- •М.Г. Акопов
- •Проектирование систем
- •Индивидуального
- •Жизнеобеспечения
- •Введённые обозначения
- •Аббревиатуры
- •Введение
- •1. Состав и задачи сиж
- •2. Физические условия в атмосфере
- •Аварийные факторы.
- •1.2. Проявление гипоксии по высотам
- •1.3. Роль кислорода и углекислого газа в энергомассообмене человека с окружающей средой Роль парциального давления кислорода и углекислоты в лёгких
- •Парциальное давление кислорода в альвеолах
- •1.4. Потребное процентное содержание кислорода во вдыхаемом газе
- •1.5. Резервное время
- •1.6. Декомпрессионные расстройства Аэроэмболизм
- •Высотный метеоризм
- •Высотная тканевая эмфизема
- •Взрывная декомпрессия
- •1.7. Потребное избыточное давление в лёгких на больших высотах
- •1.8. Потребное высотное снаряжение
- •1.9. Лёгочная вентиляция и сопротивление дыханию Лёгочная вентиляция
- •Сопротивление дыханию
- •1.10. Максимальный мгновенный расход вдыхаемого газа
- •111. Потребное процентное содержание дополнительного кислорода во вдыхаемом газе
- •1.12. Потребная подача дополнительного кислорода
- •1.13. Потребная подача кислорода на вентиляцию подшлемного пространства
- •Определение потребной вентиляции шлема для удаления водяных паров
- •1.14. Расход кислорода на наддув камер вкк
- •Глава 2. Кислородные системы
- •2.1. Источники кислорода
- •Кислородные баллоны (кб)
- •Самолетные кислородные газификаторы
- •Химические генераторы кислорода
- •Бортовые кислорододобывающие установки
- •2.2. Классификация кислородных систем
- •2.3. Кислородный редуктор
- •Устройство и принцип действия
- •2.4. Регулятор давления
- •2.5. Регулятор непрерывной подачи кислорода
- •2.6. Регулятор прерывной подачи (рпп) кислорода без избыточного давления
- •Примеры рпп без избыточного давления
- •2.7. Способы формирования состава дыхательной смеси
- •2.8. Регулятор прерывной подачи кислорода с избыточным давлением
- •2.9. Регулятор соотношения давлений
- •2.10. Пускатель непрерывной подачи кислорода
- •Глава 3. Расчёт основных проектных параметров кислородных систем и их функциональных элементов
- •3.1. Основные стадии проектирования сиж
- •3.2. Расчёт запаса кислорода
- •Потребный запас кислорода для члена экипажа военного самолёта
- •Выбор способа хранения или генерирования кислорода на борту самолета
- •Определение ёмкости баллонов
- •Определение ёмкости самолётных кислородных газификаторов
- •3.3. Проектирование кислородного редуктора прямого действия
- •Первый этап проектирования
- •Методика расчета Исходные данные:
- •Порядок расчета:
- •Исходные данные:
- •Результаты расчета
- •Проектирование цилиндрической пружины сжатия (второй этап проектирования редуктора)
- •Порядок расчета пружины
- •Поверочный расчет редуктора (третий этап)
- •Результаты первого этапа проектирования:
- •Результаты второго этапа проектирования:
- •Глава 4. Защитное снаряжение
- •4.1. Высотное снаряжение Кислородные маски
- •Гермошлемы
- •Компенсирующая одежда
- •4.2. Теплозащитное снаряжение и системы вентиляции снаряжения
- •4.2.1. Теплозащитное снаряжение
- •Вентилируемый костюм
- •Костюм водяного охлаждения
- •4.2.2. Системы вентиляции снаряжения
- •4.2.3. Системы вентиляции подшлемного пространства
- •4.3. Комплексное снаряжение Высотный скафандр
- •Морской спасательный костюм
- •4.4. Снаряжение для защиты от динамических факторов Защитный шлем (зш)
- •Противоперегрузочный костюм (ппк)
- •Автомат давления (ад)
- •Глава 5. Кислородные системы экипажей самолётов
- •5.1. Кислородная система экипажа пассажирского самолёта
- •5.2. Кислородная система экипажа высокоманевренного самолёта
- •5.3. Кислородная система экипажа высотного самолёта
- •5.4. Кислородная система экипажа самолета-истребителя
- •Глава 6. Проектирование теплозащитного снаряжения
- •6.1. Условия эксплуатации и расчётные температурные режимы
- •6.2. Принципиальные способы и средства регулирования теплового режима человека в защитном снаряжении
- •6.3. Тепловой баланс человека
- •6.4. Определение потребного термического сопротивления одежды
- •6.5. Тепловой расчет вентилируемого снаряжения
- •Список источников
- •Оглавление
- •Глава 1. Физиологические требования к сиж 9
- •Глава 2. Кислородные системы 26
- •Глава 3. Расчёт основных проектных параметров кислородных систем и их функциональных элементов 51
- •Глава 4. Защитное снаряжение 69
- •Глава 5. Кислородные системы экипажей 97
- •Глава 6. Проектирование теплозащитного снаряжения 108
Парциальное давление кислорода в альвеолах
Для нормирования содержания кислорода во вдыхаемой газовой смеси в высотной физиологии дыхания пользуются условным параметром «парциальное давление кислорода в трахее» ртО2. Такое парциальное давление кислород вдыхаемой газовой смеси приобретал бы в трахее, если бы там происходило увлажнение газа до 100 % относительной влажности, нагрев до 37 °С и не было бы смешения с выделяемой организмом двуокисью углерода. При этом на высоте Н давление в трахее такое же, как в окружающей среде:
рН = ртN2 + ртО2 + ртН2О, (1.1)
где ртN2, ртО2, ртН2О – парциальные давления соответственно азота, кислорода и водяных паров в трахее.
Объёмная концентрация кислорода в трахее сухом вдыхаемом газе
F= ртО2/( рН − ртН2О). (1.2)
Парциальное давление кислорода в сухом вдыхаемом газе
РО2 = FрН. (1.3)
Из формулы (1.2) парциальное давление кислорода в трахеальном вдыхаемом газе
ртО2 = F(рН − ртН2О). (1.4)
Величина ртО2 равна сумме парциальных давлений кислорода и двуокиси углерода в альвеолярном воздухе, когда объем выделяемой двуокиси углерода равен объему поглощенного кислорода. Однако, такое соотношение объемов возможно лишь в том случае, когда в организме окисляются преимущественно углеводы. При окислении других типичных составляющих человеческой пищи: жиров и белков, объем выделяемой двуокиси углерода составляет 0,7..-.0,8 от величины объема поглощенного кислорода. Отношение объема выделяемой двуокиси углерода к объему поглощенного кислорода принято называть термином «дыхательный коэффициент». Если принять дыхательный коэффициент равным единице, то можно записать
ртО2= раО2+ раСO2, (1.5)
где раО2, раС2 – соответственно парциальные давления кислорода и углекислоты в альвеолах лёгких.
Из формул (1.4) и (1.5) найдём парциальное давление кислорода в альвеолах в зависимости от его концентрации во вдыхаемом газе и высоты:
раО2= F(рН − ртН2О) − раСO2.
Парциальные давления углекислоты и водяного пара в альвеолах остаются постоянны и от высоты не зависят: раСO2 = 5.3 кПа, ртН2О = 6.3 кПа.
1.4. Потребное процентное содержание кислорода во вдыхаемом газе
При использовании кислородно-дыхательной аппаратуры за счёт увеличения содержания кислорода во вдыхаемом газе поддерживают парциальное давление кислорода в трахее таким же, как на земле при дыхании воздухом. При этом согласно (1.4) потребное процентное содержание кислорода во вдыхаемом газе определится из равенства
0,21(101,3 – 6,3)= (/100)(рН – 6,3), откуда
= 1995/(рН – 6,3), (1.6)
где рН - давление на высоте Н, кПа. Очевидно, потребная объёмная концентрация кислорода
F = 19,95/(рН – 6,3).
Определим высоту, на которой придётся на дыхание подавать чистый кислород. Из (1.8) при F = 1 найдём рН = 19,95+6,3=26,25 кПа. По формуле (2) устанавливаем, что это давление соответствует высоте 10 км.
В общем случае при парциальном давлении кислорода в трахее при вдохе ртО2 объемная концентрация кислорода, как видно из (1.4)
F = ртО2/( ртH− ртH2O). (1.7)
Как мы видели в разделе 1.2, допустимо снижение парциального давления кислорода в трахее до значения, соответствующего высоте 3,5 км при дыхании воздухом. Определим высоту, на которой при дыхании чистым кислородом без избыточного давления ртО2 снизится до такого значения. Из равенства 0,21(65,8 – 6,3)= (рН/кПа – 6,3) находим давление рН = 18,8 кПа, которое по формуле (2) соответствует высоте 12,15 км. Поэтому установлено, что на высотах свыше 12 км для достаточно длительного обеспечения дыхания требуется подводить кислород к дыхательным путям под избыточным давлением ризб = р12 − рН, не допускающим снижения абсолютного давления в лёгких ниже уровня р12 = 19,4 кПа.