СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ВАКУУМНОГО КОСТЮМА
PREVENTIVE VACUUM SUIT CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к области космической техники, в частности, к устройствам, создающим отрицательное давление вокруг нижней части тела человека в процессе проведения научных исследований и экспериментов в условиях невесомости, при выполнении бортовых тренировок с целью профилактики неблагоприятного воздействия невесомости на человека и может быть использовано в космонавтике и медицине.
Известен комплект «Чибис» («Комплект «Чибис». Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2АП-9000-00 ТО, ОАО «НЛП «Звезда» (п/я А-3927), 1975 г.), содержащий профилактический вакуумный костюм (ПВК) и систему управления ПВК, которая принята за прототип.
ПВК предназначен для проведения профилактических тренировок космонавтов на борту космической станции. ПВК создает задержку крови в нижней части тела космонавта, имитируя земное состояние кровеносной системы, и позволяет снизить последствия длительного пребывания космонавта в условиях невесомости.
Система управления известного ПВК состоит из насоса, ручки управления насосом (тангенты), прибора контроля разрежения внутри ПВК (манометра) и регулятора разрежения.
При проведении профилактической тренировки космонавт надевает ПВК, вручную с помощью тангенты включает насос, а затем на основании показаний манометра устанавливает и непрерывно поддерживает величину разрежения внутри ПВК, заданную программой тренировки.
В процессе проведения тренировки происходит незначительный естественный приток наружного воздуха внутрь ПВК, что объясняется невозможностью обеспечения полной герметизации ПВК в районе прилегания герметизирующей шторки, располагаемой в области пояса космонавта. Следствием этого является постепенное отклонение измеряемой величины разрежения внутри ПВК от величины разрежения, заданной программой тренировки. Космонавт должен вручную компенсировать данное отклонение путем периодического включения или выключения насоса. Также, для поддержания заданного уровня разрежения внутри ПВК, космонавт может использовать регулятор разрежения, подбирая оптимальную степень открытия его входного отверстия.
Как правило, каждая тренировка включает в себя несколько последовательных ступеней с различными величинами разрежения. Каждая ступень имеет длительность 1…5 минут, а вся тренировка может длиться до 60 минут. В процессе тренировки, помимо контроля величины разрежения внутри ПВК, космонавт должен выполнять физические упражнения, заданные программой его работы.
Все действия по управлению ПВК в процессе тренировки выполняются космонавтом полностью вручную.
Существенными недостатками известного прототипа, отмеченными при эксплуатации, являются следующие.
1. Повышенная психофизическая нагрузка на космонавта вследствие постоянной концентрации его внимания на контроле и поддержании заданного разрежения внутри ПВК в течение всего времени тренировки.
2. Отсутствие средства регистрации значений текущего разрежения в ПВК, вследствие чего невозможно в полном объеме выполнить последующий анализ медико-биологических показателей космонавта без знания характера фактического протекания процесса выполнения разрежения в процессе тренировки.
3. Отсутствие средства сигнализации космонавту в случае возникновения нештатной ситуации, например, отклонения величины разрежения в ПВК относительно заданного разрежения на величину, превышающую допустимый порог, что может нанести вред здоровью космонавта.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик системы управления ПВК с целью упрощения процесса проведения тренировки и снижения излишней нагрузки на космонавта в условиях его работы на космической станции.
Поставленная задача решается тем, что в систему управления ПВК дополнительно введены датчик давления, блок управления, электропневмоклапан. ПВК дополнительно оснащен технологическим выходом для подключения датчика давления и отверстием для размещения электропневмоклапана, причем технологический выход для подключения датчика давления подключен к входу датчика давления, выход датчика давления подключен к входу блока управления, выход блока управления подключен к входу электропневмоклапана, который конструктивно размещен в отверстии на корпусе ПВК.
Изобретение поясняется фигурами 1, 2, 3.
На фиг. 1 представлена структурная схема известной системы управления ПВК.
На фиг. 2 представлена структурная схема заявляемой системы управления ПВК.
На фиг. 3 представлен пример профиля изменения давления одной из тренировок.
Заявляемая система управления ПВК состоит из ручки управления (тангенты) 1, насоса 2, прибора контроля разрежения внутри ПВК (манометра) 3, регулятора разрежения 4, датчика давления 5, блока управления 6, электропневмоклапана 7.
Блок управления 6 реализован на базе персонального компьютера планшетного типа со специальным программным обеспечением, включающим в себя функции ввода данных, управления, регистрации и архивации полученных результатов тренировок.
Работа заявляемой системы управления ПВК может происходить в ручном или автоматическом режимах.
В ручном режиме блок управления 6 выключен, и тренировка выполняется в порядке, описанном выше для известной системы управления.
В автоматическом режиме блок управления 6 включен, причем для тренировки космонавт может выбрать в нем любую из заранее заданных тренировок или создать произвольный дополнительный вид тренировки.
Для выполнения тренировки космонавт должен выполнить запуск выбранной программы тренировки в блоке управления 6.
Задача блока управления 6 заключается в автоматической выработке команд управления электропневмоклапаном 7 на основании сравнения величины текущего разрежения внутри ПВК, измеряемого датчиком давления 5, с величиной разрежения в текущий момент выбранной программы тренировки.
Так, если текущее разрежение выше заданного разрежения, то блок управления 6 выдает на электропневмоклапан 7 команду на его открытие с целью уменьшения разрежения внутри ПВК. И наоборот, если текущее разрежение ниже заданного разрежения, то блок управления 6 выдает на электропневмоклапан 7 команду на его закрытие с целью увеличения разрежения внутри ПВК.
Описанный процесс автоматического управления выполняется непрерывно в течение всей тренировки, длительность которой определяется профилем изменения давления данной тренировки.
Блок управления 6 в дополнение к заданным тренировкам позволяет создавать произвольные дополнительные виды тренировок, не требуя при этом изменения состава или структуры заявляемой системы управления ПВК.
Также блок управления 6 в процессе тренировки выполняет регистрацию текущей и заданной величин разрежения с их привязкой к временной шкале. По завершении тренировки эти данные сохраняются в файле данных, что позволяет в дальнейшем выполнить сопоставление изменения разрежения внутри ПВК с медико-биологическими показателями космонавта, регистрируемыми в процессе его тренировки.
Кроме этого, блок управления 6 в процессе тренировки выполняет контроль отклонения текущего разрежения внутри ПВК относительно заданного разрежения. Если данное отклонение превысило допустимый порог, то блок управления 6 включает звуковую и световую сигнализацию для привлечения внимания космонавта с целью устранения возникшей нештатной ситуации.
Помимо этого, блок управления 6 дает космонавту возможность выполнить аварийное завершение тренировки путем подачи команды на открытие электропневмоклапана 7, что позволяет восстановить нормальное давление внутри ПВК с максимально возможной скоростью.
Также блок управления 6 имеет возможность выполнения обновления специального программного обеспечения, что позволяет изменять алгоритм работы заявляемой системы без ее конструктивной доработки, не требуя изменения состава или структуры заявляемой системы управления ПВК.
Таким образом, заявляемая система управления профилактического вакуумного костюма позволяет упростить процесс проведения тренировок и снизить излишнюю нагрузку на космонавта в условиях его работы на космической станции.