Введение Системы жизнеобеспечения космических аппаратов предназначенных для обитания человека должны отвечать требованиям поддержания хотя бы минимальных условий, без которых не мыслима жизнь: снабжать кислородом, водой и питательными веществами, удалять углекислоту и другие шлаковые продукты и выделения человека в жидком, твёрдом и газообразном виде, а также поддерживать температуру в среде обитания. Системы обеспечения жизнедеятельности проектируются исходя из баланса пищевых веществ и энергопотребления здорового человека. Космические полёты дали ряд необходимых данных по динамике обменных процессов у человека и его адаптации к условиям полёта в космических аппаратах и при работе в открытом космическом пространстве. И эти данные постоянно уточняются при эксплуатации таких сооружений как космическая станция. Таблица I. Значения массовоэнергетических потоков, отнесённые к одному человеку в сутки Составляющие массовоэнергетических потоков Единица Величина измерения Продукты метаболизма: Выделение тепла Влаговыделение (респираторные и с поверхности кожи) Диурез Выделение углекислого газа Экскременты Потребляемые продукты жизнедеятельности: Продукты питания Вода (питьевая) Вода (гигиеническая) Кислород Вт (кДж) кг 95 – 150 8160 - 13000 1,2 – 2,5 кг кг кг 1,3 – 1,5 1,0 – 1,5 0,16 – 0,20 кг кг кг кг 0,6 – 1,7 1,7 – 3,6 2,2 – 5,5 0,9 – 1,2 В норме жизнедеятельность человека может протекать в довольно узком диапазоне параметров внешней среды. Поэтому при проектировании комплексной системы обеспечения жизнедеятельности стремятся формировать в отсеках пилотируемых космических аппаратов микроклиматические условия, близкие к комфортным: давление – 660 … 860 мм рт.ст.; температуру - 20 … 250С; относительную влажность – 40 … 70%; скорость движения воздуха – 0,1 … 0,4 м/с; парциальное давление кислорода – 140 … 200 мм рт.ст.; парциальное давление углекислого газа – не более 10 мм рт.ст. Выбор той или иной системы обеспечения жизнедеятельности экипажа космического аппарата определяется в основном длительностью существования объекта. При длительных полётах представляется целесообразным максимально использовать вещества, выделяемые в процессе жизнедеятельности человека. В настоящее время использование физико-химических методов регенерации и кондиционирования воздуха, сбора и очистки воды позволяют обеспечить практически полный кругооборот по кислороду и воде. Система обеспечения жизнедеятельности Российского сегмента Международной космической станции 1 На Российском сегменте МКС комплекс средств жизнеобеспечения решает широкий круг задач по созданию, поддержанию и контролю комфортных условий существования человека и работы технической аппаратуры. В зависимости от решаемых задач аппаратура КСОЖ РС объединена в группы: 1. средства обеспечения газового состава; 2. средства водообеспечения; 3. средства обеспечения питанием; 4. санитарно-гигиеническое оборудование; 5. средства пожарообнаружения и пожаротушения. 1. Средства обеспечения газового состава Средства обеспечения газового состава предназначены для: обеспечения экипажа кислородом из расчета среднесуточного потребления одним человеком 25 л/ч; удаления углекислого газа из атмосферы из расчета среднесуточного выделения одним человеком 20 л/ч; удаления из атмосферы газообразных микропримесей; контроля газового состава по параметрам микроклимата Робщ, РО2, РСО2, РН2О, РСО, РН2 ; сигнализации о превышении РСО2, РСО, РН2 выше нормы и понижении РО2 ниже нормы; сигнализации о негерметичности модуля; сигнализации о падении Робщ ниже заданной величины настройки; выравнивания давления между отсеками, стравливания давления из шлюзовых отсеков и наддув их; поддержания заданного перепада давления между рабочим отсеком и переходной камерой; контроля герметичности большой полости стыковочных узлов. Для решения этих задач средства обеспечения газового состава дополнительно делят на подгруппы: 1.1 Средства кислородообеспечения; 1.2 Средства очистки атмосферы; 1.3 Средства газового анализа; 1.4 Средства контроля герметичности обитаемых отсеков; 1.5 Средства контроля герметичности стыков; 1.6 Средства регулирования температуры и влажности (не рассматривается). 1.1 Средства кислородообеспечения В состав средств кислородообеспечения Российского сегмента входят установка «Электрон», два твердотопливных генератора кислорода (ТГК) и средства доставки кислорода транспортным кораблем «Прогресс». 2 1.1.1 Система кислородообеспечения «Электрон-ВМ» Установка «Электрон», работает на принципе электрохимического разложения воды. Установка «Электрон» включает в себя: жидкостный контур с 30% раствором гидроокиси калия (КОН), газовые магистрали с регулятором давления, электромагнитные клапаны (КЭ). Жидкостной контур размещается (заключен) в герметичном корпусе, который наддувается азотом (для повышения безопасности). С внешней стороны к жидкостному контуру подключена периодически заменяемая емкость с водой (ЕДВ). В жидкостный контур входят: электролизный блок, два теплообменника, насос и буферная емкость. Насос обеспечивает циркуляцию электролита через электролизный блок. Буферная емкость предназначена для восполнения воды, израсходованной при ее разложении на кислород и водород в электролизном блоке и выполняет роль мембранного насоса. Регулятор давления поддерживает заданный перепад давлений в кислородной и водородной магистралях. Схема процесса электролиза показана на рис. А-3. Кислород генерируется в электролизном блоке за счет электролиза воды, содержащейся в растворе гидроокиси калия. По массе вода содержит 89% кислорода. В результате реакции вода разлагается на кислород и водород. Кислород подается непосредственно в атмосферу служебного модуля, а водород сбрасывается в вакуум. Электролизный блок состоит из 12 электролизных элементов, заключенных во взрывобезопасный корпус. Элементы охлаждаются системой терморегулирования (СТР). Разложение 1 кг (2.2 lbs) воды со скоростью выделения 25 л (0.88 ft3) кислорода в час при давлении 760 мм рт.ст. достаточно для обеспечения дыхания одного человека в течение суток. Для обеспечения суточной потребности в кислороде экипажа из 3-4 человек разлагается 3 - 4 кг (6.6 - 8.8 lbs) воды в сутки. Потребляемая мощность при этом составляет ~ 1 кВт. Установка «Электрон» управляется бортовой вычислительной системой. В процессе эксплуатации контролируются: состояние клапанов, давление кислорода и водорода, наличие водорода в магистрали кислорода и наличие кислорода в магистрали водорода. Если давление водорода в кислородной магистрали достигнет 2% от общего давления в магистрали, на интегральный пульт управления (ИнПУ) (рис. В-1) выдается сигнал «ГА-Э сработал». Аналогичный сигнал выдается, если давление кислорода в водородной магистрали достигнет 2% от общего давления в магистрали. Транспарант «Проверь электрон» загорается на интегральном пульте управления в следующих случаях: повышение температуры электролита до 65°С (150°F); повышение в кислородной линии давления выше 0,65 кг/см2; возникновение разряжения в буферной емкости 900 мм вод.ст.; снижение давления азота в герметичном корпусе до 0,9 кг/см2 (13,3psig); увеличение перепада давлений кислорода и водорода больше 500 мм вод.ст.; обнаружение электролита в кислородной или водородной магистралях. В случае отклонения параметров от нормы установка «Электрон» отключается автоматически. 3 Герметичный корпус (Р N 2=17 кг/см2) Раствор КОН Насос Воздух из отсека t°кон Датчик О 2 ГА-Э Регулятор давления Разделитель - СТР ИПЖ Н2 КЭ-Н 2 За борт КЭ-Н 2О КЭ-Н 2О КОН Буферная емкость Н2 KOH КЭ-N2 N2 КЭ-О 2 О2 Продувка N2 ИПЖ + О2 Разделитель СТР Датчик Н 2 ГА-Э Электролизный блок ЕДВ РN 2 N2 РN 2 Рис. А-3. Пневмогидравлическая схема установки “Электрон” 4 В СМ 1.1.2 Твёрдотопливный генератор кислорода ТГК (рис. А-4) состоит из заменяемого патрона (кассеты) с воспламеняющим устройством, ударного механизма, фильтра, противопыльного фильтра и вентилятора, размещенных в одном корпусе. Он предназначен для осуществления термического разложения кислородосодержащего вещества, впрессованного в цилиндрический корпус. Выходящий из генератора кислород охлаждается воздушным потоком. Генератор кислорода включается экипажем при снижении РО2 до 160 мм рт.ст. и по указанию с Земли. Генератор приводится в действие поворотом рукоятки (маховичка) до характерного щелчка. Это означает, что ударник разбил капсюль и химическая реакция началась. Количество кислорода, выделяемого одной кассетой, составляет 600 л (212 ft3), время разложения продукта кассеты составляет 5 - 20 мин, при температуре реакции 450 - 500°С (842 - 932F). Температура наружной поверхности ТГК может достигать 50°С (122°F). Процесс охлаждения генератора продолжается около 3 часов при работающем вентиляторе. Основные принципы управления СКО приведены в полетных правилах B13-54 «Ограничения на минимальное парциальное давление кислорода (РРО2)», B13-55 «Ограничения на применение атмосферы с повышенным содержанием кислорода», B17-3 «Регулирование парциального давления кислорода». Задачей управления СКО является поддержание уровня парциального давления кислорода в пределах 146 – 178 мм рт.ст. и концентрация кислорода не должна превышать 24,1% во всех модулях МКС, за исключением шлюзового отсека в режиме дессатурации. При снижении парциального давления кислорода в отсеках МКС средства кислородообеспечения и средства индивидуальной защиты будут использоваться в следующем порядке: При PPO2 < 146 мм рт.ст.: Порядок приоритетов применения СКО: 1. Система «Электрон-ВМ» настраивается на более высокую производительность; 2. Используются запасы кислорода из СрПК грузового корабля «Прогресс»; 3. Используются кассеты ТИК ТГК; 4. Используются запасы кислорода общего шлюзового отсека. При PPO2 < минимально допустимого уровня (МДУ) 5 Таблица 1.1.1 Минимально допустимые уровни значений парциального давления кислорода Общее давление в обитаемом отсеке МДУ кислорода Концентрация кислорода, % 14,7/760 2,32/120 15,7 10,2/527 2,35/122 23,0 9,5/490 (мин. доп. рабочее давление) 7,7/400 (мин. физиологический предел) 2,35/122 24,7 2,47/128 32,1 5. Экипаж должен надеть портативные дыхательные аппараты (PBA); 6. Изолировать или покинуть отсеки для создания в остальной части станции комфортных условий; 7. При РРО2 > предельно допустимых уровней (ПДУ) допускается пребывание экипажа без портативных дыхательных аппаратов (PBA) не более 24 часов. Таблица 1.1.1 Предельные уровни значений парциального давления кислорода Общее давление в обитаемом отсеке ПДУ кислорода Концентрация кислорода, % 14,7/760 2,09/108 14,2 10,2/527 2,14/111 20,1 9,5/490 (мин. доп. рабочее давление) 7,7/400 (мин. физиологический предел) 2,14/111 22,5 2,19/114 28,4 Если концентрация кислорода в отсеке по какой-либо причине (не в режиме дессатурации) установилась выше 24,1%, то: 1. прекращается подача кислорода; 2. возможно выполнение частичного сброса давления с последующим наддувом азотом. Необходимо иметь ввиду, что токсическое воздействие кислорода пропорционально парциальному давлению, а не процентному содержанию газа. Поэтому вдыхание газа с высоким содержанием кислорода (в том числе 100% кислород в индивидуальных масках PBA) необходимо чередовать с дыханием воздухом или снижением давления. 1.2 Средства очистки атмосферы Средства очистки атмосферы предназначены для удаления углекислого газа и газообразных вредных микропримесей из атмосферы. В состав средств очистки атмосферы входят: система очистки атмосферы от углекислого газа «Воздух»; химические поглотители углекислого газа; блок очистки атмосферы от вредных микропримесей (БМП); 6 фильтр вредных примесей. Основными средствами очистки являются регенерационные системы «Воздух» и БМП. Химические поглотители углекислого газа СМ и фильтры вредных примесей в СМ и ФГБ являются вспомогательными. 1.2.1 Система очистки атмосферы от углекислого газа «Воздух» Система условно разделена на три основные части: блок предварительной очистки воздуха (БПО), блок теплообменников (БТ) и блок очистки атмосферы (БОА). Она состоит из 3-х патронов с молекулярными ситами, 2-х патронов с силикагелем, 2-х электрических нагревателей, газо-газового и газожидкостного теплообменников, вакуумного насоса, восьми клапанов и вентилятора. Влагопоглотителем в системе служит силикагель. Углекислый газ из атмосферы удаляется молекулярными ситами. Роль молекулярных сит выполняет твердый пористый адсорбент в виде цеолита. Принцип действия молекулярных сит основан на действии капиллярных сил. Производительность системы по поглощению СО2 зависит от величины расхода воздуха через систему, от продолжительности циклов сорбции и регенерации, от концентрации СО2 в атмосфере. После насыщения цеолит регенерируется забортным вакуумом. Процесс очистки воздуха схематично показан на рис. А-6. На схеме отображен момент работы системы, когда патрон-поглотитель ПП-1 адсорбирует СО2, патрон-поглотитель ПП-2 находится в процессе регенерации, а патронпоглотитель ПП-3 отключен. Электронагреватель ЭН-2 включен. Клапаны в данный момент находятся в следующих позициях: двухпозиционный клапан ПКО в положении1; клапан БВК-1 в положении «С» - сорбция; клапан БВК-2 в положении «Р» - регенерация; клапан БВК-3 в положении «З» - закрыто; клапаны АВК-1 и АВК-3 закрыты; клапаны АВК-2 и АВК-СОА открыты. Вентилятор всасывает воздух и прокачивает его через патрон с силикагелевым осушителем ОС-1. Воздух сначала осушается для того, чтобы поры цеолита не заполнялись водой. Во время поглощения влаги силикагель нагревается до 30 - 50°С (85 - 120°F), выделенное тепло от патрона отводится системой терморегулирования. Осушенный воздух поступает через выключенный нагреватель ЭН-1, клапан ПКО, блок теплообменников (БТ), измеритель расхода (ВИР), фильтр, вентилятор, клапан БВК-1 в патрон с цеолитом ПП-1, где углекислый газ поглощается. Очищенный от СО2 воздух выходит из патрона ПП-1 через клапан БВК-1 проходит через фильтр, газо-газовый теплообменник (ГГТ), клапан ПКО, включенный нагреватель ЭН-2 и патрон с силикагелем ОС-2. Сухой и нагретый до температуры 70 - 90 °С (160 - 195°F) воздух испаряет содержащуюся в силикагеле влагу и регенерирует его. Этот процесс увлажняет и охлаждает воздух, который возвращается в объем Служебного модуля через осушительный патрон ОС-2. 7 Насыщенный ранее углекислый газом патрон с цеолитом ПП-2 для регенерации сообщается с вакуумом через клапан БВК-2 при открытых клапанах АВК-2 и АВК-СОА. Удаление СО2 из пор цеолита осуществляется забортным вакуумом за счет перепада давлений. Перед регенерацией патрона ПП-2 кран БВК2 устанавливается сначала в положение «П» - перепуск из ПП-2 в ПП-1, а потом в положение «О» - откачка воздуха из ПП-2 в отсек вакуумным насосом. После откачки воздуха вакуумным насосом кран БВК-2 устанавливается в положение «Р» - регенерация. Третий поглотительный патрон (ПП-3) является резервным. Он включается в работу, когда в Российском сегменте находятся два экипажа. Когда система работает с тремя патронами, патроны-поглотители ПП-1 и ПП-2 работают синхронно в одной фазе (адсорбции или десорбции), а третий патрон в противоположной фазе. Например, если ПП-1 и ПП-2 адсорбируют СО2, то ПП-3 в это время регенерируется. Контроль за положением клапанов осуществляется по надписям в окнах индикаторов на клапанах и состоянию транспарантов на ПУ СОА (рис. А-6а). При отказе вакуумного насоса, вентилятора, клапанов БВК-1, БВК-2, БВК-3, ПКО индикатора расхода воздуха (ВИР) и перегреве БПО на ПУ СОА загорается соответствующий транспарант. На интегральный пульт управления выдается сигнал на загорание транспаранта «Проверь СОА» (рис. В-1). С ИнПУ можно выдавать команду на закрытие всех вакуумных клапанов. Система практически автономна. При ее работе расходуется воздух во время сообщения цеолитового патрона с космическим вакуумом. Потери воздуха составляют не более 0,2 кг (0.44 lbs/day) в сутки. Система имеет два режима работы: автоматический и ручной. В автоматическом режиме работы задается уровень поддержания СО2 в мм рт.ст. ручкой настройки. Другие переключатели устанавливаются в положение «АВТ.». Два датчика парциального давления углекислого газа, расположенные на каждой стороне молекулярного сита выдают сигналы в бортовую вычислительную систему. Бортовая вычислительная система использует эту информацию для вычисления уровня поглощения углекислого газа. Кроме того, БВС получает величину парциального давления углекислого газа, измеренного газоанализатором. Бортовая вычислительная система, получающая с газоанализатора величину парциального давления СО2 и уровень процентного поглощения адсорбирующим патроном СО2, поддерживает заданную величину СО2, варьируя длительностью по времени, цикличностью адсорбции и десорбции и числом оборотов вентилятора. Ручной режим работы системы задается этими же переключателями экипажем. В ручном режиме работы система поддерживает параметры, установленные переключателями на ПУ СОА. Контрольные проверки элементов системы после технического обслуживания проводятся с пульта проверки системы очистки атмосферы (ППСОА) приведенного на рис. А-6б. При этом проверяются: наличие электрических цепей нагревателей ЭН-1,2 и срабатывание тепловых реле осушительных патронов, реле давления в магистралях вакуумного насоса, исправность электродвигателей вентилятора, перекидного клапана осушителей (ПКО), вакуумного насоса, клапанов БВК и АВК. 8 Рис А-6. Система очистки атмосферы от углекислого газа «Воздух» 9 Отказ вак. Отказ вент насоса Перегрев БПО ВИР Отказ БВК-2 Отказ БВК-3 АВК-1 закрыт АВК-2 закрыт АВК-3 закрыт Нет расхода Отказ ПКО АВК-СОА открыт РД ПКО РАБОТА БВК-1,2 ПР1 ПР2 Работа Исх БВК-1,2 БАСОА ЦАП ВКЛ Отказ БВК-1 ИСХ БА СОА ПКО откл ДАТЧИК ВЛАГИ СО2 ОТКЛ ВКЛ НАГРЕВАТЕЛЬ 1 С2 С3 С4 Д3 Д4 Д5 Д6 АВТ ОТКЛ ЗАКР НАГРЕВАТЕЛЬ 2 С1 10 мин ОТКЛ АВАР КЛАПАНЫ ПКО БВК-1 БВК-2 БВК-3 Д7 Д8 АВТ 1 мин 2 мин 3 мин Д9 40 С1 С2 С3 С4 Д10 Д11 Д12 Д13 АВТ 50 3.5 3 60 4 20 мин 60 70 4.5 30 мин 80 80 5 Цикл СОА ПИТАНИЕ 1 Цикл. вакуум. насоса ПИТАНИЕ 2 Расход воздуха, % ПИТАНИЕ 3 100 АВТ. цикл. СОА 90 100 ВАКУУМНЫЙ НАСОС ПУСОА Рис. А-6а. Пульт управления системой очистки атмосферы «Воздух» 11 6 ВЕНТИЛЯТОР КОНТР СИГНАЛ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ 5.5 Давление мм рт.ст. ПУЛЬТ ВКЛ ОТКЛ Д14 Д15 Контроль стыковки электрических разъемов проводится нажатием кнопки «Контр. стык» и загоранию при этом светодиода, установленного выше этой же кнопки. Исправность цепей нагревателей ЭН-1 и ЭН-2 проверяется по загоранию светодиодов (С1, С2, С3, С4) при нажатии кнопки «КОНТР. НАГРЕВ». Прохождение сигнала от тепловых реле осушителей проверяется включением тумблеров РТ1 и РТ2, имитирующих их срабатывание, и загоранием транспаранта «ПЕРЕГРЕВ БПО» на ПУСОА. Исправность электродвигателей вентилятора, ПКО, вакуумного насоса и клапанов БВК проверяется имитацией неисправности и реагировании на нее автоматики по загоранию или погасанию транспарантов на ПУСОА. Проверка открытия аварийных вакуумных клапанов (АВК-1,2,3) выполняется нажатием кнопки «ПУСК» на пульте проверки системы очистки атмосферы (ППСОА) и отслеживанием погасания транспарантов «АВК-1 ЗАКРЫТ», «АВК-2 ЗАКРЫТ», «АВК-3 ЗАКРЫТ». Утечки воздуха из патронов ПП-1,2,3 через открытый клапан АВК-СОА при этом не произойдет, т.к. клапаны БВК-1,2,3 будут закрыты. Положение клапанов контролируется по транспарантам ПУСОА 1.2.2 Химические поглотители углекислого газа Химические поглотители углекислого газа Служебного модуля на основе окиси лития являются резервными средствами удаления углекислого газа из атмосферы жилых отсеков. Поглотительная способность одного патрона по СО2 составляет 1600 л (56.5 ft3), а человек в среднем выделяет 480 л (17 ft3/day) в сутки. Включение вентиляторов поглотителей (рис. А-7) осуществляется с ППС-23 (рис. В-2) тумблерами «ВП1», «ВП2». Перед включением необходимо подстыковать трубопровод от вентилятора к входному патрубку патрона и снять с поверхности патрона металлизированную заглушку и удалить ее в отходы. Через 2,5 часа работы экипаж контролирует вручную разогрев входной части патрона. Выработка поглотительных патронов, хранящихся на борту Служебного модуля, должна осуществляться строго в порядке возрастания их номеров. Управление средствами очистки атмосферы от углекислого газа проводится с целью поддержания допустимого уровня парциального давления СО2 в соответствии с Полётным правилом В13-53 «ОГРАНИЧЕНИЯ НА ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ СО2 (РРСО2)». Порядок приоритетов использования средств удаления углекислого газа изложен в Полётных правилах В17-5 «ОГРАНИЧЕНИЯ НА ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ СО2 (РРСО2) И МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ РРСО2 В ДОПУСТИМЫХ ПРЕДЕЛАХ», С17-18 «КОНТРОЛЬ ЗА ЛИТИЕВЫМИ (LIOH) ПОГЛОТИТЕЛЯМИ, ХРАНЯЩИМИСЯ НА МКС» При повышении концентрации СО2 порядок использования средств очистки атмосферы от углекислого газа и действия экипажа и групп управления полётом будут определяться следующими уровнями: До 6 мм рт.ст. (продолжительность воздействия 360 суток) или средневзвешенный за 5 дней менее 5,3 мм рт.ст. - допустимый для работ; До 7,6 мм рт.ст. - консультация врача при планировании работ; До 10 мм рт.ст. (8 час. 1 раз в месяц для полётов 60-360 суток) - нештатная ситуация, принять меры для понижения уровня СО2: 12 1. активировать систему удаления углекислого газа из атмосферы (CDRA) АОС; 2. использовать литиевые поглотительные патроны американского сегмента; 3. использовать аварийный запас литиевых поглотительных патронов российского сегмента. До 15 мм рт.ст. (8 час. 1 раз в месяц для полётов 60 суток) нештатная ситуация при появлении признаков болезни: 4. использовать индивидуальные дыхательные аппараты (PBA); 5. после исчерпания ресурсов индивидуальных дыхательных аппаратов (при РРСО2 > 8 мм рт.ст.) покинуть загрязнённую зону. До 20 мм рт.ст. (не более 8 час.) неприемлемый риск развития физиологических изменений: 6. использовать индивидуальные дыхательные аппараты (PBA) для ремонта; 7. покинуть загрязнённое помещение после исчерпания ресурсов индивидуальных дыхательных аппаратов (при РРСО2 > 15 мм рт.ст.). 1.3 Средства очистки атмосферы от вредных микропримесей 1.3.1 Блок очистки атмосферы от вредных микропримесей Удаление вредных микропримесей из атмосферы станции осуществляется при помощи установки, называемой блоком микропримесей (БМП). БМП (рис. А-8) состоит из следующих основных частей: двух регенерируемых патронов с активированным углем, патрона с каталитическим окислителем, фильтра, вентилятора и клапанов. Очистка атмосферы может производиться двумя способами: с использованием двух патронов одновременно или каждый патрон поочередно. Режим задается экипажем вручную по методу, описанному ниже. При очистке атмосферы двумя патронами клапан АВК-БМП закрыт. Вентилятор всасывает воздух из объема Служебного модуля и прокачивает его через фильтр, клапаны БВКФ-1, БВКФ-2, патроны очистки, клапаны АВК-4, АВК-5 и катализатор. Уголь адсорбирует загрязнения с высокомолекулярным весом, а катализатор окисляет окись углерода в углекислый газ, а водород в воду. При одновременной регенерации обоих патронов клапаны должны устанавливаться в соответствующее положение вручную. Клапаны БВКФ-1 и БВКФ-2 в положение «Закрыто», а клапаны АВК-4 и АВК-5 должны устанавливаться так, чтобы обеспечить доступ вакуума в патроны при открытии клапана АВК-БМП. Патроны регенерируются через каждые 20 суток в течение 12 часов. Во время регенерации патроны нагреваются до 200°С (390°F). БМП может работать в другом режиме, когда один патрон регенерируется, а второй адсорбирует вредные примеси. Этот режим работы задается изменением 13 положения клапанов вручную. Другие элементы БМП (вентиляторы, нагреватели и т.д.) включаются с пульта ПУ БМП. 1.3.2 Фильтр вредных примесей Фильтр вредных примесей (ФВП) предназначен для поглощения вредных газообразных примесей из атмосферы (ацетона, аммиака, сероводорода, окиси углерода, углеводородов и др.). Он установлен в ФГБ за панелью 411. Фильтр (рис. А-9) состоит из 2-х частей: сменной кассеты с химическим поглотителем и активированным углем и незаменяемой части - катализатора (для окисления СО в СО2). Включение ФВП может осуществляется по КРЛ. Его включают перед прибытием первой экспедиции на станцию. Он работает до момента включения СОГС в Служебном модуле. В дальнейшем он будет использоваться для очистки атмосферы в случае ее загрязнения в аварийных ситуациях. Порядок управления средствами очистки от вредных примесей и действия в нештатных ситуациях определяются документом «Основные положения по действиям экипажа в случае выброса токсичных веществ в атмосферу международной космической станции», бортовой инструкцией «Действия в аварийных ситуациях» и Полётным правилом В17-11 «ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ ОЧИСТКИ ОТ МИКРОПРИМЕСЕЙ». На борту МКС постоянно работают российская система БМП и эпизодически американская TCCS. Фильтр ФВП является резервным средством на случай отказа обеих систем. Действия групп управления и экипажа МКС в нештатных ситуациях определяется токсикологической опасностью и концентрацией конкретной примеси попавшей в атмосферу станции. В общем случае алгоритм действий содержит следующие задачи: 1. Оценить уровень токсикологической опасности и концентрацию примесей в атмосфере: 2. Выбрать индивидуальные средства защиты для экипажа; 3. Отключить системы, на которые микропримеси оказывают неблагоприятное воздействие; 4. Включить системы (или выбрать необходимый режим работы), обеспечивающие удаление или сбор вредных примесей; 5. При необходимости - изолировать загрязнённый отсек. 14 Активированный уголь АВК-4 СЛУЖЕБНЫЙ МОДУЛЬ ВИР-1 Фильтр ФПО-1 БВКФ-1 + - Нагреватель Ф-1 Катализатор АВК-БМП Вентилятор В СМ За борт БВКФ-2 Нагрев Ф-1 С-1 С-2 С-3 С-4 Контр. секций Питание БМП On Off Авт. упр. нагрев Ф-1 Нагрев Ф-2 Питание БМП АВК-БМП открыт Авар. клапаны Вентиляторы ФПО-1 ВИР-1 Откл Пульт Откл Вкл Off Ручное управление нагревателями АВК-5 Активированный уголь АВК-5 открыт Отказ БВКФ Контр. сигнал Ф-2 Ф-2 - АВК-4 открыт Отказ вент Закр Ф-1 + ПР2-1А С-1 С-2 С-3 С-4 Ф-1 Ф-2 Нагреватель Ф-2 ПУ БМП Д1 Д2 Рис.. А-8.Блок очистки атмосферы от вредных примесей БМП 15 1.4 Средства газового анализа Средства газового анализа Российского сегмента предназначены для непрерывного контроля парциального давления кислорода, углекислого газа, паров воды, содержания водорода в атмосфере жилых отсеков, а также выдачи аварийного сигнала на пульте аварийной и предупредительной сигнализации (ПСС, рис. В-3). В состав средств газового анализа Российского сегмента входят газоанализатор СМ и газоанализатор ФГБ. Газоанализатор СМ (рис. А-10) состоит из следующих элементов: электрохимического датчика кислорода; датчика теплопроводности для измерения парциального давления углекислого газа (измерительный мост Уитстона); электролитического датчика, включенного в мост Уитстона, для измерения парциального давления водяных паров; датчика электропроводности для измерения содержания водорода в атмосфере (измерительный мост Уитстона); блока фильтров-поглотителей; датчика потока; микровентилятора. Все элементы газоанализатора установлены на одной плате. Газоанализатор включается экипажем при помощи бортовой цифровой вычислительной системы (БВC) или по команде из ЦУПа по КРЛ. Газоанализатор СМ работает постоянно и выключается экипажем только для производства работ по техническому обслуживанию и ремонту. Параметры с газоанализаторов выведены на дисплей БВС. Газоанализатор имеет следующие диапазоны измерения параметров: парциальное давление кислорода - 0 –350 мм рт.ст.; парциальное давление углекислого газа - 0 - 25 мм рт.ст.; парциальное давление паров воды - 0 - 30 мм рт.ст; содержание водорода в атмосфере - 0 - 2,5 %. На ПСС выдается предупредительный сигнал (загорается транспарант желтого цвета «АТМ. КОНД») при: повышении парциального давления СО2 до 10 мм рт.ст.; понижении парциального давления О2 ниже 130 мм рт.ст.; повышение парциального давления О2 выше 190 мм рт.ст. На ПСС выдается аварийный сигнал красного цвета «АТМ», «СМ», сопровождаемый звуком в следующих случаях: повышения парциального давления СО2 более 15 мм рт.ст.; содержания водорода в атмосфере более 1%; снижения парциального давления кислорода ниже 124 мм рт.ст. 16 Газоанализатор ФГБ (рис. А-11) обеспечивает непрерывное одновременное измерение содержания кислорода, углекислого газа и водяных паров в атмосфере в диапазоне: парциальное давление кислорода - 0 - 350 мм рт.ст.; парциальное давление углекислого газа - 0 - 25 мм рт.ст.; парциальное давление паров воды - 0 - 30 мм рт.ст. Газоанализатор состоит из следующих элементов: электрохимического датчика кислорода; датчика теплопроводности для измерения парциального давления углекислого газа (измерительный мост Уитстона); электролитического датчика для измерения парциального давления водяных паров; блока фильтров-поглотителей; микровентилятора. Все элементы газоанализатора, кроме чувствительного элемента датчика измерения влажности, размещены внутри одного корпуса. Подвод воздуха к датчикам О2 и СО2 обеспечивается микровентилятором. Газоанализатор измеряет парциальные давления О2, СО2, Н2О и выдает их значения на Землю и на бортовые дисплеи. Аварийные сигналы выдаются на Землю при содержании кислорода менее 120 мм рт.ст. или углекислого газа более 20 мм рт.ст. Газоанализатор включается за 2 суток до прибытия первого экипажа на МКС по КРЛ и работает до включения газоанализатора Служебного модуля. В дальнейшем он будет включаться только в случае необходимости. Экипаж включает газоанализатор с блока выдачи команд. Газоанализатор установлен за панелью 405. Оценка газового состава атмосферы проводится с учётом полётного правилом В17-15 “ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА”. В Полётном правиле установлено, что основными газоанализаторами являются: 1. ИК0501, установленный в СМ; 2. MCA, установленный в модуле LAB. При необходимости могут быть использованы газоанализаторы: 3. CSA-CP; 4. Датчик PPO2, установленный в корабле SHUTTLE; 5. Газоанализатор транспортного корабля «Союз». В настоящее время аналогичные правила разрабатываются для оценки других состовляющих газов атмосферы. 1.5 Средства контроля герметичности обитаемых отсеков 17 К средствам контроля герметичности обитаемых отсеков относятся: манометр ВК 316, датчики измерения общего давления; датчик сигнализатор давления, и специальное программное обеспечение бортовой цифровой вычислительной машины, обрабатывающее информацию, поступающую с датчиков, пульт сигнализации систем. Контроль герметичности обитаемых отсеков проводится: вручную; аппаратными средствами автоматически; программными средствами БВС. Контроль герметичности вручную проводится ежедневно по показаниям манометра ВК 316 с учётом изменений парциальных давлений составляющих газов и температурного изменения давления атмосферы. Автоматический контроль герметичности проводится: датчиком сигнализатором давления (ДСД) сравнением текущего давления с давлением настройки сигнализатора. Сигнал с ДСД поступает в БВС, где формируется статусный ТМ-параметр «Давление ниже нормы» и сигнал на ПСС «ATM PRESS». Программа контроля герметичности БВС на основании измерений ДДИ решает следующие задачи: оценка достоверности показаний датчиков ДДИ; оценка абсолютного давления атмосферы СМ; сравнение давления СМ с давлением уставки PLOW и формирование статусного ТМ-параметра «Давление ниже нормы» и сигнала на ПСС «ATM PRESS»; оценка тренда давления СМ (утечки) и формирование соответствующей сигнализации; оценка резервного времени. При переходе программы оценки герметичности на контроль по датчикам МДД проводится: оценка абсолютного давления атмосферы СМ; сравнение давления СМ с давлением уставки PLOW и формирование статусного ТМ-параметра «Давление ниже нормы» и сигнала на ПСС «ATM PRESS». Алгоритм действий экипажа в случае негерметичности МКС рассмотрен в бортовой инструкции “Действия в аврийных ситуациях (ДАС)”: Отключить подачу газа в МКС (при наличии подачи) Б/И ДАС стр.1-3 п.1.3 «ДЕЙСТВИЯ ПО СИГНАЛАМ О РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ»; Подготовить средства связи на случай срочного покидания Б/И ДАС стр.1-3 п.1.3 «ДЕЙСТВИЯ ПО СИГНАЛАМ О РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ»; Определить резервное время МКС Трез Б/И ДАС стр.1-3 п.1.3 «ДЕЙСТВИЯ ПО СИГНАЛАМ О РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ»; Проверить герметичность «Союза» Б/И ДАС стр.1-3 п.1.3 «ДЕЙСТВИЯ ПО СИГНАЛАМ О РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ»: «Союз» негерметичен и рез. время Трез>=1025 мин.: открыть люк БО-СУ; 18 проверка герметичности СА и БО Б/И ДАС стр.1-5 п.1-5 «ПРОВЕРКА ГЕРМЕТИЧНОСТИ СА (СОЮЗ НЕГЕРМ Трез>1025 мин.)»; СА негерметичен: Открыть люк СА-БО; Б/И ДАС стр.1-4 п.1-4 «ПОДГОТОВКА СОЮЗА К БЕСПИЛОТНОЙ РАССТЫКОВКЕ (СОЮЗ НЕГЕРМ)». БО негерметичен: Открыть люк СА-БО; Б/И ДАС стр.1-6 п.1.6 «КОНСЕРВАЦИЯ РС». «Союз» негерметичен и рез. время Трез<1025 мин.: открыть люк БО-СУ; Б/И ДАС стр.1-4 п.1-4 «ПОДГОТОВКА СОЮЗА К БЕСПИЛОТНОЙ РАССТЫКОВКЕ (СОЮЗ НЕГЕРМ)». «Союз» герметичен и рез. время Трез<30 мин.: при необходимости использовать БНП; Б/И Союз В/С п.4, стр.59 «РАСКОНСЕРВАЦИЯ ТК», стр.19 п.1.3 «ВЕДЕНИЕ СВЯЗИ В ПОЛЁТЕ», стр.67 п.8 «ПОДГОТОВКА К РАССТЫК». Проверить герметичность СУ (объём «Союз»+СУ) Б/И ДАС стр.1-3 п.1.3 «ДЕЙСТВИЯ ПО СИГНАЛАМ О РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ»: «Союз» герметичен, рез. время Трез>30 мин. и СУ негерметичен: вернуться в МКС; Б/И ДАС стр.1-6 п.1.6 «КОНСЕРВАЦИЯ РС». «Союз» герметичен, рез. время Трез>30 мин. и СУ герметичен: вернуться в МКС на ЦП не раньше 5 мин. после срабатывания аварийной сигнализации; Настроить средства предупреждения (ДСД) на 510 мм рт.ст. стр.1-8 п.1.7 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ОТСЕКА»; Поиск негерметичного отсека Б/И ДАС стр.1-8 п.1.7 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ОТСЕКА»; Изолировать негерметичный отсек Б/И ДАС стр.1-8 п.1.7 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ОТСЕКА»; Примечания: 1. Работы в МКС: определение негерметичного отсека; поиск места утечки и ремонт – допускается проводить до уровня давления в отсеках с экипажем не менее 510 мм рт.ст. (срабатывание ДСД), далее изоляция негерметичных отсеков Б/И ДАС стр.1-8 п.1.7 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ОТСЕКА». 2. Расчёт экипажем резервного времени по Б/И ДАС стр.1-2 п.1.2 «НОМОГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ Т.РЕЗ (t1мм > 60 СЕК)». 19 1.6 Средства контроля герметичности стыков Состав (по числу стыковочных узлов): клапаны выравнивания давления (КВД); клапаны контроля туннеля (ККТ); мановакуумметр ВК 316. Клапаны выравнивания давления (КВД) служат для наддува большой полости стыковочных узлов при проверке их герметичности и последующего выравнивания давления между стыковочными узлами и пристыкованными модулями. КВД установлены на панелях системы контроля герметичности стыка и герметичных перегородках. КВД представляют собой электромеханические клапаны с ручным дублированием (положения: «ОТКР», «ЭЛ.УПР.», «ЗАКР») и двойным клапанным уплотнением. В полете рукоятки КВД ставятся в положение «ЭЛ.УПР.» на занятых стыковочных узлах и в положение «ЗАКР» на свободных стыковочных узлах. Положение клапанов контролируется по сигнализации СЖО на интегральном пульте управления. Клапан контроля туннеля (ККТ) предназначен для подстыковки мановакуумметра к контролируемой полости стыковочного узла и к объему туннеля при контроле их герметичности. Клапан управляется вручную рукояткой, имеющей положения «ЗАКР» и «ОТКР». Перед подстыковкой мановакуумметра к клапану необходимо снять заглушку со штуцера клапана, а после проверки герметичности отстыковать мановакуумметр и установить заглушку на штуцер клапана. Пример контроля герметичности тоннеля стыковочного узла показан на рис. А-13. Мановакуумметр - механический анероидный прибор, предназначен для измерения общего давления в жилых отсеках. Прибор переносной, имеющий две шкалы с диапазонами измерения от 0 до 460 мм рт.ст. и от 470 до 960 мм рт.ст. Для правильности отсчета показаний имеется указатель диапазонов, а для точности отсчета - зеркальная шкала. Погрешность прибора 2 мм рт.ст. Перечисленные выше средства в процессе проверки герметичности обеспечивают выравнивание давлений между отсеками станции и транспортного корабля, поэтому при выполнении операций с КВД необходимо учитывать требования по соблюдению допустимых перепадов давления на люках МКС (Полётное правило В17-13). Порядок проведения контроля герметичности и значения контролируемых параметров приведены в бортовой инструкции «Расконсервация, консервация (РК)». 20 Рис. А-13. Типовая схема контроля герметичности туннеля стыковочного узла 21 ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ Клапаны открыты БВ-1 Наддув Вода Дренаж Наддув Вода Дренаж БВ-2 БЛОК ПЕРЕКАЧКИ ПАНЕЛЬ СИСТЕМЫ “РОДНИК” Фильтр КВ-1 БВ-1 Д1 ПК Пульт ИКР Насос КД-1 Дренаж водяной полости КН-1 Дренаж воздушной полости КН-2 КД-2 БВ-2 ЕДВ КВ-2 Рис. А-15. Пневмогидравлическая схема заправки ЕДВ из системы “Родник” 23 Д2 Блок перекачки Ручной насос Предохранительный клапан Приёмное устройство Мунштук Крышка ЕДВ Рис. А-16. Потребление воды из ЕДВ 25 Корпус 1.7 Средства регулирования температуры и влажности Описание аппаратуры средств регулирования температуры и влажности, а также порядок их работы в данном пособии не рассматривается. 2. Средства водообеспечения Средства водообеспечения предназначены для: хранения, подачи и удобства использования запасов питьевой воды в условиях невесомости; регенерации воды из конденсата атмосферной влаги для удовлетворения потребностей экипажа в питьевой воде и для приготовления пищи; обеспечения экипажа санитарно-гигиенической водой из расчета 2 - 5 л/сут (0.07 - 0.18 ft3) на одного члена экипажа. На борту МКС применяются следующие типы воды: питьевая вода из СРВ-К2М; питьевая вода из системы «Родник»; питьевая вода из CWC (вода из американских источников); техническая вода из CWC (вода из американских источников). Система водообеспечения Российского сегмента построена на двух различных принципах: доставки воды космическими кораблями и регенерации воды из конденсата атмосферной влаги. 2.1 Система водообеспечения на запасах воды Вода, доставленная на транспортном грузовом корабле «Прогресс», перекачивается в систему «Родник» Cлужебного модуля. Система «Родник» СМ предназначена для продолжительного хранения питьевой воды и раздачи его потребителям по мере необходимости. В систему входят: два водяных бака БВ-1 и БВ-2, панель системы «Родник» (ИКР) и блок перекачки. Объем каждого бака составляет 210 литров (7.4 ft3). Концентрация ионов серебра в воде 0,5 мг/л (2.8*10-5 lb/ft3). Срок хранения воды 3 года. Для потребления вода перекачивается в более мелкие емкости для воды (ЕДВ). Заправка ЕДВ из баков системы «Родник» производится блоком перекачки. Вода заправляется в эластичную оболочку ЕДВ, размещенную в алюминиевом корпусе. Время заправки ЕДВ блоком перекачки составляет не более 35 мин. Для заправки ЕДВ необходимо: собрать схему; открыть ручные запорные клапаны КВ-1 и КН-1 на панели системы «Родник»; включить тумблер «ПУЛЬТ» на индикаторе контроля «Родника» (ИКР); 26 проконтролировать загорание светодиодов «НАДДУВ» и «ВОДА» на индикаторе контроля «Родника» (ИКР); включить тумблер «БЛОК ПЕРЕКАЧКИ» на индикаторе контроля «Родника» (ИКР). Заправка ЕДВ производится до появления красной метки на предварительно установленном в нее указателе заполнения, после чего заправку необходимо прекратить и привести систему в исходное состояние. Объем каждой ЕДВ составляет 21 литр (0.74 ft3). Срок хранения воды в ЕДВ составляет 365 суток. Потребление воды из ЕДВ (рис. А-16) производится путем вытеснения ее из эластичной емкости ЕДВ избыточным давлением 50,6 кПА (7.1 lbs/ft2), создаваемым ручным насосом вокруг эластичной оболочки ЕДВ. Предельное давление ограничивается предохранительным клапаном, установленным на воздушном трубопроводе. При превышении давления выше 50,6 кПА (7.1 lbs/ft2) он открывается и стравливает давление. Вода из ЕДВ для питья потребляется через приемное устройство, на которое предварительно надевается индивидуальный мундштук. Поступление воды регулируется нажатием кнопки перепускного клапана приемного устройства.. 2.2 Система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги Система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги (СРВ-К2М) производит качественную воду. Она предназначена для приема газожидкостной смеси (ГЖС), поступающей из системы СТР, очистки и кондиционирования отделенной жидкости до состояния питьевой воды; раздачи горячей и охлажденной питьевой воды потребителям. Процесс регенерации воды в СРВ-К приведен на рис. А-17. Система СРВ-К является постоянно действующей системой. Среднесуточная выдача регенерированной воды составляет 1,2 - 1,3 л/чел (0.042 0.046 ft3). Экипаж получает воду через блок раздачи и подогрева в горячем и тёплом видах. Вода из системы регенерации используется для питья, восстановления сублимированных продуктов и приготовления соков, кофе, чая, а также для проведения санитарно-гигиенических процедур. Конденсат атмосферной влаги, образующийся в жилом отсеке Российского сегмента собирается на холодных поверхностях теплообменников-осушителей системы СТР. Затем он, в виде ГЖС, поступает в систему СРВ-К для очистки и получения питьевой воды. Процесс очистки воды происходит следующим образом: водо-воздушная смесь подводится через фильтры ФГЖС и ФР к ручным клапанам КЛ1 и КЛ3. При открытом (вручную) ручном клапане КЛ1 она поступает в разделитель смеси на воздух и воду. Воздух из разделителя возвращается в обитаемый отсек. Вода отсасывается мембранным насосом (МН) из разделителя. Заполнение насоса длится до замыкания контактов ВК-2. При замыкании контактов ВК-2 подается питание на СПП и выдается сигнал на открытие клапана КЭ-1 и на электродвигатель насоса 27 Н1. Насос откачивает воду из полости мембранного насоса в БКО. Вода, проходя колонки с ионообменной шихтой и активированным углем, очищается от содержащихся в ней примесей. На выходе воды из БКО установлен сигнализатор проверки воды на электропроводность. Если сигнализатор не срабатывает, то считается, что вода чистая, и она поступает через открытые электромагнитные клапаны ЭМК-3,4 в колонки насыщения солями (БКВ) и ионами серебра. Из блока колонок очистки вода подается через открытые ручные клапаны (РЗК-1, РЗК-4) в контейнер питьевой воды и в блок раздачи и подогрева воды (БРП). Если электропроводность воды снизилась (до определенной величины) срабатывает сигнализатор проскока примесей (СПП). Он выдает команду на закрытие клапанов ЭМК-3,4 и загорание транспаранта «Вода некачеств.» на ПУРВК. Давление воды повышается, т.к. она перестала откачиваться в КПВ по причине закрытия клапана ЭМК-3,4. Повышенное давление открывает предохранительный клапан (ПК) и вода поступает в контейнер технической воды (КТВ) через открытый вручную клапан РЗК-2 или РЗК-3. Подогрев воды в системе осуществляется в нагревателе БРП циклически или непрерывно. Циклический нагрев воды выполняется включением АЗС «Раздача и подогрев воды» и нажатием клавиши «Вкл.», «Подогрев воды» на ПУРВ-К (рис. А-17а). Нагрев первой порции воды объемом 650 мл (0.02 ft3) длится 45 - 60 минут до достижения температуры 83С (181F). При температуре воды 83С нагреватель автоматически отключается. Нагрев следующей порции воды объемом 650 мл осуществляется повторным нажатием клавиши «ВКЛ.», «Подогрев воды» на ПУРВ-К. Режим непрерывного подогрева воды осуществляется последовательным включением автомата защиты сети «Раздача и подогрев воды», клавиши «Подогрев воды ВКЛ» и тумблера «Подогрев непрер.». Процесс автоматического поддержания температуры горячей воды в заданных пределах 72 - 83С (162 181F) будет длиться до выдачи отключающей команды «Подогрев непрер.» с ПУРВ-К. Вода раздается через клапаны раздачи блока БРП с надписью «Гор.», «Хол.». При этом используется американский переходник-адаптер для заправки воды в американские пакеты с сублимированными продуктами питания. Этот адаптер может также использоваться для заправки воды в пустые американские контейнеры объемом 200 мл. Для порционной раздачи необходимо переключателем «Порция воды в мл» задать требуемое количество воды (от 25 ... 200 мл), а нажатием клавиши «Подача воды вкл.» включить основной насос БРП. Пакеты перед заправкой необходимо приготовить, надрезав верхнюю часть с приемным устройством по цветной насечке. Технология приготовления сублимированных продуктов указана на упаковке. Аварийная сигнализация на ПУРВ-К и действия экипажа: 1. Загорание транспаранта «Ресурс 1 (2) выработан» свидетельствует о выработке ресурса разделительного блока или отказе насоса. Действия экипажа: отключить звуковой сигнал на интегральном пульте управления «Проверь СРВ-К» (рис. В-1); закрыть ручной запорный клапан КЛ1 или КЛ3; 28 доложить на Землю об отказе. 2. Загорание транспаранта «Вода некачеств.» свидетельствует о поступлении технической воды из БКО. При этом электроклапаны (ЭМК-3,4) автоматически закрываются и предотвращают поступление некачественной воды в КПВ. Действия экипажа - продолжать потребление воды из КПВ. Порядок использования средств водообеспечения определяется их назначением и потребностями экипажа и изложен в Полётных правилах B17-106 “ПОРЯДОК ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНТЕЙНЕРОВ CWC” и B17-455 «ШТАТНЫЕ ОПЕРАЦИИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ОТКАЗЕ СИСТЕМЫ РОДНИК». Контроль за качеством воды на Российском сегменте также осуществляется методами наземного анализа контрольных проб. 29 СПД Разделитель-1 БКВ ИПЖ Воздух Ф КЭ-1 А4 ПК-1 ЭМК-3,4 ПК А Н КЛ1 СПП БКО Н1 МН РП ВК1 ВК2 ВК2’ ГЖС из СТР ВK5’ БРПК БД BK6’ ФГЖС ФР СПД Разделитель-2 РЗК-3 ИПЖ Воздух ГЖС в СБК КЭ-1 Ф РЗ-2 Н1 РЗК-2 ВК7 РЗК-1 А5 РЗ-1 ВК9 БД 10л А4 КЛ3 10л БРП РЗК-4 10л ВК10 РЗК ВК8 ПК-1 А Н КТВ-2 РЗК КПВ Хол. НАГРЕВАТЕЛЬ БРПК Примечание: А, А4, А5, Н, РЗ-1, РЗ-2, РП - технологические разъемы Рис.А-17. Пневмогидравлическая схема СРВ-К 30 РЗК Гор. КТВ-1 МН ВК1 ВК2 ВК2’ Отбор проб 3. Средства обеспечения питанием Средства обеспечения питанием предназначены для хранения, приготовления, приема пищи, а также сбора и консервации пищевых отходов. Все средства питания Российского сегмента размещены в Служебном модуле. 3.1 Рацион питания Рацион питания представляет собой суточный набор продуктов на одного космонавта, обеспечивающий восполнение энергетических затрат организма. Режим питания предусматривает четырехразовый прием пищи (завтрак, второй завтрак, обед, ужин) с общей калорийностью 3000 ккал./сут. Продукты питания хранятся в контейнерах при температуре окружающей среды, или в бортовом холодильнике. Гарантийный срок хранения при таких условиях составляет 240 сут. Для вскрытия упаковок и употребления продуктов используются следующие средства приема пищи: консервовскрыватель, вилка, ложка, ножницы, приспособление для вскрытия туб («Колокольчик»). Обезвоженные (сублимированные) продукты перед употреблением восстанавливаются горячей (72 - 83°С) (162 - 181°F) или охлажденной (10 - 45°С) (50 - 113°F) водой из системы СРВ-К. Насыщение водой сублимированных продуктов производится в тех же пакетах, в которые они расфасованы порциями. Количество воды и время восстановления указываются на этикетке каждого продукта. Тубы с продуктами и банки с мясными и рыбными консервами вскрываются специальными приспособлениями. Наружная и внутренняя упаковки кондитерских изделий, фруктово-ягодных концентратов и хлеба вскрываются методом надрыва по месту насечек. Продукты в банках и хлеб перед употреблением подогреваются до 65°С (149°F) в электрическом подогревателе пищи. Запрещается использование продуктов по следующим признакам: истек гарантийный срок хранения; вздутие пакетов, банок; наличие плесени, коррозии, подтека на упаковке с продуктами. Повторный подогрев продуктов питания не разрешается. 3.2 Электрический подогреватель пищи Электрический подогреватель пищи (ЭПП) предназначен для подогрева продуктов, находящихся в консервных банках и пленочной упаковке. Конструктивно подогреватель (рис. А-18) состоит из нагревателя, блока автоматики и пульта управления. Внутри нагревателя размещены ячейки для подогрева продуктов. Нагревательные элементы внутри ячеек соответствуют форме пищевых упаковок. 31 В Служебном модуле установлено два подогревателя пищи «Подогреватель пищи 1» и «Подогреватель пищи 2». Подогреватели подключены к бортовым розеткам СМ. Время нагрева продуктов до Т=65°С (149°F) в пределах 30 минут. Режим работы подогревателя - автоматический. Укладку продуктов в подогреватель необходимо производить на предельную глубину ячеек. Подогревать можно любое сочетание продуктов - от одного комплекта (банка, хлеб) до четырех. Перед подогревом хлеба, необходимо извлечь его из внешней (первой) полиэтиленовой упаковки. Во избежании выброса продукта при вскрытии банок необходимо прикрывать место прокола марлевыми стерильными салфетками. Банки в ячейки подогревателя следует укладывать высоким «бортиком» к подвижному нагревательному элементу. До закрытия крышки подогревателя необходимо придерживать банки рукой. Банки необходимо открывать консервовскрывателем так, чтобы крышки оставались прикрепленными к таре (упаковке) продукта. Порядок подогрева продуктов в электрическом подогревателе пищи: заполнить ячейки с продуктами и закрыть крышку; поставить переключатель «Режим» в положение 65°С (149°F); нажать кнопку «Пуск» (загораются светодиоды «Сеть» и «Контроль нагрева») на ЭПП. По истечении 30 мин загорается светодиод «Готов 65», что свидетельствует об окончании цикла нагрева. Выключить нагреватель кнопкой «ОТКЛ». (Проверить погасание светодиодов «Сеть», «Готов 65», «Контроль нагрева»). Открыть крышку, приспособлением осторожно извлечь продукты. 4. Санитарно-гигиеническое оборудование Санитарно-гигиеническое оборудование (СГО) предназначено для сбора и хранения твердых отходов, приема и консервации жидких отходов жизнедеятельности экипажа. В состав оборудования входят ассенизационносанитарное устройство и рукомойник. Оборудование размещено в санитарногигиеническом отсеке служебного модуля. 4.1 Ассенизационно-санитарное устройство Основными элементами ассенизационно-санитарного устройства (рис. А-20) являются: приемник твердых отходов; мочеприемник; дозатор консерванта; емкость с консервантом (серной кислотой); дозатор смывной воды; динамический разделитель газожидкостной смеси; 32 емкость для урины; сборник урины и воды; фильтр активных компонентов; вентилятор; пульт управления (АСУ); компрессор (ручной насос); емкость для воды (ЕДВ); Транспортировка отходов в устройствах осуществляется воздушным потоком. Твердые отходы в пористом вкладыше удерживаются воздушным потоком. Воздух засасывается вентилятором через отверстия в сидении, проходит через контейнер, сборник урины и воды, фильтр поглощения запахов и выбрасывается снова в отсек. При открытии крана приемника урины (РК) включаются: разделитель, вентилятор, помпы (дозаторы) консерванта и смывной воды. При закрытии РК вентилятор и помпы (дозаторы) выключаются, а разделитель продолжает работать еще 30 с. Использованный вкладыш помещается в контейнер твердых отходов. Урина, увлекаемая в воронку коллектора воздушным потоком, подается в динамический разделитель, где смесь из воздуха, урины, серной кислоты и смывной воды разделяется на жидкую и газовую фазы. Воздушный поток с парами урины из разделителя проходит сборник урины и воды, где пары урины задерживаются влагопоглотительным материалом, а воздух поступает в фильтр поглощения запахов и далее выбрасывается вентилятором в обитаемый объем. Урина из динамического газо-жидкостного разделителя через электромагнитный клапан (КЭ) дозатора подается в емкость для урины. Включение КЭ контролируется по загоранию светодиодов «КЭ дозатора открыт» на пульте управления АСУ. Работа дозатора и разделителя контролируется по загоранию светодиодов «Дозатор», «Разделит.». При отказе дозатора и разделителя загораются транспаранты «Проверь дозатор», «Проверь разделит.». Нештатные ситуации: «Консерв. некачеств.», «Нет смывной воды», «Проверь дозатор», «Проверь разделит.» - снимаются включением тумблера «Ручное управ.» и нажатием клавиши «Привед в исх.». Изменением положения тумблера «Доза» изменяется объем подаваемой смывной воды и консерванта в цикле использования АСУ. При малой дозе консерванта или его отсутствии датчик качества консерванта выдает сигнал на загорание светодиодов «Консерв. некачеств.» на пульте управления АСУ. При прекращении подачи смывной воды загорается транспарант «Нет смывной воды» от датчика Р1. При переполнении емкости для урины на пульте управления АСУ по сигналу от датчика Р2 загораются светодиоды «Емк. урины заполн.». Мытье рук выполняется в камере с подачей воды ручным краном. Вода поступает в камеру из водяной емкости вытеснением ее из ЕДВ давлением, создаваемым ручным насосом или компрессором (рис. А-20). Воздух и используемая вода из камеры отсасывается через фильтр в сборник урины и воды, где вода удерживается пористым материалом, а воздух проходит через фильтр и возвращается вентилятором в обитаемый объем. 33 При пользовании рукомойником включаются тумблер «Ручн. управ.» и кнопки «ВКЛ», «Вентилятор», «Разделитель» на пульте управления АСУ. При заполнении сборника урины и воды с сигнализатора проскока жидкости подается сигнал на загорание транспаранта на пульте управления АСУ «Проскок жидкости». По этому сигналу сборник заменяется. При нештатной ситуации с загоранием светодиода «Проверь резделит.» Необходимо включить тумблер на пульте АСУ «ВК1» и продолжать пользоваться АСУ и рукомойником. При отказе вентилятора (отсутствие потока воздуха) пользоваться АСУ и умывальником запрещается. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АСУ. Перед использованием АСУ необходимо проверить включение тумблера на пульте управления АСУ. Для отправления малых надобностей необходимо: снять МП с держателя; снять крышку с воронки МП; установить ручной кран (РК) в положение «Открыто» на МП; контролировать на пульте управления АСУ загорание транспарантов «Разделитель» и «Дозатор»; убедиться в наличии потока воздуха; воспользоваться МП, соблюдая зазор между телом и воронкой; через 20-30 секунд после завершения подачи урины закрыть РК на МП; контролировать на пульте управления регенерацией воды из урины погасание транспарантов «Разделит.» и «Дозатор»; протереть воронку салфеткой и поместить салфетку в пакет для отходов; установить крышку на воронку МП; установить МП на штатное место крепления. Для отправления больших и малых надобностей необходимо: снять крышку с воронки МП; открыть ручной кран (РК), не снимая МП со штатного места крепления; контролировать на пульте управления АСУ загорание транспарантов «Разделит.» и «Дозатор»; убедиться в наличии потока воздуха; подготовить приемник твердых отходов (вынуть вкладыш из упаковки, открыть крышку, поднять сидение приемника, закрепить резиновое кольцо вкладыша на горловине приемника, расправить вкладыш внутрь горловины, опустить сидение приемника); снять МП с держателя; воспользоваться приемниками твердых и жидких отходов; поднять сидение приемника и удалить вкладыш в КТО; протереть сидение и воронку МП салфеткой и поместить салфетку в пакет для отходов; установить МП на штатное место крепления; закрыть крышку на приемнике твердых и жидких отходов; установить ручной кран (РК) на МП в положение «Закрыть»; 34 контролировать на пульте управления АСУ погасание транспарантов «Разделит.» и «Дозатор»; установить крышку на воронку МП. Пользоваться АСУ запрещено при загорании светодиодов «Емк. урины заполн.», «Нет смывной воды», «Консерв. некачеств.», «Проскок жидкости». 5. Средства пожарообнаружения и пожаротушения В состав средств пожарообнаружения и пожаротушения входят: система пожарообнаружения Служебного модуля «Сигнал», система пожарообнаружения ФГБ, система пожарообнаружения стыковочного отсека, переносные огнетушители и изолирующие противогазы. В настоящих материалах рассматривается только СПО модуля СМ. 5.1 Система пожарообнаружения Служебного модуля «Сигнал-ВМ» Система «Сигнал» (рис. А-21) предназначена для обнаружения дыма в атмосфере служебного модуля и выдачи сигнала о пожароопасной ситуации при снижении прозрачности атмосферы более чем на 4%. В течение всего полета система работает в дежурном режиме. Система «Сигнал» состоит из 10 датчиков-сигнализаторов, компаратора, блока коммутации сигналов и пульта управления. Датчики размещены на панелях интерьера с внутренней и внешней сторон панелей, в местах сосредоточения энергоемкого оборудования. Каждый датчик-сигнализатор (ДС-1 ... ДС-10) представляет собой оптическую камеру с двумя перпендикулярно расположенными источниками инфракрасного излучения (основного и контрольного) и двух перпендикулярно расположенных детекторов инфракрасного излучения (основного и дополнительного). Оптическая камера защищена сеткой. При нормальных условиях (отсутствие пожара) дополнительный фотоприемник воспринимает излучение от основного источника излучения и вырабатывает сигнал в виде напряжения, который блокирует выдачу сигнала с компаратора в блок коммутации. Основной детектор не воспринимает инфракрасное излучение от основного источника излучения, когда атмосфера прозрачная. Он воспринимает только отраженное инфракрасное излучение от частиц дыма. Формируемый сигнал основного детектора является функцией степени загрязнения атмосферы. Сигналы, вырабатываемые дополнительным и основным фотоприемниками, поступают в компаратор, который формирует результирующий сигнал и передает его в блок коммутации, когда прозрачность атмосферы снизится более чем на 4%. В блоке коммутации этот сигнал усиливается и выдается: на загорание транспаранта «ДЫМ» (SMOKE) LED на пульте системы сигнализации со звуковым сопровождением; на загорание соответствующего номеру датчика светодиода на 35 пульте управления системой «Сигнал» (ПУС) и в телеметрию для передачи в ЦУП (МСС-М). Срабатывание датчика можно определить по свечению соответствующего светодиода на пульте управления системой «Сигнал». Светодиод первого сработавшего датчика мигает, обозначая зону пожара. Рядом с пультом находится схема, позволяющая определить место установки датчика в СМ. При автономной работе системы (без участия алгоритмов бортовой вычислительной системы) экипаж периодически, один раз в 10 суток, выполняет контроль работоспособности датчиков включением источника излучения с пульта управления системой «Сигнал», используя переключатель «Контр. датчика» и кнопки «Контр. датчика». 5.2 Управление системой пожарообнаружения «Сигнал - ВМ». Штатно управление системой пожарообнаружения «Сигнал - ВМ» Служебного Модуля осуществляется средствами БКУ и НКУ при участии наземной группы управления СМ. В случае невозможности функционирования бортовых программ управление системой пожарообнаружения “Сигнал-ВМ” служебного модуля осуществляется с пульта ПУС. Контроль системы пожарообнаружения входит в программу аварийного мониторинга СМ (АПС СМ). Программными средствами БВС обеспечивается автоматическое выполнение следующих функциональных режимов работы системы пожарообнаружения «Сигнал - ВМ»: режим включения, режим проверки работоспособности датчиков дыма ДС – 7А, режим работы (автоматического контроля наличия дыма и пожара), режим отключения. Задание режимов может быть произведено: - автоматически программой верхнего уровня из программы аварийнопредупредительной сигнализации (АПС), - по инициативе персонала НКУ или с Laptop с вводом в БВС соответствующего УВ. Автоматический контроль наличия дыма и пожара заключается в циклическом опросе ТМ–параметров десяти датчиков дыма ДС-7А, расположенных в СМ. В опросе не участвуют отказавшие и выключенные датчики. Если в процессе циклического опроса один датчик сработал, то проводится тест датчиков дыма (при этом режим работы останавливается), после подтверждения исправности датчика выдается сигнал второго уровня (WARNING), загорается транспарант «SMOKE» на ПСС, выдаются статусные сообщения: «Дым СМ» и о номере сработавшего датчика. На Laptop выдается сообщение о наличии дыма в зоне сработавшего датчика. Если после теста сработает еще один датчик, то загорается транспарант «FIRE» с выдачей сигнала первого уровня (EMERGENCY) на ПСС, выдаются статусные сообщения: «Пожар СМ» и номера всех сработавших датчиков и 36 запускается алгоритм отключения вентиляции EP_OFVENT. При этом отображается порядок срабатывания датчиков. На Laptop первый сработавший датчик окрашивается в красный цвет. Второй и следующие датчики окрашиваются желтым цветом. Первому сработавшему датчику присваивается статус «Пожар», всем остальным – «Дым». При этом следующие кодовые ТМ параметры (на кадре 432) принимают значения:: SR2(i)=1, 2, 3 и т.д. (порядок срабатывания датчиков), EI_NERAB(i)=3 (пожар, присваивается первому сработавшему датчику), EI_NERAB(i)=2 (дым, присваивается всем остальным сработавшим датчикам). Если несколько датчиков сработали одновременно, то сразу же (без прохождения теста) запускается алгоритм отключения вентиляции EP_OFVENT, загорается транспарант «FIRE» на ПСС и выдаются статусные сообщения «Пожар СМ» и номера сработавших датчиках.. При этом в массиве 118 SR2(i) все сработавшие датчики принимают значения 1 (т.е. считается, что все датчики сработали первыми), все соответствующие элементы массива NERAB(i) принимают значение 3 (пожар). Алгоритм EP_OFVENT, запускающийся автоматически при пожаре, выдает команды на отключение вентиляторов СОТР и осуществляет действия по отключению систем «Лира», «Электрон», «Воздух», «БМП». Циклический опрос датчиков при этом продолжается. Вентиляция отключается не более, чем на 30 минут. По истечении 30 минут автоматически запускается алгоритм включения вентиляции EP_ONVENT. В случае, если пожароопасная ситуация снимется раньше, чем через 30 минут, (при наличии статуса ESE_FIRESM=0 (нет пожара)), алгоритм включения вентиляции EP_ONVENT также запустится. 5.3 Переносной огнетушитель Огнетушитель (рис. А-22) предназначен для тушения локальных очагов пожара. В баллоне огнетушителя содержится 2,5 кг огнетушащего вещества, которое обладает способностью образовывать нетоксичную пену в 40 раз превышающую начальный объем. Время непрерывного действия огнетушителя примерно одна минута. Огнетушитель может подавать огнетушащее вещество в виде струи и пены. Струя используется для тушения открытого пламени, а пена для источника дыма без видимого пламени. Вид работы огнетушителя определяется положением пеногенератора. На огнетушителе предусмотрены матерчатые ремни для крепления его в любом месте модуля. При снятии огнетушителя с кронштейна автоматически выдергивается чека, так как она прикреплена к борту, шток под действием пружины разбивает стеклянный предохранитель, сжиженный газ (SF6) переходит в газообразное состояние, создавая давление. Давление перемещает поршень, вытесняя огнетушащее вещество в шланг, а при нажатом рычаге в пеногенератор. 37 Запрещается без надобности снимать огнетушитель с кронштейна, во избежание выдергивания чеки. С выдернутой чекой огнетушитель допускается к использованию в течение 90 суток. 5.4 Изолирующий противогаз Изолирующий противогаз (рис. А-23) предназначен для защиты органов дыхания и зрения человека от любых вредных примесей, образующихся в атмосфере жилых отсеков при пожаре и обеспечения дыхания при недостатке кислорода или общего загрязнения атмосферы. Противогаз хранится в герметичном контейнере и используется один раз. Он всегда готов к применению. Противогаз состоит из маски, патрона с кислородсодержащим веществом и дыхательного мешка. Маска соединена с патроном гибким шлангом. Патрон противогаза помещен в теплоизоляционный чехол, который крепится на поясе ремнем. На патроне установлены пусковое устройство, капсула с серной кислотой и пусковой брикет из окиси алюминия. Для использования противогаза необходимо извлечь его из контейнера, надеть маску и повернуть рукоятку пускового устройства на 180°. При этом капсула прокалывается, кислота попадает на пусковой брикет и вступает в реакцию с окисью алюминия. В результате реакции выделяется кислород, необходимый для первого вдоха. Выдыхаемый углекислый газ и пары воды вступают в реакцию с кислородосодержащим веществом патрона. Выделяющийся кислород поступает в маску и в дыхательный мешок. Избыток кислорода стравливается из дыхательного мешка через предохранительный клапан. Запасов выделяющегося кислорода достаточно для нахождения в противогазе от 20 до 140 минут, в зависимости от интенсивности выполняемой работы. В случае необходимости допускается снимать маску на время не более 3 минут. При более длительном перерыве в работе патрона продолжение реакции в патроне не гарантируется. Управление СПО необходимо проводить с учетом действующих Полётных правил B17-205 «ТРЕБОВАНИЯ ПО МИНИМАЛЬНОМУ КОЛИЧЕСТВУ ПОРТАТИВНЫХ ДЫХАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ», B17-206 «ОРГАНИЗАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПОРТАТИВНЫХ ОГНЕТУШИТЕЛЕЙ», В17-502 «МИНИМАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ОТКАЗЕ ДАТЧИКА-СИГНАЛИЗАТОРА ДЫМА ФГБ». Действия экипажа по сигналам «Дым» и «Пожар» определены в бортовой инструкции «ДАС». 38 Экипаж гермообъекта Сборник О2 Сборник питьевой Н2 О Переработка и очистка твёрдых и жидких отходов Сборник Н2 О Сборник отходов Физико-химическая система получения О2 из СО2 и Н2О 39 Очиска и концент рирование СО2 и вред. примесей НАГРЕВАТЕЛЬ 1 НАГРЕВАТЕЛЬ 2 ПУЛЬТ КОНТР СТЫК КОНТР НАГРЕВ СРАБАТЫВАНИЕ РТ1 РТ2 ПУСК БВК-1 АП БВК-2 КЛ АП КЛ БВК-3 АП КЛ ПКО ВЕНТ ВАКУУМ НАСОС АП ИКДР ППСОА Рис. А-6б. Пульт проверки системы очистки атмосферы «Воздух» 41 НАДДУВ 2 НАДДУВ 1 РОДНИК КД1 О Т К Р З А К Р ДДВ2 О Т К Р З А К Р Д1 ВОДА КН1 КД2 Д2 ВОДА З А К Р О Т К Р З А К Р О Т К Р КН2 ДДВ1 Н1 ВОЗДУХ КВ1 Н2 ВОЗДУХ З А К Р О Т К Р З А К Р В1 ВОДА О Т К Р КВ2 В2 ВОДА ИНДИКАТОР КОНТРОЛЯ РОДНИКА ИКР Рис. А-15а. Панель с клапанами системы «Родник» 42