the life support system located in the cockpit and connected to the heating tab using a harness with a connector. A temperature regulator is used as a switching element, which provides protection against overheating by opening the electric circuit at temperatures above + 50 ° С and is installed in the place most prone to overheating - at the bend of the carbon tape. The technical result is the provision of comfortable thermal conditions for the pilot in flight in the stratosphere at a temperature of minus 56 ° C with a low power consumption and the lowest possible weight. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к средствам жизнеобеспечения пилота летательного аппарата, а именно к системам защиты организма пилота от переохлаждения при пребывании его в условиях пониженных температур окружающей среды.The utility model relates to the means of life support for the pilot of an aircraft, and in particular to systems for protecting the pilot's body from hypothermia when it is in conditions of low ambient temperatures.

Такие условия могут возникнуть при полете на самолете на большие высоты, вплоть до высот стратосферы - до 24000 метров, где температура достигает экстремально низких показателей - до минус 56°С, а атмосферное давление в десятки раз ниже, чем на поверхности Земли.Such conditions can arise when flying by plane at high altitudes, up to the altitudes of the stratosphere - up to 24,000 meters, where the temperature reaches extremely low levels - up to minus 56 ° C, and atmospheric pressure is ten times lower than on the Earth's surface.

Чтобы подняться на такую высоту, необходимо максимально облегчить самолет, поэтому в кабину не устанавливают некоторые системы, в частности, систему поддержания температуры. При этом, чтобы выжить в стратосфере, пилот должен быть облачен в скафандр, оснащенный кислородной системой, аппаратурой поглощения углекислого газа, и верхнюю защитную одежду скафандра (патент RU 141893 от 23.10.2013 г.), надеваемую поверх скафандра. Такая одежда предназначена для создания комфортного температурного режима космонавтов перед стартом с космодрома и защищает их от пронизывающего ветра. Верхний слой одежды выполнен из ткани с мембранным покрытием, подкладка - из полиэфирной ткани с антистатическим покрытием, а утеплитель - из холлофайбера. Такая одежда защищает от переохлаждения при температуре окружающей среды только до минус 35 градусов, что недостаточно для полетов в стратосферу.To rise to such a height, it is necessary to lighten the plane as much as possible, therefore some systems, in particular, a temperature maintenance system, are not installed in the cabin. At the same time, in order to survive in the stratosphere, the pilot must be dressed in a spacesuit equipped with an oxygen system, carbon dioxide absorption equipment, and the upper protective clothing of the spacesuit (patent RU 141893 dated 10.23.2013), worn over the spacesuit. Such clothing is designed to create a comfortable temperature regime for astronauts before starting from the cosmodrome and protects them from piercing winds. The top layer of clothing is made of fabric with a membrane coating, the lining is made of polyester fabric with an antistatic coating, and the insulation is made of holofiber. Such clothing protects against hypothermia at ambient temperatures of only up to minus 35 degrees, which is not enough for flights to the stratosphere.

Известно электрообогревающее устройство кресла («Электрообогревающее устройство кресла - ЭУК». Руководство по технической эксплуатации ЗАБ-9209-1700 РЭ. АО «НПП «Звезда», 2002 г.), предназначенное для обеспечения тепловой защиты пилота от холодных опорных поверхностей кресла, состоящее из двух нагревательных панелей: верхней - для спинки и нижней - для сиденья, соединенных между собой тканевой перемычкой. Каждая панель представляет собой многослойную клееную конструкцию, состоящую из нагревательного элемента (токопроводящая ткань), изоляции (прорезиненная ткань) и наружного защитного чехла (капроновая ткань). ЭУК устанавливается поверх мягкой подушки сиденья. Включение-выключение электропитания ЭУК осуществляется переключателем режимов, расположенным на борту самолета.Known electric seat heating device ("Electric seat heating device - EUK." Operational manual ZAB-9209-1700 RE. JSC "Scientific Production Enterprise" Star ", 2002), designed to provide thermal protection of the pilot from the cold supporting surfaces of the seat, consisting of two heating panels: the upper one for the back and the lower one for the seat, interconnected by a fabric jumper. Each panel is a multi-layer glued structure consisting of a heating element (conductive fabric), insulation (rubberized fabric) and an external protective cover (nylon fabric). The EUC is installed on top of the soft seat cushion. Switching on / off the power supply of the AAA is carried out by a mode switch located on board the aircraft.

При проведении испытаний с пилотом в облегченном самолете при сверхнизких температурах и условиях, приближенных к условиям в стратосфере, выяснилось, что испытатель, облаченный в скафандр и защитную одежду, при использовании ЭУК испытывает сильный дискомфорт от неравномерного обогрева тела - жар и холод одновременно, а именно - в местах, не контактирующих с ЭУК, ощущается сильный холод от соприкосновения с металлическими поверхностями скафандра (задние поверхности рук и ног), при этом мощность обогрева, выдаваемая ЭУК, слишком велика - спустя некоторое время температура нагрева сидения достигла 71°С.When conducting tests with a pilot in a light aircraft at extremely low temperatures and conditions close to the conditions in the stratosphere, it turned out that a tester dressed in a spacesuit and protective clothing, when using the AAA, experiences severe discomfort from uneven heating of the body - heat and cold at the same time, namely - in places that are not in contact with the EUA, there is a strong cold from contact with the metal surfaces of the spacesuit (the back surfaces of the arms and legs), while the heating power generated by the EUA is too high - For some time, the seat heating temperature reached 71 ° С.

Кроме этого, для комфортного пребывания в условиях экстремально низких температур требуется обогрев стоп и кистей рук. При одновременном применении штатных устройств обогрева (электростельки и электромуфта), а также устройства для обогрева баллонов и ЭУК, суммарная потребляемая мощность оказывается слишком высокой, что недопустимо в ограниченных условиях полета.In addition, for a comfortable stay in extremely low temperatures, heating of the feet and hands is required. With the simultaneous use of standard heating devices (electric inlets and electric couplings), as well as devices for heating cylinders and AAUs, the total power consumption is too high, which is unacceptable in limited flight conditions.

Известна технология обогрева углеродными лентами. Так, теплозащитная одежда с обогревом по патенту RU 72822 от 13.12.2007 г., принятая за прототип, содержит нагревательные элементы, выполненные в виде гибких углеродных токопроводящих волокнистых материалов (лент), соединенных между собой параллельно и подключенных к источнику питания через коммутационные элементы, в качестве которых используются термореле.Known technology for heating carbon tapes. So, heat-insulated clothing with heating according to the patent RU 72822 of December 13, 2007, adopted as a prototype, contains heating elements made in the form of flexible carbon conductive fibrous materials (tapes), connected together in parallel and connected to a power source through switching elements, which are used thermal relay.

Недостатком известного решения является то, что нагревательные элементы расположены во внутренних емкостях (карманах) и соответственно отсутствует обогрев участков тела, соприкасающихся с металлическими вставками на скафандре, а именно: задние поверхности ног - от бедер до щиколоток, а также задние поверхности рук - от локтей до запястий. Кроме этого, отсутствует регулировка мощности обогрева, а источник электропитания, заряженный заранее и заменяемый на запасной при израсходовании в нем энергии, предполагает наличие нескольких запасных элементов, что приводит к увеличению массы снаряжения и, тем самым, самолета.A disadvantage of the known solution is that the heating elements are located in internal containers (pockets) and, accordingly, there is no heating of body parts in contact with metal inserts on the suit, namely: the back surfaces of the legs - from the hips to the ankles, and also the back surfaces of the hands - from the elbows to the wrists. In addition, there is no adjustment of the heating power, and the power supply, charged in advance and replaced with a spare one when the energy is consumed in it, suggests the presence of several spare elements, which leads to an increase in the mass of equipment and, therefore, the aircraft.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание системы обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах, обеспечивающей комфортные тепловые условия пилоту в полете в стратосфере при температуре минус 56°С, с возможно невысоким уровнем потребляемой системой мощности и небольшой массой.The task to which the claimed utility model is directed is to create a pilot heating system at high altitudes at extremely low temperatures, providing comfortable thermal conditions for the pilot in flight in the stratosphere at a temperature of minus 56 ° C, with a possibly low level of power consumption and low weight.

Поставленная задача решается системой обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах, содержащей нагревательные элементы и коммутационный элемент. Нагревательные элементы выполнены в виде гибких углеродных токопроводящих лент и проложены двумя контурами между двух идентичных слоев прорезиненной ткани - верхнего и нижнего, склеенных между собой, образуя обогревающую вкладку, устанавливаемую в верхнюю защитную одежду скафандра и соединенную жгутом с разъемом с пультом управления системой обеспечения жизнедеятельности, расположенной в кабине самолета.The problem is solved by the pilot heating system at high altitudes at extremely low temperatures, containing heating elements and a switching element. The heating elements are made in the form of flexible carbon conductive tapes and laid by two circuits between two identical layers of rubberized fabric - upper and lower, glued together, forming a heating tab that is installed in the upper protective clothing of the spacesuit and connected by a harness to the connector with the control panel of the life support system, located in the cockpit.

Мощность обогрева можно изменять, включая контуры либо последовательно, либо параллельно при помощи тумблера на пульте управления системой обеспечения жизнедеятельности.The heating power can be changed, including circuits, either sequentially or in parallel using the toggle switch on the control panel of the life support system.

Обогревающая вкладка снабжена защитой от перегрева - терморегулятором, который устанавливается на перегибе ленты - в месте, наиболее подверженном перегреву.The heating tab is equipped with protection against overheating - a thermostat, which is installed at the bend of the tape - in the place most prone to overheating.

Бортовое напряжение питания обогревающей вкладки - 27 В.The on-board voltage of the heating tab is 27 V.

Заявляемая полезная модель представлена на фигуре.The inventive utility model is presented in the figure.

Заявляемая система обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах включает: обогревающую вкладку 1, состоящую из нижнего слоя прорезиненной ткани 2, верхнего слоя прорезиненной ткани 3, первого контура углеродных лент 4, второго контура углеродных лент 5, терморегулятора 6, а также жгут 7 с разъемом, соединяющий обогревающую вкладку 1 с пультом управления 8 системой обеспечения жизнедеятельности, расположенной в кабине самолета.The inventive pilot heating system at high altitudes at extremely low temperatures includes: a heating tab 1, consisting of a lower layer of rubberized fabric 2, an upper layer of rubberized fabric 3, a first circuit of carbon tapes 4, a second circuit of carbon tapes 5, a temperature regulator 6, and also a bundle 7 with a connector connecting the heating tab 1 to the control panel 8 of the life support system located in the cockpit.

Использование заявляемой системы происходит следующим образом.The use of the claimed system is as follows.

Обогревающую вкладку устанавливают в верхнюю защитную одежду и крепят к ней при помощи быстроразъемного соединения, например, ленты Velcro. Пилот надевает верхнюю защитную одежду с установленной в нее обогревающей вкладкой поверх скафандра.The heating tab is installed in the upper protective clothing and fastened to it using a quick coupler, for example, Velcro tape. The pilot puts on protective clothing with a heating tab installed on top of the suit.

Верхняя защитная одежда имеет прорезь для соединения обогревающей вкладки жгутом с разъемом с бортовым питанием.The upper protective clothing has a slot for connecting the heating tab with a harness to the onboard power connector.

Пилот самолета по заданному алгоритму работы нажимает на пульте управления кнопку «ВКЛ» для включения обогревающей вкладки и подачи на нее питающего (бортового) напряжения 27 В.According to the specified algorithm of operation, the pilot of the aircraft presses the “ON” button on the control panel to turn on the heating tab and supply 27 V of supply (on-board) voltage to it

В течение некоторого времени углеродные ленты проходящим по ним током постепенно нагреваются до определенной температуры, создавая тепло, которое аккумулируется под верхней одеждой пилота.For some time, the carbon tapes passing through them gradually heat up to a certain temperature, creating heat that accumulates under the pilot's outer clothing.

При температуре более плюс 50°С терморегулятор размыкает цепь, прекращая нагрев.At temperatures above plus 50 ° C, the temperature controller opens the circuit, stopping heating.

Мощность обогрева пилот может регулировать самостоятельно тумблером «MIN/МАХ» на пульте управления, исходя из собственных ощущений.The pilot can independently adjust the heating power by the MIN / MAX toggle switch on the control panel, based on his own feelings.

При максимальном обогреве контуры углеродных лент подключены параллельно, при минимальном - последовательно.At maximum heating, the contours of carbon tapes are connected in parallel, at minimum heating - in series.

Мощность обогрева в режиме «МАХ» выше мощности обогрева в режиме «MIN» в 4 раза.The heating power in the MAX mode is 4 times higher than the heating power in the MIN mode.

Мощность обогрева вкладки составляет всего 20 Вт на максимальном режиме, что удовлетворяет требованиям по ограничению энергопотребления.The heating power of the tab is only 20 W at maximum mode, which meets the requirements for limiting energy consumption.

Таким образом, заявляемая система обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах обеспечивает комфортные тепловые условия пилоту в полете в стратосфере при температуре минус 56°С при невысокой потребляемой мощности и максимально низкой массе.Thus, the inventive pilot heating system at high altitudes at extremely low temperatures provides comfortable thermal conditions for the pilot in flight in the stratosphere at a temperature of minus 56 ° C with a low power consumption and the lowest possible mass.

Claims

1. The pilot heating system at high altitudes at extremely low temperatures, containing heating elements made in the form of flexible carbon conductive tapes, and a switching element, characterized in that the carbon tapes are laid in two loops between two layers of rubberized fabric glued together, forming a heating a tab whose heating power can be changed, including circuits, either sequentially - for a minimum heating level, or in parallel - for a maximum heating level, using fog Teller on the remote control system of life support, located in the cockpit and connected to a heating tab using a harness with connector.

2. The system according to claim 1, characterized in that a temperature regulator is used as a switching element, which provides protection against overheating by opening the electric circuit at temperatures above + 50 ° C and is installed in the place most prone to overheating - at the bend of the carbon tape.