Система контролю шкідливих речовин при запуску аерокосмічних апаратів

1. МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний авіаційний університет Навчально-науковий інститут інформаційно-діагностичних

систем
Кафедра біокібернетики та аерокосмічної медицини
Система контролю шкідливих речовин при запуску
аерокосмічних апаратів
Студент
Керівник к.т.н., доцент
Назарчук М. А.
Іванець О. Б.
Київ 2015
1

2. Проблема, мета, задачі

Проблема: низький рівень захисту обслуговуючого персоналу
космодрому.
Основною метою даної роботи є розробка та виготовлення
комплекту засобів автоматизованого управління та обробки
інформації системи контролю шкідливих речовин.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні
основні задачі:
1. Визначити найбільш небезпечні зони ризику космодрому.
2. Проаналізувати види ракетного палива, що застосовується.
3. Визначити вплив компонентів ракетного палива на організм
людини.
4. Розробити систему контролю шкідливих речовин, яка
фіксуватиме їх рівень в повітрі приміщень.
2

3. Актуальність теми

Невпинно розвивається світова космічна галузь і Україна в цьому
питання відіграє не останню роль. Проте які в медалі є дві сторони,
так і космічна галузь має свої плюси і мінуси. Зокрема, серед
мінусів яскравим прикладом є застосування ракетного палива,
складові якого під час згорання перетворюються в небезпечні
речовини, які згубно діють на організм людини. Тому в останні роки
гостро постає питання захисту персоналу від шкідливого впливу
продуктів згорання ракетного палива, особливо при невдалих
запусках, які можуть завершитись непоправними наслідками.
Об’єкт, предмет дослідження
Об’єктом дослідження є процес контролю за газовими речовинами в
процесі запуску аерокосмічних апаратів.
Предметом дослідження є засоби контролю газових сумішей.
3

4. Космодром

4

5. Класифікація ракетного палива

5

6. Вплив компонентів ракетного палива на організм людини

6

7. Структурна схема системи контролю шкідливих речовин

7

8. Порівняння газоаналізаторів СФГ-М та ДАРТ

Параметри
Режим роботи
Спосіб забору проби
Вимірювані компоненти:
Діапазон вимірювання, ГДК
Основна похибка,%
Вихідні сигнали
Маркування вибухозахисту
Час прогріву газоаналізатора
Час встановлення показань
Час роботи в автоматичному режимі
без обслуговування
Габарити
Маса
СФГ-М
безперервний
автоматичний
NO2, Cl2, H2S, HCl, NH3, НДМГ, N2H4, O3, SO2
ДАРТ
безперервний
примусовий
НДМГ
від 0 до 5
від 0 до 5
в діапазоні (1 - 5) ГДК - ± 25
в діапазоні (0 - 1) ГДК - ±0,25
в діапазоні (1 - 5) ГДК - ± 25
в діапазоні (0 - 1) ГДК - ±0,25
(4 - 20) мА постійного струму
(0 - 10) В постійного струму
через послідовний порт RS-232
(4 - 20) мА постійного струму
через послідовний порт RS-485
1ExibdIIBT3
1Ex d IIB T4 Gb
2 хв
30 хв
2с
10с
1 рік
1 рік
- Блоку датчика
200 × 300 × 170
- Блоку живлення
213 × 185 × 117
260×230×460
- Блоку датчика 5 кг
- Блоку живлення 2 кг
20 кг
8

9. Порівнянна газоаналізаторів ГК-4 та Оксид 111

Параметри
Діапазон вимірювання (два в
одному приладі), об. частка О2,%
ГК-4
Оксид 111
0 - 30
0-1
0-2
0-5
0 - 10
0 - 10
0 - 21
0 - 21
Основна похибка,% від діапазону
вимірювання
±0,4
для діапазонів (0 - 1), (0 - 2) –
± 0.6
для решти діапазонів - ± 0.4
Вихідні сигнали
• Цифрова індикація
• (0-5) У
• Інтерфейс RS 422
• Два порога сигналізації
• Виходи для підключення сигнальних
пристроїв: - шістнадцять вихідних сигналів
напругою постійного струму 12 В; - Чотири
переривчастих сигналу напругою змінного
струму 24В
• Сухі контакти для комутації зовнішніх
електричних ланцюгів
Гальваноразвязанний - (0-1) В, (0-100) мВ і один з
гальваноразвязанних
(0-100) мВ, (0-1) В, (0-5) В, (0-10) В, (0-5) мА, (4-20) мА, (020) мА
Час встановлення показань
Витрата аналізованої газової
суміші
2c
2c
від 60 до 350 л/год
Час прогріву газоаналізатора
Час роботи в автоматичному
режимі без обслуговування
2 хвилини
(40±15) л/год
15 хвилин
1 рік
не менше - 90 діб
Споживана потужність
Габарити
не більше 100 ВA
(420х490х240) мм
60 ВA
перетворювач ПП-111 (240х145х360) мм
блок управління БУ-101 - (240х145х360) мм
Маса
25 кг
перетворювач ПП-111 - 27 кг
блок управління БУ-101 - 27 кг
9

10. Приклад розміщення газоаналізаторів в приміщенні

СФГ газоаналізатор
ГК-4 газоаналізатор
Звуковий сигналізатор
Світловий сигналізатор,
розміщений на вході в
приміщення
Світловий сигналізатор
10

11. Розробка схеми шафи електронних компонентів в програмному середовищі Р-СAD

11

12. Розробка схеми автоматизованого робочого місця в програмному середовищі Р-СAD

12

13. Загальний вигляд системи контролю шкідливих речовин

13

14. Вікно робочої програми оператора

14

15. Вікно робочої програми оператора

15

16. Розробка інструкції з контролю та регулювання

Для перевірки функціонування апаратної частини автоматизованої
системи управління системи контролю шкідливих речовин (АСУ
СКШР) контроль та регулювання повинно проводитись у такому
обсязі і по-послідовності:
• перевірка конструкції;
• перевірка монтажу;
• перевірка опору ізоляції;
• установка модулів вводу-виводу;
• включення пристрою АСУ СКШР;
• перевірка струму споживання;
• перевірка освітлення та вентиляції пристрою АСУ СКШР;
• перевірка функціонування.
16

17. Апробація

Практична новизна дипломної роботи була апробована на наступних
міжнародних конференціях:
- Назарчук М. А., Іванець О. Б., Мельник М. Б. «Особливості
розробки електричних схем в програмному середовищі P-CAD».
VI Міжнародна антактрична конференція «Інтернаціоналізація
досліджень в Антарктиці шлях до духовної єдності людства» 1517 травня 2013 р. Видавництво Фоліант/Тези доповіді.- c. 431
- Назарчук М. А. «Вплив компонентів ракетного палива на
організм людини». ПОЛІТ. Сучасні проблеми науки.
Інформаційно-діагностичні системи: тези доповідей ХIV
міжнародної науково-практичної конференції молодих учених і
студентів, м. Київ, 2-3 квітня 2014 р., Національний авіаційний
університет / редкол.: М.С. Кулик [та ін.]. – К.: НАУ, 2014. – с.50
- Назарчук М. А., Іванець О. Б. «Розробка системи контролю
шкідливих речовин у процесі запуску аерокосмічних апаратів».
ХІІ Міжнародна науково-технічна коференція «АВІА-2015» 28-29
квітня 2015 р.: тези доповіді.- К., 2015.
17

18. Висновки

В дипломній роботі було розглянуто проблему низького рівня
захисту обслуговуючого персоналу наземного старту (космодрому).
Був проведений аналіз найбільш небезпечних зон на космодромі, а
також аналіз ракетного палива, що застосовується та його вплив на
організм людини.
Було розроблено систему контролю шкідливих речовин, яка
призначена для фіксування їх рівня, а також відправки сигналу на
автоматичне увімкнення системи вентиляції. Також було розроблено
інструкцію з контролю та регулювання, яка дозволяє створити
перевірку справності автоматизованої системи управління системи
контролю шкідливих речовин.
Були розроблені розділи з охорони праці та навколишнього
середовища.
18

19.

19