Введение к работе
"^ /Aicryaj
^Актуальпостьтемы. В условиях космическою полета сохранение здоровья и поддержание рабоюспособности экипажа орбитальной космической станции (ОКС) в значительной степени завися г от качества потребляемой питьевой воды. Качество воды, характеризуемое рядом физико-химических показателей, должно быть оптимальным для организма человека и стабильным по солевому составу и органо-лешнческнм показаіелям. По рекомендациям ИМБП и КНИИОнКГоптимальные уровни ионпоіососіавапиіьевой воды, mi/ji: Са"* = 30-5-60;Mg" =6-ь85; Na+ = = 3-15; К+ = 1,2-6,2; llCOj = 23-b397;cr = l8-7l;SO'" = 6 + 250.Эти пока-заіели оиределяюіся не только количеством входящих в состав питьевой воды солей, но и сооиюшением минеральных компонентов. Фактор «привыкания» человека к воде определенной минерализации оказывает также большое влияние на вкусовые ощущения.
1'езулыагы экспериментальных и клинико-физиолоінческіїх исследований hoi реблепня человеком опресненной воды показывают, что вода с низким уровнем минерализации неблаї оприятно влияет па минеральный и водный обмен организма человека и можетвьізьіваїьпарушения в системе кровообращения организма.
Для обеспечения экипажа пшьевой водой в условиях дли і ельных космических полеіов применяется вода, реіенерпрованіїая из конденсаіа аімосферной влаш и урины, и вода, образующаяся при рабоіез\ііекірохимических іенераіоров знері ни (ЭХГ). Реіенеріїрованная вода является деминерализованной и должна быть насыщена попами солей для придания ей физиологически полноценных свойств. С эти целью используются системы кондиционирования воды, осуществляющие минерализацию (солепасыщенне) деминерализованной воды с целью максимальною приближения ее попкою состава к нормативным параметрам и консервацию воды ионным серебром.
Применяемые в настоящее время на Международной космической станции (МКС)системы кондиционирования воды нмеїогсущесівенньїе недостатки: мине-
Г'ОС, НАЦИОНАЛЬНАЯ .7-
БИБЛИОТЕКА СІІ О»
рализоваиная в системе регенерации воды из конденсата атмосферной влаги (Российский сегмент МКС) вода не имеет стабильного ионного состава, а минерализованная органическими солями вода из ЭХГ "Шаттл" (Американский сегмент МКС) обладает неприятным вкусом и не соответствует требованиям нормативов.
Кроме того, существует потребность в разработке эффективных установок для доочистки воды запасов при наземной водоподготовке от хлороформа п избыточного содержания ионов железа.
Настоящая работа является составной частью НИ и ОКР, направленных на повышение качества питьевой воды на МКС на основе исследования новых способов к разработки устройств для кондиционирования питьевой воды в системах водообеспе-чення космических аппаратов и при наземной водоподготовке.
1 Іель исследования: раїработка высокоэффективных способов и устройств
для получения физиологически полноценной питьевой воды на борту косми-
ческихлппаратов и в системах наземной водоподготовки.
Основные решенные задачи:
1. Выбор состава солевых концентратов и определение области их стабильности.
2 Проведение экспериментально-теоретического анализа способа прямого
дозирования солевых концентратов при минерализации регенерированной
воды в условиях космического полета и разработка технологии и устройств
для его реализации.
-
Исследование устойчивости солевых концентратов при воздействии экстремальных факторов космического полета.
-
Проведение экспериментально-теоретического анализа мембранного и мембранно-контактного способов минерализации регенерированной воды и разработка устройств для их реализации.
-
Разработка технологий и устройств для доочистки питьевой воды запасов
от ионов железа и хлороформа в системах наземной водоподготовки. -4-
І Іаучмая новизна работы определяется:
^установленной взаимосвязью между количеством и составом солевых
концентратов и параметрами их дозирования, соответствующих норми
рованному качеству получаемой минерализованной воды;
>обоснованием возможности получения солевых концентратов со ста
бильными свойствами при длительном хранении и воздействии радиации,
ь климатических и механических факторов космического полета;
Урезультатами экспериментально-теоретического анализа разработанного
* способа прямого дозирования солевых концентратов с высоким содержанием
хлоридов в деминерализованную воду с промежуточным обменом ионов
, хлора на гидрокарбоиат-ионы, защищенного Патентом Российской Федерации;
У экспериментально-расчетными соотношениями, полученными при
разработке технологий и испытаниях аппаратуры для осмотического и
мембранно-контактного способов кондиционирования регенерированной
воды на основе полимерных мембран, минеральных солей и катионита.
Практическая ценность работы заключается в:
^разработке для МКС системы соленасыщения на основе предложенного
способа прямого дозирования с промежуточным ионным обменом; >разработке технологий и аппаратуры для осмотического и мембранно-контактного способов минерализации регенерированной воды; Уразработке и внедрении устройств для доочистки питьевой воды от ионов
железа и хлороформа в системе наземной водоподготовки; Уреализации предложенных способов кондиционирования воды в разработанных бытовых приборах для получения высококачественной питьевой воды. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением известных и апробированных методов расчета, метода полнофакторного планирования эксперимента при постановке натурных испытаний, сопоставлением расчет ных данных с экспериментальными результатами.
Основные положення, выносимые на защиту:
-
Совокупность результатов исследовании но составу исходных солевых концентратов и по их дозированию в зависимое пі от применяемых технолог ий соле-насыщения.
-
Способы кондиционирования регенерированной деминерализованной воды и устройства для их реализации в условиях космического полета.
-
Результаты экспериментально-теоретических исследований и испытаний системы соленасыщения.
Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на:
XIV Гагаринских научных чтениях но космонавшкеи авиации, г.Москва, 1984г.;
Научно-техническом совете ОАО «НИИхиммаш», г. Москва, 1987+1989 г.г., 2003 г.;
>Постоянно-действующем научно-техническом семинаре «Проблемы проектирования регенерацнонных снег ем жизнеобесі іечения» при Секции «Системы регенерации газов и жидкостей на борту летательных аппаратов» Гаї а-ринских научных чтений но космонавтике и авиации, г. Москва, 1989 г.;
>ХХ1 Гагаринских научных чтениях по космонавтике и авиации, г. Москва, 1991 г.;
>Российской конференции «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защп та человека в экстремальных условиях», г. Москва, 2000 г.;
> Всероссийской конференции «Проблемы обитаемости в іермообьектах», г.
Москва, 2001 г.;
>5-ой Международной научно-практической конференции «Пилотируемые
полеты в космосе», Звездный городок, Московская область, 2003 г. Публикации. Основные результаты работы изложены в двух опубликованных научно-технических статьях, двух научно-технических отчет ах и чет ырех Паїен і ах РФ. Внедрение результатов работы. Результаты внедрены в практику создания сие-
і см кондиционирования регенерированной воды на боргу космических аппаратов и систем наземной водонодгоговки в:
>-ОАО "1ІИ1 Іхнммаш" - при разработке системы соленасыщепня и входящих в
нее блоков для МКС; >РКК "Энергия" - при разработке блоков системы наземной подготовки воды
запасов; >П1Ц РФ-ИМБП РАН - при разработке технологии получения минерализованной поды; ЖТЦК "Космос" - при создании бытовых агрегатов водоочистки АВ-1КС
"Космос -LASS" и АВ-2 "Космос- LASS", выпускаемых серийно; >РП1ИИЦПК им. IO.A. Гагарина - при наземных испытаниях систем жизнеобеспечения Служебного модуля МКС. Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и содержи г 157 стр., включая: 120 стр. текста, 25 таблиц, 44 рис., 147 наименований источников литературы.
