Система кондиционирования воздуха для летательного аппарата с ионизатором

Изобретение относится к способам обработки воздуха, подаваемого в гермокабины воздушных судов. Система кондиционирования воздуха для летательного аппарата с ионизатором содержит магистраль горячего воздуха с установленным в ней дроссельным устройством, магистраль холодного воздуха с последовательно установленным в ней дроссельным устройством, датчиком температуры, влагоотделителем, датчик температуры, установленный в гермокабине, регуляторы температуры. В магистрали перед гермокабиной после дроссельного устройства установлен ионизатор отрицательных ионов. Ионизатор выполнен в виде иголок ромбовидной или круглой формы в поперечном сечении, расположенных радиально и закрепленных одним концом, с большим сечением, к металлическому кольцу, изолированному электрически от других элементов. Металлическое кольцо соединено с отрицательной клеммой постоянного источника тока напряжением от 4 до 6 киловольт. Плоскость кольца составляет прямой угол с продольной осью магистрали. Достигается улучшение условий работы экипажа и полета пассажиров. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам обработки воздуха, подаваемого в гермокабины воздушных судов.

Известна система кондиционирования воздуха [1], состоящая из заборника воздуха от двигателя (компрессора) с запорным клапаном, регулятора абсолютного давления, теплообменника, распределительного крана, горячей магистрали, холодной магистрали, в которой последовательно располагаются: турбохолодильник, воздухо-воздушный радиатор, обратный клапан, заслонка, регулятор подачи воздуха, регулятор давления, предохранительный клапан, датчик расходомера, терморегулятор.

Недостатком такой системы является отсутствие в ней ионизатора отрицательных ионов.

Известна система кондиционирования воздуха [2], содержащая горячую магистраль с установленным в ней дроссельным устройством, холодную магистраль с последовательно установленным в ней турбохолодильником, влагоотделителем и датчиком влагосодержания. После соединения этих магистралей, перед гермокабиной, установлено второе дроссельное устройство. В систему входят также три регулятора температуры и три датчика температуры.

В магистрали холодного воздуха имеется обводная линия с дроссельным устройством. Недостатком этой системы является также отсутствие в ней генератора отрицательных ионов.

Технической задачей изобретения является ионизация воздуха, поступающего в гермокабину, отрицательными ионами, обеспечивающими более благоприятные условия как для экипажа летательного аппарата, так и для его пассажиров.

Известно [3, 5], что работающая электро-, радио- и электронная аппаратура на летательном аппарате вырабатывает положительные ионы.

Также при полете летательного аппарата (ЛА) за счет трения между обшивкой и воздухом образуется положительный заряд на корпусе ЛА, который действует как магнит, притягивая отрицательные ионы. В то же время корпус ЛА отталкивает положительные ионы, оставляя их внутри кабины экипажа и салона пассажиров. В результате получается переизбыток положительных ионов и недостаток отрицательных ионов. А это приводит к сонливости, подавленности экипажа и пассажиров. И если для пассажиров это не является важным, то для экипажа является отрицательными факторами, определяющими безопасность полета и возможность выполнения своих функциональных обязанностей, в том числе выполнение боевого задания. А если учесть все увеличивающуюся продолжительность полета ЛА, то эти факторы становятся еще более влиятельными на экипаж. Достаточно вспомнить недавний беспосадочный перелет российских ракетоносцев в течение 26 часов. Поэтому добавление отрицательных ионов в воздух, подаваемый в кабину экипажа и пассажирский салон (особенно в кабину экипажа), является той мерой, способствующей улучшению условий работы экипажа и условий полета пассажиров. Воздушная атмосфера, создаваемая отрицательными ионами, повышает умственную и физическую работоспособность. Количество допускаемых ошибок снижается на 20%, в 2-3 раза быстрее усваивается информация, а это сокращает время ее обработки, что очень важно для экипажа, особенно в нештатной ситуации.

Молекулы человеческого тела теряют электроны в процессе жизнедеятельности, т.е. окисляются. Офицательные же ионы являются воздушными антиоксидантами (наряду с витаминами) и представляют собой молекулы или атомы, из которых состоит воздух (кислород, азот и др. нейтральные газы) с одним (или двумя) лишним электроном. Отдавая эти электроны клеткам человеческого тела, они препятствуют их окислению и преждевременному старению всего организма, что увеличивает продолжительность летной работы экипажа.

Отрицательные ионы стимулируют захват кислорода эритроцитами, что особенно важно для организма человека с подъемом на высоту, где летают ЛА.

Отрицательные ионы перемещаются в воздухе кабины экипажа или пассажирского салона и, при столкновении с поверхностью кожи и слизистых дыхательных путей, теряют свой заряд и превращаются в нейтральные атомы и молекулы, обладающие высокой реакционной способностью, т.е. усиливаются все процессы в организме человека.

Отрицательные ионы проникают в поверхностные слои эпидермиса (поверхностный слой кожи) и вызывают набухание его клеток и образование в коже из этих ионов химически активных атомов и молекулов, стимулирующих местные обменные реакции, повышающих снабжение поверхностных тканей кровью и стимулирующих ее защиту от болезнетворных бактерий. Все это особенно важно для экипажа ЛА, находящегося длительное время в неподвижном состоянии.

Также содержащий отрицательные ионы воздух является своеобразным экраном, отражающим излучение положительных ионов от дисплеев и другого электронного оборудования, которых достаточно много в кабине экипажа и вокруг нее. К тому же отрицательные ионы, отдавая свои электроны, «заделывают выбоины» в молекулах и атомах клеточных мембран человека после того, как с их орбит электромагнитными волнами были выбиты электроны.

Из сказанного следует, что насыщение воздуха герметичных кабин экипажа и пассажирского салона ЛА отрицательными ионами создаст более здоровую, благотворно влияющую на работоспособность экипажа среду, превратит «мертвый» воздух в «живой» и целебный.

Сущность изобретения заключается в том, что в магистрали, перед гермокабиной, после дроссельного устройства, установлен ионизатор отрицательных ионов, выполненный в виде иголок ромбовидной или круглой формы в поперечном сечении, расположенных радиально и закрепленных одним концом, с большим сечением, к металлическому кольцу, изолированному электрически от других элементов, и которое соединено с отрицательной клеммой постоянного источника тока напряжением от 4 до 6 киловольт, причем плоскость кольца составляет прямой угол с продольной осью магистрали.

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое устройство отличается от прототипа наличием в нем ионизатора отрицательных ионов, что делает его соответствующим критерию «новизна».

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать его соответствующим критерию «существенные отличия».

Применение всех новых признаков позволяет существенно улучшить условия работы экипажа ЛА и условия полета его пассажиров.

На фиг.1 приведена структурная схема системы кондиционирования воздуха летательного аппарата с ионизатором. Она содержит заборник воздуха из атмосферы (заборного воздуха) 3, за которым установлен электроклапан 4, управляемый из кабины. После электроклапана располагается компрессор 5, обеспечивающий наддув заборного воздуха в систему кондиционирования ЛА, за которым установлен предохранительный клапан 18, стравливающий воздух из системы кондиционирования в атмосферу, когда его давление превысит допустимое значение. Далее система кондиционирования разветвляется на горячую линию 1 и холодную линию 2. В горячей линии 1 последовательно установлен нагреватель 19 в виде короба на поверхности, нагретой до высокой температуры, например на внешней поверхности реактивного двигателя 20, и дроссельное устройство 7, регулирующее количество нагретого воздуха, протекающего через горячую линию. Управляет этим дроссельным устройством регулятор температуры 17.

В холодной линии 2 последовательно располагаются дроссельное устройство 8, датчик температуры 10, регулятор температуры 9, влагоотделитель 6, датчик влагосодержания 11. Дроссельное устройство 8 управляется регулятором температуры 9. После соединения магистралей 1 и 2 установлены дополнительный датчик температуры 13 и дроссельное устройство 14. После этого дроссельного устройства перед гермокабиной 12 в магистрали подачи воздуха 22 установлен ионизатор отрицательных ионов 21. В состав ионизатора 21 входит металлическое кольцо 24, вид А-А, к которому одними концами, с большим поперечным сечением, крепятся иглы 25, располагаясь радиально в кольце. Иглы 25, в сечении, имеют ромбовидную, вид В-В, или круглую формы. Кольцо 24 электрически изолировано от трубопровода 22 магистрали втулкой 23 из диэлектрического материала. Кольцо 24, а следовательно и иглы 25, соединено с отрицательной клеммой постоянного источника высокого напряжения от 4 до 6 кВ. Кольцо 24 располагается перпендикулярно продольной оси трубопровода 22 магистрали.

Система кондиционирования содержит также регулятор температуры 15, входы которого связаны с датчиком влагосодержания 11 и датчиком температуры 16, установленным в кабине, а выход - с дроссельным устройством 14, а регулятор температуры 17 связан входами с датчиком влагосодержания 11 и датчиком температуры 13, и выходом - с дроссельным устройством 7. Регулятор температуры 9, в холодной линии 2, входом связан с датчиком температуры 10, а выходом - с дроссельным устройством 8.

Предлагаемая система кондиционирования воздуха для ЛА с ионизатором работает следующим образом.

Воздух, поступающий через заборник 3 из атмосферы, засасывается компрессором 5 и протекает по магистрали через электроклапан 4, который предварительно включается из кабин одновременно с включением компрессора 5 или ранее. После электроклапана 4 и компрессора 5 воздух по магистрали проходит через предохранительный клапан 18 и поступает к развилке горячей 1 и холодной 2 линий. Температура наружного воздуха бывает разной: около поверхности Земли зимой более холодная, чем летом. С подъемом на высоту температура уменьшается и на высоте 10 км она равна примерно -50°С. Расход воздуха в системе поддерживается примерно одинаковым: производительность компрессора постоянная, а в случае непредвиденного заброса расхода воздуха компрессором и, следовательно, повышения его давления произойдет стравливание излишков воздуха в атмосферу предохранительным клапаном 18.

Датчик температуры 10 фиксирует температуру воздуха в холодной линии 2 и выдает сигнал на регулятор температуры 9, который управляет дроссельным устройством 8, обеспечивая размеры канала: если температура наружного воздуха выше, то канал расширяется (меньшую массу воздуха надо отправлять на нагрев в горячую линию) и наоборот. Затем, после дроссельного устройства 8 в холодной линии, воздух осушается во влагоотделителе 6. Одновременно с направлением воздуха в холодную линию 2 часть забортного воздуха направляется в горячую линию 1, где, проходя через нагреватель 19, повышает свою температуру и далее протекает через дроссельное устройство 7 на соединение с холодной линией. Величина канала в дроссельном устройстве 7 определяет массу воздуха, протекаемого по горячей линии и нагреваемого в нагревателе 19. Если наружный воздух более холодный, то в горячую линю будет поступать больше воздуха на его нагрев, нежели это происходит с более теплым наружным воздухом, т.е. канал в дроссельном устройстве 7 будет шире в этом случае. Управляет же размером канала в дроссельном устройстве 7 регулятор температуры 17, на один из входов которого поступает сигнал от датчика температуры 13, расположенного в магистрали после смешивания воздуха, поступающего из горячей и холодной линий 1 и 2. На второй вход регулятора температуры 17 поступает сигнал с датчика влагосодержания 11. Уменьшая или увеличивая размеры канала в дроссельном устройстве 7, регулятор температуры 17 обеспечивает, после смешивания двух потоков воздуха из горячей и холодной линий, приемлемую температуру воздуха для человека.

Окончательное регулирование температуры воздуха в гермокабине 12 осуществляется путем измерения общего расхода вентилирующего воздуха регулятором температуры 15 через дроссельное устройство 14 по сигналам датчика 11 влагосодержания и датчика температуры 16, установленного в кабине, причем регулятор температуры 15 настраивается на температуру в кабине в зависимости от влагосодержания воздуха за влагоотделителем 6.

После дроссельного устройства 14 воздух с заданной температурой и влажностью направляется по трубопроводу 22 магистрали в гермокабину 12 через ионизатор 21. Высокое напряжение от 4 до 6 кВ с минусовой клеммы источника питания предварительно подано на кольцо 24 и на иголки, через него, 25. Положительным электродом является протекающий поток воздуха. В этом случае на кончиках игл получается избыточный отрицательный заряд. Но электрического пробоя не образуется, а возникает тлеющий разряд (в старину в Европе такое явление называли «огни святого Эльма»). При таком тлеющем разряде происходит отрицательная ионизация атомов и молекул воздуха, т.е. образуются отрицательные аэроионы.

Профессор Чижевский впервые создал подобный прибор, который называется «люстрой Чижевского» [4]. Образовавшиеся отрицательные ионы, вместе с потоком воздуха, по трубопроводу 22 поступают в гермокабину, где и оказывают свое благотворное влияние на экипаж и пассажиров. Однако тлеющий разряд имеет место, если напряжение на иглах 25 не превышает 6 кВ. Если же это напряжение будет больше 6 кВ, то произойдет коронный разряд, при котором, кроме отрицательных ионов, будет образовываться озон, окислы азота, углерода и др., которые являются токсичными для человека [6]. Поэтому напряжение на иглах 25 нельзя повышать выше 6 кВ. Напряжение на этих иглах менее 4 кВ приведет к исчезновению тлеющего разряда, что вызовет прекращение образования отрицательных ионов.

Круглая форма, в сечении, игл 25 обеспечивает отекание электронов только с кончиков игл. Ромбовидная же форма сечений игл 25 приводит к отеканию электронов как с кончиков этих игл, так и острых их кромок, что усиливает процесс образования отрицательных ионов.

Предлагаемая система кондиционирования воздуха для ЛА позволяет значительно улучшить условия работы экипажа летательного аппарата и его пассажиров.

Источники информации

1. Основы конструкции самолетов. / Под редакцией Туркина К.Д. - М.: Воениздат, 1974. - С.386.

2. Авторское свидетельство СССР №527878, Кл. В64D 13/08, 1973. «Система кондиционирования воздуха для летательного аппарата».

3. Скипетров В.П., Зорькина А.В., Беспалов H.Н. Лечение аэроионами кислорода. - Саранск, МГУ, 2000.

4. Ж. «Радио», №6,1997. - С.33.

5. Проспект по ионизатору воздуха «ANION» компании «GObest Intermtionab».

6. Авиационная медицина. / Под редакцией профессора Бабийчука А.Н. - М.: Издательство «ДОСААФ СССР», 1980. - С.69.

Система кондиционирования воздуха для летательного аппарата с ионизатором, содержащая магистраль горячего воздуха с установленным в ней дроссельным устройством, магистраль холодного воздуха с последовательно установленным в ней дроссельным устройством, датчиком температуры, влагоотделителем, а также датчик температуры, установленный в гермокабине и связанный со входом третьего регулятора температуры, управляющего третьим дроссельным устройством, установленным в магистрали после соединения горячей и холодной линий, перед которым располагается датчик температуры, отличающаяся тем, что в магистрали перед гермокабиной, после дроссельного устройства установлен ионизатор отрицательных ионов, выполненный в виде иголок ромбовидной или круглой формы в поперечном сечении, расположенных радиально и закрепленных одним концом с большим сечением к металлическому кольцу, изолированному электрически от других элементов, и которое соединено с отрицательной клеммой постоянного источника тока напряжением от 4 до 6 кВ, причем плоскость кольца составляет прямой угол с продольной осью магистрали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам улучшения качества воздуха в герметической кабине воздушного судна. .

Изобретение относится к системе (10) и способу кондиционирования воздуха для воздушного судна. .

Изобретение относится к устройству и способу распределения воздуха в грузовом воздушном судне. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к системе охлаждения набегающим потоком воздуха для воздушного судна, при помощи которой обеспечивают подачу охлаждающего воздуха к теплообменнику системы кондиционирования кабинного воздуха и, по меньшей мере, к одному дополнительному компоненту воздушного судна, и/или обеспечивают вентиляцию монтажного отсека, где размещен компонент

Изобретение относится к технике охлаждения электронного оборудования воздушных судов

Изобретение относится к резервной системе охлаждения воздушного судна для взаимно резервирующих компонентов воздушного судна

Изобретение относится к системе генерирования, преобразования, распределения электроэнергии и запуска на борту самолета

Изобретение относится к рекуперации энергии в летательном аппарате. Способ рекуперации энергии в летательном аппарате заключается в том, что когда летательный аппарат находится на земле, тепловую энергию, рассеиваемую вспомогательной генерацией мощности (20), рекуперируют теплообменником (1) на уровне ее выпуска (14) для обеспечения цикла рекуперативного турбокомпрессора (10) для создания дополнительной механической энергии к вспомогательной генерации мощности (20). Когда летательный аппарат находится на высоте, турбокомпрессор (10), приводимый в движение воздухом, рекуперированным на выходе из салона (40), затем нагретым посредством теплообмена (1) на уровне выпуска (14), производит дополнение к сжатию компрессора нагрузки (22) для обеспечения степени сжатия, требуемой для снабжения системы кондиционирования (30). Изобретение обеспечивает оптимальную рекуперацию энергии летательного аппарата как на высоте, так и на земле. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха (СКВ) летательных аппаратов. Система кондиционирования воздуха содержит первичный и вторичный теплообменники, петлевые теплообменники и основной турбохолодильник. Система дополнительно содержит обводной трубопровод, подключенный через заслонку после первичного теплообменника, и содержащий дополнительный турбохолодильник, подключенный по входу в компрессор и по входу в турбину к трубопроводу отбора воздуха от двигателя, при этом выход компрессора включен в основной трубопровод перед вторичным теплообменником, а выход турбины подключен к зоне атмосферного давления. Достигается обеспечение достаточной степени сжатия воздуха в компрессоре турбохолодильника при пониженном давлении поступающего в систему воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к способам обработки воздуха, подаваемого в гермокабины воздушных судов

Наверх