Инновационные технологии жизнеобеспечения в безвоздушном пространстве

РЕФЕРАТ

Курсовая работа содержит пояснительную записку на 32    листах, включающую 6 рисунков, 1 таблицу, 5 литературных источников.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, МЕДИЦИНА, АКВАЛАНГ, ДАЙВИНГ, ДЕКОМПРЕССИЯ, ПОЛНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ, ПЕРФТОРУГЛЕРОД, КАТЕТЕРИЗАЦИЯ

Целью курсовой работы является изучение инновационного оборудования, предназначенного для дыхания под  водой, а также приобретение навыков  принятия самостоятельных решений  в области инноваций, приобретение навыков в последовательности поиска, анализа и разработки технологических  решений и задач.

В ходе работы был составлен  технико – экономический анализ известного технологического решения, найдено новое инновационное решение проблемы и обосновано ее внедрение, разработан алгоритм создания малого инновационного предприятия, произведено сравнение известной продукции и инновационного изобретения.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………………………………………………5

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ РАБОТЫ……………………………………………………………7
2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗВЕСТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ……………………………………………………………………………8

2.1 Водолазный костюм……………………………………………………………………………………8

2.2 Акваланг…………………………………………………………………………………………………………11

   2.2.1 Общее устройство акваланга……………………………………………13

   2.2.2 Редуктор………………………………………………………………………………………… 16

   2.2.3 Легочный автомат…………………………………………………………………….17

   2.2.4 Компенсатор плавучести………………………………………………………18

3. ПОИСК И АНАЛИЗ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ……………………21
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО СОСТАВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ С УКАЗАНИЕМ ИХ ФУНКЦИЙ И ЗАДАЧ……………………26
5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ИНФРАСТРУКТУРЫ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ КОНКРЕТНОГО ПРОЦЕССА………………………………………27
6. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ИЗВЕСТНОГО И ИННОВАЦИОННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ……………………………………………29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………………………………………………31

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………32

 

ВВЕДЕНИЕ

Стремление человека опуститься в глубины моря в военных и  спасательных целях, для охоты и  отдыха восходит к глубокой древности.  К сожалению,  долгое время  это  было невозможно из-за отсутствия возможности  свободно дышать под водой. Ныряльщики всегда мечтали увеличить время  пребывания в водной среде, ограниченное возможностями легких человека. Невозможно определить точно, когда произошло  первое погружение. Предполагается, что  это случилось примерно за пять тысяч  лет до рождества Христова. В настоящее  время существуют доказательства, что  еще во времена Майя существовали приспособления, предназначенные для  того, погружаться в воду на длительное время. Сохранившиеся документы  свидетельствуют, что предпринимались  попытки использовать длинные трубки, к концу которых крепился кожаный  шлем - прообраз современного водолазного  шлема, позволявший ныряльщику свободно дышать. Это еще раз доказывает стремление человека познать загадочный морской мир еще с давних времен.

Долгие годы инженеры пытались преодолеть ограничения дыхания  под водой. В 1715 году англичанин Джон Летбридж изобрел "ныряльную машину" - прототип современного жесткого водолазного скафандра.

Августу Зибе приписывают изобретение первого водолазного костюма, но он был лишь одним из нескольких изобретателей того времени, проводивших подобные эксперименты.

Братья Джон и Чарльз Дины, активно занимавшиеся подъемом грузов с затонувших кораблей, получили в 1823 году патенты на "дымовой аппарат", предназначавшийся для использования  пожарными. Через пять лет на его  основе они изобрели "патентованное  водолазное облачение Дина".

В настоящее время стало  вполне обыденным погружаться в  воду на определенное время, во много  раз превышающее естественный порог  задержки дыхания. Термин «акваланг» известен каждому и данное изобретение  активно используется для исследования подводного мира, добычи морских ресурсов или простого отдыха туристов.

Однако мало кто знает, что существуют и другие технологии, на первый взгляд кажущиеся фантастическими, но реально осуществимые, более оптимальные  по своим свойствам, нежели акваланги. В данной курсовой работе и будет  рассмотрена технология, о которой  еще пару десятков лет назад оставалось только мечтать каждому любителю дайвинга.

 

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ РАБОТЫ

Жидкость, в которой можно  дышать – казалось бы, что может быть нереальней.

Но наука не стоит на месте, и в настоящее время  в реальность воплощены идеи, которые  еще пару десятков лет назад казались несбыточными.

Основанием для выбора данной темы, прежде всего, является интерес  автора. Неудивительно, ведь о данной технологии известно очень мало, однако именно она может помочь преодолеть человеку глубинный барьер, и соответственно расширить свои физические возможности.

Таким образом, я выбрала  данную тему, потому что считаю, что  она заслуживает внимания, и развитие данной идеи позволит осуществить небывалый  прорыв в науке и общем развитии человечества.

 

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗВЕСТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ.

Сегодня существуют различные  конструкции подводного снаряжения и способы его классификации  по разным признакам.

 

2.1 Водолазный костюм.

С начала XX века и до настоящего времени для выполнения различных подводно-технических задач используется вентилируемое снаряжение — просторный комбинезон из прочной резины, герметично соединенный с металлическим шлемом. К шлему подсоединяется шланг, по которому производится постоянная подача воздуха с поверхности воды воздушным насосом или компрессором. Глубина погружения в водолазном костюме обычно не превышает 60 м.

Водолазный костюм, или  скафандр, изолирует водолаза от внешней  среды. Он состоит из металлического шлема со стеклянными иллюминаторами (передним и двумя боковыми), металлического нагрудника, гибкой прорезиненной водолазной рубахи с грузами и тяжелых  водолазных галош. Свинцовые грузы  служат для гашения плавучести и  погружения водолаза под воду, а  тяжелые галоши — для устойчивого  положения под водой. Шлем наглухо  привинчивается к нагруднику, соединенному с рубахой. Дыхательный шланг  подводится к шлему с клапанами  для вдоха и выдоха. Выдох осуществляется в воду, т.е. обычный водолазный костюм является вентилируемым.

В задней части шлема имеется  стравливающий клапан, срабатывающий  при легком нажатии на него головой. Принцип действия прост: стравливая необходимое количество воздуха, водолаз  изменяет объем костюма, тем самым  регулируя собственную плавучесть. Давление воздуха внутри костюма, естественно, равняется давлению окружающей воды.

При спуске под воду на глубину, подъеме водолаза на поверхность  и при работе его под водой  приходится соблюдать особые меры безопасности. Когда водолаз спускается под  воду или поднимается на ее поверхность, на него действует разное наружное давление воды, зависящее от глубины  погружения. В связи с этим при  спуске и подъеме необходимо выравнивать  внутреннее давление в организме  водолаза с изменяющимся наружным давлением  воды. Для выравнивания давления необходимо значительное время, поэтому приходится ограничивать скорость спуска и особенно подъема водолаза.

При спуске под влиянием повышенного давления организм насыщается избыточным количеством инертных газов  — азота или гелия.

Если водолаз перестает  нажимать на стравливающий клапан, его плавучесть увеличивается вместе с раздуванием костюма, что может  привести к всплытию на поверхность. Вентилируемое снаряжение обеспечивает ни с чем не сравнимый комфорт  при выполнении работ, не требующих  активного передвижения под водой.

Для выполнения многих технических  работ удобнее шланговое снаряжение. Основное количество воздуха подается водолазу по шлангу с поверхности, а  за плечами у подводника лишь небольшой  резерв.

Его недостатки:

• Низкая мобильность;
• Необходимость громоздкой материальной базы (помпа, шланг и т.д.);
• Обязательное соединение водолаза с берегом или судном;
• Наличие нескольких квалифицированных помощников.

Рис. 1

Глубоководное гелиокнслородное снаряжение (рис.1):

1 - шлем;

2 - передний груз с аварийным  запасом газовой смеси;

3 - водолазная рубаха;

4 - водолазные галоши;

5 - задний груз (регенеративная  коробка) 

Водолазное снаряжение, обеспечивающее жизнедеятельность человека под  водой, подразделяется:

• по способу снабжения дыхательными газовыми смесями:

- автономное

- неавтономное

• по составу газовых смесей:

- воздушное

- кислородное

- гелио-кислородное и т.п.

 

2.2 Акваланг

Новая эпоха в развитии водолазного дела началась с изобретением акваланга.

Рис. 2

Водолазное снаряжение с  воздушно-балонным аппаратом (рис. 2): 1 - куртка гидрокостюма; 2 - дыхательный аппарат; 3 - грузовой ремень для устойчивости на дне; 4 - водолазный нож: 5 - ласты; 6 - сигнальный конец.

Э. Ганьян и Ж. — И. Кусто создали подводный аппарат, удобный и практичный в обращении, позволяющий человеку автономно перемещаться под водой, имея при себе достаточно большой запас воздуха. Тем самым они положили начало почти 20-летнему пути, который прошел акваланг – с момента создания пробного образца и до его массового распространения и производства. Современные акваланги уже существенно отличаются от самых первых аппаратов, изобретенных Кусто. Хотя принципиальная схема современных аквалангов не претерпела никаких изменений. Данный метод дыхания под водой является общепринятым, однако он имеет свои недостатки, прежде всего связанные с невозможностью погружения на глубины, ощутимо превышающие 40 метров, из-за давления.

Акваланг широко применяется  для спасательных и ремонтных  работ, научных исследований, в военном  деле и в подводном спорте, который  и начал развиваться с изобретением этого аппарата.

1. Общее устройство акваланга

Любой акваланг состоит из:

1. баллонного блока
2. регулятора
3. компенсатора плавучести

Рис. 3 Общая схема акваланга

Баллонный блок имеет один или два (очень редко — три) баллона со сжатым воздухом, снабженных вентилем. Широкое используются баллоны, рассчитанные на 150, 200, 230 и 300 атм. Давление в баллонах называется высоким давлением. Человек может сделать вдох, если вдыхаемый им воздух находится под  тем же давлением, что и грудная  клетка.

Баллоны аквалангов имеют  цилиндрическую форму с закругленным дном с одной стороны и вытянутой  горловиной с другой стороны. Горловина снабжена внутренней резьбой, конической у российских моделей и цилиндрической — у иностранных. В эту резьбу вкручивается короткий патрубок с одним или двумя вентилями в случае однобаллонного блока и трубка высокого давления, ведущая к вентилю (вентилям) в случае двух- или трехбаллонного варианта.

Современная промышленность выпускает стальные и алюминиевые  баллоны. Первые распространены шире. Основное преимущество стали перед  алюминием — значительно большая прочность. Недостаток стали — подверженность коррозии. Для того, чтобы замедлить коррозионные процессы, используют различные способы:

• применение легированных сталей, т.е. с добавками других металлов,

• преимущественно хрома  и молибдена;

• покрытие внутренней и  внешней поверхности баллона  тонким слоем цинка;

• покрытие внешней поверхности  полимерной краской, а иногда и пластиком;

• покрытие внутренней поверхности  специальными вазелиноподобными смазками.

Стальные баллоны хорошего качества при правильном уходе могут  служить десятилетиями.

Подверженность коррозии изделий из алюминия и алюминиевых  сплавов значительно ниже. Это  объясняется способностью алюминия образовывать на поверхности оксидную пленку, предохраняющую более глубокие слои металла от дальнейшего окисления. Так как прочность алюминия значительно  ниже, чем стали, стенки баллона должны быть толще, нежели стальные, рассчитанные на то же давление. Однако, алюминий почти  втрое легче железа — основного  компонента стали. В результате удельный вес алюминиевых или сплавных баллонов получается ниже, чем у  стальных баллонов того же объема и  той же прочности. В общем и  целом, стальные баллоны практичнее алюминиевых, и именно их предпочитают большинство аквалангистов.