автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка автоматической системы регулирования температуры дыхательной смеси для обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов

У

На правах рукописи

ВЛАСЕНКО ОЛЬГА МИХАЙЛОВНА

, РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ОБОГРЕВАЕМОЙ СПЕЦОДЕЖДЫ ГЛУБОКОВОДНЫХ

ВОДОЛАЗОВ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (легкая промышленность).

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 2009

003472934

На правах рукописи

ВЛАСЕНКО ОЛЬГА МИХАЙЛОВНА

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ОБОГРЕВАЕМОЙ СПЕЦОДЕЖДЫ ГЛУБОКОВОДНЫХ

ВОДОЛАЗОВ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (легкая промышленность).

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 2009

Работа выполнена на кафедре автоматики Московского государственного университета дизайна и технологии

Научный руководитель: кандидат технических наук

доцент Ефремов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Жаворонков Александр Иванович

Ведущая организация:

кандидат технических наук доцент Шестаков Анатолий Иванович

ОАО РКК «Энергия» им. С.П.Королева

Защита состоится «„£!_» илХтЛ 2009 г. В /<2.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.144.03 при Московском государственном университете дизайна и технологии по адресу: 117997. г.Москва, ул.Садовническая, 33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета дизайна и технологии

Автореферат разослан « / ^ » -^-¿¿¡Л_2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета^/] Андрееиков Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Во многих видах деятельности людей, связанных с освоением океана погружение человека на глубину - наиболее эффективный и универсальный метод выполнения подводных работ, несмотря на риск и большую стоимость водолазных спусков.

Задача увеличения эффективности работы человека под водой требует постоянного совершенствования водолазного снаряжения и обогреваемой спецодежды с целью обеспечения теплового комфорта человеку, работающему в экстремальных условиях, таких как большая глубина погружения, повышенное давление, низкие температуры окружающей среды. При этом спецодежда для глубоководных погружений помимо обогрева тела должна выполнять функцию ингаляционного обогрева водолаза.

Настоящая диссертационная работа продолжает научные изыскания в области создания и совершенствования обогреваемой спецодежды для водолазов, проводимых с 1964 года на кафедре автоматики Московского государственного университета дизайна и технологии (в прошлом Московский технологический институт легкой промышленности, Московская государственная академия легкой промышленности).

Анализ проводимых в области обогреваемого снаряжения исследований показал, что область малогабаритных водонагревателей дыхательной смеси в составе автоматической системы регулирования (АСР) температуры является малоизученной и требует дальнейших исследований, а проблема разработки АСР температуры дыхательной смеси для обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов на базе водонагревателя является актуальной на сегодняшний день, и для ее решения требуются теоретические и практические исследования. При этом основное назначение таких систем - поддержание необходимой температуры дыхательной смеси при компенсации основных возмущающих воздействий в диапазоне рабочих глубин глубоководных погружений при возможных изменениях температуры окружающей среды.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью данной диссертационной работы является решение важной научной задачи по совершенствованию теории, методов проектирования и средств реализации АСР температуры дыхательной смеси на базе водонагревателя для обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов.

Для достижения поставленной цели решены следующие теоретические и прикладные задачи:

1. Изучены особенности геплофизических процессов человека при работе на большой глубине и разработаны требования к элементам системы ингаляционного обогрева для водолазной спецодежды.

2. Исследованы существующие обогревающие системы для водолазной спецодежды и теоретически обоснована необходимость усовершенствования отдельных ее элементов, в частности нагревателей дыхательной смеси.

3. Исследованы возмущающие воздействия, действующие на АСР температуры дыхательной смеси в водолазной спецодежде, и определены пути их компенсации.

4. Разработан водонагреватель дыхательной смеси (ВДС) для обогреваемой спецодежды глубоководного водолаза, проведено его теоретическое и экспериментальное исследование как элемента АСР температуры.

5. Разработаны АСР температуры дыхательной смеси с непрерывным и релейным регулированием на базе водонагревателя для обогреваемой спецодежды глубоководного водолаза.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлено на основе методов математического моделирования, планирования эксперимента, математической статистики, использования приближенных методов решения дифференциальных уравнений, на базе широкого использования ЭВМ.

Научная новизна.

1. Разработана оригинальная методика определения тегшофизических параметров дыхательной смеси, позволяющая более точно регулировать температуру вдыхаемой дыхательной смеси в независимости от ее состава и глубины погружения.

2. Разработана новая методика оценки влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смсси водолаза.

3. Разработана новая методика расчета конструкции ВДС для водолазной спецодежды.

4. Впервые получена математическая модель температурных процессов в ВДС как в системе с распределенными параметрами.

5. Впервые получены эмпирические зависимости коэффициента теплопередачи от теплоносителя к дыхательной смеси в ВДС и мощности, передаваемой от ВДС, от глубины погружения.

6. Разработана двухконтурная АСР температуры дыхательной смеси на базе водонагревателя с управляющим воздействием по мощности устройства нагрева воды.

7. Разработана оригинальная методика определения требуемых значений коэффициента усиления . регулятора в АСР с непрерывным регулированием. , , _

8. Впервые исследована комбинированная АСР температуры дыхательной смеси с двухпозиционным управлением потоком теплоносителя.

Практическая значимость

1. Разработан более компактный, чем применяемый ранее, водонагреватель дыхательной смеси.

2. Предложенная методика оценки возмущающих воздействий позволяет более точно рассчитывать температурные процессы дыхательной смеси, определять величину требуемой компенсирующей мощности нагревателя смеси и минимизировать размеры основных элементов ЛСР.

3. Разработанные методики расчетов и математическая модель температурных процессов ВДС позволяет па ЭВМ рассчитывать параметры элементов АСР, типы и параметры настроек регуляторов, повысить точность регулирования температуры дыхательной смеси, что существенно ускоряет процесс проектирования АСР, и снижает расходы на дорогостоящие экспериментальные проверки.

4. Основные результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Московского государственного университета дизайна и технологии.

Апробация и реализация научных результатов. Материалы работы докладывались и обсуждались на научной конференции "Молодые ученые - XXI веку" в МГУДТ в апреле 2003 г., на Межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности" (ПОИСК-2003) в ИГТА (Иваново) в 2003 г., па Международной научной конференции "Роль предметов личного потребления в формировании среды жизнедеятельности человека" в МГУДТ в 2002 г., на Межвузовской научно-технической конференции: «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» в РЗИТЛП (Москва) 12-13 мая 2004 г. Они опубликованы в сборниках научных трудов МГУДТ и в научных журналах. Проведение экспериментов и внедрение результатов работы проводилось на базе кафедры автоматики МГУДТ, Института медико-биологических проблем, в НИИ 40.

По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ из них 1 статья опубликована в издании, рекомендуемом ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 64 наименований, десяти приложений. Работа содержит 160 страниц основного текста, 36 рисунков, 28 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе исследованы особенности теплофизических процессов человека при работе на глубине, а именно, влияние условий глубоководного водолазного спуска на человека, в том числе на

дыхательную систему водолаза. Показано, что для обеспечения теплового комфорта на глубине водолазу помимо'обогрева одеждой нёобходим ингаляционный обогрев. Определены требования к элемента^ системы ингаляционного обогрева в водолазной спецодежде, а также к АСР температуры дыхательной смеси глубоководного водолаза. Исследованы существующие обогреваемые системы в водолазной спецодежде: типы обогрева спецодежды для глубоководных водолазных спусков, системы ингаляционного обогрева водолазов, разновидности конструкций нагревателей смеси в системах ингаляционного обогрева. Дано теоретическое обоснование необходимости усовершенствования отдельных элементов обогреваемой системы в водолазной спецодежде, в частности водонагревателей дыхательной смеси, а также разработки и исследования АСР температуры смеси на его основе.

Во второй главе проведено исследование основных возмущающих воздействий, действующих в системе ингаляционного обогрева глубоководного водолаза. Выделено пять наиболее значимых возмущающих факторов: изменение температуры окружающей воды, изменение давления смеси в зависимости от глубины погружения, изменение состава смеси, а, следовательно, ее плотности, теплоемкости и теплопроводности, изменение среднего расхода дыхательной смеси и нестационарность потока дыхательной смеси, обусловленная неравномерностью дыхания человека. Основное назначение АСР температуры дыхательной смеси в условиях действия вышеперечисленных возмущений - поддержание температуры смеси на заданном уровне.

Структурная схема зависимости изменения мощности, передаваемой от нагревателя к смеси, называемой далее по тексту, мощность нагревателя смеси, необходимой для компенсации отклонения температуры дыхательной смеси, от вышеперечисленных возмущающих воздействий представлена на рисунке 1.

Разработана оригинальная методика определения теплофизических параметров дыхательной смеси в зависимости от глубины погружения.

Выражение для определения плотности смеси имеет вид:

„ Л(МЯ)-Рщ т

Рсм~: 8.3~14 всм ' ()

где г, - доля /-го компонента в смеси; Л/,- - молярная масса, кг/моль /-го компонента в смеси, Рсм - давление смеси, Па; 6СМ - средняя температура смеси в нагревателе, К.

Выражение для определения массовой удельной теплоемкости смеси

имеет вид: ссм -= (2)

где С, - молярная теплоемкость /-го компонента в смеси, Дж/моль-К.

Рисунок 1. Зависимость изменения мощности нагревателя смеси от основных возмущающих воздействий

Выражение для расчета теплопроводности смеси имеет вид:

+ --—, (3)

и'})

л,-

где а - табличный коэффициент, зависящий от мольной доли более легкого компонента смеси (гелия).

Для оценки влияния возмущений на систему ингаляционного обогрева получено соотношение, которое связывает мощность нагревателя смеси, требуемую для нагрева дыхательной смеси до заданной температуры, с основными возмущающими воздействиями:

(4)

8.314-всм 2 1 У '

где V - средний объемный расход смеси, м3/с; в\ и 62 - температура смеси соответственно на входе и выходе нагревателя, К.

Впервые получен комплексный коэффициент глубины, который позволяет экспериментально моделировать и исследовать процесс изменения давления дыхательной смеси с учетом изменения ее состава, плотности и удельной теплоемкости в зависимости от глубины погружения

на установке с использованием воздуха вместо дорогостоящих газов:

к* ?см£смг (5)

COPO

здесь си ро - соответственно удельная теплоемкость и плотность смеси (воздуха), соответствующие глубине 0 м.

Полученный комплексный коэффициент глубины используется при оценке влияния каждого возмущающего воздействия на АСР температуры дыхательной смеси.

Расчетные значения теплофизических параметров дыхательной смеси, требуемой мощности нагревателя смеси и комплексного коэффициента глубины для глубин погружения 0-300 м приведены в табл. 1.

Таблица 1. Значения теплофизических параметров дыхательной смеси, требуемой мощности нагревателя смеси и комплексного коэффициента глубины для глубин

Глуби на погру жени я Н,м Состав смеси Давле ние смеси Рем-Па Уд.тепло-емкость смеси Сем, Дж/кг-К Плотность смеси Рсч. кг/м3 Теплопро водность смеси Ас.«, Вт/мК Мощность нагревателя смеси Q, Вт Компл. Коэффициент глубины, к',.

Доля гели я Доля кисло рода

0 0 1 10> 918.75 1.314 0.025 19 1

50 0.8 0.2 6 10" 2354 2.365 0.109 89 4.6

80 0.9 0.1 9-105 3199 2.512 0.131 129 6.7

!50 0.93 0.07 16-Ю5 3607 3.915 0.139 226 11.7

200 Т.95 0.05 21 ■ 105 3949 4.655 0.143 294 15.2

300 0.97 0.03 31-Ю5 4371 6.159 0.15 431 22.3

Получены соотношения, связывающие каждый возмущающий фактор с мощностью нагревателя дыхательной смеси, необходимой для его компенсации.

Для компенсации влияния изменения температуры окружающей среды и, как следствие, температуры входящей смеси требуется затратить

мощность: = -к1ш1~(02 -в](1)), (6)

где к/^спрпУп. У0 - средний расход смеси на глубине Ом.

Для компенсации изменения давления окружающей воды и, как следствие, давления смеси требуется затратить мощность:

а2а)=к2-кс-рсм(1), (7)

е ^щь-оо

2 8.314-вы

Для компенсации изменения тепловых параметров смеси необходимо затратить мощность: Оз(1) = кз -кгл -1(1), (8)

где к}=сороУо 00-

Изменение мощности нагревателя смеси пропорционально изменению среднего расхода дыхательной смеси с коэффициентом к4кгл,

где к4=Соро(в2-в1) - постоянный коэффициент: ) = к^ • кгч ■ К(7) (9)

Влияние нестационарности потока дыхательной смеси на мощность нагревателя дыхательной смеси учитывается соотношением:

0Ф) = к5 к*г, (- + 5т(юг)), (10)

7Г

где к5 = ^с0р0У0(в2 -0}).

Полученные соотношения (6)—(10) позволяют оценить влияние основных возмущений на мощность нагревателя смеси, а, следовательно, и на температуру дыхательной смеси на выходе нагревателя. Комбинирование полученных соотношений для возмущающих воздействий позволяет использовать их при синтезе АСР температуры дыхательной смеси, построенной по принципу регулирования по возмущению и отклонению, поддерживающей температуру дыхательной смеси на заданном уровне в независимости от ее состава, расхода, глубины погружения и температуры окружающей среды.

Третья глава посвящена разработке и исследованию водонагревателя дыхательной смеси (ВДС) для водолазной спецодежды как элемента АСР температуры смеси.

Методика расчета конструкции водонагревателя дыхательной смеси (ВДС) основана на определении мощности необходимой для нагрева смеси до требуемой температуры по формуле (4) для максимальной глубины погружения (300 м) и заданного среднего расхода дыхательной смеси (30 л/мин). Зная требуемую мощность, определяется необходимая площадь теплопередачи, которая определяет конструкцию нагревателя. Ограничение на конструкцию водонагревателя смеси накладывает техническое требование - сопротивление дыханию водолаза, которое оказывает водонагреватель дыхательной смеси не должно превышать 98 Па.

Разработана экспериментальная модель водонагревателя дыхательной смеси, главным элементом которого является теплообменник. Конструкция теплообменника представлена на рисунке 2. Основным элементом конструкции теплообменника являются медные трубки 2, по которым проходит дыхательная смесь. Трубки закрепляются в основаниях из фторопласта .1. Для : гидроизоляции на основания 1 наносится слой компаунда 6. Для подачи и вывода воды из внутреннего корпуса

теплообменника 4 предусмотрены трубки 3. Теплоизоляция теплообменника осуществлена утеплителем 5. Вся конструкция помещается во внешнем корпусе 7.

Определены коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя (воды) к трубкам теплообменника, от трубок к дыхательной смеси, полный коэффициента теплопередачи и мощность ВДС, передаваемая дыхательной смеси, при вынужденном движении смеси и при отсутствии потока смеси через теплообменник для глубин погружения О-ЗООм и температур теплоносителя 50-80°С при среднем расход смеси через теплообменник 30 л/мин.

103

Рисунок 2. Конструкция теплообменника ВДС

1 - основания теплообменника, 2 - трубки для дыхательной смеси, 3 - трубки для воды, 4 - внутренний корпус, 5 теплоизоляция, 6 - компаунд, 7 -внешний корпус.

Анализ полученных значений для требуемой мощности ВДС и мощности ВДС, передаваемой от теплообменника дыхательной смеси, показал, что для нагрева потока дыхательной смеси в 30 л/мин до температуры 36°С на глубинах до 80 м, достаточно подавать в теплообменник теплоноситель с температурой 60°С; на глубинах до 150 м температура теплоносителя должна быть не менее 70°С; на глубинах до 200 м не менее 80°С и на глубинах 300 м более 80°С.

Проведено теоретическое исследование ВДС как элемента АСР температуры дыхательной смеси. ВДС представляет собой систему, состоящую из устройства нагрева воды (УНВ), нагревающим элементом которого является тэн, теплоносителя (воды), теплообменника (ТО) и дыхательной смеси (газ) (рис.3).

Основное управляющее воздействие - мощность питания УНВ <2„ит. Выходная величина - температура дыхательной смеси на выходе теплообменника вг.

Рисунок 3. Схема ВДС: УНВ - устройство нагрева воды, ТО - теплообменник

Впервые получены математические модели температурных процессов элементов ВДС как системы с распределенными параметрами: рассмотрены тепловые параметры воды на участке I—II с температурой ве2. температура воды в УНВ и соединительной трубке от УНВ к теплообменнику; и тепловые параметры воды на участке II-III с температурой ве;: температура воды в теплообменнике и соединительной трубке от теплообменника к УНВ. В этом случае учитывается теплоотдача воды в теплообменнике, что позволяет контролировать мощность ВДС, а, следовательно, температуру дыхательной смеси, с помощью разности температур (9„; и ве!.

Распределение тепловых мощностей в системе ВДС описывается следующими уравнениями теплового баланса: Qmim Qok ' QHB>

Qm= Qae+ Qnoml + Q.2+ Qnom2> 02= Qe2+ Qnom3 + Qel+ Qmm-h Qe2= Qacm+ ß,, ö,= Qr,,

где 0„um - мощность, подводимая к тэну аккумулируемая тэном при изменении его мощность, передаваемая от тэна к воде, Вт; Qm -

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

Вт; Qcк — мощность, температуры, Вт; (}нв-мощность, затрачиваемая на изменение температуры воды, Вт; ~ мощность, затрачиваемая на нагрев потока воды через УНВ и соединительную трубку, Вт; ()„„„,;, £>„ат2 и 0тт4, йюл.з - соответственно теплопотери через корпус УНВ, через стенки соединительных трубок, через корпус теплообменника, Вт; Qв¡ -мощность, затрачиваемая на изменение температуры воды в теплообменнике, Вт; Q,2 - мощность, передаваемая от воды к трубкам теплообменника, Вт; Qacm - мощность, аккумулируемая трубками

теплообменника, Вт; Qt - мощность, расходуемая на нагрев дыхательной смеси, Вт; Qa, - мощность, аккумулируемая дыхательной смесью внутри трубок теплообменника, Вт; Qc„ - мощность на нагрев дыхательной смеси, проходящей через теплообменник ВДС, Вт.

В результате подстановок выражений для мощностей в уравнения теплового баланса и ряда преобразований получили дифференциальные уравнения, описывающие температурные процессы в элементах ВДС с учетом начальных условий и приращений переменных во времени:

Tue dA~ß- + Мне - kueAQnum + Щ-J, О?)

dt

Тв^2- + А0в2=квМт+кв1А0в1, (18)

dt

И\Й '

Тет + Авв1 = квтАвв2 + кст1АОст, (19)

dt

Тст + Мст = кстЛ0в2 + кос3А9г, (20)

Тг^^- + А0г=кгА01т, (21)

dt

где кт, Т„в - коэффициент усиления и постоянная времени тэна; ks и Те -коэффициент усиления и постоянная времени по температуре для воды на участке I-II; ке! - коэффициент усиления обратной связи по температуре для воды на участке I-II; кСГ1 и Тет - коэффициент усиления и постоянная времени по температуре для воды на участке II-III; kcmi - коэффициент усиления обратной связи по температуре для воды на участке II-III; кст и Тст - коэффициент усиления и постоянная времени по температуре для теплообменника; k0i3 - коэффициент усиления обратной связи по температуре для теплообменника; кг и Тг - коэффициент усиления и постоянная времени по температуре для дыхательной смеси.

Основные передаточные функции, постоянные времени и коэффициенты усиления элементов ВДС приведены в таблице 2.

Таблица 2.0сновные передаточные: функции, постоянные времени и коэффициенты усиления элементов ВДС.______

Передаточная функция по температуре для УНВ W„e(P)= к"в в ТпвР + 1 к = 1 "тватв j- снеРн<Уче т Ч а

Передаточная функция обратной связи по температуре для УНВ W-l(p) = rmP + i

; Передаточная функция по температуре для воды на участке 1-П K(p) = TJ+I ¡с _ атп^тв свР<Ув + ^пот /

Передаточная функция обратной связи по температуре для поды на участке 1-П. Квш(р) kei ТвР+1 т _ >пв2св саРеУа + Спо ml 1. _ свР<Ув ~ атв^пш Gi —

Передаточная функция по температуре для воды па участке II-III Кт(Р) = 1 ^в m Temp+1 J _ тб1Св вП' свРвУв+С4 I свРв^в ~ аест^вст ~ Qi

Передаточная функция обратной связи по п kcml Квт г, , cePeVe + Q f. _ ®вст^вст cePeVe+C4

температуре для воды на участке И-Ш TemP+1

Передаточная функция по температуре для теплообменника Щт<Р) = I- *cm TCmP+1 J- _ сстРспУcm 1 cm ~ „ ^ <-, ' вст&ест 1 &вст^г,с/п

Передаточная функция обратной связи по Н'осЗ(Р)- koc3 cm _ с „ , с к ас?$с?

температуре для теплообменника TcmP+i 0t 2($сгасг + SecmaEcm )

Передаточная функция но температуре для дыхательной смеси iv,(p) = К Тгр + 1 т ,с, Т ■ ■ г сгргУг+0.55сгасг ' сгРгУг + 0.5SCi,ac,

Приняты следующие обозначения: сне, рнв и Vm - соответственно массовая удельная теплоемкость, Дж/кг-К; плотность, кг/м3, и объем тэна, м3; 6„в - температура на поверхности тэна, К; Smi - площадь теплопередачи от тэна к воде, м ; атв - коэффициент теплоотдачи от тэна к воде, Вт/м2-К; тв2 - масса воды в УНВ и соединительной трубке от УНВ к ТО, кг; с„ -удельная теплоемкость воды, Дж/кг-К; где ре - плотность воды, кг/м3; Ve -объемный расход воды через УНВ и соединительную трубку, м3; Si, S; -средние площади теплопередачи, м2; Ri, R2 - суммарные термические сопротивления, м2-К/Вт соответственно для корпуса УНВ и стенки соединительной трубки; вос - температура окружающей среды, К; тв, -масса воды в теплообменнике и трубке от ТО к УНВ, кг; авст и Secm -соответственно коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К и площадь теплопередачи от воды к трубкам теплообменника, м2; S3, S4 — площади теплопередачи, м2; R3, R4 - суммарные термические сопротивления, м2'К/Вт соответственно для корпуса ТО и стенки соединительной трубки; сСт - удельная теплоемкость, Дж/кг-К; рст - плотность, кг/м3; Vcm -суммарный объем, м3, трубок теплообменника; асг и S„ - коэффициент

теплоотдачи, Вт/м2-К и площадь теплопередачи от трубки к дыхательной смеси, м2; вст - температура трубки теплообменника, К; 0гср - средняя температура дыхательной смеси, К; 0, - температура дыхательной смеси на выходе теплообменника, К; сг— удельная теплоемкость дыхательной смеси, Дж/кг-К; т. - масса дыхательной смеси внутри трубок теплообменника, кг: тг=рг-Угв\ р. - плотность дыхательной смеси, кг/м3; Уге - суммарный объем дыхательной смеси внутри трубок теплообменника, м3; Уг - объемный расход дыхательной смеси через теплообменник, м3/с; С/ - С; -

5/ 5?

коэффициенты теплопогерь: С]= —, С 2 = —, Спот\ = С/ + С 2;

К;

г -^¿--Г Г - ^ I ^

3 ~ Т) 4 В ' пот2 _ г, П •

На основе дифференциальных уравнений (17) - (21) составлена структурная схема ВДС, показанная на рисунке 4. За вход системы принято изменение мощности питания УНВ (¿т,„„ за выход изменение температуры дыхательной смеси на выходе теплообменника 6г.

После проведения ряда преобразований структурной схемы, получена передаточная функция ВДС в параметрах:

„, , , (<ЧР4 + азР3 + аЗР2 + Р4Р + <*5) Кс ,„,,,

"яг ( Р)~--с-7-<----<-3--г---?----->(")

Ь,р8 +Ь2р7 +ЬзРб + Ь4 р + Ь5 р4 + Ь6 р3 + Ь7 р2 + bgp + ьд

где к„с - коэффициент усиления объекта; а/ - ач - коэффициенты числителя; коэффициенты знаменателя: кдс = кпеквкгксп, (23)

а1 ~ ТетТсткет

а2 " квтТст (ЗТвт + Тст )

а3 ~ТптТст(кет + кст]косзкст) + кетТст(21 ет + ЗТст), (24) а4 ~(Твт + Тст)(квт + кст]кос3кст ) + 2кдтТст а5 ~ кет + ^ст1^ос3^ст

ЬI =в1с1],Ь2 = с12е] + с1 ¡е2,

+ + + > (25)

Ь6 =с13е4 +с14е3+с15е2,

Рисунок 4. Структурная схема ВДС

С1

2

в т1 ст

~ ТгТпвс1

^2=с1(Т,'+Тив) + с2ТгТнв

_ , /т ,т т т ' с2 ¿кет' ст ^г^осЗ^ст' вт

л4 ~С2 + Тп<; +7,'

— ТетТвТ^т,(12 - 2ТетТвТст 1- (Твт + Гв

^3 ~ 2Тст(Тш ^ Тв ) ' ТвтТв + кеткв{1 ст + Гс„, С?6)

= ^«и + ^в + -^.-ш + 2Тсткеткв!

Л $ - ! + квтк61 + ксткст1кос$ где £?,, с,, с1: - вспомогательные переменные.

Полученные выражения для динамических тепловых параметров элементов ВДС позволяют произвести компьютерное моделирование поведения ВДС как элемента АСР температуры для глубин погружения 0300 м и температуры теплоносителя 50-80°С.

Методика расчета коэффициентов теплопотерь в окружающую среду через элементы ВДС: корпус УНВ С;, стенки соединительных трубок С;, С4 и корпус теплообменника С3 основана на применении уравнений подобия для конвективного теплообмена и позволяет произвести компьютерный расчет теплопотерь через элементы ВДС для температуры теплоносителя 50-80°С и, учитывая изменение температуры окружающей среды, для глубины погружения 0-300 м.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию тепловых процессов водонагревателя дыхательной смеси как элемента АСР температуры.

Функциональная схема экспериментальной установки представлена . на рисунке 5.

На схеме приняты следующие обозначения: 1 - ИП, источник питания; 2 - ЭД, электродвигатель вентилятора; 3 -ампервольтметр; 4 - вентилятор; 5 - прерыватель потока дыхательной смеси; б - УНВ, устройство нагрева теплоносителя (воды); 7 -теплообменник ВДС; 8, 9, 12-16 - термопары медь-константановые расположены в следующих точках: 8 - на стенке центральной трубки для смеси на входе теплообменника, 9 — на выходной трубке для теплоносителя, 12 - на стенке центральной трубки для смеси на выходе теплообменника, 13 - на стенке крайней трубки для смеси на выходе теплообменника, 14 - в воздухе напротив центральной трубки для смеси на выходе теплообменника, 15 - в воздухе напротив крайней трубки для смеси на выходе теплообменника, 16 - на входной трубке для теплоносителя; 10 - П, устройство для регистрации температуры (потенциометр); 11 - УС, усилитель сигналов от термопар.

Основной принцип экспериментального исследования ВДС заключался в том, что моделирование изменения глубины погружения производилось за счет изменения объемного расхода дыхательной смеси (воздуха) через теплообменник ВДС. Это допущение возможно за счет использования комплексного коэффициента глубины:

СсмРсмУ(в2 -01) = СОРОСЫ(02 -01) = соРоУэкМ "в1) (2?)

V = V ■ к* г жсп ' Лгл

В результате эксперимента определены коэффициенты теплоотдачи от элементов ВДС, полный коэффициент теплопередачи ВДС и мощность ВДС, передаваемая от теплоносителя дыхательной смеси. Получены

эмпирические линейные и нелинейные уравнения зависимости вышеперечисленных параметров от глубины погружения.

Линейные уравнения зависимостей позволяют рассчитать приближенные значения коэффициентов теплоотдачи, полного коэффициента теплопередачи и мощности ВДС для глубин до 100 м:

авст = 150.22 +1.66 •//; (28)

асг =19.67 + 0.72- II; (29)

к«дс -17.41 + 0.54 ■ Н \ (30)

двдс =24.3+0.62-Я. (31)

здесь Н - глубина погружения, м.

Нелинейные уравнения зависимостей позволяют рассчитать приближенные значения коэффициентов теплоотдачи, полного коэффициента теплопередачи и мощности ВДС для глубин до 300 м:

авст=119.1 + 34.8 -Н° 35; (32)

асг =12.5 +5.5 ■ Н0 57 ■ (33)

кйдс=11 + 2.3-Н(34)

дедс=14.28+9-Н0-4*. (35)

Сравнительный анализ линейных и нелинейных уравнений зависимостей показал, что значения тепловых параметров, полученные по нелинейным уравнениям, расходятся с экспериментальными в среднем на 5%, тогда как значения, полученные по линейным уравнениям, расходятся с экспериментальными в среднем на 12%, но они более просты в расчете. Полученные линейные и нелинейные уравнения зависимостей параметров ВДС от глубины погружений могут быть рекомендованы для использования в расчетах АСР температуры дыхательной смеси, при этом необходимо выбирать вид уравнения исходя из требуемой точности и простоты расчета.

Исследована зависимость температуры дыхательной смеси на выходе ВДС от глубины погружения при постоянных температуре теплоносителя и расходе смеси. Зависимость описывается линейным уравнением: вг =48.02 - 0.11 - Н. (36)

Исследована зависимость температуры дыхательной смеси на выходе ВДС от температуры теплоносителя при фиксированной глубине погружения и постоянном расходе смеси через ВДС для глубин 0м и 64м. Зависимость описывается линейным уравнением:

при глубине погружения 0 м: вг = 33.36 + 0.24 -вв2, (37)

при глубине погружения 64 м: вг = 11.64 + 0.5-ввт. (38)

Определены динамические параметры по температуре дыхательной смеси и теплообменника ВДС как звеньев АСР в зависимости от расхода смеси как аналога глубины погружения при непрерывном потоке

дыхательной смеси. Результаты экспериментов показали, что изменение глубины погружения слабо влияет на динамические параметры по температуре теплообменника, тогда как постоянная времени и коэффициент усиления дыхательной смеси с увеличением глубины погружения уменьшаются.

В ходе эксперимента была получена переходная характеристика температуры дыхательной смеси на выходе теплообменника при ступенчатом изменении расхода смеси от 0 до 168 л/мин, что моделирует глубину погружения на 64м, и заданной температуре воды 60°С. В результате получены следующие параметры: Т = 2.3 с, к = 0.4.

При аналогичных условиях экспериментально исследовано влияние периода подачи дыхательной смеси через ВДС на амплитуду колебания температуры смеси на выходе теплообменника. Зависимость имеет вид:

А9 = 0.44 + 0.17Та, (39)

где Та - период подачи дыхательной смеси (1 вдох-выдох), устанавливаемый с помощью прерывателя потока дыхательной смеси, с; Лв - амплитуда колебания температуры смеси на выходе центральной трубки теплообменника ВДС, °С.

Проведен анализ переходных процессов температуры дыхательной смеси на выходе ВДС при двухпозициомном релейном переключении потока теплоносителя при непрерывном и переменном потоках дыхательной смеси через ВДС. Колебания температуры смеси относительно среднего установившегося значения при постоянном расходе дыхательной смеси через ВДС составили 0.5-1.5°С, тогда как при переменном расходе дыхательной смеси 1 -2°С.

По экспериментальной временной диаграмме автоколебательного процесса для постоянного расхода дыхательной смеси через ВДС методом замены экспонент секущими определена передаточная функция теплообменника ВДС с учетом запаздывания, обусловленного наличием датчика температуры и устройства для регистрации температуры:

(40)

Зр + 1

В пятой главе проведено исследование автоматической системы регулирования температуры дыхательной смеси с ВДС. Разработана и исследована двухконтурная АСР температуры дыхательной смеси с коррекцией по возмущению и отклонению на базе водонагревателя с регулированием температуры смеси путем изменения мощности нагревателя теплоносителя (рис.6).

На рисунке 6 приняты следующие обозначения: х(0 — заданная температура вдыхаемой дыхательной смеси; у (г) - текущая температура вдыхаемой дыхательной смеси; /(() - возмущающие воздействия,

Рисунок 6. Структурная схема АСР дыхательной смеси с коррекцией по возмущению и отклонению

определенные в главе 2: f(t)=Qi(t)+Q2(t)+Q}(t)+Qj(t)+Qs(ty, s(t) и s,(t) -сигналы рассогласования соответственно внешнего и внутреннего контуров: E(t)= x(t)- y(t). £/(t)= u(t)- yi(t)\ u(t) и u,(t) - управляющие сигналы соответственно регуляторов внешнего и внутреннего контуров; l'/j/p) и Wpi(p) - соответствующие передаточные функции регуляторов внешнего и внутреннего контуров; Wa(p) - передаточная функция датчика

7

температуры дыхательном смеси: fV.\(р) = ----:; WH1(p) - передаточная

Тдр + 1

функция УНВ и теплоносителя (воды): WU3(р)--

к k "■не* в

— ;(41) (Т„вр+1)(Твр + 1)

fV.fpJ - передаточная функция по температуре теплообменника ВДС и

дыхательной смеси: Ц'г(р) = -

кст^г

(42)

(Тстр + 1)(Тгр + 1У у ¡(О - температура теплоносителя на входе теплообменника ВДС.

Внутренний контур АСР осуществляет регулирование температуры теплоносителя, компенсируя возмущающие воздействия посредством корректирующего звена а внешний контур выполняет основное

управление - поддерживает температуру дыхательной смеси на заданном уровне. При этом для исключения влияния работы внутреннего контура на работу внешнего контура в схему введено корректирующее звено 1УК?(р).

WpiCp)'

W

'' Ч

пэ(Р)

В двухконтурной АСР температуры смеси исследовалось непрерывное регулирование с П-регулятором во внутреннем контуре и ПИ-регулятором во внешнем. При этом разработана оригинальная методика, позволяющая определить диапазон требуемых значений коэффициента усиления регулятора в непрерывной АСР с помощью компьютерного моделирования, минуя построение ЛЧХ. При этом использовались основные принципы построения и понятия запаса устойчивости по ЛЧХ. Допустим, устойчивая система имеет

логарифмическую амплитудную характеристику, пересекающую частотную ось на частоте среза (оср, при этом фазовая характеристика принимает значение <рр, =Лф -я. Задаваясь диапазоном запаса устойчивости Аф, по формуле для фазо-частотной характеристике определяем интервал значений частоты среза соср. Далее, подставляя частоту среза и амплитуду при частоте среза А(соср)=1 в формулу для амплитудно-частотной характеристики определяем диапазон требуемых значений коэффициента усиления регулятора. Для найденных значений коэффициента усиления регулятора по заданному диапазону запаса устойчивости по модулю можно определить частоту аъ, соответствующую фазе <р(ес>2)=-я. При этом логарифмическая амплитудная характеристика принимает значение -ЛЬ, Тогда точка пересечения логарифмических амплитудной и фазовой частотных характеристик имеет частоту а>, находящуюся в интервале [соф; о>2].

По результатам расчета двухконтурной АСР температуры с выбранными параметрами регуляторов была построена кривая переходного процесса. Время регулирования переходного процесса составило 6 с.

Недостатком АСР температуры дыхательной смеси, построенной на базе принципа управления по возмущению, является необходимость дополнительно ввести в систему датчики возмущающих параметров: давления, расхода, температуры, которые имеют значительные размеры и инерционность. Кроме того, необходимы преобразователи сигналов этих датчиков в управляющие сигналы. Эти устройства значительно усложняют и увеличивают АСР, вносят запаздывание в систему при передаче сигналов от возмущающих параметров до регулятора; компенсация этого запаздывания может вызвать колебательность и неустойчивость процесса регулирования основного параметра.

При синтезе АСР следует в пределах технического задания стремиться к созданию наиболее простых и надежных систем, более дешевых в производстве, удобных в эксплуатации, конкурентоспособных, с инновационной направленностью, но при этом обеспечивающих регулирование основного параметра в пределах заданной точности. Для регулирования температуры дыхательной смеси в пределах 34±2°С такой системой является релейная двухпозиционная АСР температуры дыхательной смеси, построенная по принципу управления по отклонению за счет включения и выключения потока теплоносителя, прогоняемого через теплообменник ВДС (рисунок 7). В этом случае теплоноситель (горячую воду) можно подавать в теплообменник ВДС по шлангу от наводного средства, водолазного колокола или индивидуального устройства нагрева воды (УНВ) с автоматическим регулированием температуры.

Такой способ регулирования в данной системе позволяет вынести устройство нагрева теплоносителя за контур АСР температуры дыхательной смеси, что значительно упростит расчет системы.

Рисунок 7. Структурная схема комбинированной АСР дыхательной смеси

На рисунке 7 приняты следующие обозначения: №р(р) -передаточная функция регулятора; №пй(р) - передаточная функция объекта:

кге

^об(~(Т~1- 1 )(Т + Т) ' К0Э(*)(',ициент усиления объекта кл. получен

экспериментальным путем; IV¡¿(р) ~ передаточная функция корректирующего звена. 1УШ1(р) - передаточная функция исполнительного механизма, обеспечивающего включение-выключение потока воды через теплообменник (электроклапан или вибронасос) №Ш1(р)=1\ ¡У/р) -передаточная функция по возмущению. Принимая допущение, что все возмущения действуют параллельно: IVр)~ ¡У/, (р) ■ р) ■ \Ухп( р), где

\Ук(р)=к, - передаточная функция, учитывающая изменение глубины

погружения, (р) = ——— - передаточная функция, учитывающая Т2р + 1

изменение среднего расхода смеси через теплообменник,

кз

УУу п(р) =----- передаточная функция, учитывающая

Т3р + 1

нестационарность потока дыхательной смеси. Значения параметров к¡, к2, Т2, к3 и Т3 определены по результатам экспериментальных исследований. Таким образом передаточная функция по возмущению имеет вид

¡V (р) к]Т2ТзР2+(к](Г2+Гз) + к2Т3+кзТ2;р + к/ +к2+к3 (11)

1 . Т2Т3р2 +(Т2+Тз)р + 1

Для компенсации возмущений в систему введено

корректирующее звено 1Уц(р), которое позволяет осуществлять одновременно комбинированное регулирование по отклонению и

И7/ (Р)

возмущению: (45)

Для исследования процесса регулирования в комбинированной АСР температуры дыхательной смеси с релейным регулятором использован метод гармонической линеаризации: зона неоднозначности регулятора: 26=0.16; определены параметры автоколебаний: частота автоколебаний: (оак= 2.2 рад/с, период автоколебаний: Так = 3 с, амплитуда автоколебаний: а = 2°С

В заключении кратко изложены основные результаты исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана оригинальная методика определения теплофизических параметров дыхательной смеси на диапазоне глубин погружения О-ЗООм, позволяющая более точно регулировать температуру вдыхаемой дыхательной смеси в независимости от ее состава и глубины погружения.

2. Разработана новая методика оценки влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смеси водолаза.

3. Разработана конструкция водонагревателя дыхательной смеси (ВДС); определены величины коэффициентов теплоотдачи и мощности, передаваемой от ВДС дыхательной смеси, в диапазоне глубин погружения О-ЗООм.

4. Впервые разработана математическая модель тепловых процессов ВДС как системы с распределенными параметрами в диапазоне глубин погружения О-ЗООм при разных температурах теплоносителя.

5. Разработана оригинальная методика определения теплопотерь в окружающую среду через элементы ВДС при разных температурах теплоносителя.

6. Получены эмпирические зависимости теплофизических и динамических параметров ВДС от глубины погружения; определена экспериментально передаточная функция ВДС как динамического звена АСР температуры дыхательной смеси с учетом инерционности датчика температуры и устройства для регистрации температуры.

7. Разработана и исследована двухконтурная АСР температуры дыхательной смеси на базе ВДС с управляющим воздействием по мощности нагревателя теплоносителя; разработана оригинальная

методика, позволяющая определить диапазон требуемых значений коэффициента усиления регулятора в непрерывной АСР. 8. Разработана и исследована комбинированная АСР температуры дыхательной смеси на базе ВДС с двухпозиционным управлением расходом теплоносителя через теплообменник ВДС.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ефремов В.В., Власенко О.М., Ромаш Э.М. К проблеме разработки водяного нагревателя дыхательной смеси как элемента АСР в спецодежде для глубоководных работ.// Сборник материалов Междунар. научн. конф. «Роль предметов личного потребления в формировании среды жизнедеятельности человека». - М.: ИИЦ МГУДТ. 2002. с. 171.

2. Власенко О.М., Ефремов В.В., Ромаш Э.М. К расчету нагревателя дыхательной смеси в составе АСР теплового режима в спецодежде глубоководного водолаза.// Тезисы докладов на Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов "Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности" (ПОИСК-2003), Иваново, ИГТА, 2003, с.229-230.

3. Власенко О.М., Ефремов В.В. Разработка водонагревателя дыхательной смеси для АСР температуры в обогреваемой спецодежде.// Тезисы докладов 55 научной конференции студентов, молодых ученых. "Молодые ученые - XXI веку". -М.: ИИЦ МГУДТ, 2003, с.81-82.

4. Власенко О.М., Ефремов В.В., Ромаш Э.М. Спецодежда для защиты человека в экстремальных условиях.// Межвузовский сборник научных трудов "Наука и образование. Новые технологии", выпуск №6 «Техника и технология», -М.: ИИЦ МГУДТ, 2003. с.91.

5. Власенко О.М., Ромаш Э.М., Ефремов В.В. Оценка влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смеси в спецодежде глубоководных водолазов.// Журнал «Аспирант и соискатель», №6 (19), Москва, 2003, с. 192-195.

6. Власенко О.М., Ромаш Э.М., Ефремов В.В. Возмущающие воздействия в АСР температуры дыхательной смеси глубоководных водолазов.// Вестник МГУДТ. Выпуск 1(43). -М.: ИИЦ МГУДТ. 2003. с.213-217.

7. Ефремов В.В., Власенко О.М. Обогревательная система глубоководного водолаза.// Вестник МГУДТ. Выпуск 1 (43). -М.: ИИЦ МГУДТ. 2003, с.218-225.

8. Синицын М.А., Ромаш Э.М, Власенко О.М., Ефремов В.В. Основные типы технологических объектов управления в АСР температуры дыхательной смеси в водолазной спецодежде.// Журнал «Естественные и технические науки». №1. 2004. с. 105-109.

9. Власенко О.М., Ефремов В.В., Ромаш Э.М. Оценка возмущений в системе подогрева дыхательной смеси в водолазной спецодежде.// Тезисы

докладов Межвузовской научно-технической конференции: «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». Москва. РЗИТЛП. 1213 мая 2004 г. Т. 2, с. 134.

10. Власенко О.М., Ефремов В.В., Шелудько А.Г. Определение динамических параметров водонагревателя дыхательной смеси как объекта АСР температуры в водолазной спецодежде.// Вестник МГУДТ, выпуск №5(47). -М.: ИИЦ МГУДТ. 2006. с. 196-206.

11. Власенко О.М., Ефремов В.В.Исследование водонагревателя дыхательной смеси в водолазной спецодежде.// Современные проблемы науки и образования - 2008.-№6. (приложение "Технические науки"). Москва. 2008. с. 12.

12. Власенко О. М., Ефремов В. В. Экспериментальное исследование водонагревателя дыхательной смеси в спецодежде глубоководных водолазов.// Научный журнал МГУДТ «Дизайн и технологии». №11 (53). -М.: ИИЦ МГУДТ, 2009. с. 109-114.

ВЛАСЕНКО ОЛЬГА МИХАЙЛОВНА

Разработка автоматической системы регулирования температуры дыхательной смеси для обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Усл.-печ. 1,0 п.л. Тираж 80 экз. Заказ № 117-09 Информационно-издательский центр МГУДТ 117997, г.Москва, ул.Садовническая, 33 Отпечатано в ИИЦ МГУДТ.

Введение.

Глава 1. Исследование обогреваемых систем в спецодежде для глубоководных водолазных погружений

1.1 Теплотехнические особенности работы человека на глубине.

1.1.1 Влияние условий глубоководного спуска на человека.

1.1.2 Дыхание при глубоководных спусках.

1.2 Дыхательные аппараты для глубоководных погружений с системой обогрева дыхательной смеси.

1.3 Нагреватели дыхательной смеси в обогреваемых системах водолазных дыхательных аппаратов.

1.3.1 Взаимосвязь типа обогрева спецодежды водолаза с конструкцией нагревателя дыхательной смеси.

1.3.2 Разновидности конструкций нагревательных элементов в дыхательных аппаратах для глубоководных погружений

Выводы по главе.

Глава 2 Возмущающие воздействия в АСР температуры дыхательной смеси глубоководного водолаза.

2.1 Исследование основных возмущающих воздействий в системе ингаляционного обогрева глубоководного водолаза.

2.2 Оценка влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смеси.

Выводы по главе.

Глава 3 Разработка и исследование водонагревателя дыхательной смеси (ВДС) для водолазной спецодежды как элемента АСР температуры.

3.1 Разработка конструкции водонагревателя дыхательной смеси.

3.1.1 Предварительный расчет конструкции ВДС

3.1.2. Описание конструкции ВДС

3.2 Определение полного коэффициента теплопередачи через теплообменник ВДС и мощности ВДС.

3.2.1 Определение полного коэффициента теплопередачи и мощности ВДС при вынужденном движении дыхательной смеси через теплообменник.

3.2.2 Определение полного коэффициента теплопередачи и мощности ВДС при нулевом расходе дыхательной смеси через теплообменник

3.3 Определение динамических параметров ВДС как элемента АСР температуры.

3.3.1 Описание схемы ВДС.

3.3.2 Математическая модель температурных процессов устройства нагрева воды (УНВ).

3.3.3 Математическая модель температурных процессов воды на участке I - II.

3.3.4 Математическая модель температурных процессов воды на участке II- III.

3.3.5 Математическая модель температурных процессов теплообменника.

3.3.6 Математическая модель динамики температуры дыхательной смеси

3.3.7 Составление структурной схемы ВДС.

3.4 Определение коэффициентов теплопотерь в окружающую среду через элементы ВДС.

3.4.1 Определение коэффициента теплопотерь через корпус УНВ

3.4.2 Определение коэффициента теплопотерь через стенки соединительной трубки от УНВ к теплообменнику (ТО).

3.4.3 Определение коэффициента теплопотерь через корпус ТО

3.4.4 Определение коэффициента теплопотерь через стенки соединительной трубки от ТО к УНВ.

Выводы по главе.

Глава 4 Экспериментальное исследование водонагревателя дыхательной смеси как элемента АСР температуры.

4.1 Основные задачи экспериментального исследования.

4.2 Описание установки и методов измерения.

4.3 Определение полного коэффициента теплопередачи и мощности ВДС, передаваемой от теплоносителя дыхательной смеси.

4.4 Исследование зависимости температуры дыхательной смеси на выходе ВДС от глубины погружения при постоянном расходе смеси через теплообменник.

4.5 Исследование зависимости температуры дыхательной смеси на выходе ВДС от температуры теплоносителя при фиксированной глубине погружения и постоянном расходе смеси через теплообменник

4.6 Определение тепловых динамических параметров элементов ВДС при непрерывном потоке дыхательной смеси через теплообменник

4.7 Исследование влияния периода подачи дыхательной смеси на амплитуду колебания температуры смеси на выходе теплообменника ВДС.

4.8 Анализ переходных процессов в релейной двухпозиционной АСР температуры дыхательной смеси при управляющих воздействиях за счет изменения расхода теплоносителя

Выводы по главе.

Глава 5 Исследование автоматической системы регулирования температуры дыхательной смеси с водонагревателем.

5.1 Выбор структурной схемы АСР температуры дыхательной смеси

5.2 Выбор параметров регуляторов в двухконтурной каскадной АСР температуры дыхательной смеси.

5.2.1 Выбор регулятора внутреннего контура.

5.2.2 Выбор регулятора внешнего контура.

5.3 Переходной процесс в двухконтурной каскадной АСР температуры дыхательной смеси.

5.4 Исследование комбинированной АСР температуры дыхательной смеси.

5.5 Выбор параметров регулирования в комбинированной АСР температуры дыхательной смеси.

Выводы по главе.

Актуальность темы

Проблеме изучения и освоения мирового океана во многих развитых странах мира уделяется особое внимание как одной из важнейших государственных задач.

Подводные погружения с научными целями оказали влияние почти на всю деятельность, связанную с изучением нашей планеты.

Наиболее интенсивно водолазный метод исследований подводных глубин развивался в 60-х годах нашего столетия. В дальнейшем основные усилия ученых, инженеров, техников были направлены на решение задач физиологического и технического характера, связанных с проникновением человека на все большие глубины.

В последние годы наметилась тенденция к сокращению водолазных погружений в научных целях на большие глубины. По соображениям рентабельности и условиям безопасности во многих случаях целесообразнее использовать роботов, обитаемые и телеуправляемые аппараты[1].

Однако во многих видах деятельности людей, связанных с освоением океана, погружение человека на глубину — наиболее эффективный и универсальный метод выполнения подводных работ, несмотря на риск и большую стоимость водолазных спусков [2].

К ним относятся аварийно-спасательные водолазные работы по оказанию помощи судам, приводнившимся летательным аппаратам и другим объектам, терпящим бедствие на воде, их личному составу и пассажирам, а также горнорабочим при внезапных затоплениях горных выработок, шахт и туннелей, спасению оборудования, а также работы, выполняемые в затопленных отсеках по обеспечению живучести судна. Судовые и судоремонтные водолазные работы, которые заключаются в осмотре, очистке от обрастания и коррозии, замене изношенных элементов, восстановлении покраски, устранении повреждений подводной части корпуса судна и других подводных устройств и систем. Водолазные работы по добыче морепродуктов — добыча морских животных, организмов и растений, а также обслуживание морских хозяйств, занимающихся их искусственным разведением. Специальные водолазные работы — обеспечение подводных научных исследований и испытание новых образцов водолазной и подводной техники. Очень важную роль играют водолазные погружения для военных целей [3].

В настоящее время основные усилия в области глубоководных водолазных погружений направлены на увеличение эффективности пребывания человека под водой, отсюда постоянное совершенствование водолазного снаряжения, систем связи, подводной аппаратуры и приборов, режимов спуска, оптимального состава дыхательной газовой смеси, а также оптимизация организационных принципов проведения подводных исследований.

В легкой промышленности большое внимание уделяется созданию и совершенствованию спецодежды для защиты человека, работающего в экстремальных условиях, на большой глубине погружения, при повышенном давлении, при низких температурах окружающей среды.

Анализ исследований, проводимых в данной области, показал, что спецодежда для глубоководных погружений помимо обогрева тела человека должна выполнять функцию ингаляционного обогрева водолаза [8, 9].

В связи с этим, встает актуальная проблема создания и совершенствования автоматических систем регулирования (АСР) температуры дыхательной смеси на базе водяных и электрических нагревателей в составе обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов. При этом данные системы должны поддерживать необходимый тепловой режим дыхательной смеси, компенсируя основные возмущающие воздействия.

Степень научной разработанности проблемы

Настоящая диссертационная работа продолжает научные изыскания в области создания и совершенствования обогреваемой спецодежды для водолазов, проводимых в течение многих лет на кафедре автоматики Московского государственного университета дизайна и технологии, который ранее назывался Московский технологический институт легкой промышленности, а затем Московская государственная академия легкой промышленности

Ученые кафедры Жаворонков А.И., Шелудько А.Г., Ефремов В.В. и др. проводили исследования тепловых свойств материалов и пакетов из них в газовых средах с различной теплопроводностью и внешнем удельном давлении; исследование теплозащитных свойств электрообогревательной одежды для водолазов. На основе проведенных ими исследований были разработаны электрообогреваемые одежды для гидрокомбинезонов ВЭК-67 и ВЭКГ-72. Во время испытаний, проводимых в реальных условиях, была подтверждена необходимость обогрева дыхательной газовой смеси. Ефремовым В.В. был разработан электронагреватель дыхательной смеси для аппарата ИДА-72. Проводились исследования АСР температуры дыхательной смеси с этим электронагревателем.

В работе Жаворонкова А.И. [8] предложена система проектирования обогреваемой спецодежды, обобщающая результаты предыдущих исследований и рекомендаций. Математическое моделирование системы «Человек - обогреваемая спецодежда - среда», проводимое ученым, было в дальнейшем модернизировано Никитченко И.И., Ефремовым В.В. и Ромашом Э.М., которые предложили электрическую схему модели системы «Человек -обогреваемая спецодежда - среда» [9].

Никитченко И.И. под руководством Ефремова В.В. и Ромаша Э.М. проводила исследования динамики температуры тела человека в обогреваемой спецодежде, также были исследованы теплопотери на нагрев дыхательной смеси и теплопотери от тела водолаза во внешнюю среду.

В исследованиях в области создания и разработки обогреваемой спецодежды для глубоководных водолазов и людей, работающих в условиях пониженных температур окружающей среды принимали также участие ученые кафедры: Суханов В.А., Сергеева Т.С., Гривина И.В., Кулаков И.В. и др. [4 -12].

Были исследованы особенности воздействия среды с повышенной теплопроводностью на работу АСР температуры в обогреваемой спецодежде; исследована динамика переходных процессов в одежде при непрерывном и релейном двухпозиционном регулировании температуры; исследован электронагреватель дыхательной смеси для специального снаряжения и разработана АСР температуры дыхательной смеси на его основе.

Исследования в области разработки и усовершенствования спецодежды для глубоководных водолазных спусков проводились и проводятся в в/ч 20914 (Смирнов А.И. Сухих В.А., Хвостова Н.О. и др.) [5, 12, 13] и в ВЦКМ «Защита» (Березкина В.В. и др.) [14].

Работы по сбору и классификации информации по глубоководной водолазной технике провели ученые Гольдин Э.Р., Челышев Ф.П., Козлов В.П., Меренов И.В., Смолин В.В., Вишняков В.А., Слесарев О.М., Рыбников A.B. и ДР- [3, 16-18].

Одной из разработок в области обогрева дыхательной смеси глубоководного водолаза является система для автономного получения, обогащения дыхательного газа и снабжения им водолаза на экстремальных глубинах, запатентованная Тодоровым Г. в 2001 году [15].

Зарубежные исследования в области обогревательного водолазного снаряжения проводились следующими фирмами и отдельными учеными: в области обогреваемой спецодежды: Diving Unlimited (США), Westinghous (США), Comex (Франция), Taylor Diving and Saivage Co (США), Divex

Англия), Atomic Energy of Canada Limited (Канада), Mark Withrow (UK), Andrew James Thomas. (UK), Krasberg Alan (ЕР); в области обогрева дыхания водолазов: Dacor Corporation (UK), Gas Services Offshore Limited (UK), William Broady & Son Limited, David Haygreen & Associates Limited (UK), Normalair-Garrett (Holdings) Limited (UK), Drager Siecherheitstechnic GmbH (FRG), P Valves (UK), AQUALUNG, OPS (Франция), Beux Claudio (Roma) и др [19-35].

Анализируя проводимые в области обогреваемого снаряжения исследования, приходим к следующим выводам:

- необходимость ингаляционного обогрева глубоководных водолазов подтверждена не только теоретическими, но и практическими исследованиями;

- область малогабаритных водонагревателей дыхательной смеси в составе АСР температуры является малоизученной и требует дальнейших исследований;

- проблема разработки АСР температуры дыхательной смеси для обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов на базе водонагревателя является актуальной на сегодняшний день, и для ее решения требуются теоретические и практические исследования.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью данной диссертационной работы является решение важной научной задачи по совершенствованию теории и методов проектирования и средств реализации АСР температуры дыхательной смеси для обогревательной спецодежды глубоководных водолазов на базе водонагревателя смеси путем развития и создания теоретических и практических моделей отдельных элементов и системы в целом.

Для достижения поставленной цели решены следующие теоретические и прикладные задачи:

Изучены особенности тепловых процессов человека при работе на глубине и разработаны требования к элементам системы ингаляционного обогрева в водолазной спецодежде.

Проанализированы существующие обогреваемые системы в водолазной спецодежде и теоретически обоснована необходимость усовершенствования отдельных ее элементов, в частности нагревателей дыхательной смеси.

Исследованы процессы переноса тепла в глубоководном водолазном снаряжении с водообогревом и разработана усовершенствованная конструкция водонагревателя дыхательной смеси как элемента АСР температуры.

Выявлены основные возмущающие воздействия в системе регулирования температуры дыхательной смеси глубоководного водолаза и определены пути их компенсации.

Создан водонагреватель дыхательной смеси для обогреваемой спецодежды глубоководного водолаза, проведено его теоретическое и экспериментальное исследование как элемента АСР температуры дыхательной смеси.

Разработана автоматическая система регулирования температуры дыхательной смеси на базе водонагревателя для обогреваемой спецодежды глубоководного водолаза.

Методы исследования

Решение поставленных задач осуществлено на основе методов математического моделирования, планирования эксперимента, математической статистики, использования приближенных методов решения дифференциальных уравнений на базе широкого использования вычислительной техники.

Научная новизна

1. Проведено более углубленное исследование возмущающих факторов, действующих на АСР температуры дыхательной смеси. Разработана оригинальная методика более точного определения теплотехнических параметров дыхательной смеси и мощности, необходимой для нагрева смеси до заданной температуры, позволяющая более точно регулировать температуру вдыхаемой дыхательной смеси в независимости от ее состава и глубины погружения.

2. Разработана методика оценки влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смеси водолаза: получены более полные соотношения, связывающие каждый возмущающий фактор с мощностью нагревателя дыхательной смеси, необходимой для его компенсации.

3. Разработана новая методика расчета конструкции нагревателя дыхательной смеси для водолазной спецодежды Усовершенствована конструкция водонагревателя дыхательной смеси как элемента АСР температуры; исследованы коэффициенты теплоотдачи и определена мощность теплопередачи от водонагревателя дыхательной смеси на диапазоне глубин погружения до 300 м.

4. Впервые получена математическая модель температурных процессов водонагревателя смеси как системы с распределенными параметрами Определены динамические тепловые параметры водонагревателя дыхательной смеси как элемента АСР температуры, разработана методика их численного определения; выведена передаточная функция водонагревателя дыхательной смеси.

5. Впервые разработана методика определения коэффициентов теплопотерь в окружающую среду через элементы водонагревателя дыхательной смеси при разных температурах теплоносителя.

6. Разработана двухконтурная каскадная АСР температуры дыхательной смеси на базе водонагревателя с регулированием температуры дыхательной смеси путем изменения мощности нагревателя теплоносителя. Разработана методика, позволяющая определить ориентировочный диапазон значений коэффициента усиления регулятора непрерывного действия, минуя построение ЛЧХ. Разработана комбинированная АСР температуры дыхательной смеси с релейным двухпозиционным переключением расхода теплоносителя.

Практическая значимость

Полученные теоретические выводы о процессах управления в системе обогрева дыхательной смеси позволяют создавать более компактные и надежные нагреватели дыхательной смеси и дают возможность повысить точность регулирования температуры дыхательной смеси.

1. Проведенные исследования позволили создать более компактный водонагреватель дыхательной смеси.

2. Разработанные методики расчетов позволяют определить параметры элементов АСР и провести синтез АСР температуры дыхательной смеси.

3. Предложенная методика определения возмущающих воздействий позволяет более точно рассчитывать температурные процессы дыхательной смеси, определять величину требуемой компенсирующей мощности нагревателя и минимизировать размеры основных элементов АСР (блока питания, устройства нагрева теплоносителя, регуляторов, коммутационных элементов и др.).

4. Разработанная структурная схема и математическая модель температурного процесса АСР позволяет на ЭВМ рассчитывать влияние разных параметров элементов, типов и параметров настроек регуляторов, повысить точность регулирования температуры дыхательной смеси. В связи с этим существенно ускоряется процесс проектирования, и снижаются расходы на дорогостоящие экспериментальные проверки.

5. Внедрение теоретических разработок в учебный процесс позволит повысить качество подготовки студентов по профилирующим специальностям.

Апробация и реализация

Материалы работы докладывались и обсуждались на научной конференции студентов, молодых ученых "Молодые ученые - XXI веку" в МГУДТ в апреле 2003 года, на Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов "Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности" (Г10ИСК-2003) в ИГТА (Иваново) в 2003 г., на Международной научной конференции "Роль предметов личного потребления в формировании среды жизнедеятельности человека" в МГУДТ в 2002 г, на Межвузовской научно-технической конференции: «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» в РЗИТЛП (Москва) 12-13 мая 2004 г. Они опубликованы в сборниках научных трудов МГУДТ и статьях [36-40]. В получении и обсуждении результатов настоящей работы большую помощь оказал коллектив кафедры Автоматики, которым автор выражает свою искреннюю благодарность и признательность.

Проведение экспериментов и внедрение результатов работы проводилось на базе кафедры автоматики МГУДТ, Института медико-биологических проблем, ВЧ20914.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

1. В результате анализа различных структур АСР температуры дыхательной смеси глубоководного водолаза исследована двухконтурная каскадная структурная схема АСР с коррекцией по отклонению и возмущению.

2. Выбраны параметры регуляторов с непрерывным законом регулирования в двухконтурной каскадной АСР температуры дыхательной смеси. Для внутреннего контура рекомендуется использовать П-регулятор. Во внешнем контуре рекомендуется использовать ПИ-регулятор. Разработана методика, позволяющая определить ориентировочный диапазон значений коэффициента усиления регулятора, минуя построение ЛЧХ.

3. Исследован переходный процесс двухконтурной каскадной АСР температуры дыхательной смеси с регуляторами при выбранных параметрах настроек. Время регулирования переходного процесса при этом составляет 6 с. Сделан вывод о нецелесообразности использования системы с управлением по мощности устройства нагрева воды при применении регуляторов с непрерывным законом регулирования.

4. Исследована комбинированная АСР температуры дыхательной смеси с релейным двухпозиционным управляющим воздействием расходом теплоносителя. Амлитуда автоколебаний 0.08, период автоколебаний 3 с. Точность регулирования температуры дыхательной смеси в установившемся режиме при постоянном расходе смеси через теплообменник составляет ±1°С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным предметом настоящей диссертационной работы являлась разработка и исследование автоматической системы регулирования температуры дыхательной смеси для обогреваемой спецодежды глубоководных водолазов, основная задача которой заключается в поддержании необходимой температуры дыхательной смеси, компенсируя при этом основные возмущающие воздействия на глубинах погружения до 300 м при разной температуре окружающей среды.

При этом были проведены следующие исследования и решены задачи:

1. Проведено углубленное исследование возмущающих факторов, действующих на АСР температуры дыхательной смеси в водолазной спецодежде. В результате разработана оригинальная методика определения теплотехнических параметров дыхательной смеси на глубинах погружения до 300 м, позволяющая более точно регулировать температуру вдыхаемой дыхательной смеси в независимости от ее состава и глубины погружения.

2. Разработана новая методика оценки влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смеси водолаза: получены соотношения, связывающие каждый возмущающий фактор с мощностью нагревателя дыхательной смеси необходимой для компенсации данного возмущения.

3. Усовершенствована конструкция водонагревателя дыхательной смеси (ВДС) как элемента АСР температуры; исследованы коэффициенты теплоотдачи и мощность разработанного ВДС на глубинах погружения до 300 м.

4. Впервые разработана математическая модель ВДС как системы с распределенными параметрами; разработана методика численного определения динамических параметров основных элементов ВДС и ВДС в целом как элемента АСР температуры дыхательной смеси на диапазоне глубин погружения до 300 м при разных температурах теплоносителя.

5. Разработана методика определения коэффициентов теплопотерь в окружающую среду через элементы ВДС при разных температурах теплоносителя.

6. Разработана экспериментальная установка для исследования ВДС. Проведены экспериментальные исследования, в результате которых получены численные зависимости теплотехнических и динамических параметров ВДС от глубины погружения; проведен анализ переходных процессов температуры дыхательной смеси на выходе теплообменника ВДС; определена экспериментальная передаточная функция цепи элементов ВДС: теплообменника и дыхательной смеси, с учетом инерционности датчиков температуры и записывающего потенциометра.

7. Разработана и исследована двухконтурная каскадная АСР температуры дыхательной смеси на базе ВДС с коррекцией по отклонению и возмущению с управляющим воздействием по мощности электронагревателя воды; разработана оригинальная методика, позволяющая определить ориентировочный диапазон значений коэффициента усиления регулятора с непрерывным законом регулирования и частотную зону регулирования в АСР.

8. Разработана и исследована комбинированная АСР температуры дыхательной смеси с релейным двухпозиционным регулированием на базе ВДС с управляющим воздействием путем включения - выключения потока теплоносителя через теплообменник ВДС. Установлено, что регулировать температуру дыхательной смеси изменением потока теплоносителя через теплообменник ВДС эффективнее, чем управлять за счет изменения мощности электронагревателя теплоносителя.

Таким образом, в результате исследований, проведенных в данной диссертационной работе, разработана и исследована АСР температуры дыхательной смеси глубоководного водолаза на базе ВДС, которая обеспечивает стабильный тепловой режим ингаляции, компенсируя при этом основные возмущающие воздействия.

1. Водолазные погружения в научных целях: Общий свод правил. Scientific Diving a general code of practice/ Под ред. П.К. Флемига, М.Д. Макса. -М.: КМАС/ВНИРО/ЮНЕСКО, 1992.

2. Водный транспорт. Т.8. Освоение ресурсов океана/ Под ред. А.Я. Корчагина. -М., 1980.

3. Гольдин Э.Р., Козлов В.П., Челышев Ф.П. Подводно-технические, судоподъемные и аварийно-спасательные работы: Справочник. -М.: Транспорт, 1990.

4. Суханов В.А. Проектирование специальной одежды с электрическим и водяным обогревом: Дис. на соиск. ст. канд. техн. наук. Москва. 1988.

5. Смирнов А.И., Сухих В.А., Шелудько А.Г. Электрообогреваемый водолазный костюм: Патент РФ № 2072939 от 10.02.1997.

6. Разработка автоматических систем обогрева одежды. Система электрообогрева водолаза: Отчет по г/б НИР 1.2.5. -М., 1987.

7. Разработка автоматических систем обогрева одежды. Система обогрева водолаза. Разработка технической документации и передача ее заинтересованным организациям: Отчет по г/б НИР. -М., 1990.

8. Жаворонков А.И. Теоретические основы и методы проектирования обогревательной специальной одежды: Дисс. на соиск. ст. докт. техн. наук. -М.: МТИЛП, 1984.

9. Никитченко И.И. Исследование температурных параметров подкомбинезонного пространства глубоководного водолаза как объекта системы автоматического регулирования температуры искусственной среды обитания: Дисс. на соиск. ст. канд.техн.наук. Москва. 2003.

10. Тюрин В.И., Вишняков В.А., Пивоваров А.Г., Майзель М.М., Пастухов А.И., Ефремов В.В., Китаев Ю.В. Нагревательное устройство водолазного дыхательного аппарата: Патент РФ № 328032 от 27.11.1999.

11. Майзель М.М., Шелудько А.Г. Ефремов В.В., Шестаков А.И., Пятов ЛИ., Пивоваров А.Г., Вишняков В.А., Чириманов Э.В., Кутейников В.П., Малышев В.А., Китаев Ю.В. Водолазное снаряжение: Патент РФ № 472543 от 27.11.1999.

12. Смирнов А.И., Сухих В.А., Шелудько А.Г. Электрообогревательная водолазная одежда: Патент РФ № 93030206 от 27.10.1995.

13. Смирнов А.И., Сухих В.А., Хвостова Н.О. Регенеративный патрон водолазного дыхательного аппарата. Патент РФ №2114655 от 19.10.1998.

14. Костюм водяного обогрева для глубоководного водолазного снаряжения: Пояснительная записка П11.ОО.ООО.ОО.ПЗ. -М.: ВЦКМ "Защита", 1990.

15. Тодоров Г. Способ и устройство для автономного получения, обогащения дыхательного газа и снабжения им водолаза на экстремальных глубинах: Патент РФ № 99124198 от 09.10.2001.

16. Меренов И.В., Смолин В.В. Справочник водолаза. Вопросы и ответы. -Л.: Судостроение, 1990.

17. Вишняков В.А., Меренов И.В. Глубоководная водолазная техника. -Л.: Судостроение, 1982.

18. Слесарев О.М., Рыбников А.В. Водолазное дело: Справочник. -СП.: изд-во "Игрек", 1996.

19. Krasberg Alan. Method and apparatus for the heating of underwater equipment: European Patent Specification No. 0 030 573 Bl, 17.10.84.

20. Andrew James Thomas. Complete heating system for divers: UK Patent Application GB No. 2 218 797 A, 22.11.89.

21. Jeffrey N.E. Recent Advances in Marine Technology in Canada// MTS Journal. -1985. Vol.19. -No.l. -P.6.

22. John Graffman. A Few Current Marine Technology Developments in Sweden// MTS Journal. 1985. -Vol.19. - No.l. - P.33.

23. Jean-Louis Hyacinthe. Recent Advances in French Marine Technology// MTS Journal. -1985. -Vol.19. -No.l. P.13.

24. Muneharu Saeki. Current Research and Development at the Japan Marine Science and Technology Center (JAMSTEC)// MTS Journal. -1985.-Vol.19. No.l. P.20.

25. Mark Withrow, Markku Kantee. Dry diving suits: UK Patent Application GB No. 2105573 A, 30.03.83.

26. Paul A Browne, Kirk A Dobbs. Heat Transfer garment: UK Patent Application. GB No. 2243988 A, 20.11.91.

27. James Andrew Thomas. Heated suit for divers: UK Patent Application. GB No.2221608 A, 14.02.90.

28. Alistair Leslie Carnegie. Deep diving breathing system: UK Patent Application. GB No. 2 088 725 A, 16.06.82.

29. Peter Grimsey. Breathing gas recirculation: UK Patent Application. GB No. 2 229 925 A, 10.10.90.

30. Mark Terrell. Breathing apparatus: UK Patent Application. GB No. 2 069 341 A, 26.08.81.

31. Alistair Leslie Carnegie. Deep diving apparatus: UK Patent Application. GB No. 2 128 883 A, 10.05.84.

32. Stephan Wiegand, Jurgen Tillmann. Closed circuit breathing apparatus: UK Patent Application. GB No. 2 336 114 A, 13.10.99.

33. Martin Jolm Parker. Self-contained breathing apparatus: UK Patent Application. GB No. 2 329 343 A, 24.03.99.

34. Beux Claudio. An improvement to automatic breathing apparatus for underwater immersion at medium and great depth: European Patent Application. No. 0 583 531 Al, 18.08.92.

35. Pomerantz Mitchell P.Breathing regulator having air injector feature: European Patent Application. No. 0 534 741 В1, 13.11.96.

36. Власенко O.M., Ромаш Э.М., Ефремов В.В. Оценка влияния возмущающих воздействий на АСР температуры дыхательной смеси в спецодежде глубоководных водолазов// Аспирант и соискатель. -2003. №6 (19). С. 192195.

37. Власенко О.М., Ромаш Э.М., Ефремов В.В. Возмущающие воздействия в АСР температуры дыхательной смеси глубоководных водолазов: Вестник МГУДТ. Выпуск 1(43). -М.: МГУДТ, 2003. С.213-217.

38. Ефремов В.В., Власенко О.М. Обогревательная система глубоководного водолаза: Вестник МГУДТ. Выпуск 1(43). -М.: МГУДТ, 2003. С.218-225.

39. Синицын М.А., Ромаш Э.М, Власенко О.М., Ефремов В.В. Основные типы технологических объектов управления в АСР температуры дыхательной смеси в водолазной спецодежде// Естественные и технические науки. -2004. №1. -С.105-109.

40. Власенко О.М., Ефремов В.В., Шелудько А.Г. Определение динамических параметров водонагревателя дыхательной смеси как объекта АСР температуры в водолазной спецодежде: Вестник МГУДТ, выпуск №5(47). -М.: МГУДТ, 2006. С.196-206.

41. Аксельрод А.Ю. Кислород в нашей жизни. -М.: Знание, 1977.

42. Юдаев Б.Н. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1973.

43. Стихарев A.A. Гибкий электронагреватель: Патент РФ № 1195884 от 27.04.2000.

44. Стихарев A.A. Водолазный обогреваемый костюм: Патент РФ № 1448582 от 20.04.2000.

45. Гуреев В.Г. Гидрокостюм водяного обогрева: Патент РФ № 2094311 от 27.10.1997.

46. Демидов А.И., Денисова М.Ш., Длугоборский Ю.М., Фриск В.А., Доманский В.К. Индивидуальная система активной теплозащиты человека на море: Патент РФ № 2182096 от 05.10.2002.

47. Черняк О.В. Основы теплотехники и гидравлики. -М.: Высшая школа, 1974.

48. Нащокин В.В. Теплотехническая термодинамика и теплопередача. -М.: Высшая школа, 1980.

49. Бретшнайдер С. И. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. -М.: Химия, 1986.

50. Ефремов В.В., Кулаков И.В. Анализ эффективности работы АСР температуры газа респираторного устройства: Сб.начн.тр. "Автоматизация и комплексная механизация производственных процессов легкой промышленности". -М.: МГУДТ, 1988.

51. Власенко О.М. Обзор обогреваемых систем для дыхательных аппаратов глубоководного водолазного снаряжения: Реферат I. -М: МГУДТ, 2003.

52. Власенко О.М. Исследование водонагревателя дыхательной смеси глубоководного водолаза как объекта АСР температуры: Реферат II. -М. МГУДТ, 2007.

53. Наумов В.Н., Пятов Л.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов в легкой промышленности. -М.: Легкая промышленность и бытовое обслуживание, 1992.

54. Карташов А.Н., Дунин-Барковский И.В. Технологические измерения и приборы в текстильной и легкой промышленности. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

55. Плужников Л.Н., Елин A.B., Кочеров A.B., Наумов В.Н. Автоматизация технологических процессов легкой промышленности. -М.: Легпромбытиздат, 1993.

56. Дрейдер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. -М., 1973.

57. Плужников Л.Н., Ефремов В.В., Шелудько А.Г. Методические указания к проведению лабораторных работ по курсу «Теория автоматического управления». -М.: МТИЛП, 1989.

58. Шелудько А.Г., Ефремов В.В., Татаринцева Г.М. Методические указания к проведению лабораторных работ по дисциплине «Теория автоматического управления» для спец.210300 и 550200. -М.: ИИЦ МГУДТ, 2008.

59. Власенко О.М., Ефремов В.В. Исследование водонагревателя дыхательной смеси в водолазной спецодежде. // Современные проблемы науки и образования 2008.-№6. (приложение "Технические науки"). - С. 12.

60. Станция глубоководная водолазная СВГ-200В. Описание и инструкция по эксплуатации. -М.: Военное издательство. 1987.

61. Вершинин В.М., Асабин A.A., Хвостова Н.О., Сухих В.А., Юркевич A.A. Устройство подогрева и очистки газовой смеси в дыхательной системе: Патент РФ № 94029746 от 27.08.96.

62. Юркевич A.A., Вершинин В.М., Асабин A.A., Хвостова Н.О. Способ подогрева дыхательной газовой смеси водолазного дыхательного аппарата: Патент РФ №93012811 от 27.10.95.

63. Синицын М.А. Система автоматического регулирования температуры дыхательной смеси для электрического ингаляционного устройства: Дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. Москва. 2005.

64. Власенко О. М., Ефремов В. В. Экспериментальное исследование водонагревателя дыхательной смеси в спецодежде глубоководных водолазов.// Научный журнал МГУДТ «Дизайн и технологии». №11 (53). -М.: ИИЦ МГУДТ, 2009. с. 109-114.