МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА СКАФАНДРА ДЛЯ ВЫХОДА В ОТКРЫТЫЙ КОСМОС

© Т.В.Матюшев, Н.Н.Хабаровский
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2001 г.

Одной из важнейших задач при проектировании индивидуальных систем жизнеобеспечения является создание среды обитания в выходных космических скафандрах При проектировании скафандров необходимо исследование температурно-влажностных полей в скафандрах. Решение этой задами представляет исключительную сложность в связи с ограниченным объемом газовой среды и осложненным тепло- и массообменном в стесненных условиях.

В общем случае такие величины, как влагоемкость материала, коэффициент влагопроводности, коэффициент влагообмена, плотность, тепдоемкость, коэффициент теплопроводности, зависят как от потенциала влажности, так и от температуры. Эксперименты и численные расчеты показали, что интервал изменения температур при штатном режиме дня каждого из слоев материала скафандра довольно мал, и влияние изменения температур на параметры материалов, используемых в скафандре, незначительно. В случае нештатных режимов изменения параметров учитываются введением поправок, в зависимости от скорости нарастания температуры.

Для расчета температурно-влажностных полей в скафандре проведено совместное решение задачи тепло- и массопереноса в элементе. Полученная система уравнений решалась комбинированным методом на основе аналитического и численного решений.

Расчет поля потенциала влажности в элементе проведен аналитически, но решение для поля температур представляло большую сложность, вследствие нелинейности как самих уравнений, так и граничных условий. Поэтому значение поля температур вычислялось численными методами.

В результате расчетов, проведенных на модели, были определены такие интегральные характеристики скафандра, как общее количество отводимой теплоты, количество теплоты, отводимое костюмом КВО, количество влаги, отводимой системой вентиляции, влаги, аккумулируемой в различных слоях скафандра.

Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных для скафандра «Орлан» показало, что разность между значениями температуры, влажности, потоков тепла и влаги, а также других параметров системы, полученных в результате моделирования, отличались не более, чем на 13% от полученных в натуральных экспериментах.