ННО-Газ — Системы экономии топлива

ННО-Газ — Системы экономии топлива Кислород
Содержание
  1. Введение
  2. Опыт разработки и эксплуатации систем регенерации воды и атмосферы. наземные испытания в составе комплекса систем жизнеобеспечения.
  3. Бытовое применение
  4. В модуле «звезда» мкс одновременно отказали система получения кислорода, туалет, пылесос и подогреватель пищи
  5. Жизнеобеспечение экипажей международной космической станции мкс
  6. Как выбрать генератор кислорода? правильный подбор и выбор кислородного генератора для домашнего использования при хобл (подобрать по параметрам)
  7. Конструктивные особенности и устройство генератора водорода
  8. Перспективы развития комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения
  9. Показания к проведению кислородной терапии
  10. Регенерация воды из конденсата атмосферной влаги на станциях «салют»
  11. Жизнеобеспечение экипажей космической станции «мир»
  12. Жизнеобеспечение экипажей международной космической станции мкс
  13. Качество воды и атмосферы
  14. Перспективы развития комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения
  15. Выводы
  16. Электрон (генератор кислорода) сноски

Введение

Реализация перспективных орбитальных и межпланетных полётов связана с совершенствованием систем жизнеобеспечения (СЖО) экипажа. Эти системы должны осуществлять максимальное извлечение и регенерацию воды из водосодержащих продуктов жизнедеятельности человека и биотехнического комплекса, осуществлять электролизное получение кислорода из регенерированной воды, очищать атмосферу от углекислого газа и других примесей, преобразовывать углекислый газ с получением воды; обеспечивать потребности экипажа в воде и кислороде с минимальным добавлением этих веществ из запасов.

Источниками воды и кислорода на борту станции являются продукты жизнедеятельности человека: пот и выдыхаемая влага, собираемые в системе кондиционирования атмосферы (конденсат атмосферной влаги); урина; углекислый газ; влага, испаряемая растениями; санитарно-гигиеническая вода, а также вода, выделяемая техническими системами, например, топливными элементами электрохимического генератора.

Из-за энергетических, объёмных и массовых ограничений на космической станции в настоящее время и в ближайшей перспективе в системах регенерации воды и атмосферы будут использоваться физико-химические процессы. Использование биологических процессов и воспроизведение пищи являются задачами будущего и скорее всего будут реализованы на планетных базах.

Опыт эксплуатации систем жизнеобеспечения российских орбитальных космических станций (ОКС) «Салют» и «Мир» и международной космической станции МКС, основанных на регенерации воды и атмосферы с частичным использованием воды и кислорода из доставляемых запасов, позволил получить данные по балансу воды и кислорода на космической станции и параметрам работы систем регенерации.

В представляемом докладе рассмотрены системы, основанные на физико-химических процессах. Предполагается, что витаминная оранжерея так же будет включена в состав комплекса СЖО. Степень возврата (регенерации) веществ рассмотрена на основе баланса по воде, используемой на потребление, получение электролизного кислорода и другие нужды.

Опыт разработки и эксплуатации систем регенерации воды и атмосферы. наземные испытания в составе комплекса систем жизнеобеспечения.

В 1967-1968 г.г. в ИМБП был испытан комплекс физико-химических регенерационных систем жизнеобеспечения РСЖО НЛК, укомплектованный системами, разработанными и изготовленными НИИхиммашем. [1,2]. Структурная схема комплекса РСЖО НЛК представлена на рис.1 (вариант А). Физико-химические регенерационные системы в течение года обеспечивали жизнедеятельность экипажа из трёх человек, находившихся в герметичном макете межпланетного корабля. В составе комплекса работали системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги, урины и санитарно-гигиенической воды; система электролизного получения кислорода из регенерированной воды; система очистки атмосферы от микропримесей; системы очистки атмосферы от углекислого газа и его концентрирования; система утилизации углекислого газа путём его разложения на воду и метан по методу Сабатье. Была экспериментально подтверждена принципиальная возможность длительного регенерационного жизнеобеспечения, человека, находящегося в замкнутом ограниченном пространстве. 

На основании этих исследований и дальнейших работ по созданию и эксплуатации лётных систем сформировались основные методы регенерации воды и атмосферы. В настоящее время реализуются следующие методы. Для регенерации воды из конденсата атмосферной влаги используется сорбционно-каталитический метод с последующей минерализацией, консервацией серебром и пастеризацией очищенной воды. Извлечение воды из мочи осуществляется путём дистилляции с сорбционно-каталитической очисткой дистиллята. 

Регенерация санитарно-гигиенической воды производится путём фильтрации с последующей сорбционной доочисткой. Получение кислорода производится путём электролиза водного раствора щёлочи с использованием воды, регенерированной из урины. Очистка атмосферы от микропримесей осуществляется сорбционно-каталитическим методом на регенерируемых сорбентах. Очистка от углекислого газа путём сорбции на регенерируемых сорбентах с его концентрированием при регенерации сорбентов. Переработка углекислого газа методом гидрирования водородом по реакции Сабатье с получением воды и метана. Для реализации этих методов разработана малогабаритная аппаратура, работоспособная в условиях космического полёта. Особо следует отметить аппаратуру для осуществления процессов гидродинамики и тепломассообмена в газожидкостных средах в условиях невесомости.

Рис.1. Структурная схема комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения космической станции.

A. Наземный комплекс РСЖО НЛК: все системы, представленные на рисунке. 
B. Комплекс РСЖО ОКС «Мир»: позиции 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17. 
C. Комплекс РСЖО МКС: позиции 1, 2, 4, 5, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17. 
D.

Бытовое применение

В быту также есть применение водороду. В первую очередь это автономные отопительные системы. Но здесь некоторые особенности. Установки по производству чистого водорода стоят значительно дороже, чем генераторы газа Брауна, последние даже можно собрать самостоятельно.

Топливный котел должен иметь соответствующую метку
Топливный котел должен иметь соответствующую метку

В интернете можно встретить немало статей, в которых написано, что для гремучего газа можно использовать обычные котлы, это делать категорически нельзя. В лучшем случае они быстро выйдут из строя, а в худшем могут стать причиной печальных или даже трагических последствий. Для смеси Брауна предусмотрены специальные конструкции с более термостойким соплом.

Необходимо заметить, что рентабельность отопительных систем на основе водородных генераторов вызывает большое сомнение ввиду низкого КПД. В таких системах имеются двойные потери, во-первых, в процессе генерации газа, во-вторых, при нагреве воды в котле. Дешевле для отопления сразу нагревать воду в электрическом бойлере.

Не менее спорная реализация для бытового использования, при которой газом Брауна обогащают бензин в топливной системе двигателя автомобиля с целью экономии.

Применение генератора ННО в авто
Применение генератора ННО в авто

Обозначения:

  • а – генератор ННО (принятое обозначение для газа Брауна);
  • b – отвод газа в камеру сушки;
  • с – отсек для удаления водяных паров;
  • d – возвращение конденсата в генератор;
  • е – подача осушенного газа в воздушный фильтр топливной системы;
  • f – автомобильный двигатель;
  • g – подключение к аккумулятору и электрогенератору.

Нужно заметить, что в некоторых случаях такая система даже работает (если ее собрать правильно). Но точные параметры, коэффициент прироста мощности, процент экономии вы не найдете. Эти данные сильно размыты, и достоверность их вызывает сомнения. Опять же не ясен вопрос, насколько уменьшится ресурс двигателя.

Но спрос порождает предложения, в интернетах можно найти подробные чертежи таких приспособлений и инструкцию по их подключению. Есть и готовые модели, сделанные в стране Восходящего Солнца.

В модуле «звезда» мкс одновременно отказали система получения кислорода, туалет, пылесос и подогреватель пищи

ННО-Газ — Системы экономии топлива

Эти выходные на российском сегменте МКС прошли для четырех космонавтов в напряженном режиме. В служебном модуле «Звезда» снова отказала система получения кислорода «Электрон-ВМ». Также там опять сломался туалет, возникло задымление пылесоса и зафиксированы неполадки с подогревателем пищи.

На МКС в настоящее время находятся космонавты Анатолий Иванишин, Иван Вагнер, Сергей Рыжиков и Сергей Кудь-Сверчков, а также астронавтка Кэтлин Рубинс и командир станции астронавт Крис Кэссиди.

Сначала вышло из строя ассенизационно-санитарное устройство. Космонавты пытались починить его своими силами, но не смогли. В ЦУП предположили, что в туалете мог образоваться пузырь, и его нужно оттуда убрать. Рабочий туалет есть на американском сегменте МКС, а также на кораблях «Союз». Ранее туалет в модуле «Звезда» ломался 11 октября, его починили на следующий день.

«В туалете лампочка горит „Консервант некачественный“, — пояснил для ЦУП Иванишин.

На земле приняли доклад и оценили ситуацию как „очень плохую“. Через некоторое время специалисты ЦУП разработали процедуру действий по починке туалета и передали на МКС. После ремонтно-восстановительных работ космонавты сообщили, что лампочка больше не загорается и туалет заработал.

Потом случилась остановка в работе системы получения кислорода «Электрон-ВМ». 14 октября «Электрон-ВМ» уже ломалась. Ее починили спустя трое суток. На МКС есть дублирующая система в американском сегменте, которая запускается в случае поломки основной. После изучения проблемы с «Электрон-ВМ» выяснилось, что в системе закончилась вода. Космонавты установили новую емкость для воды и перезапустили установку.

Далее космонавты заметили, что из пылесоса идет дым. Они отключили это устройство. Вдобавок подогреватель пищи стал работать нестабильно. В ЦУП попросили установить его в нормальное положение и на время отсоединить от сети.

Из хороших новостей с МКС — в воскресенье Роскосмос рассказал, что космонавты успешно локализовали и загерметизировали источник утечки воздуха в переходном отсеке модуля „Звезда“. Пока что это временная заплатка. В ЦУП разрабатывают процедуру постоянной герметизации этого места утечки.

Помимо устранения текущих проблем на МКС идет работа по подготовке части экипажа к возвращению на землю. Анатолий Иванишин и Иван Вагнер вместе с астронавтом Крисом Кэссиди должны покинуть станцию 22 октября на «Союзе МС-16».

ННО-Газ — Системы экономии топливаТекущая конфигурация МКС.

См. также:

Жизнеобеспечение экипажей международной космической станции мкс

Аналогичный комплекс жизнеобеспечения (рис. 1, вариант С), включая системы концентрирования и утилизации углекислого газа и витаминную оранжерею и регенерацию воды из этих систем, предполагалось постадийно воплотить на Международной космической станции МКС [4, 6].

В настоящее время в составе служебного модуля СМ работают усовершенствованные системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги СРВ-К2М, приёма и консервации урины СПК-УМ (1-я часть системы регенерации воды из урины), электролизного получения кислорода «Электрон-ВМ», очистки от микропримесей СОА-МП и очистки от углекислого газа «Воздух».

Характеристики усовершенствованных систем значительно лучше, чем у систем, работавших на станции «Мир». Значительно увеличена производительность систем, снижены массо- и энергозатраты. Производительность системы «Электрон-ВМ» увеличена по сравнению с системой «Электрон-В» в 2 раза и составляет 160 нл О2 в час (для обеспечения 6 человек).

В систему очистки от микропримесей, первоначально включавшую регенерируемый адсорбер ЗПЛ, нерегенерируемый адсорбер ФОА и низкотемпературный каталитический фильтр ПКФ, введён с 24.10.2003 г. высокотемпературный каталитический фильтр ПКФ-Т, обеспечивающий периодическую высокотемпературную каталитическую очистку атмосферы от метана.

В системах СРВ-К2М и «Электрон-ВМ» удельные затраты массы на получение (поглощение) целевого продукта снизились, в 1,5 — 2 раза до 0,08 кг/кг и 0,07 кг/кг соответственно. Основные характеристики работы систем регенерации воды на международной космической станции МКС с 2.11.00. (начало пилотируемого полёта) по 1.06.10. приведены в таблице 2 [7, 8].

В системе СРВ-К2М регенерировано до питьевых кондиций 12970 литров конденсата атмосферной влаги, что составляет 63% от расхода питьевой воды и 44% от общего расхода воды на станции. В системах «Электрон-ВМ» и «Воздух» получено 5835 кг кислорода и поглощено 10250 кг углекислого газа.

Примечания. * — расшифровка в перечне условных обозначений и сокращений; **с учётом нагрева воды; ***- потребление воды запасов -16660 л, общее потребление воды на станции — 29630л, ****-для 6 человек.

Эффективность работы комплекса СЖО может быть существенно повышена при повышении степени его замкнутости. За рассматриваемый период на российском сегменте МКС собрано и удалено 15300 литров мочи со смывной водой. При коэффициенте извлечения воды 0,9 количество регенерированной в СРВ-УМ воды составило бы 13770 литров при собственной массе системы 15% от массы полученной воды.

На МКС также собрано и удалено 10250 кг углекислого газа. В системе переработки углекислого газа по реакции Сабатье можно было бы получить, используя водород из системы «Электрон-ВМ», около 4610 литров воды. Получение на борту дополнительных 18380 литров воды практически обеспечивает баланс станции по воде и кислороду.

Таким образом, одним из приоритетных направлений развития российского сегмента МКС и перспективных станций является введение в состав СЖО систем регенерации воды из урины и систем концентрирования и переработки углекислого газа. Это позволит снизить массу доставок воды, повысить надёжность водообеспечения и автономность полёта станции, при этом расширятся возможности доставки научного оборудования.

Как выбрать генератор кислорода? правильный подбор и выбор кислородного генератора для домашнего использования при хобл (подобрать по параметрам)

На выбор кислородного генератора влияет 2 основных фактора:

  • назначение устройства;
  • производительность в л/мин.

Рассмотрим подбор генератора кислорода по назначению:

  • Профессиональное оборудование для медицинских учреждений (Atmung 10L-I, Ventum Jay 10) с возможностью подключения к аппаратуре для наркоза и ИВЛ, двумя кислородными выходами, надежной системой сигнализации. Это высокопоточные устройства, за минуту генерирующие от 8-10 литров медицинского О2. Работать такие генераторы могут без перебоев 24 часа в сутки.
  • Концентраторы кислорода для поддержки тяжелобольных пациентов (применяются при онкологии, ХОБЛ, тяжелой степени бронхиальной астмы и других легочных патологиях). Такие устройства вырабатывают 5-8 литров О2 за минуту, имеют более низкий уровень шума и меньшие габариты по сравнению с профессиональными моделями (AirSep НьюЛайф Сингл 8 л, Битмос Окси-6000).
  • Домашние (офисные) генераторы кислорода — широкая группа устройств с производительностью от 0,125 до 5-6 л/мин. Отличительные характеристики таких аппаратов — это легкость управления, наличие пульта управления, возможность проведения ингаляционной и ароматерапии, современный дизайн, яркий цифровой дисплей, маленький вес, бесшумность и прочие особенности, упрощающие применение в быту (Марк 5 Нуво Лайт, Атмунг LFY-I-3A-11 и др.).
  • Генераторы для кислородного бара. По сути, для производства кислородных коктейлей подходят любые модели генераторов, но целесообразно использовать аппараты с производительностью до 6 л/мин, например, Atmung O2Bar.
  • Станции для полевых госпиталей или кислородных магистралей в больницах, производящие О2 от 40 л/мин (Ультрокс, Centrox, Релиант).

Как выбрать генератор кислорода по производительности (л/мин):

  • 0-3 — профилактическое бытовое применение и поддержка пациентов вне дома (портативные модели), изготовление небольшого количества коктейлей.
  • 3-6 — продолжительная оксигенотерапия дома, профессиональное производство коктейлей.
  • 6-8 — ингаляции кислородом при сложных заболеваниях сердца, дыхательной системы и др.
  • 8 и более — узкоспециализированные медицинские генераторы.

Такой параметр кислородного генератора, как концентрация О2, зависит от выбранной мощности и понижается с ее увеличением, однако в некоторых моделях остается максимальной (96%) при любом режиме работы.

Подобрать кислородный генератор по параметрам веса, уровня шума, дизайна и дополнительных возможностей и купить кислородный концентратор любого типа вы можете у нас по выгодным в Москве ценам.

ННО-Газ — Системы экономии топливаКислородный концентратор АРМЕД LF-H-10AКислородный концентратор АРМЕД LF-H-10A

   ННО-Газ — Системы экономии топлива
5.0/5  (1 оценка)


Наличие на 29.05.2022:под заказ

  • Бесплатная доставка по Москве
  • Профессиональный медицинский аппарат для получения кислорода из окружающего воздуха с помощью молекулярной фильтрации
  • Может быть источником кислорода для наркозного аппарата или аппарата для искусственной вентиляции легких
  • Аппарат рассчитан на круглосуточный режим работы
  • Производит до 15 литров кислорода в минуту
  • Насыщенность потока О2:
    • При производительности 0-10 л/мин: 93% /-3%
    • При производительности 10-15 л/мин: 80-93%
  • Оснащен сигнализацией и аварийным отключением на случай повышения давления
  • Имеет сигнализацию отключения от сети
  • Очень тихий для своей мощности (не более 60 дБ)
  • Соответствует ГОСТ Р 50444-92 (п. 3,4), ГОСТ Р 50267.0-92, ГОСТ Р 50267.0.2-95, ГОСТ Р 51318.11-99, ГОСТ Р 51317.4.2-99, ГОСТ Р 51317.4.3-99, ГОСТ Р 51317.4.4-99, ГОСТ Р 51317.4.5-99, ГОСТ Р 51317.4.11-99
  • Разрешен для медицинской практики на территории РФ
  • Подача кислорода активизируется с помощью ключа
  • Надписи на корпусе сделаны на русском языке
  • Имеет колесики на корпусе для более удобного перемещения
  • Размер: 640 мм х 330 мм х 660 мм
  • Вес: 73,5 кг

     
Подробное описание
     
Комплект поставки
     

Отзывы (1)
     
Видео (1)
     
Аксессуары (17)

Конструктивные особенности и устройство генератора водорода

Если с получением водорода проблем сейчас практически нет, то его транспортировка и хранение до сих пор остается актуальной задачей. Молекулы этого вещества настолько малы, что могут проникать даже сквозь металл, что несет определенную угрозу безопасности.

Для этой цели изготавливаются промышленные установки для генерации водорода. Как правило, это электролизеры мембранного типа. Упрощенная конструкция такого устройства и принцип работы приведен ниже.

Упрощенная схема водородного генератора мембранного типа
Упрощенная схема водородного генератора мембранного типа

Обозначения:

  • А – трубка для отвода хлора (Cl2).
  • B – отвод водорода (Н2).
  • С – анод, на котором происходит следующая реакция: 2CL→CL2.
  • D – катод, реакцию на нем можно описать следующим уравнением: 2Н2О 2е →Н2 ОН.
  • Е – раствор воды и хлористого натрия (Н2О & NaCl).
  • F – мембрана;
  • G – насыщенный раствор хлористого натрия и образование каустической соды (NaОН).
  • H – отвод рассола и разбавленной каустической соды.
  • I – ввод насыщенного рассола.
  • J – крышка.

Конструкция бытовых генераторов значительно проще, поскольку в большинстве своем они не вырабатывают чистый водород, а производят газ Брауна. Так принято называть смесь кислорода и водорода. Этот вариант наиболее практичен, не требуется разделять водород и кислород, то можно значительно упростить конструкцию, а значит и сделать ее дешевле. Помимо этого полученный газ сжигается по мере его выработки. Хранить и накапливать его в домашних условиях не только проблематично, но и небезопасно.

Конструкция водородной ячейки бытового электролизера
Конструкция водородной ячейки бытового электролизера

Обозначения:

  • а – трубка для отвода газа Брауна;
  • b – впускной коллектор подачи воды;
  • с – герметичный корпус;
  • d – блок пластин электродов (анодов и катодов), с установленными между ними изоляторами;
  • e – вода;
  • f – датчик уровня воды (подключается к блоку управления);
  • g – фильтр водоотделения;
  • h – подвод питания, подаваемого на электроды;
  • i – датчик давления (подает сигнал блоку управления при достижении порогового уровня);
  • j – предохранительный клапан;
  • k – отвод газа с предохранительного клапана.

Характерная особенность таких устройств – использование блоков электродов, поскольку не требуется сепарирование водорода и кислорода. Это позволяет сделать генераторы довольно компактными.

Блоки электродов для установки, которая производит газ Брауна
Блоки электродов для установки, которая производит газ Брауна

Перспективы развития комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения

На основе опыта разработки и эксплуатации систем регенерации воды и атмосферы в докладе рассмотрена перспективная физико-химическая система регенерационного жизнеобеспечения межпланетной станции. Рассмотрим в качестве примера регенерационное жизнеобеспечение космической станции на лунной орбите с экипажем до 4 человек.

Доставка грузов на такую станцию чрезвычайно сложна, поэтому оптимальным для данной цели является практически замкнутый по воде и кислороду комплекс регенерационных СЖО. Комплекс представлен на рис.1 (вариант D) и включает все приведённые на схеме физико-химические системы регенерации, санитарно-гигиеническое оборудование и витаминную оранжерею с освещенной площадью 0,4 м² [10,11].

Используются запасы пищи, содержащей 0,6 кг на человека в сутки сухого вещества и 0,5 кг на человека в сутки воды. Технический баланс по воде приведен в таблице 5. Первая колонка в правой и левой части таблицы относится к структуре СЖО МКС с минимальными потребностями в воде.

Колонка 2 учитывает потребности в воде витаминной оранжереи и в воде для мытья и стирки. Колонка 1.2 характеризует первый этап развития СЖО при введении системы регенерации воды из урины и систем концентрирования и переработки СО2 (по методу Сабатье).

Колонка 2 характеризует второй этап развития СЖО при введении санитарно-гигиенического оборудования, витаминной оранжереи и соответствующих систем регенерации воды. Оценочный расчёт массы и энергопотребления комплекса СЖО по этому варианту представлен в таблице 6.

На основании анализа возможностей увеличения ресурса блоков и оборудования систем регенерации удельные затраты массы на 1 кг получаемого продукта снижены до значений, приведённых в таблице. Нагрузка на системы принята на основании баланса веществ, приведенного в таблице 5.

Потребление, выделение и возможности возврата веществ на космической станции (для 1-го космонавта в сутки)

Потери воды и атмосферы и расход азота для продувки капсулы системы «Электрон-ВМ», точные значения которых не известны, не учитывались. Не учтён также расход воды и атмосферы для скафандров. Удельные массы доставляемых запасов воды приняты 1,3 кг/кг Н2О, кислорода — 3 кг/кг О2.

Аварийные запасы принимались а 90 суток из расчёта потребностей в кислороде и азоте (5 кг/чел-сутки) и воде (4 кг/чел-сутки). Использованы американские данные по массозатратам на энергопитание и отвод тепла в системе обеспечения теплового режима: 230 кг/кВт и 146 кг/кВт соответственно [12].

Принималось что количество отведённого тепла эквивалентно затратам электрической энергии, суммарный учёт 0,4 кг/Вт. При расчёте энергопотребления систем СРВ-К и СРВ-СГ учитывались затраты на нагрев воды. Следует ещё раз подчеркнуть, что в соответствии с направленностью доклада рассматривались затраты массы и энергии на регенерацию воды и атмосферы.

Расчётные затраты массы и энергии для пребывания 4-х человек на лунной орбите в течение года составили: 
— на регенерацию воды и водообеспечение 2810 кг оборудования и запасов воды и 280 Вт электрической энергии (среднесуточно); 
— на регенерацию и запасы атмосферы 2630 кг оборудования и запасов кислорода и азота и 1740 Вт электрической энергии (среднесуточно).

Масса аварийных запасов сравнима с затратами на регенерацию, поэтому необходимо обеспечить технические предпосылки для её снижения. Особое внимание следует обратить на коэффициенты регенерации веществ и на минимизацию потерь воды и атмосферы, которые непосредственно влияют на расход запасов (при расчётах эти потери не учитывались).

Основным направлением развития комплексов СЖО является повышение их замкнутости и надёжности. Для повышения надёжности в комплекс СЖО должны входить не только запасные агрегаты, но и дублирующие системы, обеспечивающие экипаж водой и атмосферой при неисправности основных систем.

С увеличением длительности и автономности полёта решающее значение приобретают увеличение ресурса оборудования, обеспечение ремонтопригодности, снижение затрат массы и энергопотребления систем и уменьшение занимаемого ими объёма. Необходимы повышение эффективности существующих и разработка новых процессов регенерации воды и атмосферы.

*С учётом дополнительных блоков и резервной подсистемы. **С учётом аварийного запаса.

В настоящее время системы и комплексы СЖО, полностью удовлетворяющие указанным требованиям, отсутствуют. Для их создания необходимо проведение целенаправленных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Важнейшей стадией проверки новых технологических процессов и систем для длительных автономных полётов являются их испытания и отработка на международной космической станции МКС.

При организации планетных баз следует обеспечить постепенный переход от работающего при невесомости оборудования межпланетных кораблей к более простому оборудованию, использующему гравитацию планет. Отдельной задачей является разработка процессов и систем, использующих планетные ресурсы.

Показания к проведению кислородной терапии

Оксигенотерапия нужна людям с болезнями сердца, сосудов и дыхательной системы. Ингаляции с применением концентрированной смеси кислорода показаны при:

  • дыхательной недостаточности;
  • гипертензии легких;
  • муковисцидозе;
  • бронхиальной астме;
  • сердечной недостаточности;
  • ХОБЛ.
  • нарушении кровяного давления;
  • низком гемоглобине крови;
  • проблемах со сном, апатии, усталости.

Доктор назначает дыхательную кислородотерапию пациентам в зависимости от течения и характера болезни (длительность одной процедуры варьируется от получаса до 60 минут).

Во время вдыхания 95% бесцветного газа компенсируется гипоксия, возникающая при сердечной и дыхательной недостаточности, у пациентов уходит одышка, нормализуется работа сердца, печени и почек. Несколько сеансов оксигенотерапии способны восстановить оксигенацию при хронической обструктивной болезни легких.

https://www.youtube.com/watch?v=9JJ8E6DwyQ0

Исследования показали, что с помощью кислородного лечения длительность жизни больных людей увеличивалась на 6-7 лет, снижалась вероятность возникновения обострений, уменьшалось количество пациентов, требующих госпитализации.

Благодаря манипуляциям у больных наблюдается улучшение самочувствия, увеличивается мозговая и физическая активность.

Концентраторы кислорода в современной медицине стали достойной заменой баллонов, используемых еще несколько лет назад для лечения болезней легких. Процедура нужна людям после хирургического вмешательства и во время восстановления после недугов. Кислородные ингаляции укрепляют иммунитет и ускоряют процесс реабилитации после сложных операций.

МигреньМанипуляции с применением кислородного концентратора показаны не только больным, но и здоровым людям. Это связано с состоянием экологии и проживанием в городах, где воздух загрязняют транспортные средства и опасные химические заводы. Поэтому люди, живущие в мегаполисах, нередко испытывают дефицит кислорода. В результате, жители городов чрезмерно устают, у них появляется мигрень, сонливость, раздражительность, бледность кожных покровов. Гипоксию можно устранить даже в домашних условиях с помощью ингаляций и приема специальных коктейлей. Кислородный концентратор в домашнем использовании станет отличной альтернативой аптечным витаминам и медикаментам.

Врачи рекомендуют оксигенотерапию детям, так как во время активного роста организму ребенка необходимо повышенное поступление кислорода, иначе есть риск ослабления иммунной системы и снижения успеваемости.

Маленьким детям педиатры нередко назначают кислородное лечение в виде напитков. Питье, в основе которого травяной отвар или сок, обогащенный кислородом, очень полезное и вкусное. Насыщенные кислородом напитки и ингаляции назначаются:

  • женщинам во время вынашивание ребенка;
  • людям, занимающимися различными видами спорта;
  • худеющим;
  • курильщикам;
  • пожилым женщинам и мужчинам.

У кислородотерапии противопоказаний нет, но она должна проводиться только после беседы с доктором. Чтобы не появилось побочных эффектов, следует соблюдать рекомендованный врачом режим, дозировку и длительность манипуляций.

Употребление кислородных напитков запрещено во время обострения болезней органов пищеварения, аллергических реакций на коже, заболеваний мочевых путей и желчного пузыря.


При индивидуальной чувствительности к компонентам коктейля также не рекомендуется его употребление.

Регенерация воды из конденсата атмосферной влаги на станциях «салют»

Для использования в полёте первоначально были разработаны системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги СРВ-К для долговременных орбитальных станций «Салют». В январе 1975 г. впервые в мировой практике пилотируемых полётов экипаж космической станции «Салют-4» в составе А.А. Губарева и Г.М. Гречко использовал регенерированную из конденсата воду для питья и приготовления пищи и напитков. Система работала в течение всего пилотируемого полёта станции. Аналогичные системы типа СРВ-К работали на станциях «Салют-6» (1977-1981гг.- 570 суток) и «Салют-7» (1982-1986 гг.- 743 суток). Система СРВ-К совместно с системой запасов обеспечивала станцию водой и наряду с функцией регенерации осуществляла очистку воды с просроченными запасами, подогрев воды запасов и получение горячей воды для санитарно-гигиенических процедур [3].

Жизнеобеспечение экипажей космической станции «мир»

На орбитальной космической станции ОКС «Мир» впервые в мировой практике был реализован практически полный (за исключением системы концентрирования и утилизации углекислого газа) комплекс физико-химических систем регенерации воды и атмосферы, который в значительной мере обеспечил длительное и эффективное функционирование станции в пилотируемом режиме [4, 5]. Структурная схема жизнеобеспечения представлена на рисунке 1 (вариант В). Регенерация воды из конденсата атмосферной влаги, урины и санитарно-гигиенической воды осуществлялась в отдельных системах, а кислород для дыхания получали методом электролиза воды, регенерированной из урины. Очистка атмосферы от микропримесей осуществлялась в системе СОА-МП; очистка атмосферы от углекислого газа проводилась в системе «Воздух». Вода запасов доставлялись на станцию грузовыми кораблями «Прогресс» в баках системы «Родник» и ёмкостях ЕДВ. После начала российско-американского сотрудничества вода, образующаяся в топливных элементах космических кораблей «Шаттл», передавалась на станцию «Мир» для питья и получения электролизного кислорода. Системы регенерации обеспечили получение качественной воды и кислорода и чистоту атмосферы в течение всего полета станции. Некоторые характеристики систем представлены в таблице 1. Система СРВ-К работала в базовом модуле весь период пилотируемого полёта с 16.03.86 по 27.08.99; системы СПК-У, СРВ-У и СОА МП работали в модуле «Квант 2» с 16.01.90 по 27.08.99; система «Электрон-В» работала попеременно в модулях «Квант 1» и «Квант 2» весь период полёта, система «Воздух» работала в модуле «Квант 1» с апреля 1987 г до конца полёта, система СРВ-СГ работала кратковременно только для подтверждения работоспособности.

Как видно, массозатраты при регенерации воды и атмосферы значительно ниже, чем массозатраты при её доставке на космическую станцию. Удельные затраты массы при регенерации воды из конденсата атмосферной влаги и для получения кислорода составили 0,14 кг массы системы на 1 кг получаемой воды или кислорода. Удельные затраты массы при очистке атмосферы от углекислого газа составили 0,08 кг массы системы на 1 кг удаляемого СО2.

Массозатраты при доставке 1 кг воды составляют с учетом массы тары — 1,25 кг/л H2O; при доставке кислорода — 2,8 кг/кг O2 и 2,1 кг/кг СО2 при доставке расходуемых материалов для очистки атмосферы от СО2 нерегенерируемыми поглотителями. В процессе эксплуатации станции «Мир» за счет работы систем регенерации получена экономия массы доставляемых грузов 58650 кг. Следует также отметить уникально малые затраты энергии особенно в системах регенерации воды типа СРВ-К и СРВ-СГ: 2 Втч/л воды и 8 Втч/л воды соответственно.

ННО-Газ — Системы экономии топлива

Жизнеобеспечение экипажей международной космической станции мкс

Аналогичный комплекс жизнеобеспечения (рис. 1, вариант С), включая системы концентрирования и утилизации углекислого газа и витаминную оранжерею и регенерацию воды из этих систем, предполагалось постадийно воплотить на Международной космической станции МКС [4, 6]. В настоящее время в составе служебного модуля СМ работают усовершенствованные системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги СРВ-К2М, приёма и консервации урины СПК-УМ (1-я часть системы регенерации воды из урины), электролизного получения кислорода «Электрон-ВМ», очистки от микропримесей СОА-МП и очистки от углекислого газа «Воздух».

Характеристики усовершенствованных систем значительно лучше, чем у систем, работавших на станции «Мир». Значительно увеличена производительность систем, снижены массо- и энергозатраты. Производительность системы «Электрон-ВМ» увеличена по сравнению с системой «Электрон-В» в 2 раза и составляет 160 нл О2 в час (для обеспечения 6 человек). В систему очистки от микропримесей, первоначально включавшую регенерируемый адсорбер ЗПЛ, нерегенерируемый адсорбер ФОА и низкотемпературный каталитический фильтр ПКФ, введён с 24.10.2003 г. высокотемпературный каталитический фильтр ПКФ-Т, обеспечивающий периодическую высокотемпературную каталитическую очистку атмосферы от метана. В системах СРВ-К2М и «Электрон-ВМ» удельные затраты массы на получение (поглощение) целевого продукта снизились, в 1,5 — 2 раза до 0,08 кг/кг и 0,07 кг/кг соответственно. Основные характеристики работы систем регенерации воды на международной космической станции МКС с 2.11.00. (начало пилотируемого полёта) по 1.06.10. приведены в таблице 2 [7, 8]. В системе СРВ-К2М регенерировано до питьевых кондиций 12970 литров конденсата атмосферной влаги, что составляет 63% от расхода питьевой воды и 44% от общего расхода воды на станции. В системах «Электрон-ВМ» и «Воздух» получено 5835 кг кислорода и поглощено 10250 кг углекислого газа. Работа систем позволила сэкономить более 50000 кг массы доставок воды и оборудования, т.е. несколько пусков грузовых кораблей «Прогресс».

ННО-Газ — Системы экономии топлива

Примечания. * — расшифровка в перечне условных обозначений и сокращений; **с учётом нагрева воды; ***- потребление воды запасов -16660 л, общее потребление воды на станции — 29630л, ****-для 6 человек.

Эффективность работы комплекса СЖО может быть существенно повышена при повышении степени его замкнутости. За рассматриваемый период на российском сегменте МКС собрано и удалено 15300 литров мочи со смывной водой. При коэффициенте извлечения воды 0,9 количество регенерированной в СРВ-УМ воды составило бы 13770 литров при собственной массе системы 15% от массы полученной воды. На МКС также собрано и удалено 10250 кг углекислого газа. В системе переработки углекислого газа по реакции Сабатье можно было бы получить, используя водород из системы «Электрон-ВМ», около 4610 литров воды. Получение на борту дополнительных 18380 литров воды практически обеспечивает баланс станции по воде и кислороду. Таким образом, одним из приоритетных направлений развития российского сегмента МКС и перспективных станций является введение в состав СЖО систем регенерации воды из урины и систем концентрирования и переработки углекислого газа. Это позволит снизить массу доставок воды, повысить надёжность водообеспечения и автономность полёта станции, при этом расширятся возможности доставки научного оборудования.

Качество воды и атмосферы

В настоящее время накоплен большой опыт по оценке качества регенерированной воды и воды запасов. По окончании каждой экспедиции, при экспедициях посещения и при совместных полётах с кораблями «Шаттл» отбирались и доставлялись на Землю пробы конденсата атмосферной влаги, регенерированной воды и воды из системы запасов. В таблице 3 приведены обобщённые данные [7] за весь рассматриваемый период полёта МКС. Как видно, несмотря на относительно высокое содержание органических примесей в конденсате регенерированная вода полностью удовлетворяет нормативам. Питьевая вода запасов сохраняет свой состав и соответствует всем требованиям нормативов. Периодически проводимые американскими астронавтами непосредственно на борту станции бактериологические анализы показали, что в регенерированной воде и в воде запасов микрофлора практически отсутствует. Приведённые данные убедительно подтверждают химическую и бактериологическую безопасность воды на космической станции. Содержание примесей в атмосфере станции не превышает нормативы. Содержание основных примесей в электролизном кислороде приведено в таблице 4 [8]. Как видно, качество кислорода полностью удовлетворяет предъявляемым требованиям.

ННО-Газ — Системы экономии топлива

ННО-Газ — Системы экономии топлива

Перспективы развития комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения

На основе опыта разработки и эксплуатации систем регенерации воды и атмосферы в докладе рассмотрена перспективная физико-химическая система регенерационного жизнеобеспечения межпланетной станции. Рассмотрим в качестве примера регенерационное жизнеобеспечение космической станции на лунной орбите с экипажем до 4 человек. Доставка грузов на такую станцию чрезвычайно сложна, поэтому оптимальным для данной цели является практически замкнутый по воде и кислороду комплекс регенерационных СЖО. Комплекс представлен на рис.1 (вариант D) и включает все приведённые на схеме физико-химические системы регенерации, санитарно-гигиеническое оборудование и витаминную оранжерею с освещенной площадью 0,4 м² [10,11]. Используются запасы пищи, содержащей 0,6 кг на человека в сутки сухого вещества и 0,5 кг на человека в сутки воды. Технический баланс по воде приведен в таблице 5. Первая колонка в правой и левой части таблицы относится к структуре СЖО МКС с минимальными потребностями в воде. Колонка 2 учитывает потребности в воде витаминной оранжереи и в воде для мытья и стирки. Колонка 1.2 характеризует первый этап развития СЖО при введении системы регенерации воды из урины и систем концентрирования и переработки СО2 (по методу Сабатье). Колонка 2 характеризует второй этап развития СЖО при введении санитарно-гигиенического оборудования, витаминной оранжереи и соответствующих систем регенерации воды. Оценочный расчёт массы и энергопотребления комплекса СЖО по этому варианту представлен в таблице 6. На основании анализа возможностей увеличения ресурса блоков и оборудования систем регенерации удельные затраты массы на 1 кг получаемого продукта снижены до значений, приведённых в таблице. Нагрузка на системы принята на основании баланса веществ, приведенного в таблице 5.

Потребление, выделение и возможности возврата веществ на космической станции (для 1-го космонавта в сутки)

ННО-Газ — Системы экономии топлива

Потери воды и атмосферы и расход азота для продувки капсулы системы «Электрон-ВМ», точные значения которых не известны, не учитывались. Не учтён также расход воды и атмосферы для скафандров. Удельные массы доставляемых запасов воды приняты 1,3 кг/кг Н2О, кислорода — 3 кг/кг О2. Аварийные запасы принимались а 90 суток из расчёта потребностей в кислороде и азоте (5 кг/чел-сутки) и воде (4 кг/чел-сутки). Использованы американские данные по массозатратам на энергопитание и отвод тепла в системе обеспечения теплового режима: 230 кг/кВт и 146 кг/кВт соответственно [12]. Принималось что количество отведённого тепла эквивалентно затратам электрической энергии, суммарный учёт 0,4 кг/Вт. При расчёте энергопотребления систем СРВ-К и СРВ-СГ учитывались затраты на нагрев воды. Следует ещё раз подчеркнуть, что в соответствии с направленностью доклада рассматривались затраты массы и энергии на регенерацию воды и атмосферы. Остальные статьи затрат на жизнеобеспечение: кондиционирование воздуха, пища, санитарно-гигиеническое и медицинское оборудование, системы для внекорабельной деятельности и т.д. не рассматривались.

Расчётные затраты массы и энергии для пребывания 4-х человек на лунной орбите в течение года составили: 

— на регенерацию воды и водообеспечение 2810 кг оборудования и запасов воды и 280 Вт электрической энергии (среднесуточно); 

— на регенерацию и запасы атмосферы 2630 кг оборудования и запасов кислорода и азота и 1740 Вт электрической энергии (среднесуточно). 

Суммарные затраты на регенерацию воды и атмосферы и запасы составили 5440 кг (оборудования и запасов воды, кислорода и азота) и 2020 Вт электрической энергии (среднесуточно).

Масса аварийных запасов сравнима с затратами на регенерацию, поэтому необходимо обеспечить технические предпосылки для её снижения. Особое внимание следует обратить на коэффициенты регенерации веществ и на минимизацию потерь воды и атмосферы, которые непосредственно влияют на расход запасов (при расчётах эти потери не учитывались). Основным направлением развития комплексов СЖО является повышение их замкнутости и надёжности. Для повышения надёжности в комплекс СЖО должны входить не только запасные агрегаты, но и дублирующие системы, обеспечивающие экипаж водой и атмосферой при неисправности основных систем. С увеличением длительности и автономности полёта решающее значение приобретают увеличение ресурса оборудования, обеспечение ремонтопригодности, снижение затрат массы и энергопотребления систем и уменьшение занимаемого ими объёма. Необходимы повышение эффективности существующих и разработка новых процессов регенерации воды и атмосферы.

ННО-Газ — Системы экономии топлива

*С учётом дополнительных блоков и резервной подсистемы. **С учётом аварийного запаса.

В настоящее время системы и комплексы СЖО, полностью удовлетворяющие указанным требованиям, отсутствуют. Для их создания необходимо проведение целенаправленных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Важнейшей стадией проверки новых технологических процессов и систем для длительных автономных полётов являются их испытания и отработка на международной космической станции МКС. 

При организации планетных баз следует обеспечить постепенный переход от работающего при невесомости оборудования межпланетных кораблей к более простому оборудованию, использующему гравитацию планет. Отдельной задачей является разработка процессов и систем, использующих планетные ресурсы.

Выводы

1. Созданы регенерационные системы жизнеобеспечения, успешно работавшие на Российских космических станциях «Салют», «Мир» и в настоящее время на МКС, обеспечивая длительное пребывание космонавтов на станции и значительный технико-экономический эффект. 

2. Проведенный анализ, использующий достигнутый опыт, подтверждает техническую возможность создания комплекса систем жизнеобеспечения, основанного на регенерации воды и атмосферы, для лунной орбитальной космической станции. 

3. Для решения этой задачи необходимо повысить степень замкнутости комплекса СЖО за счёт повышения коэффициентов извлечения воды и введения в состав СЖО систем регенерации воды из урины, концентрирования и переработки углекислого газа. 

На втором этапе совершенствования комплекса СЖО необходимо повысить его комфортность и ввести санитарно-гигиеническое оборудование, витаминную оранжерею и соответствующие системы регенерации воды. 

4. Создание комплексов систем жизнеобеспечения для перспективных миссий требует разработки усовершенствованной аппаратуры, систем и технологий, позволяющих увеличить надёжность регенерации и значительно снизить расход массы на получение целевых продуктов. Необходимо также разработать и внедрить резервные системы, обеспечивающие функциональное дублирование основных систем в нештатных ситуациях.

ННО-Газ — Системы экономии топлива

Электрон (генератор кислорода) сноски

«Электрон » — генератор кислорода российского производства, используемый на станции « Мир» и на Международной космической станции (МКС). Электрон использует электролиз для производства кислорода. В этом процессе молекулы воды (восстановленные на борту станции) разделяются на кислород и водород . Кислород распределяется по салону, а водород выбрасывается в космос .

Назначенный срок годности устройства составляет один год. Электрон — это уже старая конструкция, так как устройства такого типа используются с конца 1980-х годов.

В связи с тем, что три блока «Электрон» на борту МКС терпели довольно частые отказы, НАСА поставило аналогичную американскую Систему генерации кислорода на борт «Дискавери » в рамках миссии STS — 121 , которая стала дополнением к «Электронам». Это позволит разместить на борту станции даже экипаж из шести человек. Американская система начала действовать в 2007 году [1] .

Помимо этих систем, источником кислорода на борту МКС являются также резервные твердотопливные генераторы под названием « Вика » или ТГК, т.н. «свечи». Их топливом является перхлорат лития , при сгорании которого выделяется кислород. Каждая свеча соответствует потребности в кислороде одного космонавта на 24 часа.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий