Создание комплекса средств жизнеобеспечения на базе уже существующих систем. Часть IV

090114 2021 1 Создание комплекса средств жизнеобеспечения на базе уже существующих систем. Часть IV

При наличии рационов питания, содержащих 0,5 кг воды/чел.сут. и использования воды за счет ее извлечения из всех продуктов жизнедеятельности, комплекс не потребует дополнительных запасов воды.

 

090114 2021 2 Создание комплекса средств жизнеобеспечения на базе уже существующих систем. Часть IV

Базовый комплекс средств жизнеобеспечения лунных орбитальной станции и базы

 

Принципиальная схема базового комплекса систем жизнеобеспечения лунных орбитальной станции и базы приведена на рис. выше. Потребление запасов в таком комплексе — 1,1 кг на человека в сутки (пища), общая степень замкнутости комплекса — 77%, замкнутость по воде — более 90%. Массовый баланс этого базового комплекса приведен в табл. 1, а примерная массовая сводка — в табл. 2.

 

090114 2021 3 Создание комплекса средств жизнеобеспечения на базе уже существующих систем. Часть IV

Таблица 1. Массообмен в замкнутом регенерационном комплексе жизнеобеспечения

 

Наименование системы

Масса (ресурс 1 год), кг

Масса (ресурс 800 сут.), кг

 

3 чел.

6 чел

3 чел

6 чел

1. Средства обеспечения газового состава

       

— средства кислородообеспечения

224

224

224

224

Расходуемые элементы

50

100

60

115

ЗИП

50

50

75

75

— средства переработки углекислого газа

100

100

100

100

Расходуемые элементы

20

40

ЗИП

40

40

40

40

— средства сбора и концентрирования углекислого газа

200

200

200

200

Расходуемые элементы

22

45

65

130

ЗИП

25

25

50

50

— средства удаления вредных примесей

100

100

100

100

Расходуемые элементы

19

19

19

19

ЗИП

10

10

20

20

— средства контроля газового состава

71

71

71

71

— средства контроля и регулирования давления

30

30

30

30

— средства откачки шлюза, заправки баллонов скафандра

80

80

80

80

Расходуемые элементы

10

10

10

10

ЗИП

5

5

5

5

— запасы воздуха (азота)

119

236

357

708

2. Средства водообеспечения

       

— СРВ-К

143

143

143

143

Расходуемые элементы

250

500

540

1080

ЗИП

10

10

10

10

— СРВ-У с АСУ СПК-У

454

454

454

454

Расходуемые элементы

435

810

950

1800

ЗИП

5

5

10

10

сво-зв

47

47

47

47

Расходуемые элементы-(запасы воды)

786

1573

2359

4719

ЗИП

5

5

10

10

Таблица 2. Массовая сводка базового комплекса средств жизнеобеспечения лунных орбитальной станции и базы

 

В дальнейшем могут быть осуществлены процессы более полного использования двуокиси углерода в базовом комплексе. При этом для обеспечения этого использования необходимо будет перейти в значительной степени к сублимированным продуктам питания. Недостатком процесса Сабатье является невозможность использования всей двуокиси углерода, выделяемой экипажем, так как половина водорода, образующегося при электролизе воды, расходуется на образование метана. Разложение метана до углерода и водорода для сохранения водорода требует расхода катализатора, участвующего в процессе, так как осаждающийся на катализаторе углерод выводит его из дальнейшей эксплуатации. Замена в комплексе системы переработки двуокиси углерода до метана и воды и системы обеспечения экипажа кислородом на систему переработки двуокиси углерода, состоящей из высокотемпературного электролизера с твердым электролитом на керамической подложке и реактора, в котором реализован процесс Белла-Бодуара (гидрирования окиси углерода до метана и воды), может повысить степень замкнутости комплекса до 0,83. В высокотемпературном электролизере осуществляется электролиз двуокиси углерода и воды, причем на аноде образуется кислород, а на катоде — смесь окиси углерода и водорода. Из катодной полости смесь окиси углерода и водорода направляется в реактор, в котором реализуется процесс Белла-Бодуара. Метан и избыток окиси углерода удаляются, а полученная в реакторе вода возвращается в высокотемпературный электролизер. В этом комплексе осуществляется до 75% извлечения кислорода из двуокиси углерода. Комплекс позволяет использовать до 86% сублимированных продуктов.

 

Замена в комплексе средств жизнеобеспечения реактора с использованием процесса Белла-Бодуара на реактор, в котором реализован процесс Боша (2СО=СO<sub>2</sub>+С) может повысить степень замкнутости комплекса до максимальной теоретической величины в 0,85, которая может быть реализована в физико-химическом комплексе при отсутствии биологических звеньев (оранжереи), используемых и для регенерации кислорода.

 

Высокотемпературный электролизер и реактор по процессу Боша позволяют осуществлять 100% извлечение кислорода из двуокиси углерода и получить избыток воды в количестве 0,16 кг/(чел.сут.) при 100% использовании сублимируемых продуктов. Конечным продуктом в реакторе является углерод (сажа) в количестве 0,26 кг/(чел.сут.), который осаждается на катализаторе. Комплекс даст выигрыш в расходуемых массах при условии, что масса расходуемых материалов на удаление сажи и восстановление катализатора не превысит 0,16 кг/(чел.сут.). Однако приемлемая для практического применения технология восстановления катализатора при указанной эффективности пока не отработана.

 

Разработка нормативов среды обитания космонавтов для непрерывных длительных экспедиций человека на Луну необходима в качестве технических требований к системам жизнеобеспечения, от которых будет в значительной степени зависеть необходимость переработки существующих систем орбитальных станций. Одновременно эти нормативы будут медицинскими требованиями к поддержанию здоровья экипажа. Прежде всего, предстоит разработать критерии оценки качества атмосферы, воды и микробиологического состава среды обитания человека вне Земли, в том числе на Луне и в длительном космическом полете. Для улучшения комфорта целесообразно рассмотреть вместо монотонной среды обитания возможности изменения ее параметров — создание переменной влажности и температуры атмосферы, содержания кислорода и двуокиси углерода и т. д.


Найти на unnatural: Создание комплекса средств жизнеобеспечения на базе уже существующих систем Часть
Автор: admin | 2 Сентябрь 2014 | 130 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100