SU963896A1 - Автономна криогенна система жизнеобеспечени акванавта - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к системам, обеспечивающим дыхание, обогрев и перемещение человека, наход щегос  под водой.

Известна газобаллонна  система, обеспечивающа  дыхание и работу силовой пневматической подсистемы перемещени  человека под водой от единого баллона сжатой дыхательной смеси l. .

К недостаткам такой системы относитс  то, что у нее отсутствует силовой контур дл  перемещени  человека под водой.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  автономна  криогенна  система жизнеобеспечени , содержаща  дыхательный контур, включающий последовательно соединенные теплоизолированную емкость с криогенной дыхательной смесью, отборник жидкости , основной газификатор и легочный автомат, силовой контур, включающий топливную емкость, пост снабжени  окислителем, камеру смешени  топлива и окислител , тепловой двигатель с вод ной рубашкой и движитель, теплозащитный контур, включающий гидрокостюм , насос и теплообменник 2 J.

Недостатки системы заключаютс  у в плохих габаритно-массовых и эксплуатационных характеристиках вследствие применени  недостаточно энерго ,0 емкой смеси (перекиси водорода) и малой эффективности системы обогрева (обогрев слабо подогретым газом). 3 то же врем , при существующем уровне разработок криогенных подводных систем «веетс  возможность использовать более эффективные топливные пары .

Claims (2)

1. Целью изобретени   вл етс  улучшение г.абаритно-массовых и эксплуатационных характеристик системы. .Поставленна  цель достигаетс  тем, что в автономной криогенной системе жизнеобеспечени  акванавта, содержащей дыхательный контур, включающии последовательно соединенные те лоизолированную емкость с криогенно дыхательной смесью, отборник жидкости , основной газификатор и легочный автомат, силовой контур, включа ющий топливную емкость, пост снабже ни  окислителем, камеру смешени  топлива и окислител , тепловой двигатель с вод ной рубашкой и движитель , теплозащитный контур, включа (ощий гидрокостюм, насос и теплообме ник, пост снабжени  окислителем выполнен из последовательно установле ных теплоизолированной емкости жидкого кислорода, отборника жидкости и дополнительного газификатора, вы ход которого присоединен параллельно к камере смещени , топливной ем-кости и через запорный вентиль к вы ходу основного газификатора, а теплообменник теплозащитного контура совмещен с вод ной рубашкой теплово го двигател  в единый теплообменник . На чертеже, показана схематически предлагаема  система. Автономна  криогенна  система жиз необеспечени  акванавта состоит из дыхательного, силового и теплозащитного контуров. В дыхательный контур вход т теплоизолированна  емкость 1, в которой хранитс  криогенна  ды хательна  смесь (жидкий воздух), отборники жидкого воздуха 2, основной газификатор 3, легочный автомат l. В силовой контур вход т топливна  емкость 5 пост снабжени  окислителем , включающий теплоизолирован ную емкость жидкого кислорода 6, отборники жидкого кислорода 7, дополнительный газификатор 8 и запорный вентиль 9 камеру смешени  топлива и оксилител  10, регулирующий вентиль 11, жиклер 12, тепловой двигатель 13, вод ную рубашку двигател  Ik, движитель 15 и обводную линию 16 В теплозащитный контур вход т гидрокостюм 17, насос 18 с приводом 19 и теплообменник, совмещенный с вод ной рубашкой двигател  1 и линии подпитки 20 и сброса 21 воды из теплового контура. На теплоизолированных емкост х установлена заправочна  и предохрани тельна  арматура 22. Система работает следующим обра зом. Перед погружением под воду емкост i1 заправл етс  криогенной дыхательной смесью, например, жидким воадухом , емкость 2 заправл етс  жидким кислородом, а топливна  емкость 5 заправл етс  жидким топливом, например , бензином, керосином. После заправки с помощью специальных систем разгонки и .стабилизации давлени , (на чертеже не показаны) давление в емкост х 1 и 6 поднимаетс  до нужной величины, завис щей от предсто щей глубины погружени . Дыханиеакванавта обеспечиваетс  жидким воздухом, который из емкости 1 через отборники 2 поступает в основной газификатор 3, где испар етс  и подогреваетс  до температуры окружающей воды, и попадает далее через легочный автомат на дыхание . Включение силового контура производитс  путем открыти  регулирующего вентил  11, через который в камеру смешени  10 начинает поступать окислитель. Жидкий кислород, поступает к вентилю 11 из емкости 6 отборники 7 и дополнительный газификатор 8. Топливна  емкость 5 все врем  находитс  под наддувом. Проход щий через вентиль 11 окислитель подсасывает топливо с помощью жиклера 12. Образовавша с  горюча  смесь направл етс  в тепловой двигатель 13. С целью уменьшени  возможности детонации в камеру смешени  может быть также направлена через обводную линию 16 часть отработавшего газа. Тепловой двигатель может представл ть собой одну из многих конструкций либо поршневых двигателей внутреннего сгорани , либо водометных многокамерных двигателей. В процессе перемещени  под водой при работающем двигателе и движите- ле обогрев, акванавта осуществл етс  следующим образом. Выход щие из двигател  газы привод т в действие привод 19 насоса 18. Насос прокачивает воду, подогретую в вод ной рубашке двигател , через гидрокостюм 17. Дл  регулировани  температуры и тепловой нагрузки гидрокостюма используютс  линии подпитки свежей воы в контур гидрокостюма 20 и лини  (точнее клапан) сброса воды 21. Если акванавт должен находитьс  неподвижном состо нии то следует тключить движитель 15. Отличительной чертой предложен ной системы  вл етс  использование в ней жидкого кислорода и эффективного топлива. Приведем сравнительный расчет габаритно-массовых характеристик предлагаемой системы и прототипа. При расчете будем предполагать что силовой контур должен иметь мощ ность л/ кВт и обеспечивать, непрерывную работу в течение 3 ч, т.е система должна обеспечить полезную работу в количестве 3 кВт ч. Расход тепла на теплозащитный контур не учитываетс , так как он обеспечиваетс  тепловыми потер ми силового контура. В обоих случа х используютс  тепловые двигатели с движите л ми, имеющими общий КПД . Тогда запас тепловой энергии в системе с учетом небольшого резерва должен составл ть /v 35 кВт ч. Известно, что перекись водорода при разложении в катализаторной камере выдел ет 1100 ккал/кг тепла, и дл  обеспечени  вышеуказанного за паса тепловой энергии необходимо ее около 32 кг или около 22 л. В предлагаемой схеме при использовании в качестве топлива бензина с теплотворной способностью 1100 ккал/кг требуетс  запас бензина в количестве 3,2 кг или k л. Таков объем топливной емкости 5. Дл  сжигани  3,2 бензина требуетс  -v 9 кг кислорода. В жидком виде этот кислород занимает объем около 8 л . В проведенном расчете следует . учесть, что в прототипе перекись во дорода обеспечивает не только энергетические потребности, но и потреб ность в кислороде, идущем на дыхани акванавта. В предлагаемой схеме это кислород должен быть учтен дополнительно . Дл  3 ч работы необходимо к слорода не более 2 кг. Таким образом, приведенный приме . приводит к таким результатам: требу мый запас топлива и окислител  в прототипе составл ет 32 кг (22 л), а в предлагаемой схеме - I,2 (14 л 66 При рассмотрении этих результатов следует учитывать, что в предлагаемой схеме дыхательный контур обеспечиваетс  не чистым кислородом, а жидким воздухом и это накладывает определенные особенности на схему. Но, в принципе , это.может быть и жидкий кислород , как прин то дл  удобства сравнени  в примере. Таким образом, предложенное.техническое решение улучшает массо-габаритные характеристики и эксплуйтационные характеристики системы. Формула изобретени  Автономна  криогенна  система жизнеобеспечени  акванавта, содержаща  дыхательный контур, включающий последовательно соединенные теплоизолированную емкость с криогенной дыхательной смесью, отборник жидкости, основной газификатор и легочный автомат , силовой контур, включающий топливную емкость, пост снабжени  окислителем, камеру смешени  топлива и окислител , тепловой двигатель с вод ной рубашкой и движигель, теплозащитный контур, включающий гидрокостюм и насос, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  массо-габаритных и эксплуатационных характеристик системы, пост снабжени  окислителем выполнен из последовательно установленных теплоизолированной емкости жидкого кислорода , отборника жидкости и дополнительного газификатора, выход которого присоединен параллельно к камере смешени , топливной емкости и через запорный вентиль к выходу основного газификатора, при этом вход вод ной рубашки теплового двигател  св зан с выходом гидрокостюма теплозащитного контура, а выход - через насос с входом гидрокостюма. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3957007, кл. 1U-16A, 1971.
2. 2.Маренов И.В. Средства передвижени  под водой. М ., ДОСААФ, 1966, с. (прототип) .