8.3.4 Расчет продолжительности работы регенеративного патрона
Регенерация дыхательной смеси в ИДА на химически связанном кислороде происходит в результате выделения кислорода при химическом взаимодействии углекислого газа и влаги, содержащихся в выдыхаемом человеком воздухе, с регенеративными продуктами, которыми снаряжен патрон изолирующего дыхательного аппарата.
В результате химического взаимодействия с углекислым газом и водой каждые 100 г регенеративного продукта выделяют около 20 л кислорода (в молекулярном газообразном состоянии).
Если принять, что регенеративного продукта в патроне типа РП-4 находится около 2 кг, то при полной отработке продукта выделяется до 400 л кислорода. Из этого запаса непосредственно на дыхание используется от 50 % до 70 %, так как часть выделяющего из регенеративного патрона кислорода сбрасывается через клапан избыточного давления, например при легкой физической нагрузке – около половины. С увеличением степени тяжести физической нагрузки использование выделяющегося кислорода возрастает. Как известно, в зависимости от степени тяжести физической нагрузки человеку требуется от 0,3 до 3,0 л кислорода в минуту.
Для примера оценим продолжительность работы в ИДА при среднем уровне физических нагрузок. Если принять, что запас O2 в аппарате составляет V О2 = 400 л, степень использования выделившегося кислорода h = 60 % и потребность человека в кислороде V О2' = 2 л/мин. Тогда:
.
(8.5)
Аналогичным образом можно оценить допустимое по запасу кислорода время работы в любом ИДА в различных условиях.
8.4 Назначение, принцип действия, устройство, комплектность и ттх изолирующих дыхательных аппаратов, находящихся на снабжении Российской Армии
8.4.1 Изолирующий дыхательный аппарат ип-4м
Изолирующий дыхательный аппарат ИП-4М (рисунок 8.4) предназначен для защиты органов дыхания, лица и глаз от любой вредной примеси в воздухе независимо от ее концентрации, при выполнении работ в условиях недостатка или отсутствия кислорода, а также при наличии вредных примесей, не задерживаемых фильтрующими противогазами. ИП-4М предназначен только для работы на суше.
Состав комплекта ИП-4М:
лицевая часть – маска МИА-1;
регенеративный патрон РП-4;
дыхательный мешок с клапаном избыточного давления;
каркас для дыхательного мешка;
накладные утеплительные манжеты – 2 шт.;
запасные мембраны переговорного устройства;
мешок для хранения;
сумка;
незапотевающие пленки – 2 коробки;
формуляр.
Принцип действия ИП-4М основан на изоляции органов дыхания, очистке вдыхаемого воздуха от диоксида углерода и воды и обогащение его кислородом без обмена с окружающей средой. Дыхание в аппарате осуществляется по маятниковой схеме. При надетой лицевой части выдыхаемая газовая смесь проходит по соединительной трубке в регенеративный патрон, где очищается от углекислого газа и влаги и обогащается кислородом, а затем поступает в дыхательный мешок. При входе газовая смесь из дыхательного мешка проходит в обратном направлении через регенеративный патрон, дополнительно очищаясь от углекислого газа, и по соединительной трубке поступает в органы дыхания.
1 – маска МИА-1; 2 – регенеративный патрон РП-4; 3 – сумка; 4 – каркас;
5 – дыхательный мешок; 6 – пробка; 7 – мембраны переговорного устройства;
8 – незапотевающие пленки; 9 – мешок для хранения
Рисунок 8.4 – Изолирующий дыхательный аппарат ИП-4М
Лицевая часть МИА-1 служит для изоляции органов дыхания и зрения от окружающей среды, направления выдыхаемой газовой смеси в регенеративный патрон, подведения очищенной от углекислого газа и водяных паров и обогащенной кислородом газовой смеси к органам дыхания. Лицевая часть состоит из маски с подмасочником, очками и переговорным устройством, соединительной трубки, ввинтной гайки и системы крепления.
Дыхательный мешок служит резервуаром для дыхательной газовой смеси. Дыхательный мешок представляет собой емкость в форме параллелепипеда из прорезиненной ткани. На мешке имеются два фланца: выворотный и прямой. В выворотном фланце смонтирован клапан избыточного давления.
Клапан избыточного давления предназначен для выпуска избытка газовой смеси из системы дыхания.
Регенеративный патрон РП-4 предназначен для получения кислорода, необходимого для дыхания, и поглощения углекислого газа и влаги из выдыхаемой газовой смеси.
Регенеративный патрон РП-4 (рисунок 8.5) состоит из металлического цилиндрического корпуса (диаметр 125 мм), крышки, дна, двух противопылевых фильтров и пускового устройства. Противопылевые фильтры изготовлены из стекловолокна.
Для увеличения жесткости корпуса на нем имеются 5 внешних зигов. Крышка и дно скреплены с корпусом путем закатки. На крыше расположены штуцер с резьбой и гнездо ниппеля. Штуцер служит для установки в него гайки пускового устройства, а гнездо ниппеля для соединения с лицевой частью. В дне имеется гнездо ниппеля для присоединения патрона к дыхательному мешку.
1 – дно с противопылевым фильтром; 2 – корпус; 3 – блоковый продукт РБ-4;
4 – зернённый продукт Б-2и; 5 – пусковой брикет ПБ-4; 6 – штуцер; 7 – пусковое устройство; 8 – предохранительная чека; 9 – ампула резиновая.
Рисунок 8.5 – Регенеративный патрон РП-4
Пусковое устройство (рисунок 8.6) состоит из штуцера с гайкой, винта с чекой и резиновой ампулы с 36 - 38 % раствором серной кислоты. Пусковой брикет ПБ-4 расположен в регенеративном патроне первым со стороны крышки. Ампула состоит из резиновой диафрагмы, керамического ножа, донышка из прорезиненной ткани и защитного экрана из медной фольги. Объём раствора серной кислоты в ампуле 1 см3.
а) 1 – штуцер с гайкой; 2 –винт; 3 – предохранительная чека; 4 –упор;
б) 1 – нож; 2 – диафрагма; 3 – защитный экран; 4 – донышко.
Рисунок 8.5 – Регенеративный патрон РП-4
Регенеративный патрон снаряжен следующим образом. Первым со стороны пускового устройства расположен многоканальный блок пускового брикета ПБ-4 (100 г). Далее расположен слой зерненного регенеративного продукта Б-2и (250 г), а после него – три многоканальных блока цилиндрической формы регенеративного продукта РБ-4 (масса каждого блока – 250 г). Общая масса пускового брикета и регенеративных продуктов – около 1,1 кг. Диаметр каналов в блоках ПБ-4 и РБ-4 составляет 4 мм, толщина стенок между каналами также 4 мм.
Регенеративный патрон РП-4 закрепляется на каркасе в горизонтальном положении так, чтобы маскировка патрона была обращена наружу. Снизу патрон удерживается выемкой в кронштейне каркаса, а сверху закрепляется металлической натяжной лентой с замком. Лента должна проходить между третьим и четвертым зигом, считая от крышки с пусковым устройством.
На уровне пускового брикета на боковой поверхности над маркировкой регенеративного патрона до 1.11.87 года наносилась светло-розовая полоса индикаторной краски, изменяющей цвет при повышении температуры корпуса свыше 80 °С при разложении пускового брикета на ярко-синий. Полоса термоиндикаторной краски служит для контроля запуска патрона.
Каркас предназначен для защиты дыхательного мешка от резкого сжатия и повреждений. Он изготовлен из алюминиевого сплава.
Сумка предназначена для переноски противогаза и защиты от повреждений. Сумка изготавливается из резинотканевого материала и имеет клапан с отверстиями для закрывания после сборки аппарата. Для переноски сумки имеется плечевой ремень с двумя пряжками, позволяющими регулировать его длину, и поясной ремень с пряжкой и застежкой.
Дыхательный мешок изготовлен из прорезиненной ткани, стойкой к воздействию компонентов ракетных топлив, в виде прямоугольного параллелепипеда. Объем – 4,5 л. Дыхательный мешок имеет резиновые выворотный и фигурный фланцы. В фигурном фланце закреплен клиновой ниппель, служащий для соединения дыхательного мешка с регенеративным патроном; выворотном фланце – клапан избыточного давления. В верхней части дыхательного мешка имеются четыре держателя, крепящих его к каркасу. Для предохранения от пережатия фигурного фланца внутри него помещена пружина. Пружина одним концом укреплена на оси ниппеля.
Клапан избыточного давления (рисунок 8.6) состоит из прямого и обратного клапанов. Прямой клапан состоит из мембраны, диска, пружины и регулирующих шайб. Обратный резиновый клапан, имеющий форму грибка, исключает попадание в дыхательный мешок наружного воздуха, при разрежении в нем. Прямой клапан расположен в корпусе, резиновая мембрана прижата к корпусу крышкой через шайбу, предотвращающую перекручивание мембраны при закручивании крышки. Седло клапана металлическое. Обратный клапан установлен в седловине. Корпус, седловина и крышка клапана изготовлены из полиэтилена.
Клапан работает следующим образом. При превышении давления в дыхательном мешке на 100 - 400 Па по отношению к атмосферному давлению мембрана под действием давления газовой смеси сжимает через диск пружину и отходит от седла. Избыточная газовая смесь вытекает в атмосферу через образовавшийся зазор в окна корпуса клапана. После этого давление в мешке становится меньше и под усилием, развиваемым поджатой пружиной, мембрана прижимается к седлу. Одновременно прижимается к седловине обратный клапан.
1 – седло; 2 – шайба; 3 – диск; 4 – крышка; 5 – регулирующая шайба; 6 – пружина;
7 – мембрана; 8 – корпус; 9 – обратный, клапан; 10 – седловина обратного клапана
Рисунок 8.6 – Клапан избыточного давления
Каркас изготовлен из листового дюралюминия. На верхней рамке каркаса расположены четыре кнопки для закрепления дыхательного мешка, кронштейн и металлический хомут с замком для крепления регенеративного патрона и крючок для закрепления замка хомута. На передней рамке каркаса имеется четыре штыря турникета для пристегивания клапанов сумки.
Сумка служит для хранения и переноски изолирующего дыхательного аппарата, а также для защиты его узлов от обливов компонентами ракетных топлив и механических повреждений. Сумка изготовлена из защитного материала ТР-1М, стойкого к агрессивным жидкостям. Поясной и плечевой ремни регулируются по длине пряжками и имеют пластмассовые полукольца и карабины для пристегивания. На боковине верхнего клапана сумки расположен конический козырек, служащий для вывода соединительной трубки и предотвращения возможности попадания агрессивных жидкостей внутрь сумки. Сумка пристегивается к каркасу четырьмя кнопками турникета. Внутри сумки имеются: карман для хранения ключа и коробка с незапотевающими пленками и теплозащитная прокладка, обеспечивающая защиту тела и рук человека от ожогов при работающем регенеративном патроне, поверхность которого нагревается до 190 °С. На сумке между ремнями проставлен рост лицевой части. Снаружи расположена рамка с биркой для фамилии владельца изолирующего дыхательного аппарата.
Полиэтиленовый мешок служит для герметической упаковки собранного и проверенного изолирующего дыхательного аппарата.
Тактико-технические характеристики изолирующего дыхательного аппарата ИП-4М представлены в таблице 8.5.
Таблица 8.5 – Тактико-технические характеристики ИП-4М
№ п/п |
Характеристика |
Величина |
1. |
Время работы без смены РП-4, мин |
|
- при тяжелой физической нагрузке |
30 - 40 |
|
- при средней физической нагрузке |
60 - 75 |
|
- при легкой физической нагрузке |
180 |
|
2. |
Температурные пределы работы, °С |
от - 40 до + 40 |
3. |
Коэффициент подсоса по масляному туману, % |
1·10 –4 |
4. |
Сопротивление аппарата дыханию при 30 л/мин, Па (не более) |
800 |
5. |
Количество кислорода, выделяемого пусковым брикетом, л |
около 10 |
6. |
Время работы пускового брикета, с |
60 - 100 |
7. |
Количество кислорода, выделяемого РП-4, л |
около 300 |
8. |
Число размеров лицевой части |
3 |
9. |
Масса аппарата в комплекте, кг |
3,4 |