Информационно-измерительный комплекс системы снабжения экипажа пилотируемого космического аппарата кислородом

Пилотируемый космический корабль - это космический аппарат, предназначенный для полета людей и имеющий все необходимые средства для работы при выведении на орбиту, выполнения задач полета в космосе и возвращения экипажа на Землю.
Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате - это совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности.
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ЕДВ - емкость для воды.
ИнПУ - интегральный пульт управления.
КК - космический корабль.
КЭ – клапан электромагнитный.
СВО - система водообеспечения.
СЖО - система жизнеобеспечения.
СЗК - система защиты космонавта.
СМО - система медицинского обеспечения космонавта.
ССГО - система санитарно-гигиенического обеспечения.
СОГС - система обеспечения газового состава.
СОД - система обеспечения деятельности космонавта.
СОЖ ВКД - система обеспечения жизнедеятельности космонавта при внекорабельной деятельности.
СОП - система обеспечения питанием.
СТР - система терморегулирования.
СОТР - система обеспечения теплового режима.
ТГК - твердотопливный генератор кислорода.ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Пилотируемый космический корабль - это космический аппарат, предназначенный для полета людей и имеющий все необходимые средства для работы при выведении на орбиту, выполнения задач полета в космосе и возвращения экипажа на Землю. Обязательными признаками пилотируемого космического корабля (КК) являются наличие на борту экипажа и способность осуществлять полет по замкнутому циклу: Земля - космос - Земля.
Система жизнеобеспечения (СЖО) экипажа космического летательного аппарата является одним из важнейших условий успешного выполнения любой программы пилотируемой космонавтики. 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. Большое значение системам жизнеобеспечения придавали К.Э. Циолковский, Ф.А. Цандер, С.П. Королев, Н.М. Сисакян и многие другие основоположники космических исследований.
В связи с тем, что в последние годы вовсем мире уделяется достаточно много внимания космическим исследованиям, высокую актуальность приобрели вопросы, которые касаются разработки современных систем жизнеобеспечения экипажа пилотируемого космического аппарата.
Цель данной работы заключается в изучении информационно-измерительных комплексовсистемы снабжения экипажа пилотируемого космического аппаратакислородом. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- изучен имеющийся материал по тематике исследования;
- рассмотрены основные особенности пилотируемого космического аппарата;
- изучены понятие, состав, назначение и критерии выбора системы жизнеобеспечения пилотируемого космического корабля;
- рассмотрена отечественная система кислородообразования и информационно-измерительный комплекс.
В ходе выполнения данных задач применялись такие методы исследования, как анализ, синтез, описание и обобщение.
В качестве объекта исследования выступает космическая сфера, а предметом исследования являются информационно-измерительные комплексысистемы снабжения экипажа пилотируемого космического аппарата кислородом.
1 Особенности пилотируемого космического аппарата
Появление человека на борту существенно изменяет облик космического аппарата, его характеристики, подход к проектированию и разработке. Это связано не только с необходимостью обеспечения человека всем необходимым для жизни в необычных для него условиях космического полета, но и с возможностью организации ручного управления полетом космического корабля (КК) и работой его систем. Иные основы лежат в подходе к постановке и реализации целей полета, так как необходимо учитывать различные аспекты деятельности экипажа и его безопасность.
Возвращение на Землю является обязательной операцией для каждого пилотируемого КК. При выполнении орбитального полета в этих целях осуществляется торможение КК для перехода на траекторию спуска

. Для дальних полетов необходимы коррекции траектории возвращения. Это требует наличия у КК силовой установки для изменения траектории движения и ряда других систем (например, системы ориентации и управления движением, системы ее исполнительных органов, системы электропитания). Для возвращения на Землю пилотируемый КК должен иметь средства защиты от аэродинамического нагрева и средства посадки.
Условия жизни экипажа в космическом полете могут быть обеспечены только внутри герметичной оболочки, для чего каждый пилотируемый КК имеет герметичный отсек с атмосферой, пригодной для дыхания и постоянно обновляемой. Наилучшими являются давление и состав газа, естественные для человека и соответствующие земным на уровне моря.Объем и размеры жилого отсека должны позволять человеку делать привычные движения (например, распрямляться в полный рост) и соответствовать задачам и длительности полетов. В жилом отсеке должны поддерживаться нормальные условия по температуре, что приводит к необходимости разработки систем терморегулирования.Жизнь человека связана с питанием, отправлением естественных нужд, личной гигиеной и сном. Это предопределяет наличие на борту достаточных запасов пищи и воды, средств санитарно-гигиенического обеспечения, различных предметов туалета и гигиены, а также соответствующих принадлежностей и приспособлений для сна. Причем все это должно быть рассчитано на использование в условиях замкнутого объема и невесомости.
В полете экипаж подвергается различным воздействиям, изменяющимся по этапам полета. Одной из главных задач при проектировании пилотируемого КК является защита экипажа от этих воздействий и снижение их уровня, т. е. обеспечение переносимости условий космического полета.
Деятельность экипажа, связанная с управлением полетом КК и выполнением ручных операций, существенно влияет на конструкцию и системы КК. Управление полетом требует наличия рабочих мест, рационально организованных и позволяющих наблюдать внешнюю обстановку, получать информацию о работе систем КК, вести радиосвязь с Землей и другими пилотируемыми КК, пользоваться бортовой документацией, выбирать режимы работы систем КК, включать и выключать их, осуществлять ориентацию и маневрирование на орбите, сближение и стыковку, а при наличии на борту вычислительных машин - управлять их работой. Традиционно рабочее место состоит из кресла, пульта и ручек управления, иллюминаторов и оптических приборов для наблюдения.
В полете экипаж работает со многими элементами бортового оборудования, расположенными в объеме кабины экипажа (некоторые агрегаты системы обеспечения жизнедеятельности, снаряжение экипажа, ручные механизмы, научная аппаратура и т. п.).Если предусматривается выход человека в открытый космос, на борту корабля должны быть скафандры с соответствующей системой обслуживания, а сам корабль должен иметь шлюзовую камеру.
Безопасность полета имеет принципиальное значение при создании пилотируемого КК и обеспечении его высокой надежности. Для любого КК в начале разработки задается и затем подтверждается вероятность успешного выполнения задачи, или надежность выполнения программы полета, а для пилотируемых КК в дополнение к этому - вероятность обеспечения безопасности экипажа, или степень безопасности полета. Оба критерия определяются некоторыми контрольными значениями и обычно задаются - первый - на уровне 95-98%, второй - 99% и выше. Эти значения, не выражая степень действительного риска, являются расчетной оценкой эффективности комплекса мероприятий, проводимого в процессе разработки КК, их экспериментальной отработки и эксплуатации ради успешного выполнения программы полета и максимального исключения влияния опасных для жизни человека происшествий и условий.
Требования по безопасности влияют на облик корабля, характеристики его систем, на ракетно-космическую систему в целом и на схему полета. Помимо обеспечения надежности систем проводится их функциональное резервирование, автоматические режимы работы дополняются ручными, вводятся специальные средства спасения экипажа при авариях, устанавливаются дублирующие приборы, механизмы и т.д.
При создании пилотируемого КК большое внимание уделяют анализу нештатных ситуаций (отказы, отклонения от заданных режимов или аварии) и путей выхода из них. В процессе разработки такой анализ позволяет обосновать выбор решений по резервированию и необходимым дополнительным энергетическим запасам (топливо, электроэнергия), а при подготовке полета - разработку планов действий в нештатных ситуациях[1].
2 Система жизнеобеспечения пилотируемого космического корабля: понятие, состав, назначение, критерии выбора
В соответствии с ГОСТ 28040-89, система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате - это совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности [2]