Xalqaro kosmik stantsiya (ISS) - Yirik sun'iy sun'iy sun'iy yo'ldosh orbitali yoki {maksimal sig'imi) bir necha oy davomida (maksimal sig'imi) ekinli kislorod tizimiga tayanadi, yopiq {{3} {maksimal sig'imi) Atmosferada kislorod ko'p bo'lgan erdan farqli o'laroq, makon tabiiy kislorod manbai bo'lmagan vakuumdir. Bu degani, ISSni - taxtasida, saqlash, saqlash, tarqatish va qayta ishlash kerak, shuningdek, karbonat angidrid (COB) kabi chiqindi gazlarni boshqarishi kerak. Tizim dizayni ishonchliligini boshlaydi (- hayotdan qochish (-} reaktivlikning oldini olish) samaradorligi (kesadigan vazifalarni bajarish va uskunalarni ishlov berish uchun). Quyida ISS kislorod tizimining, shu jumladan yadro tarkibiy qismlari, ish printsiplari, muammolari va zaxira protokollarining keng qamrovli taqsimlanishi.
1. Xushmuomalalik muhitini ta'minlash
Texnik tafsilotlarni o'chirishdan oldin, emitkning asosiy maqsadi: erni iloji boricha yaqindan taqlid qiladigan atmosferani saqlash juda muhimdir. Insonning omon qolishi uchun ISS talab etiladi:
Kislorod kontsentratsiyasi: 21% (Yer atmosferasi bilan bir xil), bu nafas olish uchun optimal daraja, bu gipoksiya (past kislorod) yoki kislorod toksikligi (yuqori kislorod).
Bosim: 101.3 Kilopkak (KPA) yoki 1 atmosfera (ATM) - Er yuzidagi - dengizga ekvivalent. Bu shifokor kasalliklarining oldini oladi
Gaz siqilishi: COB kabi chiqindi gazlarni olib tashlash (nafas olish orqali ishlab chiqarilgan) va unga asboblar yoki oziq-ovqat yoki oziq-ovqat mahsulotlari yoki oziq-ovqat mahsulotlaridan).
Bunga erishish uchun ISS kislorod tizimi a sifatida ishlaydiyarim - yopiq pastadir- Yangi kislorod ishlab chiqaradi, chiqindi oqimlardan tortib olinadi va stolning modullari davomida uni bir tekis taqsimlaydi.
2. Kislorodni yaratish tizimi (OGS)
ISSning kislorodning asosiy manbaiKislorodni yaratish tizimi (OGS), NASA va Rossiyaning ROSCOSmos tomonidan ishlab chiqilgan modulli o'rnatilishi (Evropa kosmik agentligi, ESA va Yaponiya Aerokosphes Aerpace Gission ofitser Jaxa). Ogs foydalanadielektroliz- bir xil kimyoviy jarayon - kislorod generatorlari - SUV (HOO) kislorod (O₂) va vodorodga (H₂) ichiga kiradi. Bu erda uning tarkibiy qismlari va operatsiyasining batafsil taqsimoti:
2.1 OGS komponentlari
OGS uchta asosiy quyi tizimlardan iborat, ularning har biri ixtisoslashtirilgan apparat bilan:
Suvni qayta ishlash yig'ish (WPA): Elektrolizdan oldin, og'riqlar elektrodlariga zarar etkazishi mumkin bo'lgan ifloslantiruvchi moddalarni (masalan, tuzlar, organik moddalarni) olib tashlash uchun suv tozalanishi kerak. WPA uchta manbalardan suv yig'moqda:
Qayta ishlangan suv: Stansiya havosidan kondensat (nafas olish va terlash va terlashdan), oqava suvlardan (masalan, cho'kish, shudgorlar) va siydikni qayta ishlash, UPA tomonidan qayta ishlangan holda).
Suvni qayta tiklash: Qayta ishlash tizimlari bajarilmasa, yuk kosmik kemasi (masalan, Spacexning ajdaho, shimoliy grummanning shimoliy grummanning shimoli qismida) suv ta'minoti.
Yoqilg'i hujayra suvi: Stansiyaning sobiq yonilg'i hujayralarining yonilg'i quyish maydoni (quyosh qatnovi o'rnatilishidan oldin elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi). Yoqilg'i hujayralari endi birlamchi quvvat manbai bo'lmasa-da, ularning qoldiq suvi hali ham mavjud bo'lsa ishlatiladi.
Elektroliz moduli (EM): OGSning yuragi, emda ikkita mavjudQattiq oksid elektroliz hujayralari (SOECS)- yuqori haroratdan (600-800 daraja) kislorod va vodorodga ajratish uchun yuqori haroratdan (600-800 daraja) foydalanadi. An'anaviy elektroliz tizimlaridan farqli o'laroq (suyuq elektrolitlardan foydalanish), secs kosmosda samaraliroq, ixcham va bardoshli qattiq keramik elektrolitdan farqli o'laroq. Jarayon qanday ishlaydi:
Tozalangan suv, bug 'kabi sustlarga (samaradorlikni oshirish uchun bug') beriladi.
Elektr tarmog'iga (ISSning quyosh qatnovlaridan) STECSning elektrodlariga nisbatan qo'llaniladi (anod va katod).
Andodda, bug 'reaktsiyalari kislorodli gaz (O₂), elektron va vodorod ionlarini (H⁺) ishlab chiqaradigan sopol elektrolit bilan reaktsiyalar.
Elektronlar tashqi palladan (oz miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarish), vodorod ionlari elektrolit orqali katodga o'tishadi.
Katode, vodorodli ionlar vodorod gazini (H₂) shakllantirish uchun elektron bilan birlashadi.
Kislorodni qayta ishlash quyi tizimi (oh): Ishlab chiqarilgandan keyin emdan kislorod qayta ishlanadi va tarqatiladi:
Sovutish: Issiq kislorod gaz (Sucs-dan) issiq birjg'ichilar yordamida xona harorati (ISSning termal nazorat tizimiga ulangan).
Quritish: Standard quvurlarida kondensatsiyani oldini olish uchun molekulyar eyievlar ({0}} kislorod kontsentratorlari) yordamida qolgan suv bug'lari olib tashlanadi.
Taqsimlash: Quruq, toza kislorod (99,999% tozali) E kuchlari va quvurlar tarmog'i orqali ISS atmosferasiga 21% kontsentratsiyani saqlab qolish uchun aralashtirish, mavjud havoni aralashtirish orqali yuboriladi.
Vodorodli shamollatish: Vodorodning namunaviy mahsuloti ISS tomonidan foydalanilmaydi (stantsiya, vodorod yoqilg'i hujayralari emas) va kosmosga kiradi. Bu elektr stantsiyalarining elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan Mirning kabi erta kazear stantsiyalarining asosiy farqidir.
2.2 OGS samaradorligi va qobiliyati
OGS golronavtga (1 ATMda ~ 588 litlorli gazli kislorodga teng) teng bo'lgan kunduzgi kislorod talabini qondirish uchun mo'ljallangan. 7 yoshli ekipaj uchun bu kuniga jami ~ 5.88 kg kislorod. Ogsning asosiy ishlash ko'rsatkichlari quyidagilardan iborat:
Ishlab chiqarish darajasi: Har bir SUC kuniga ~ 0,5 kg kislorod ishlab chiqarishi mumkin, shuning uchun ikki süls birgalikda kuniga 1 kg ~ 1 kg ni tashkil qiladi. Biroq, tizim charchoqni kamaytirish uchun o'tkir rejimida (bitta scynpy faol) ishlamoqda, natijada kuniga 0,5 kg detal ishlab chiqariladi. Bu shuni anglatadiki, faqat ogs to'liq ekipajning talabi - shu sababli qo'shimcha kislorod manbalariga ehtiyoj sezilmaydi (3-bo'limga qarang).
Energiya samaradorligi: SOATS elektr energiyasining ~ 80% ni kislorodga aylantirish (an'anaviy elektroliz tizimlari uchun ~ 60%). Bu juda muhim, chunki ISSning quyosh qatnovlari cheklangan quvvatga ega (~ 120 kilovatt, kVt, barcha tizimlar uchun quvvat).
Ishonchlilik: Ogs 15 yil davomida dizayn realyvasiga ega (asl nusxadan 10 yilgacha) va kamchiliklarning oldini olish uchun ortiqcha tarkibiy qismlarni (masalan, zaxira SHAFS, klapanlar) o'z ichiga oladi. 2008 yilda o'rnatilganidan beri (ISS 3 modul tugunining bir qismi sifatida, OGS-ni uzoq vaqt muammolarni bartaraf etish orqali hal qilingan kichik masalalarni (masalan, tiqilib qolgan suv filtrlarini) boshdan kechirdi.
3. Zaxira va qo'shimcha tizimlar
OGlar birlamchi kislorod manbai bo'lsa, golbet OGS nosozligi yoki cho'qqilar hajmi vaqtincha ko'tarilganda - uzluksiz etkazib berishni ta'minlash uchun uchta ikkilamchi tejamkorlik bilan bog'liq.
3.1 Prograeded kislorod oqimlari (rus segmenti)
Zvezda (xizmat moduli) va Nauka kabi modul va Nauka kabi modullar -bosimli kislorod baklariZaxira sifatida. Ushbu tanklar:
Dizayn: Titan qotishmaidan yasalgan silindrsimon tanklar har biri 40 litr sig'im bilan (yuqori bosim va kosmik nurlarga). Ular kislorodni baland - bosimli gaz sifatida saqlashadi (3000 psi yoki 20,7 mpa) - {}} Scuba-ning Scuba tanklari, ammo kosmosda o'zgartirilgan.
Ta'minlamoq: Tanklar ISSga rus kargecrentraft (masalan, taraqqiyot) va RSning tashqi portlariga biriktirilgan holda etkazib beriladi. Har bir taraqqiyot bo'yicha 2-3 tankni olib boradi, har bir vazifa uchun ~ 100-150 kg kislorodni (ekipajni 20-25 kun davomida qo'llab-quvvatlash uchun etarli).
Joylashtirish: OGS ishlamay qolganda RS ning hayotni qo'llab-quvvatlash tizimi stantsiyaning atmosferasiga kislorodni kislorodni etkazib berish uchun kleklarni ochadi. Tanklar kosmonavtlarning kosmikinlariga kislorod bilan ta'minlash uchun kislorodni etkazib berish uchun ham kislorodni etkazib berishda qo'llaniladi.
3.2 kislorod shamlari (kimyoviy kislorod generatorlari)
Favqulodda vaziyatlar uchun (masalan, asosiy ogs etishmovchiligi yukni qayta tiklash kechiktirilganligi bilan birlashtirilgan), ISSdan foydalanishkislorod shamlari- ixcham, kimyoviy -- - imondoshlari issiqlik reaktsiyasi orqali kislorod hosil qiluvchi generatorlari. Bu shamlar:
Kompozitsiya: Har bir sham katalizator (masalan, temir kukuni) va yoqilg'i (masalan, yoqilg'i) bilan aralashtirilgan natriy Chliz (masalan, nodclu). Juda e'tiborsiz bo'lganda, natriy kislorod gaz va natriy xloridni (stol tuzi) ishlab chiqarish uchun yuqori haroratda (500-600 daraja) parchalanadi.
Sig'im: Bitta sham (tortish ~ 1 kg) ~ 60 litr kislorod (bir kosmonavt uchun ~ 10 soat davomida) ishlab chiqaradi. ISSni olib yuradi, har bir modulda (masalan, Sardaryo, birlik) oson kirish uchun kirish konteynerlarida saqlanadi.
Xavfsizlik: Kislorod shamlari - - {faqat issiqlik va natriy xloridning qo'shimcha zahira ishlab chiqarmaydi Biroq, ular faqat cheklangan sig'imlar tufayli oxirgi chora sifatida ishlatiladi va qo'lda faollashtirishga ehtiyoj.
3.3 Regeneral hayotni qo'llab-quvvatlash: COBdan qayta ishlash
ISSAtrof-muhitni boshqarish va hayotni qo'llab-quvvatlash tizimi (ECLS)Yangi kislorod ishlab chiqarish zarurligini kamaytirish zarurligini kamaytirish uchun kisloroddan kislorodni qayta ishlashning regenerativ tarkibiy qismini o'z ichiga oladi. Bu orqali amalga oshiriladiKarbonat angidridni o'chirish bo'yicha yig'ish (CDRA)(AQSh segmenti) vaVozdux tizimi(Rossiya segmenti):
CDRA (AQSh segmenti): Ikki - qadamQattiq omin suv to'kilishiCou-ni olib tashlash va kislorodni ishlab chiqarish uchun:
Coworbsiya: ISSdan havo qattiq ominlik to'shagida (COUga bog'laydigan kimyoviy birikma orqali yuboriladi). Toza havo (COBLO bo'lmagan holda) ominlar troslari
Yonish va kislorod ishlab chiqarish: Omine to'shak to'yinganida, tuzoqqa tushish uchun isitiladi. Keyin CO l vodorod (OGS elektroliz jarayonidan) bilan reaktsiya qilinadiSabatier Reitsersuv (hgo) va metan (ch₄) ishlab chiqarish uchun (boshqa ECLS komponentlari). Keyin suv kislorod va vodorodga bo'linishi uchun, yopiq pastadirni yaratishga imkon beradi.
Vozdux tizimi (rus segmenti): Xuddi shu jarayondan foydalanadi, ammo kolishing uchun boshqa kimyoviy (Lityum Gidroksid, LieH) bilan. CDRA-dan farqli o'laroq, Vozdux tizimi Kou - ni kislorodni qayta ishlamasa, u to'yinganidan keyin tashlanadi (u yuk vazifalari orqali almashtirildi). Biroq, bu CDRA-dan ko'ra osonroq va ishonchli, uni qimmatli zaxiraga aylantiradi.
Reporterativ tizimi ISS kislorodli talabini ~ 40% - reaktiv missiyalarga ehtiyojni minimal darajada oshiradigan tanqidiylikni oshiradi. Masalan, utilizatsiya qilmasdan, stantsiya 7 kosmonavtlar uchun kuniga 9.8 kg kislorod kerak bo'ladi; Qayta ishlash bilan, bu pasayish ~ 5.88 kg.
4. Favqulodda vaziyatlar uchun bardoshlilikni ta'minlash
Ikkilamchi manbalardan tashqari, ISSning eng yuqori talab va favqulodda vaziyatlarni boshqarish uchun kislorodni saqlash tizimlarini bag'ishlaydi. Ushbu tizimlar kislorodni ikki shaklda saqlash uchun mo'ljallangan: baland - bosimli gaz va suyuqlik.
4.1 Yuqori - bosimli gazni saqlash (AQSh segmenti)
AQSh segmentiYuqori {{0} bosimli gaz tanklari1-tugun va 3 (tinchlik) modulida joylashgan. Ushbu tanklar:
Dizayn: Sferik tanklar (nikel {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{} xromoyi har birining sig'imi bo'lsa. Ular kislorodni 6000 Psi (41,4 MPa) ushlab turadi - Rossiya segmentining tanklariga ikki marta kichikroq makonda saqlanishi mumkin bo'lgan rus segmentining tanklariga ikki marta ushlab turiladi.
Sig'im: Har bir tank ~ 100 kg kislorodni ushlab turadi (17 kun ~ 7 kosmonavt uchun etarli). AQShning segmenti 400 kg (~ 68 kun uchun etarli).
Ishdan foydalaning: Ushbu tanklar eng yuqori talabni olish uchun ogganlarni to'ldirish uchun ishlatiladi (masalan, ikkita kosmonavtlar esa ~ 50%) va oggan bo'lsa, zaxira nusxasi. Ular shuningdek, stantsiyani kosmikardan keyin qatag'on qilish uchun ishlatiladi (EVA paytida ba'zi havo yo'qoladi).
4.2 Suyuq kislorod (lok) saqlash (faqat favqulodda vaziyatlar)
Uzoq - favqulodda holatlar uchun (masalan, - uzun ogs etishmovchiligida)suyuq kislorod (lok)- raketa yoqilg'isida ishlatiladigan bir xil shakl. Lok quyidagi joyda saqlanadi:
Dizayn: Ikkita - vakuum izolyatsiya qatlami bo'lgan devorgalak izolyatsion tanklar (uning qaynab turgan punktini 1 ATMda) ushlab turish uchun. Tanklar stantsiyada cheklangan joy tufayli kichik (har bir ~ 50 litr).
Sig'im: A 50 litrli lok tanklari ~ 60 kg kislorodni ushlab turadi (LoX 1,141 kg / l zichligi sababli), 7 kosmonavtlar ~ 10 kun uchun etarli. ISSda jami 2 ta tanklar mavjud, umumiy ~ 120 kg (~ 20 kun uchun etarli).
Qiyinchiliklar: Kosmosda lok-ni saqlash qiyin, chunki stansiya harorati 120 darajadan quyosh nuri (bug'lanishi) ga qadar 120 darajaga ko'tariladi (bug '-} (bug'lanish) ni keltirib chiqaradi. Kuyurishni minimallashtirish uchun tanklar haroratni tartibga soluvchi issiqxonalar va haddan tashqari gazni tartibga soluvchi isitgichlar bilan jihozlangan (keyinchalik ushlangan va stantsiyaning atmosferasida ishlatilgan).
5. Modullar bo'yicha yagona ta'minotni ta'minlash
ISS - 16 modulli (masalan, ekipaj kvartallari), shu jumladan yashash joylari (masalan, ekipus kvartal), laboratoriyalar (masalan, Kolumb, Kibo), masalan, xizmat modullari (masalan, Zvezda, Nava). Har bir modulda izchil 21% kislorod kontsentratsiyasi mavjudligini ta'minlash uchun stantsiya aMarkazlashtirilgan tarqatish tizimiquyidagi komponentlar bilan:
5.1 Havo aylanmasi muxlislari
Har bir modulda 4-6 borhavo aylanishi muxlislaribu daqiqada ~ 1 kubometr masofada havo harakatlanadi. Bu muxlislar:
Turnuq havo cho'ntaklarini oldini olish (modul burchaklarida past kislorod darajasiga olib kelishi mumkin).
21% kontsentratsiyani saqlash uchun yangi ishlab chiqarilgan kislorodni aralashtiring.
Co₂ va ifloslantiruvchi vositalarni olib tashlash uchun havo CDRA / Vozdux tizimlari orqali suring.
Mikoyachilar tanqidiy, chunki mikrogravity (og'irlik), havo tabiiy ravishda o'zgarmaydi (konvektsiya tufayli er yuzida bo'lgani kabi). Muxlislarsiz kosmonavtlar kislorod manbasidan uzoqroq joylarda gipoksiyani boshdan kechirishlari mumkin edi.
5.2 kalifalar va quvurlar
Tarmog'iZanglamaydigan po'latdan yasalgan quvurlar(Diametri 2-4 dyuym) OGS, saqlash idishlari va modullarini bog'laydi. Har bir quvur quyidagilar bilan jihozlangan:
Solenoid klapanlar: Kislorod oqimini tartibga solish va yaqin bo'lgan elektr boshqaradigan valflar. Bu klapanlar oqilona oldini olish uchun ortiqcha (har bir quvur ikkita klapan mavjud).
Bosimli sensorlar: Quvurlarda bosimni kuzatib borish uchun stansiya atmosfera bosimi (101,3 kpa) ga mos kelishini ta'minlash uchun. Agar bosim tushsa (masalan, etishmovchilik tufayli) datchiklar signalni qo'zg'atadi va ta'sirlangan klapanlarni yopishadi.
FiltrlarMuxlislar va hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlariga zarar etkazmaslik uchun kisloroddan chang va axlatni olib tashlang.
5.3 moduli - Muayyan regulyatorlari
Har bir modulda abosimni sozlashBu kislorod oqimini modulga o'zgartiradi va uning hajmi va joyida joylashgan. Masalan:
Kichik modullar (masalan, ~ 10 kub metr bo'lgan ekipaj kvadratlari) katta modullarga qaraganda (kuniga ~ 0,1 kg kislorod) (masalan, ~ 0,1 kg kislorod), kuniga 0,5 kg ni talab qiladi.
Regutlatlar, shuningdek, boshqa modullar qatag'on qilingan bo'lsa ham, modulning bosimi 101,3 kpada saqlanishini ta'minlaydilar (masalan, kosmik partiyadan keyin).
