Войти
A U-2 костюм пилота A скафандр is защитный костюм, который носят пилоты-высотники, которые могут летать на высотах, где давление воздуха слишком низкое для того, чтобы незащищенный человек мог выжить, даже дыша чистым кислородом с положительным давлением. Такие костюмы могут быть как с полным давлением (т.е. космический костюм ), так и с парциальным давлением (как используется летным экипажем ). Костюмы с частичным давлением работают, создавая механическое противодавление, помогая дышать на высоте.
Область от уровня моря до примерно 3000 м (10000 футов) известна как физиологически эффективная зона . Уровни кислорода обычно достаточно высоки, чтобы люди могли функционировать без дополнительного кислорода, и декомпрессионная болезнь встречается редко.
Зона физиологического дефицита простирается от 3600 м (12000 футов) до примерно 15000 м (50000 футов). Существует повышенный риск таких проблем, как гипоксия, дисбаризм захваченного газа (когда газ, попавший в тело, расширяется) и дисбаризм выделяющегося газа (когда растворенные газы, такие как азот, могут форма в тканях, т.е. декомпрессионная болезнь ). На высоте более 10 000 м (33 000 футов) богатая кислородом дыхательная смесь требуется для приблизительного количества кислорода, доступного в нижних слоях атмосферы, а на высоте более 12 000 м (40 000 футов) кислород должен находиться под положительным давлением. На высоте более 15 000 м (49 000 футов) дыхание невозможно, поскольку давление, при котором легкие выделяют углекислый газ (приблизительно 87 мм рт. Ст.), Превышает давление внешнего воздуха. На высоте более 19 000 м (62 000 футов), также известной как предел Армстронга, жидкости в горле и легких будут выкипать. Обычно 100% кислород используется для поддержания эквивалентной высоты 3000 м (10 000 футов).
Как правило, скафандры работают либо за счет косвенного сжатия человеческого тела, либо за счет прямого сжатия.
Скафандр непрямого сжатия без внешнего баллистического покрытия, демонстрирующий множество сложных складок ткани, внутренние опорные кольца складок и гибкие штабелированные кабельные петли в сборе из гибких соединений постоянного объема. Непрямое сжатие обычно выполняется путем помещения тела в газовую оболочку. Для этого типа проектные усилия сосредоточены на сжатии и сдерживании газа при равном давлении вокруг тела по мере движения носителя и отсутствии давления газа или закрывающей оболочки костюма, ограничивающих движения тела носящего.
Поддерживать постоянное давление газа во время движения человека сложно, потому что внутренний объем надувного костюма простой конструкции будет изменяться при сгибании суставов тела. Давление газа постоянно пытается подтолкнуть тело пользователя к положению, в котором костюм накачан до максимального объема воздуха. Движение против этого давления газа может быть очень трудным и очень утомительным для владельца костюма, что ограничивает объем работы, которую можно выполнить с помощью костюма.
Костюмы непрямого сжатия обычно требуют сложных ребристых механических структур на стыках, которые создают гибкие, но неэластичные складки или карманы на коже костюма, которые поддерживают постоянный объем воздуха в костюме при движении пользователя. Эти карманы существуют с обеих сторон гибкого соединения и предназначены для совместной работы в тандеме, так что, когда соединение сгибается, складки на одной стороне соединения сжимаются и сжимаются в объеме, в то время как складки на противоположной стороне будут расслабиться и расшириться в объеме. Ребристые конструкции обычно крепятся проволочными тросами или тканевыми ремнями, чтобы ограничить их движение и предотвратить необычные режимы изгиба, которые могут натирать тело пользователя. Проволочные петли также ограничивают сложные складки, которые, если их освободить, могут развернуться и выдвинуться на более чем метр длиннее, чем тело пользователя.
Эти шарнирные конструкции с постоянным объемом значительно снижают утомляемость пользователя, так что ему не нужно постоянно бороться с давлением костюма.
Отображение функциональных компонентов скафандра прямого сжатия, препятствующего перегрузке: A - соединение шланга для накачивания с внешним источником воздуха, B - гибкая эластичная трубка, содержащаяся внутри неэластичного тканевого туннеля вдоль длина конечности, C - чередующиеся тканевые ленты для сжатия костюма при надувании шпиля, D - шнурованные складки для настройки подгонки тканевого костюма, чтобы он плотно соответствовал анатомии пользователя. Прямое сжатие включает приложение давления непосредственно к телу человека с использованием материал костюма, обычно без какой-либо дополнительной газовой оболочки вокруг пользователя, которая вместо этого обеспечивается внешней жесткой конструкцией кабины, закрывающей человека.
Один метод, используемый для этого, известен как костюм кабестана, в котором используется сжимаемая надувная трубка, известная как шпиль, окруженная чередующимися тканевыми полосами, которые оборачиваются вокруг воздушной трубки и прикрепляются к неэластичной ткани, которая плотно прилегает форма тела владельца.
Чтобы обеспечить индивидуальную плотную посадку по фигуре пользователя, по длине каждой конечности есть группы шнурков. Молнии также могут проходить по всей длине, чтобы оставить место для костюма. Чтобы оказать давление, трубка ведущего вала находится под давлением, которое расширяется в диаметре и оказывает давление на полоски ткани. Затем полоски плотнее затягивают материал костюма в поперечном направлении вокруг тела пользователя.
Проблема с этой конструкцией заключается в том, что ткань костюма не может оказывать непосредственное давление на человеческое тело в областях с поверхностью, которая изгибается внутрь, вдали от ткани костюма. Места с вогнутыми поверхностями кожи находятся в подмышечной впадине, за коленями, спереди и сзади в области промежности и вдоль позвоночника.
Могут использоваться конструкции надувных баллонов или формованный жесткий пенопласт, который вписывается в эти полости для обеспечения прямого давления на кожу, когда материал костюма не может обеспечить этот контакт напрямую.
Костюмы частичного давления создают давление только в определенных частях тела. Они могут обеспечить защиту только до определенной высоты. Они не обеспечивают длительную защиту при низком давлении окружающей среды. Костюмы полного давления создают давление на все тело. Эти скафандры не имеют ограничения по высоте.
Человеческое тело может ненадолго выжить в жестком вакууме космоса без защиты, несмотря на противоположные изображения в очень популярных научная фантастика. В таких условиях человеческая плоть увеличивается примерно в два раза, создавая визуальный эффект строителя тела, а не переполненного воздушного шара. Сознание сохраняется до 15 секунд, так как наступает эффект кислородного голодания. Эффекта мгновенного замораживания не возникает, потому что все тепло должно быть потеряно из-за теплового излучения или испарения жидкости, и кровь не кипит, потому что она остается под давлением внутри тела, но когда вены взрываются из-за того, что плоть расширяется примерно вдвое, начинается кровь, содержимое желудка, мозга, сердца, глазных яблок и мышц. закипать, пока тело не взорвется из-за нулевого давления в космосе. Наибольшую опасность представляют попытки задержать дыхание перед воздействием, поскольку последующая взрывная декомпрессия может повредить легкие. Эти эффекты были подтверждены в ходе различных аварий (в том числе в условиях очень большой высоты, в открытом космосе и в тренировочных вакуумных камерах).
Кожа человека не нуждается в защите от вакуума и сама по себе является газонепроницаемой. Вместо этого его нужно только механически сжать, чтобы сохранить нормальную форму. Это может быть достигнуто с помощью плотно прилегающего эластичного костюма и каски для дыхательных газов, известного как костюм для космической деятельности.
В СССР Первый скафандр полного давления был разработан инженером в Ленинграде в 1931 году. СН-1 представлял собой простой герметичный костюм со шлемом, не имевшим суставов, поэтому требовалось значительное усилие для движения рук и ног при под давлением. Это было исправлено в более поздних исках. Работы по созданию костюмов полного давления проводились в 1936-41 гг. Центральным аэрогидродинамическим институтом (ЦАГИ), аналогичные работы выполнялись Летно-исследовательским институтом им. М.В. Громова (ЛИИ) им. 137>Вторая мировая война. LII произвела четыре экспериментальных костюма полного давления для экипажей, а в 1959 году начала работу над скафандром полного давления для космических полетов. Чертовский использовал название скафандер для полных скафандров, от французского scaphandre («водолазный костюм»); Скафандер с тех пор стал термином, используемым россиянами для обозначения стандартных костюмов для ныряльщиков или скафандров.
итальянского авиатора Марио Пецци в своей высокой одежде. Высокогорный скафандр, около 1937 года В 1931 году американец Марк Ридж был одержим идеей побить мировой рекорд высоты на открытом гондоле. Понимая, что для полета потребуется специальная защитная одежда, он посетил Великобританию в 1933 году, где встретился с шотландским физиологом Джоном Скоттом Холдейном, который опубликовал концепцию тканевый скафандр 1920-х годов. Эти двое обратились за помощью к Роберту Генри Дэвису из Сиба Гормана, изобретателю набора для спасения Дэвиса, и с помощью ресурсов Холдейна и Дэвиса был создан прототип костюма. построен. Ридж испытал его в камере низкого давления на смоделированной высоте 50 000 футов. Однако он не получил поддержки для дальнейшей работы и так и не попытался установить мировой рекорд.
28 сентября 1936 г. командир эскадрильи F.R.D. Суэйн из Королевских ВВС установил официальный мировой рекорд высоты на высоте 49 967 футов на Bristol Type 138 в аналогичном костюме.
В 1934 году авиатор Wiley Post, работая с Расселом С. Колли из BF Компания Goodrich изготовила первый в мире практический скафандр. Тело костюма состояло из трех слоев: длинного нижнего белья, резинового баллона, работающего под давлением воздуха, и внешнего костюма из прорезиненной парашютной ткани, который был прикреплен к раме с помощью суставов рук и ног, что позволяло Посту управлять самолетом, а также ходить к нему и обратно.. К раме были прикреплены перчатки из свиной кожи, резиновые сапоги и алюминиево-пластиковый шлем со съемной лицевой панелью, на которой можно было разместить наушники и горловой микрофон. В первом полете с использованием скафандра 5 сентября 1934 года Пост достиг высоты 40 000 футов над Чикаго, а в последующих полетах достиг высоты 50 000 футов.
В США во время Второй мировой войны было приложено много усилий для разработки скафандров. В то время как Б.Ф. Гудрич возглавлял эту область, другие компании, участвовавшие в таких исследованиях, включали Arrowhead Rubber Co., Goodyear и US Rubber. Университет Миннесоты сотрудничал с Bell Aircraft и Национальным бюро стандартов США. Бюро стандартов и Калифорнийский университет действовали как расчетные палаты для распространения информации среди всех вовлеченных компаний. Во время Второй мировой войны не было произведено эффективных полностью мобильных герметичных костюмов, но эти усилия послужили ценной основой для последующих разработок.
Джо Уокер в раннем костюме парциального давления ВВС После войны холодная война вызвала продолжающееся финансирование развития авиации, которое включало высотные и высокоскоростные исследования, такие как NACA X-1. Джеймс Генри из Университета Южной Калифорнии разработал костюм парциального давления с использованием кислородной маски для подачи сжатого кислорода, с давлением газа также надуванием резиновых трубок, называемых кабестанами, для затягивания костюма и обеспечения достаточного механическое противодавление, чтобы просто уравновесить давление дыхания, необходимое для предотвращения гипоксии на определенной высоте. Компания Дэвида Кларка предоставила техническую поддержку и ресурсы, а прототип костюма был испытан на моделируемых 90 000 футов на Райт-Филд в 1946 году. Дизайн Генри был впоследствии разработан компанией Дэвида Кларка в летные костюмы S-1 и T-1, используемые пилотами X-1. На смену X-1 пришел Douglas Skyrocket, цель которого заключалась в том, чтобы превысить 2 Маха, и требовался улучшенный скафандр. Дэвид Кларк выиграл контракт в 1951 году на их первый костюм полного давления, Model 4 Full Pressure Suit; Впервые его совершил в 1953 г. USMC авиатор Мэрион Э. Карл, которая стала первым военным летчиком США, надевшим полный скафандр, в то же время установив неофициальный мировой рекорд высоты в Skyrocket.
Астронавт Гордон Купер в шлеме и скафандре Требования США к высотным самолетам-разведчикам, таким как U-2, а истребители для перехвата высотных советских самолетов вынудили ВМС США в 1950-х годах разработать полноценный скафандр. Сотрудничая с B.F. Goodrich и Arrowhead Rubber, USN разработала ряд проектов, кульминацией которых стали Goodrich Mk III и IV. Будучи предназначенным для использования в самолетах, Mk IV позже использовался НАСА с модификациями для Project Mercury как Navy Mark V. В то же время Дэвид Кларк выиграл контракт на производство костюмов для проекта X-15 ; его костюмы XMC-2 квалифицированы как первые скафандры США.
Институт авиационной медицины RAF и Royal Aircraft Establishment разработали шлем с парциальным давлением, который использовался с костюмом кабестана, приобретенным в США. Его носил Уолтер Гибб и его штурман, чтобы установить мировой рекорд высоты 29 августа 1955 года на English Electric Canberra. Однако оценка костюма показала, что он обременяет владельца и плохо интегрируется с системами эвакуации RAF. Вместо этого IAM RAF предложило костюм с минимальным покрытием, который обеспечил бы защиту от «взлома». RAF никогда не выпускал костюмы с частичным давлением, предпочитая вместо этого использовать брюки с защитой от перегрузок в сочетании с куртками (которые оказывали механическое противодавление на грудь пользователя).
 | Посмотрите скафандр в Викисловаре, бесплатном словаре. |
 | На Викискладе есть материалы, связанные с скафандрами. |
