Системы жизнеобеспечения медико-технического комплекса (СЖО МТК)

Техническая часть медико-технического комплекса состоит из четырех независимых систем жизнеобеспечения (СЖО), которые включают в себя основные и вспомогательные системы, обеспечивающие длительное пребывание людей в закрытом гермообъекте в автономном режиме. Наличие в каждом модуле своей СЖО обеспечивает автономность каждого модуля. К основным системам СЖО относятся:

• Система кондиционирования воздуха (СКВ);
• Система очистки атмосферы (СОА);
• Система водоснабжения и канализации (СВС и СК);
• Система видеонаблюдения (СВ);
• Система электроснабжения и освещения МТК;
• Система информационного обеспечения и связи (СИО);
• Система управления (СУ);
• Информационная система МТК;
• Система газоснабжения и поддержания атмосферы.

К вспомогательным относятся:

• Компьютерная система сбора и отражения параметров среды обитания;
• Система терморегулирования;
• Система удаления конденсата атмосферной влаги.

Система кондиционирования воздуха (СКВ)

Поддержание необходимой климатической среды внутри каждой из четырех экспериментальных установок (ЭУ-50; Э-100; эу-150; ЭУ-250) осуществляется при помощи независимых друг от друга систем кондиционирования и вентиляции воздуха (СКВ). Каждая система кондиционирования ЭУ собранна по приточно-вытяжной схеме и включает в себя туннельный кондиционер фирмы «Wolf», собранный в герметичной оболочке, систему воздуховодов с воздушными заслонками, установленными на входе и выходе кондиционера, а так же шиберами, установленными на воздуховодах внутри ЭУ в подпотолочном пространстве, которые предназначенны для регулировки массы охлажденного воздуха, поступающего непосредственно в каждое помещение ЭУ. Объем охлажденного и очищенного от пыли воздуха может составлять до 1200 м³ в каждую ЭУ.

Холод к четырем кондиционерам поступает от вспомогательной системы терморегулирования (СТР), в виде охлажденной до to= от (– 3 до +5)^oС 40% водно-спиртовой смеси. СТР свою очередь состоит из трех независимых холодильных машин фирмы «Climaveneta»: двух основных ХМ холодопроизводительностью по 116 кВт и одной аварийной ХМ холодопроизводительностью 40 кВт, работающей от дизель-генераторной установки. В СТР так же входят три гидроузла, по одному на каждую ХМ и системы трубопроводов хладагента - «фреон-22» по первому контуру и системы трубопроводов хладоносителя - 40% водно-спиртовой смеси по второму контуру.

Образующийся конденсат отводится при помощи еще одной вспомогательной системы – системы удаления конденсата (СУК), которая включает в себя поддон, находящийся внутри герметичного кожуха кондиционера; накопительной емкости с датчиками указания уровня; электрического насоса; заслонки с электроприводом и системы трубопроводов, соединенной с городской канализацией и отдельным выходом для возможности отбора проб.

Управление системами СКВ и СУК каждой экспериментальной установки может осуществляться как из наземного пункта (НП) управления экспериментом, так и членами экипажа с терминала, установленного в каждой ЭУ. СКВ позволяют задавать и поддерживать параметры воздушной среды обитания каждой ЭУ в пределах:

• температура t^o = 0^o C – 60^o C;
• влажность: 20% – 80%.

Все параметры отражаются на терминалах в виде мнемосхемы системы управления (СУ) экспериментом в виде числовых значений и на отдельных мониторах в виде графиков.

Управление СТР может осуществляться дежурным инженером (техником) с НП, либо непосредственно из помещения СТР. Управление СТР экипажем испытателей не предусмотрено.

В четырех независимых системах очистки атмосферы (СОА) экспериментальных установок продукты дыхания экипажа удаляются при помощи двух угольных и одного палладиевого фильтров, установленных последовательно. Углекислый газ, образующийся при дыхании, убирается при помощи фильтров – кассет, содержащих химический поглотитель известковый (ХП-И). Замена кассет в СОА осуществляется в среднем каждые 36 часов. Содержание углекислого газа в атмосфере модулей поддерживаются в пределах от 0,1 до 0,6%. Проток воздуха по системе фильтров осуществляется при помощи воздуходувки. Объем прокачиваемого воздуха воздуходувкой может регулироваться дежурным инженером в пределах от 50 до 300 м³ в час.

Для удаления некоторых микропримесей, микроорганизмов и грибков, содержащихся в атмосфере модулей, применяются четыре промышленные фотокаталитические установки «AIRcomfort АС-3020» со сменными фильтрами и установка «Поток 150-М-01». Размещаются данные установки внутри модулей и обслуживаются экипажем испытателей.

Системы газоснабжения и поддержания давления предназначены для создания и поддержания заданных концентраций кислорода и заданных значений относительного давления в каждой ЭУ независимо друг от друга (при условии закрытых люков). В соответствии с утвержденным техническим заданием, в газобаллонной, расположенной за пределами MTK, размещаются баллоны высокого давления со сжатым кислородом и азотом высокой чистоты, редукторами, запорной арматурой и манометрами на всех ответвлениях. Газораспределительные щиты модулей, располагаются в макетном зале корпуса. От газораздаточных щитов проложены трубопроводы в экспериментальные установки. Газораспределительные щиты и магистрали каждой ЭУ оснащены запорной арматурой, которая даёт возможность регулировки потоков кислорода и азота.

Управление работой систем осуществляется как экипажем испытателей, так и с НП дежурной бригадой. Контролируемые параметры подаваемого в ЭУ кислорода и азота поступают на НП и внутримодульные пульты управления. Объемная концентрация кислорода определена программой эксперимента в 19-22%, относительное давление в пределах 0,2 – 1,0 кПа.

Каждый из модулей МТК (ЭУ-50; ЭУ-100; ЭУ-150; ЭУ-250) оснащен системой снабжения бытовой водой (ССБВ), системой снабжения питьевой водой (ССПВ) и системой канализации для удаления из модулей продуктов жизнедеятельности экипажа.

Системы ССБВ и ССПВ смонтированы для каждого модуля отдельно на водораспределительных щитах. Система выполнена из запорной арматуры, датчика (преобразователя) давления, датчика-расходомера и сети трубопроводов. С помощью ССБВ можно контролировать расход бытовой воды в каждой ЭУ и наличие давления. Максимальный расход воды ССБВ - 5.0 м/ч. Относительная погрешность измерения расхода датчиком-расходомером ±2%. Система снабжения бытовой водой всего комплекса МТК оборудована краном с электроприводом, оперативное управление которым осуществляется с НП, при возникновения аварий ситуации в системах ССБВ, ССПВ и СК.

Система снабжения питьевой водой предназначена для снабжения модулей МТК очищенной питьевой водой, используемой для питья и приготовления пищи. Максимальный расход воды 1.0 м/ч. Давление воды на выходе из системы 0.03-0.04 МПа. Система выполнена из нержавеющих труб. При проведении 520-ти суточного эксперимента снабжение МТК бытовой и питьевой водой осуществлялось через 8 сборок выполненных на вертикальных стойках - водных рампах, смонтированных индивидуально для каждой ЭУ: две рампы - ССБВ и ССПВ. Холодная вода из городского водопровода через узел ввода, состоящий из входного фильтра грубой очистки, крана с электроприводом дистанционного управления, входного счетчика общего потребления воды, проходит очистку и подается в унитазы, смесители, установленные в туалетных комнатах и в душевой кабине, а также в систему доочистки и ионизации серебром питьевой воды и накопительные водонагреватели, смонтированные снаружи, для подачи горячей воды в смесители туалетов ЭУ и в душевую. Система очистки установлена на первом этаже зала МТК. Здесь вода проходит весь цикл очистки и обеззараживания.

Для получения питьевой воды надлежащего качества используется установка смонтированная на втором этаже здания, которая включает в себя: набор фильтров УФО – лампу и блок осеребрения воды. Там вода проходит дополнительный цикл очистки и насыщения ионами серебра, после чего попадает в бак – накопитель. После бака – накопителя питьевая вода разводится по магистралям до разборных кранов каждого модуля.

Система канализации предназначена для удаления продуктов жизнедеятельности экипажа из унитазов, умывальников экспериментальных установок и душевой кабины. Удаление сточных вод осуществляется по цепочке: промежуточный накопительный мембранный бак – унитаз (умывальник) – задвижка с электрическим приводом – накопительная емкость – фекальный насос – задвижка с электрическим приводом – точка ввода в городскую сеть канализации. В накопительной емкости установлены электродные датчики для управления работой фекального насоса. Данная схема СК исключает прямое сообщение с наружной атмосферой. Управление системами ССБВ, ССПВ и СК каждой экспериментальной установки может осуществляться как с наземного пункта (НП) системой контроля управления экспериментом (СКУЭ), так и с терминала, установленного в каждой ЭУ.

Все параметры СЖО как на НЛ, так и в ЭУ отражаются на терминалах в виде мнемосхемы системы управления (СУ) экспериментом в виде числовых значений и на отдельных мониторах в виде графиков.

Система энергоснабжения МТК включает в себя два луча линии городской энергосети, которые по кабельным сетям подают электроэнергию на центральный распределительный щит (ЦРЩ), а также к двум холодильным машинам по 116 кВт., имеющим свои распределительные щиты. С ЦРЩ электроэнергия поступает ко всем потребителям МТК. В случае отключения городской сети, через 20 секунд АВР подключает дизель-генераторную установку и подает электроэнергию на ЦРЩ, а также к резервной холодильной машине. На время выхода дизель-генератора на режим (15-25 с) снабжение электроэнергией серверной и аварийного освещения комплекса осуществляется при помощи источника бесперебойного питания.

Информационная система МТК служит для осуществления коммуникации с экипажем, загрузки материалов психологической поддержки, хранения данных по экспериментам, личной переписки, служебной переписки. Информационная система включает в себя 8 серверов:

• для хранения научных данных по экспериментам (все научные данные сохраняются по средствам программы документооборота sunduk), ведения оперативного складского учета, осуществления личной переписки;
• для отображения визуальной среды управления МТК, обмена видеосообщениями с экипажем (с заданной задержкой времени);
• для хранения различного фото и видио материала от экипажа, а также для хранения медиа контента (программы, музыка, видеофильмы).

За серверами ведется непрерывный контроль дежурным системным администратором, а так же представителями ЦУПа.

В ЭУ-50 был установлен терминал удаленного управления «ровером», находящегося на имитаторе марсианской поверхности. Также ЭУ-50 был оснащен системой виртуальной реальности для имитации выхода на поверхность Марса и возможных нештатных ситуаций на поверхности. Данное рабочее место было продублировано снаружи, с целью выявления возможных неполадок в работе программы и их своевременного устранения.

В состав СЖО МТК входит система видеонаблюдения (СВН), которая предназначена:

• для визуального наблюдения за жизнедеятельностью экипажа и контроля за проводимыми медико-техническими экспериментами;
• для удаленного осмотра состояния помещений и оборудования экспериментальных установок (ЭУ), имитатора марсианской поверхности (ИМП) и машинного зала;
• для сбора, регистрации и хранения получаемой в ходе эксперимента «Марс-500» видеоинформации.

Система видеонаблюдения состоит из автономных систем видеонаблюдения модулей ЭУ-50, ЭУ-100, ЭУ-150, ЭУ-250, ИМП и машинного зала.

Каждая система видеонаблюдения включает в себя:

• устройства, обеспечивающие электропитание видеокамер и оборудования системы видеонаблюдения;
• видеокамеры наблюдения, размещенные в экспериментальных установках, имитаторе марсианской поверхности и машинном зале;
• устройство для сбора, регистрации и хранения видеоинформации (видеорегистратор);
• устройства управления видеокамерами и видеорегистраторами;
• мониторы различного функционального назначения, предназначенные для отображения получаемой видеоинформации;
• средства коммутации.

Видеокамеры стационарно смонтированы на потолках и стенах экспериментальных установок таким образом, что позволяют просматривать все их внутреннее пространство за исключением кают экипажа, санузлов и душевого отсека. При наблюдении за проведением различных экспериментов большую помощь врачам оказали управляемые видеокамеры, которые позволяли во всех деталях рассмотреть действия экипажа.

Для организации совместного наблюдения за ходом эксперимента осуществлялась передача видеоинформации на экран большого телевизора, расположенного в конференц-зале, по беспроводной сети Wi-Fi. В ходе проведения эксперимента осуществлялась передача видеоинформации, отображающей основные этапы программы «Марс-500», в Центр Управления Полетами в г. Королеве.