Устройство для обеспечения работоспособности личного состава обитаемого отделения военной гусеничной машины в условиях низких температур
DEVICE FOR ENSURING THE OPERABILITY OF THE PERSONNEL OF THE HABITABLE COMPARTMENT OF A MILITARY TRACKED VEHICLE AT LOW TEMPERATURES

Изобретение относится к системам отопления, устанавливаемых на военных гусеничных машинах (ВГМ).
В соответствии с ГОСТ 16350-80 более 70% территории Российской Федерации относится к зоне сурового климата. Эта зона характеризуется продолжительностью зимнего периода от 240 до 320 суток, минимальными температурами от минус 40 до минус 70°С. В этой зоне помимо продолжительных периодов низких температур часто возникают сильные ветры скоростью 25 м/с и выше.
В системах отопления ВГМ в качестве отопителя используются отопительные установки, которые предназначены для работы при температурах окружающего воздуха от плюс 20 до минус 45°С и в качестве вентилятора при температуре от плюс 50 до минус 45°С. Электрооборудование установок рассчитано на питание от аккумуляторных батарей или сети постоянного тока. Установки имеют два режима работы - частичный и полный. При работе в качестве отопителя частичный режим рекомендуется только для запуска.
Известны аналоги систем отопления, которые предназначены для обогрева отделения управления в зимнее время. На гусеничных машинах (ГМ) 5969, 5957, 5967 и 5962 применена отопительно-вентиляционная установка ОВ65, на машине 5979 - ОВ95. Отопительно-вентиляционная установка ОВ95 имеет одинаковое устройство с ОВ65, отличается только габаритами и теплопроизводительностью.
Из изученных аналогов в качестве прототипа взята система отопления ГМ 5969 (см. МАШИНЫ ГУСЕНИЧНЫЕ 5969, 5957, 5962, 5979, 5967. Руководство по эксплуатации. Часть 1. Техническое описание 5969.050000.000 РЭ, 001.50.04 Система отопления, с. 99-100), содержащие отопительно-вентиляционную установку ОВ65, топливный бак, фильтр-отстойник, электромагнитный клапан, вентилятор, патрубок отвода подогретого воздуха в отделение управления.
Данные системы отопления не обеспечивают оптимальные и безопасные условия для работы личного состава в особых условиях эксплуатации (в условиях арктического региона). При запуске отопителя из-за низкого напряжения в бортовой сети снижается эффективность насосного агрегата и область горения пламени смещается к завихрителю, что выводит его из строя (прогоранию) (фиг. 1).
Второй особенностью работы системы отопления является требование по герметичности обитаемого отделения ВГМ. Забор воздуха на нагрев должен осуществляться в таком месте, где исключена возможность попадания в него пыли, отработавших газов и других вредных примесей. В герметичных объектах система подачи воздуха на нагрев должна быть выполнена таким образом, чтобы:
исключалась возможность работы установки с забором на нагрев только наружного воздуха;
при работе установки с забором воздуха на нагрев только из объекта, обязательно обеспечивался доступ в объект свежего воздуха в количестве, достаточном для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий.
В местах прохода трубопроводов, отводящих нагретый воздух, через сгораемые конструкции отапливаемого объекта должна быть выполнена противопожарная разделка.
Бездымная, устойчивая работа отопительной установки обеспечивается правильным подбором системы трубопроводов для подачи воздуха на горение и отвода отработавших газов.
Места забора воздуха на горение и отвода отработавших газов выбираются в процессе испытаний опытных образцов объектов таким образом, чтобы:
обеспечивалась работоспособность смонтированной на объекте установки как на стоянке, так и при движении объекта;
исключалась возможность попадания отработавших газов в воздух на горение.
Сечение и длина трубопроводов, подающих воздух на горение и отводящих отработавшие газы, не должны оказывать значительного влияния на производительность нагнетателя установки. Для обеспечения полного сгорания топлива расход воздуха, идущего на горение, на полном режиме работы должен быть не менее 20 кг/ч для установок типа ОВ65 и 30 кг/ч для установок типа ОВ95.
Кроме этого данные системы имеют значительную потребляемую мощность, особенно при форсированном нагреве. При этом увеличивается в целом время выполнения поставленных боевых задач, что является существенным недостатком в системе основных мероприятий обеспечения готовности подразделений.
В настоящее время во взятом прототипе система отопления обеспечивает обогрев отделения управления в зимнее время, но имеет существенные недостатки. Во взятом прототипе системы отопления конструктивно не предусмотрен предварительный постоянный подогрев воздуха в боевом отделении ВГМ в условиях низких температур, поэтому для обеспечения работоспособности личного состава боевых расчетов и радиоэлектронной аппаратуры предлагается устанавливать устройство, обеспечивающее предварительный подогрев воздуха и автоматическое поддержание оптимальной температуры воздуха в условиях низких температур.
В связи с этим для обогрева отделения управления в зимнее время, обеспечения постоянной работоспособности радиоэлектронной аппаратуры, установленной на военной гусеничной машине, возникает необходимость разработки и применения устройства для быстрого подогрева и термостатирования боевого отделения и радиоэлектронной аппаратуры за счет внедрения в систему отопления устройства предварительного подогрева боевого отделения во время движения от силовой установки базового шасси и подогрева от штатного отопителя ОВ-65 путем внедрения теплообменника с использованием тепловых трубок и термостатирования с использованием плавящихся тепловых аккумуляторов.
Для достижения поставленной цели предлагается устройство для обеспечения работоспособности личного состава обитаемого отделения военной гусеничной машины в условиях низких температур, содержащее силовую установку базового шасси, штатную отопительную установку ОВ-65, воздухозаборное устройство и защищаемый объем военной гусеничной машины, отличающееся тем, что дополнительно установлены блок обработки информации и выдачи команд, соединенный с блоком питания, пультом управления, редуктором управления воздушной заслонки, теплообменник на тепловых трубках, плавящиеся тепловые аккумуляторы в виде тонкостенных металлических емкостей, смонтированных в стенках корпуса боевого отделения, и электровентилятором, соединенным с фильтром и воздухозаборным устройством.
Предлагаемое устройство представлено на фиг. 2, которое состоит из боевого отделения военной гусеничной машины (ВГМ) 16, блока обработки информации и выработки команд 1, отопительно-вентиляционной установки ОВ-65 (2), силовой установки базового шасси военной гусеничной машины 3, воздуховодов отработавших газов 4, редуктора управления воздушной заслонкой 5, воздуховода 6 для подвода горячего воздуха в теплообменник 7, тепловых трубок 8, датчика температуры боевого отделения ВГМ (9), плавящихся тепловых аккумуляторов (ПТА) (14), воздуховодов 17, проходящих через ПТА, датчика измерения плотности плавящегося вещества 10, воздушного вентилятора 15, блока питания 12, пульта управления 13, фильтра очистки наружного воздуха 11 и воздухозаборного устройства 18.
Тепловая энергия горячего воздуха от силовой установки базового шасси или от отопителя ОВ-65, подача которого регулируется редуктором управления воздушной заслонки (5) поступает в теплообменник (7). При работе двигателя базового шасси боевой машины отработавшие газы удаляются через выпускные коллекторы и эжектор. Для подготовки боевого отделения ВГМ (16) к включению в условиях низких температур по сигналу с блока обработки и выработки команд (1) редуктор управления воздушной заслонкой 5 отводит часть отработавших газов (как правило, в движении) в воздушный контур подготовки боевого отделения при низких температурах окружающего воздуха 6. Подача горячего воздуха может также поступать и от отопительно-вентиляционной установки ОВ-65 (как правило, на месте и в движении). В воздушный контур температурной подготовки встроены тепловые трубки 8 теплообменника 7. При этом часть тепловой энергии отработавших газов через парогенератор I (зоны подвода тепла) (фиг. 3) тепловых трубок 8 (фиг. 1, 2), передаются активному телу 19 в виде смеси дистиллированной воды, аммиака и альдегидов, нагревая его до кипения. Активное тело 19 в парогенераторе I (зоне подвода тепла) начинает активно испаряться, при этом происходит перетекание образовавшегося пара через паропровод II в конденсатор III (доза цикловой подачи активного тела), где он конденсируется на холодных поверхностях конденсатора III (зона отвода тепла), отдавая тепловую энергию холодному воздуху, поступающего (или циркулирующего) в систему отопления по контуру отопления 7 (фиг. 2, 3).
Сверхтеплопроводимость пара активного тела 19 (фиг. 3) тепловых трубок 8 (фиг. 2, 3) обеспечивает передачу тепла отработавших газов входному воздуху, поступающему в боевое отделение военной гусеничной машины 16 (фиг. 2). Пульсирующий процесс возврата конденсата в парогенератор I (зону подвода тепла) (фиг. 3) осуществляется автоматически за счет образовавшейся разницы давления жидкости и пара в течение одного цикла в рабочих объемах тепловых трубках.
Предлагается использовать принцип совместного использования плавящихся тепловых аккумуляторов (ПТА) (14) и системы отопления боевого отсека (2, 3). В ПТА используются обратимые эндотермические процессы плавления рабочих веществ (азотнокислый никель), сопровождающееся дополнительным поглощением тепла при фазовых превращениях этих веществ из твердого в жидкое состояние после достижения ими заданной температуры внутри боевого отсека. Плавящиеся тепловые аккумуляторы (14) представляют собой тонкостенную металлическую емкость, смонтированную в стенках корпуса боевого отделения. Для уменьшения теплового сопротивления плавящегося вещества внутренняя емкость ПТА выполняется в виде сотовой панели. Емкость и соты выполняются из металлического корпуса с высокой теплопроводностью. Для недопущения полного расплавления плавящегося вещества по сигналу датчика измерения плотности 10 включается воздушный вентилятор 15, который через воздуховоды (17), проходящие через ПТА, прогоняет воздух через теплообменник 7, осуществляя теплоотвод из рабочей зоны ПТА, поддерживая при этом оптимальные значения температуры в боевом отделении ВГМ (16).
В результате применения устройства для обеспечения работоспособности личного состава и радиоэлектронной аппаратуры внутри обитаемого отделения военной гусеничной машины в условиях низких температур (для обогрева и термостатирования температуры воздуха в боевом отделении ВГМ) с использованием плавящихся тепловых аккумуляторов (ПТА) с дополнительным воздушно-жидкостным теплообменом на тепловых трубках позволит сократить время выхода на рабочий тепловой режим в условиях низких температур, сократить затраты электрической энергии и исключить вероятность отравления угарным газом при эксплуатации в особых условиях.
Таким образом, использование данного устройства обеспечит поддержание параметров и характеристик температурного режима в пределах, указанных в технических условиях. Простота конструкции предлагаемого устройства позволяет устанавливать его в ходе серийного производства, а также при модернизации ВГМ и не потребует значительных материальных затрат.