Электролизные установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. ЗАДАЧИ РАСЧЁТА

2. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

3. РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА АППАРАТОВ ПОГЛОЩЕНИЯ

4. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АППАРАТОВ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ

6. РАСЧЁТ АВАРИЙНОГО ЗАПАСА СРЕДСТВ ХРВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Автономность и эффективность боевого использования современных подводных лодок, насыщенных оборудованием и вооружением, определяется не столько техническими возможностями и бортовыми запасами энергии, продовольствия и воды, сколько боеспособностью, физическим и психологическим состоянием личного состава.

В условиях длительных автономных походов для выполнения экипажем подводной лодки поставленных командованием задач, особое и определяющее значение приобретает обитаемость по воздушной среде.

Под обитаемостью подводных лодок понимаются условия жизни и боевой деятельности их экипажей , которые создаются техническими средствами, архитектурными особенностями и организацией службы корабля с целью наиболее эффективного использования личным составом боевых и технических средств при плавании в любых режимах и климатических зонах Мирового океана , и составляют один из основных их тактико-технических элементов.

Обитаемость их определяется комплексом факторов , основным из которых является химический состав воздуха обитаемых ( и необитаемых ) помещений.

При погружении подводной лодки под воду происходит существенное изменение отсечного воздуха корабля :

- растет концентрация СО;

- снижается концентрация О ;

главным образом за счет дыхания людей. Одновременно с этим в воздушную среду поступают многочисленные паро- , газообразные примеси и аэрозоли , выделяемые различными механизмами , вооружением , материалами и людьми , оказывающие в большинстве своем отрицательное воздействие на личный состав . Поэтому одним из важнейших факторов , определяющих условия жизнедеятельности личного состава , является обитаемость по воздушной среде .

Обитаемость подводных лодок по воздушной среде - это определенное состояние воздушной среды отсеков подводной лодки , характеризующееся конкретным качественным и количественным составом (содержанием О , СО и вредных примесей ) и оказывающее определенное воздействие на жизнедеятельность и боеспособность личного состава корабля .

Обеспечение обитаемости подводной лодки по воздушной среде возлагается на службу РХБЗ и включает :

- регенерацию воздуха по О и СО ;

- очистку воздуха от вредных примесей ;

- газовый контроль воздуха и технологических газовых сред.

Состав и принцип построения систем регенерации воздуха зависит от реализуемых методов получения О , удаления из воздуха СО , а также утилизации побочных продуктов .

Возможности систем регенерации можно классифицировать по форме используемого О или методам его получения , по способам удаления СО из воздуха , по кратности использования , виду побочных продуктов и способам обращения с ними , по принципу построения и характеру взаимосвязи процессов получения Ои удаления СО, по степени автоматизации и т.д.

По методам получения О:

- физические (свободный О в жидком или сжатом состоянии ) ;

- химические ( связанный О в форме надперекисных неорганических соединений типа NaO , KOи солей типа NaClO) ;

- электрохимические ( Ов форме НО ) ;

- биотехнические (фотосинтез ) .

По методам удаления СОиз отсечного воздуха :

- физические ( разделение мембранами , фракционная конденсация ) ;

- химические ( поглощение твердыми хемосорбентами типа LiOH , KOH , NaOH , Ca(OH) , KCO , ионитами , жидкими поглотителями типа аминов и щелочей ) ;

- биотехнические (фотосинтез ) .

По кратности использования :

- однократного действия ( нерегенерируемые источники Ои поглотители СО твердые щелочи, хлоратные свечи, запасы свободного О);

- многократного (длительного) действия: регенерируемые в условиях подводной лодки твердые (KCO , иониты ) и жидкие (растворы щелочей и аминов) поглотители СО, полимерные мембраны.

По виду побочных продуктов и способам обращения с ними :

- с накоплением твердых продуктов (биомасса, карбонаты , твердая углекислота);

- с удалением газообразных продуктов (СО и Н2):

- с накоплением или удалением жидких продуктов (при регенерации ионитов. утилизации СО: и Н; синтезом продуктов типа метанола).

По степени взаимосвязи и взаимообусловленности процессов регенерации :

- раздельные (процессы выделения О и поглощения СО технологически не связаны друг с другом, осуществляются в самостоятельных подсистемах);

- совмещенные (процессы получения О и поглощения СО из воздуха взаимосвязаны и взаимообусловлены, осуществляются при функционировании общей технологической схемы).

Системы регенерации полурегенеративного типа, а также все системы ЭХРВ относятся к системам с большим энергопотреблением и тепловыделениями. Химические СРВ нерегенеративного типа хотя и обладают минимальными тепловыделениями и энергопотреблением, но по массогабаритным показателям могут конкурировать с электрохимическими лишь при времени подводного плавания меньше 25--30 сут. В настоящее время на снабжении ПЛ ВМФ приняты три вида -систем регенерации воздуха:

- средства химической регенерации воздуха (СХРВ) на основе надперекиси калия совмещенного нерегенеративного типа разового использования (пластины В-64 в установках РДУ);

- электрохимические системы регенерации воздуха ( СЭХРВ) раздельного типа, получение кислорода в которых осуществляется электролизом щелочного электролита, а поглощение СО - твердым хсмосорбентом ТРП на основе KCO

- СЭХРВ совмещенного типа, получение О в которых достигается электролизом раствора KCO, а поглощение СО- водным раствором щелочи, одновременно образующейся в электролизере .

На подводных лодках ВМС США используются два вида систем РВ:

- электрохимические раздельного типа, кислород в которых получается электролизом щелочного электролита, а СО поглощается регенерируемым жидким поглотителем на основе МЭА;

- химические раздельного типа однократного действия, получение О в которых осуществляется в процессе горения хлоратных свечей, а поглощение С СО - твердой гидроокисью лития.

Любые типы систем РВ должны обладать высокими эксплуатационными показателями при использовании их по прямому назначению: что может быть достигнуто лишь при условии, если они удовлетворяют комплексу требований. Системы РВ должны отвечать общим (предъявляемым к любой общекорабельной системе). специфическим (учитывающим специфику систем РВ по их функциональному предназначению) и частным (учитывающим различия систем РВ) требованиям.

Общие требования :

Системы регенерации воздуха должны обладать:

- безопастностью на всех фазах эксплуатации и при ремонте. Этому требованию в полной мере не отвечает ни одна из существующих систем РВ. Так химические СРВ обладают повышен ной способностью вызывать возгорание органических веществ, интенсифицировать развитие пожаров. Эксплуатация СЭХРВ связана с электрической, механической, тепловой и взрывной опасностью :

- высокой живучестью и надежностью при минимально возможном числе резервных элементов. Поскольку уровень надежности систем по мере их усложнения снижается, особое внимание должно уделяться, прежде всего, СЭХРВ , для которых вероятность безотказного функционирования в течение 5000 ч непрерывной работы должна быть < 0,9.

Живучесть систем РВ (способность противостоять боевым и аварийным повреждениям, восстанавливая в возможной степени свой свойства) уменьшается по мере централизации размещения управления:

СХРВ > СЭХРВ-РТ > СЭХРВ-СТ:

- минимально возможными показателями качества по массе , габаритам, энергопотреблению, тепловыделению, стоимости. По максимальным показателям энергопотребления и тепловыделения наибольшей мере отвечают химические СРВ. а по массогабаритам электрохимические (при большой численности экипажа и автономности плавания ) ;

- простотой конструкции элементов и схемных решений , обеспечивающих высокую надежность, полную автоматизацию и централизацию управления работой, контроль выходных параметров и состояния систем без непосредственного обслуживания с местных постов, а также аварийную защиту и сигнализацию.

Простота конструкции и устройства химических систем не позволяют обеспечить автоматизацию и централизацию управления без усложнения схемного решения. Электрохимические системы хотя и не отличаются простотой конструкции и схемных решений обладают высоким уровнем автоматизации, централизации управления, контроля основных параметров и аварийной защитой. В то же время централизованный контроль состояния элементов (диагностика) в этих системах отсутствует :

- максимально возможной стандартизацией и унификацией элиментов с целью повышения надежности систем. улучшения их эксплуатационных свойств, взаимозаменяемости , сокращения объема ЗИП , времени и стоимости обслуживания (ремонта);

- минимальными протяженностью трубопроводов и кабельных трас , соединений и уплотнений , забортных отверстий , запорных и разобщительных органов , а также возможностью полного удаления рабочих сред из всех полостей. Этому требованию вполне соответствуют химические СРВ; среди электрохимических -- в наименьшей мере системы раздельного типа;

- возможностью агрегатного метода ремонта основного оборудования в условиях подводных лодок, пунктов базирования и ремонта. Наиболее просто эта задача решается в случае химических СРВ (заменой РДУ и комплектов В-64). Электрохимические системы в современном исполнении (за исключением

Некоторых узлов) слабо приспособлены к реализации агрегатных методов ремонта:

- независимостью функционирования от состояния и режимов работы других общекорабельных систем. Химические системы РВ в полной мере отвечают этому требованию. Что касается электрохимических систем, то эффективность их функционирования зависит от состояния и режимов работы систем электропитания. Водоподготовки , водяного охлаждения и др.;

- минимальными значениями параметров демаскирующих физических и химических ( концентрационных ) полей .Этому требованию полностью отвечают химические системы РВ. Функционированию СЭХРВ сопровождаются акустическими и химическими полями ( удаления за борт сжатых газов - СО и Н2 ) .

Специфические требования.

Любая система РВ в соответствии со своим предназначением должна:

- обеспечивать поддержание состава воздуха отсеков по О и СО в соответствии с медико-техническими требованиями в течение заданного времени (для ПЛА - в течение всей автономности для ДПЛ - в установленное в ТТЗ на проектирование время).

Это требование определяет основное предназначение систем РВ как систем непрерывного длительного функционирования с определенным уровнем выходных параметров ( производительности по О и СО) ;

- эффективно функционировать независимо от тепловлажностных параметров и барометрического давления воздушной среды. Этому требованию в наибольшей мере отвечают совмещенные ЭХРВ. Эффективность функционирования химических СРВ и углекислотных подсистем раздельных СЭХРВ зависит от температуры, влажности и барометрического давления;

- обеспечивать поддержание и регулирование коэффициента регенерации в пределах 1,05--1,2 , для совмещенных СЭХРВ с отбором О > 0.9.

В наибольшей мере это требование может быть выполнено при эксплуатации электрохимических систем. Достижение максимума значений К при использовании химических систем ограниченно, так как они зависят от тепловлажностных параметров, давления воздуха, нагрузки, расположения установок;

- электрохимические системы должны иметь частичное резервирование средствами химической регенерации воздуха. Это требование вытекает из необходимости бесперебойного обеспечения обитаемости ПЛ по О и СО. Резервирование СЭХРВ должно предусматривать создание на ПЛА расходного и аварийного запаса химических средств РВ:

- расходный запас предназначается для компенсации дефицита производительности СЭХРВ по О и СОзависящего от эксплуатационной эффективности систем, при отказах или вынужденных отключениях систем (режим «тишина»);

- аварийный запас используется при аварии ПЛ по режиму II , он предусматривается в расчете на наибольшую численность личного состава в каждом по различным готовностям .

Частные требования к системам электрохимической регенерации воздуха:

- электрохимические системы РВ должны обладать производительностью, обеспечивающей 150% численности личного состава на стадии эскизного проекта и 110% штатной численности личного состава находящихся в строю ПЛ;

- должно предусматриваться 100-процентиое резервирование важнейших или наименее надежных элементов (выпрямительных агрегатов, компрессоров, вентиляторов и насосов электролизных установок);

-количество раздатчиков О и аппаратов типа УРМ в отсеках должно быть таким, чтобы их общая производительность по СО и О соответствовала максимальной нагрузке (при всех вариантах размещения личного состава на ПЛ ):

- подпитка электролизеров должна производиться от корабельной системы дистиллята;

- распределение аппаратов УРМ по группам и цикличность работы групп должны быть такими, чтобы суммарная производительность аппаратов одной группы по СО на стадии десорбции не превышала производительности углекислотного компрессора;

- для аппаратов УРМ должен предусматриваться запас блоков ТРП для перезарядки в случае выхода из строя основной за грузки поглотителя .

Частные требования к системам химической регенерации воздуха :

- обладания высокой емкостью по О и СО, сохранение эффективного функционирования в широком диапазоне параметров микроклимата и переменных нагрузок, допущение перерывов в работе ;

- необходимость резервирования числа комплектов В-64 при использовании их в качестве единственного средства регенерации воздуха (из расчета обеспечения 110% штатной численности личного состава) .

Список сокращений

АПЛ аварийная подводная лодка;

ПЛА атомная подводная лодка;

АППУ атомная паропроизводящая установка;

АЭУ атомная энергетическая установка;

ВМБ военно-морская база;

ЗСР зона строгого режима;

ГКП главный командный пункт;

ГЭУ главная энергетическая установка;

НК - надводный корабль;

РБ радиационная безопасность;

РО радиационная обстановка;

РХБЗ радиационная, химическая и биологическая защита;

ТСРК технические средства радиационного контроля;

ВОУ водоопреснительная установка;

Изделие 436 аккумуляторная батарея;

Изделия 2508 торпеды.

1. ЗАДАЧА РАСЧЕТА

Одним из основных факторов, обеспечивающих обитаемость подводной лодки, является газовый состав воздуха. Поддержание газового состава воздуха по кислороду и углекислому газу на ПЛА может осуществляться системой электрохимической регенерации воздуха раздельного типа ЭРВ-М, состоящий из кислородной установки К-4 и аппаратов поглощения углекислого газа типа УРМ-М.

Указанная система должна обеспечивать следующее содержание кислорода и углекислого газа в воздушной среде:

- обитаемых отсеков:

- по кислороду 20 ч 23%;

- по углекислому газу 0,2 ч 0,8% при средней концентрации не более 0,5%;

Задачей расчета является проверка достаточности производительности кислородной установки и определения количества аппаратов УРМ-М по отсекам для выполнения требований тактико-технического задания на ПЛА.

Расчет выполнен с учетом требований ГНТО-пл-68 «Гигиенические нормы и требования к обитаемости пл» и технической документации на систему ЭРВ-М.

2. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Автономность ПЛА А=100 суток (2400 часов).

Штатное количество личного состава Nшт = 137 человек.

Количество личного состава, для которого в соответствии с ГНТО-пл-68 на стадии проекта должна рассчитываться система регенерации, - 1,2Nшт = 56 человек. Распределение личного состава по отсекам по боевой готовности № 1 и № 2 приведено в табл. 1.

Таблица 1

Распределение личного состава по отсекам при боевой готовности № 1 и № 2

№ отсека	1 т.о.	2 жилой	3 ц.п.	4 всп. мех.	5 всп. мех	6 всп. мех	7 реактор.	8 турб.	9 эл.тех.	10 румп. отд.	У
Бг-1	7	7	67	8	8	15	-	10	7	7	136
Бг-2	7	7	73	14	14	6	-	6	5	5	136
Обьём отсека, м3	300	1200	540	540	460	460	400	250	180	180	4510

В третьем отсеке располагаются 2 аккумуляторные ямы.

Зоны отдыха располагается в третьем отсеке (на 25 человек).

СХРВ патронного типа.

Количество кислорода, потребляемое 1 человеком

QO2 = 28 л/час.

Количество углекислого газа выделяемое 1 человеком

QCO2 = 25 л/час.

Скорость выделения окиси углерода qCO по отсекам приведено в табл. 2.

Таблица 2

Скорость выделения окиси углерода по отсекам

Отсек	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Кол-во СО г/час qCO	1,5	1,6	4,2	1,6	1,6(90 при работе опреснительной установки)	1,6		6,4-10	1,6	2,4

Количество углекислого газа, выделяемого водоопреснительной установкой в V отсеке, QCO2 В.О.У. = 90 г/час, количество кислорода QО2 В.О.У. = 2,2 г/час, азота QN2 В.О.У. = 7,5 г/час.

Из двух установок работает одна tР В.О.У. = 18 часов в сутки.

На борту находятся 10 практических изделий 2508

Газовыделения от одного практического изделия 2508, размещаемого в I отсеке, составляет 100 л/сутки.

Состав газов:

- кислорода - 0,2%

- водорода - 1,5 - 60%

- азота - 35 - 88%

В отсеке может одновременно храниться 8 изделий в течении 10 суток и 2 изделия в течении автономности.

Газовыделения от аккумуляторной батареи (изделий 436), состоящей из 224 элементов, расположенной в 2-ом отсеке, в расчёте на один элемент (на основании данных отчета “Испытания аккумуляторов изделия 436 на срок службы” № 78433 - 001 - 76, пр-е п/я В-2156) составляют:

При заряде общая продолжительность заряда 18-20 часов.

Увеличение выделения кислорода и водорода начинается после 4-го часа заряда (по сравнению с выделениями в режиме хранения).

Максимальная скорость выделения кислорода составляет 800 - 900 см3 /мин. в течении двух - трех часов (с 6-го по 9-тый час заряда). С 14-го часа и до конца заряда скорость выделения кислорода становится постоянной 400 - 500 см3 /мин.

Максимальная скорость выделения водорода 900 - 1000 см3 /мин. устанавливается с 10-го часа заряда и держится на этом уровне до конца заряда.

После заряда в течении 6-18 часов.

Выделение кислорода происходит в первые 6 часов при начальной (максимальной) скорости 80 см3/мин.

Выделение водорода продолжается в течении 18 часов после заряда со средней скоростью 30 см3/мин.

При хранении изделий в заряженном состоянии выделяются газы содержащие 98 - 99% водорода и 1 - 2% кислорода.

Скорость выделения водорода QH2 аккумулятором составляет:

- в начале срока службы - 20 см3 /мин.;

(соответственно кислорода QО2 ак. ? 0,2 см3/мин. и ? 2,0 см3/мин.).

При подзаряде. Подзаряды производятся через каждые 6-10 суток. Длительность подзаряда в начале срока службы составляет 10-12 часов и в конце срока службы - 18-20 часов. Выделение кислорода и водорода начинаются с первого часа и продолжается весь подзаряд.

Максимальная скорость выделения кислорода составляет 700 см3/мин. в течении 4-х часов подзаряда (2-ой и 6-ой часы); с 8-го часа и до конца подзаряда скорость выделения кислорода становится постоянной - 400 см3/мин.

Максимальная скорость выделения кислорода составляет 800 см3/мин. и устанавливается постоянной в начале срока службы с 8-го часа подзаряда и в конце срока службы с 18-го - 19-го часа подзаряда.

При разряде. Время разряда 3-5 часов.

В конце срока службы средние скорости выделения:

- кислорода -100-200 см3/мин.

- водорода -800-1200 см3/мин.

Данные по газовыделениям из элементов АБ приведены к температуре электролита 300 С. При повышении температуры электролита на каждые 100 С (в пределах от 20 до 400 С) выделение водорода увеличивается в 2 раза.

Производительность аппарата УРМ-М QCO2 чел./аппарат в зависимости от длительности циклограммы и относительной влажности воздуха, поступающего в аппарат, по данным технических условий ТУ6.16-1793-73 приведена в табл. 3.

 Таблица 3

Производительность аппарата УРМ-М в зависимости от длительности циклограммы и относительной влажности воздуха

Влажность воздуха %	Производительность Qco2 , чел/ап
	СО2 = 0,2ч 0,3%	СО2 = 0,3 ч 0,4%	СО2 = 0,4 ч 0,5%	СО2 = 0,5 ч 0,6%	СО2 = 0,6ч0,7%	СО2 = 0,7 ч0,8%
31 ч 40	Т=10ч.	4	5	6	6,4	6,7	7
	Т=12ч.	3,33	4	4,67	5,13	5,56	6
41 ч 50	Т=10ч.	4	5	6	6,7	7,3	8
	Т=12ч.	3,83	4,91	6	6,7	7,3	8
> 50	Т=10ч.	4	5,5	7	7,4	7,7	8
	Т=12ч.	4	5	6	6,7	7,3	8

Значения производительности аппарата при концентрации углекислого газа 0,3 ч 0,4% ; 0,5 ч 0,6% ; 0,6 ч 0,7 % приведены на основании эксплуатационных данных.

Вентилируемые объемы отсеков Vi и относительная влажность воздуха в них приведены в табл. 4.

В табл. 6 применены следующие сокращения: “в.п.” - верхняя палуба и “ост.” - остальные палубы.

Для обеспечения работы аппаратов при влажностях воздуха более 40 % в III и IV отсеках предусматривается забор воздуха в аппараты осуществлять из района подачи охлажденного воздуха в помещения, где местная температура воздуха будет 20 ч 30оС и влажность более 40 %.

Таблица 4

Вентилируемые объемы отсеков ПЛА и относительная влажность воздуха в них

Отсек	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Вентилируемый объем, м3	300	1200	540	540	460	460	400	250	180	180
Относительная влажность, %	50 в п 30 ост	>20	40 в п 30 ост	>20	>20	>20	-	>20	>20	>20
Температура, оС	25 в п 30 ост	40	27 в п 35 ост	40	40	40	-	40	40	40

3. РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА АППАРАТОВ ПОГЛОЩЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Количество аппаратов Н в соответствии с ГНТО-пл-68 выбирается для каждого отсека исходя из наибольшего количества личного состава, находящегося в отсеке по готовностям №1 и №2 по формуле:

где: N - наибольшее количество личного состава в отсеке по готовностям №1 и №2 с учетом запаса и потребностей на

технические нужды, чел.

QCO2 ап. - производительность аппарата УРМ-М при тепловлажностных параметрах воздуха на входе в аппараты в данном отсеке при расчетной концентрации углекислого газа 0,4ч0,5%.

1-й отсек: Н = 7/6=2 аппарата;

2-й отсек: Н = 7/6= 2 аппарата;

3-й отсек: Н = 73/6 = 13 аппаратов;

4-й отсек: Н = 14/6=3 аппарата;

5-й отсек: Н = 14/6= 3 аппарата;

6-й отсек: Н = 15/6 = 3 аппарата;

7-й отсек: - ;

8-й отсек: Н = 10/6=2 аппарата;

9-й отсек: Н = 7/6= 2 аппарата;

10-й отсек: Н = 7/6 = 2 аппарата.

Количество углекислого газа, образующегося при дожигании окиси углерода, определяется из условия, что при дожигании 1г СО образуется 0,8 л СО2, что эквивалентно поступлению СО2 от

В соответствии с данными табл. 3 увеличение нагрузки на аппараты УРМ-М за счёт углекислого газа, образующегося при дожигании окиси углерода в 1,2,3,4,6,7,8,9,10-ом отсеках будет соответственно 0,05; 0,05; 0,14; 0,05; 0,05; 0,05; - ; 0,2; 0,05; 0,08 чел.

Увеличение нагрузки от водоопреснительной установки в V помещении составит:

Здесь: QCO2 ВОУ = 90 г/час - количество углекислого газа, выделяющегося из водоопреснительной установки;

гCO2 = 2 г/л - удельный вес углекислого газа;

tPВОУ = 18 часов - время работы водоопреснительной установки за сутки.

Суммарные нагрузки на аппараты отсека (N чел.) и количество аппаратов, определенное по формуле 1, приведены в табл. 5.

Таблица 5

отсек	1	2	3	4	5	6	8	9	10
Сум. нагр. на аппар. отсека(чел)	БГ-1	Nшт.	7.05	7.05	67.14	8.05	8.05	15.05	10.2	7.05	7.08
		1.2Nшт.	9.05	9.05	77.14	10,05	10,05	18,05	12,2	9,05	9.08
	БГ-2	Nшт.	7.05	7.05	73,14	14,05	14,05	6,05	6,2	5,05	5,08
		1.2Nшт.	9.05	9.05	85,14	17,05	17,05	7,05	7,2	6,05	6,08
Расч. кол-ва аппаратов	БГ-1	Nшт.	2	2	12	2	2	3	2	2	2
		1.2Nшт.	2	2	13	2	2	3	2	2	2
	БГ-2	Nшт.	2	2	13	3	3	2	2	2	2
		1.2Nшт.	2	2	15	3	3	2	2	2	2

При дальнейшем расчете для оптимизации количества аппаратов с учётом возможностей их размещения на ПЛА следует учитывать такие факторы:

- установка в I отсеке аппарата УРМ-М, имеющего загрузку 9.05, не может быть признана целесообразной из-за необходимости обеспечения в этом отсеке минимальных помех гидроакустическому комплексу;

- установка аппарата УРМ-М в VIII, X отсеках также нецелесообразна, т.к. аппараты в отсеках имеют нагрузку 21.28 чел.;

- для обеспечения очистки воздуха от углекислого газа в I , IV, VI, VIII и X отсеках целесообразно принять периодическое перемещение воздуха этих отсеков со II, III, V и IX отсеками соответственно, а количество аппаратов во II, III, V и IX отсеках выбирается с учетом потребностей I , IV, VI, VIII и X отсеков;

- для обеспечения регенерации воздуха в VI,VII,VIII отсеках достаточно 4 аппаратов УРМ-М, учитывая, что суммарная нагрузка на аппараты ? 18 человек и имеется возможность периодического перемешивания воздуха, а также предусмотрен специальный трубопровод для отбора воздуха и углекислого газа, выделяющегося от водоопреснительной установки.

В табл.5 определено количество аппаратов УРМ-М без учета, что по готовности №2 в III отсеке аппаратами УРМ-М должна обеспечиваться также и очистка воздуха в профилактории. Для расчета количества аппаратов УРМ-М, подключаемых по готовности №2 для работы на помещения профилактория, исходя из данных табл. 2 определены выделения углекислого газа по помещениям профилактория. Результаты расчета количества аппаратов для случаев нахождения в помещении профилактория 25 чел. (вариант нахождения на ПЛ личного состава в количестве №шт.) и 30 чел. (нахождения на ПЛ личного состава в количестве 1,2№шт. и более) приведены в табл.6. В этой таблице также приведены данные по потреблению кислорода которые будут использованы в дальнейших расчетах.

Таблица 6

Результаты расчета количества аппаратов для случаев нахождения в помещении профилактория 25 чел.

Наименование помещения профилактория	Основные помещения	Салон	Спортзал	Всего салон + спортзал	Помещение водных процедур	Всего в профилак-тории
	Nшт.	1.2 Nшт.	Nшт.	1.2 Nшт.	Nшт.	1.2 Nшт.	Nшт.	1.2 Nшт.	Nшт.	1.2 Nшт.	Nшт.	1.2 Nшт.
Кол-во людей Потребление О2,л/час Выделение угл. газа, л/час	5	6	5	6	5	6	10	12	10	12	25	30
	140	168	140	168	420	504	560	672	420	504	1120	1344
	125	150	125	150	375	450	500	600	380	456	1005	1206
Расчетное кол-во аппаратов УРМ-М, шт.	1,5	1,8	1,5	1,8	1,5	1,8	3	3,6	3	3,6	7,5	9
Принятое кол-во аппаратов УРМ-М, шт.	2	2	См. графы “Всего салон + спортзал ”	3	4	3	4	13	17

Учитывая ограниченные возможности размещения аппаратов УРМ-М на ПЛА, а также возможности оптимизации режимов их использования, принято следующее количество аппаратов и их распределение по отсекам (табл. 7.).

Таблица 7

Принятое по результатам расчета количество аппаратов и их распределение по отсекам

Отсек (помещение)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	?
Принято аппаратов УРМ-М	-	4	27	-	8	-	р	-	6	-	45

4.ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АППАРАТОВ

По готовности № 1 - все аппараты работают на обработку воздуха в отсеках, где они расположены. Предусмотрено периодическое перемешивание воздуха между I и II отсеком; IV, V и VI отсеком, VIII, IX и X отсеками. 7 аппаратов профилактория работают на III отсек.

По готовности № 2, при функционирующем профилактории - 17 аппаратов III отсека работают на помещения профилактория, 10 на III отсек; 8 V отсека на IV, V и VI; 6 IX -на VIII, IX и X. Перемешивание аналогично БГ-1.

По готовности № 2, при бездействующем профилактории - аналогично БГ-2 при действующем.

В случае необходимости полной герметизации III отсека, являющегося отсеком - убежищем, при нахождении в нём личного состава в количестве, соответствующем БГ-2, 27 аппаратов III-го отсека обеспечат поддержание концентрации СО2 в заданных пределах.

Количество аппаратов определено исходя из необходимости обеспечения норм ГНТО-пл-68 по СО2 для 120 % численности л/с (1,2 Nшт.).

Исходя из выбранного распределения аппаратов для 1,2Nшт. и 1,5Nшт. рассчитаны суммарные нагрузки на аппараты УРМ-М по отсекам Ni при различных готовностях с учетом работы профилактория и определены максимальные расчетные концентрации при неограниченных по времени готовностях №1 и №2. Результаты расчета приведены в табл.8.

Таблица 8.

Суммарные нагрузки на аппараты УРМ-М по отсекам

Отсек	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Количество аппаратов работающих на отсек (шт)	Гот. № 1	-	4	17	-	8	-	-	-	6	-
	Гот. № 2	-	4	27/10	-	8	-	-	-	6	-
Суммарная нагрузка на аппараты отсека (чел.) NЯ	Гот. № 1	Nшт.	7,05	7,05	67,05	8,05	8,05	15,05	-	10,2	7,05	7,05
		1,2 Nшт.	9,05	9,05	77,05	10,05	10,05	18,05	-	12,2	9,05	9,05
		1,5 Nшт.	10,05	10,05	103,05	12,05	12,05	22,05	-	15,2	10,05	10,05
	Гот. №2	Nшт.	7,05	7,05	73,05	14,05	14,05	6,05	-	6,2	5,05	5,05
		1,2 Nшт.	9,05	9,05	85,05	17,05	17,05	7,05	-	7,2	6,05	6,05
		1,5 Nшт.	10,05	10,05	110,05	21,05	21,05	9,05	-	9,2	7,05	7,05
Нагрузка на один аппарат (чел/ап.)	Гот. № 1	Nшт.	-	3,5	4	-	3,8	-	-	-	4,05	-
		1,2 Nшт.	-	4,5	4,5	-	4,77	-	-	-	5,05	-
		1,5 Nшт.	-	5,03	6,06	-	5,77	-	-	-	5,88	-
	Гот. №2	Nшт.	-	3,5	2,7	-	4,27	-	-	-	2,7	-
		1,2 Nшт.	-	4,5	3,1	-	5,14	-	-	-	3,22	-
		1,5 Nшт.	-	5,03	4,1	-	6.39	-	-	-	3,88	-
Расчетная концентрация CO2 (%)	Гот. № 1	Nшт.	см. п.3.20. табл. 13	0.2	0.3	0.3	0.4	0.2	-	0.65	0.2	см. п.3.20. табл. 13
		1,2 Nшт.		0.2	0.3	0.4	0.45	0.2	-	0.65	0.2
		1,5 Nшт.		0.3	0.5	0.7	0.7	0.3	-	0.8	0.25
	Гот. №2	Nшт.	см. п.3.20. табл. 13	0.2	0.2	0.3	0.2	0.3	-	0.6	0.35	см. п.3.20. табл. 13
		1,2 Nшт.		0.9	0.9	0.4	0.9	0.5	-	0.6	0.35
		1,5 Nшт.		0.3	0.3	0.55	0.3	0.6	-	0.8	0.45

Время нарастания (падения) концентрации углекислого газа во II отсеке может быть определено по формуле:

где ССО2 нач. и ССО2 кон. - начальная и конечная концентрации углекислого газа, в диапазоне которых для аппарата принимается постоянная производительность.

Для расчетов диапазоны концентрации ССО2 кон. ч ССО2 нач. принимаются 0,2 ч 0,3; 0,3 ч 0,4; 0,4 ч 0,5; 0,5 ч 0,6; 0,6 ч 0,7; 0,7 ч 0,8%; этим концентрациям соответствует производительность аппарата.

QCO2 ап. 4 чел/ап.; 5 чел./ап.; 6 чел./ап.; 6,7 чел./ап.; 7,8 чел./ап.; 8 чел./ап.

При формула принимает вид:

Производим:

- расчет времени падения концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,2 N шт.:

Начальная концентрация углекислого газа 0,3%.

Гот.№1 nап. = 17; QCO2 ап. = 4 чел./ап.; NЯ = 73,05 чел.

Время падения концентрации с 0,3% до 0,2% :

- расчет времени нарастания концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,2 N шт.,профилакторий работает:

Гот.№2 nап. = 27; QCO2 ап. = 4 чел./ап.; NЯ = 85,05 чел.

Время роста концентрации с 0,2% до 0,3%

Нарастания концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,2 N шт., профилакторий работает, не будет.

- расчет времени нарастания концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,2 N шт.,профилакторий не работает:

Гот.№2 nап. = 10; QCO2 ап. = 4 чел./ап.; NЯ = 85,05 чел.

Время роста концентрации с 0,2% до 0,3%

Время роста концентрации с 0,3% до 0,4%

Время роста концентрации с 0,4% до 0,5%

Время роста концентрации с 0,5% до 0,6%

Время роста концентрации с 0,6% до 0,7%

Время роста концентрации с 0,7% до 0,8%

- расчет времени падения концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,5 N шт.:

Начальная концентрация углекислого газа 0,5%.

Гот.№1 nап. = 17; QCO2 ап. = 6 чел./ап.; NЯ = 103,05 чел.

Время падения концентрации с 0,5% до 0,4% :

Время падения концентрации с 0,4% до 0,3% :

Время падения концентрации с 0,4% до 0,3% :

- расчет времени нарастания концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,5 N шт.,профилакторий работает:

Гот.№2 nап. = 27; QCO2 ап. = 4 чел./ап.; NЯ = 110,05 чел.

Время роста концентрации с 0,2% до 0,3%

Время роста концентрации с 0,3% до 0,4%

Нарастания концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,5 N шт.,профилакторий работает, не будет выше 0,3%.

- расчет времени нарастания концентрации углекислого газа в III отсеке при количестве личного состава 1,5 N шт., профилакторий не работает:

Гот.№2 nап. = 10; QCO2 ап. = 4 чел./ап.; NЯ = 110,05 чел.

Время роста концентрации с 0,2% до 0,3%

Время роста концентрации с 0,3% до 0,4%

Время роста концентрации с 0,4% до 0,5%

Время роста концентрации с 0,5% до 0,6%

Время роста концентрации с 0,6% до 0,7%

Время роста концентрации с 0,7% до 0,8%

На основании расчета построены графики (см. рис.1).

Рисунок 1

График изменения концентрации углекислого газа в III отсеке

Из графиков можно сделать вывод, что установление конечных концентраций идет сравнительно быстро, а снижение концентрации медленно

Учитывая, что в I, IV, VI, VIII и X отсеках не предусматривается установка аппаратов УРМ-М рассчитаем увеличение концентрации углекислого газа Д СЯ в этих помещениях в течении суток.

Результаты расчета для I, IV, VI, VIII и X отсека представлены в табл. 9.

Таблица 9.

Результаты расчета нагрузки на аппарат и увеличения концентрации углекислого газа для i отсека

I отсек Vi=300м³

Готовность	Готовность № 1	Готовность № 2
Кол-во л.с. на ПЛ	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.
Нагрузка Nй чел.	7,045	9,05	10,05	7,05	9,05	10,05
Увеличение конц. СО2 ДСI % за сутки	1,41	1,81	2,01	1,41	1,81	2,01

IV отсек Vi=540м³

Готовность	Готовность № 1	Готовность № 2
Кол-во л.с. на ПЛ	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.
Нагрузка Nй чел.	8,05	10,05	12,05	14,05	17,05	21,05
Увеличение конц. СО2 ДСI % за сутки	0,89	1,11	1,33	1,56	1,89	2,33

Таблица 9.

VI отсек Vi=460м³

Готовность	Готовность № 1	Готовность № 2
Кол-во л.с. на ПЛ	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.
Нагрузка Nй чел.	15,05	18,05	22,05	6,05	7,05	9,05
Увеличение конц. СО2 ДСI % за сутки	1,96	2,35	2,876	0,789	0,919	1,18

VIII отсек Vi=250м³

Готовность	Готовность № 1	Готовность № 2
Кол-во л.с. на ПЛ	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.
Нагрузка Nй чел.	10,2	12,2	15,2	6,2	7,2	9,2
Увеличение конц. СО2 ДСI % за сутки	2,45	2,93	3,648	1,48	1,73	2,208

X отсек Vi=180м³

Готовность	Готовность № 1	Готовность № 2
Кол-во л.с. на ПЛ	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.	Nшт.	1,2 Nшт.	1,5 Nшт.
Нагрузка Nй чел.	7,08	9,08	10,08	5,08	6,08	7,08
Увеличение конц. СО2 ДСI % за сутки	2,36	3,03	3,6	1,7	2,03	2,36

На основании данных, полученных в п.3.19.,определены концентрации углекислого газа в I, IV, VI, VIII и X, получающиеся в этих помещениях в результате перемешивания воздуха.

Учитывая, что система вентиляции и кондиционирования обеспечивает перемешивание воздуха между I и II отсеками с производительностью не менее 2000 м3/час; между III и IV отсеками с производительностью не менее 2000 м3/час; между V и VI отсеками с производительностью не менее 1000 м3/час; между VIII, IX и X отсеками с производительностью не менее 200 м3/час длительность перемешивания воздуха между указанными отсеками, учитывая их вентилируемые объемы, будет 0,5 ч 1 час. Результаты расчета концентраций приведены в табл. 10