Структурно-параметрический синтез физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов для тренажерных комплексов виртуальной/дополненной реальности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Захаров Александр Юрьевич

• Захаров Александр Юрьевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Захаров Александр Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса разработки и применения тренажерных систем на для отработки навыков использования дыхательных аппаратов

1.1 Опыт применения изолирующих дыхательных аппаратов в горнодобывающей промышленности

1.2 Анализ и классификация изолирующих дыхательных аппаратов

1.3 Методы определения эксплуатационных характеристик дыхательных аппаратов

1.4 Современные методы подготовки персонала промышленных предприятий

1.5 Обзор существующих тренажёров изолирующих дыхательных аппаратов

1.6 Постановка задачи исследования

2. Задача структурно-параметрического синтеза физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов

2.1 Анализ влияния режимов работы дыхательного аппарата на человека

2.2 Структура физической модели дыхательного аппарата

2.3 Постановка и алгоритм решения задачи структурно-параметрического синтеза физической модели изолирующих дыхательных аппаратов

2.5 Выбор метода решения задачи оптимизации

2.6 Выводы к главе

3. Экспериментальные исследования режимов работы дыхательных аппаратов и элементов модели

3.1 Метод определения параметров работы дыхательных аппаратов

3.1.1 Системы имитации дыхание человека для испытаний дыхательных аппаратов

3.1.2 Оснащение установки «ИЛ» системой регистрации данных для повышения точности регистрации режимов работы испытываемых на ней аппаратов

3.1.3 Алгоритмическое обеспечения системы регистрации эксплуатационных характеристик ИДА

3.1.4 Методика определения характеристик ИДА настройка и запуск испытания ида на установке «ИЛ»

3.2 Экспериментальное исследование конструкций узлов регулировки сопротивления дыханию

3.2.1 Экспериментальные исследования узла регулирования сопротивления

дыханию на основе дроссельной заслонки

3.2.2 Исследования узла регулировки сопротивления дыханию на основе плавающей заслонки

3.2.3 Конструкция без разделения тактов вдоха и выдоха с лепестковой заслонкой

3.3 Обоснование выбора конструкции узла нагрева

3.3.1 Нагрев ГДС проволочными спиралями

3.3.2 Нагрев ГДС керамическими нагревателями

3.3.3 Сравнительный анализ различных вариантов нагрева ГДС

3.4.1 Конструкция с разделением тактов вдоха и выдоха с дроссельной заслонкой

3.4.2 Конструкция без разделения тактов вдоха и выдоха с скользящей заслонкой

3.4.3 Сравнительный анализ конструкций физических моделей изолирующих

дыхательных аппаратов

3.5 ВЫВОДЫ К 3 ГЛАВЕ

4. Решение задачи структурно-параметрического синтеза физической модели самоспасателя ШСС-ТМ

4.1 Описание самоспасателя ШСС-ТМ

4.2 Постановка задачи структурно-параметрического синтеза физической модели самоспасателя ШСС-ТМ

4.3 Поиск варианта конструкции физической модели самоспасателя ШСС-ТМ

4.4 Поиск определяющих конструктивных параметров выбранного варианта конструкции

4.5 ВЫВОДЫ К РАЗДЕЛУ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурно-параметрический синтез физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов для тренажерных комплексов виртуальной/дополненной реальности»

ВВЕДЕНИЕ

При возникновении чрезвычайных ситуаций, сопровождающихся образованием непригодной для дыхания атмосферы основным способом обеспечения жизнедеятельности человека, является применение дыхательных аппаратов. Универсальную защиту обеспечивают изолирующие дыхательные аппараты (ИДА). Они применяются в условиях недостатка кислорода или при неизвестном составе загрязняющих воздух примесей. В этом случае человек и ИДА образуют замкнутую систему, в которой режимы дыхания человека и режимы работы дыхательного аппарата взаимозависимы. К достоинствам ИДА с химически связанным кислородом относятся высокое удельное время защитного действия, длительные гарантийные сроки хранения, возможность длительного пребывания в состоянии ожидания использования при минимальных проверках готовности, минимальные масса и габариты аппаратов. Этим обусловлено широкое использование таких ИДА персоналом промышленных предприятий.

Эффективность использования ИДА повышается при наличии у пользователей дополнительной информации о особенностях, протекающих в нем процессов, навыков дыхания в аппарате и выполнения в нем действий в соответствии с планом ликвидации аварии. В условиях стресса, болевого и психологического шока, возникающих в условиях аварийной ситуации, сознание человека нестабильно, что затрудняет или делает невозможной правильную эксплуатацию ИДА. Поэтому, важно обеспечить пользователя устойчивыми навыками, доведенными до автоматизма.

В настоящее время приобретение таких навыков осуществляется с помощью регенеративных тренажеров, представляющих собой полные физические модели ИДА, отличающиеся от них только меньшим временем защитного действия. Они обеспечивают точное моделирование всего спектра воздействий, которые ощущает на себе человек при использовании ИДА. К недостаткам регенеративных тренажеров можно отнести дополнительные затраты, связанные с утилизацией отработанного регенеративного продукта, узкий спектр воспроизводимых

аварийных ситуаций, отсутствие возможности оценить эффективности дыхания человека в дыхательном аппарате и сложности использования их в составе тренажерных комплексов виртуальной/дополненной реальности.

Современный уровень развития средств вычислительной техники, мехатроники, цифровой обработки сигналов определяет возможность создания физических моделей дыхательных аппаратов, не использующих регенеративный химический продукт, в которых устранены перечисленные выше недостатки. Ввиду многообразия конструкций ИДА с химически связанным кислородом, которое определяется широким их распространением на промышленных производствах, актуальной является задача разработки метода структурно -параметрического синтеза физических моделей ИДА, в которых использование регенеративного продукта заменено обработкой информации о режимах дыхания человека и режимах работы дыхательного аппарата.

В настоящее время рассматриваемая проблема проработана с точки зрения методов построения и использования регенеративных тренажеров. Это полно отражено в работах B.B. Карпекина, С.В. Гудкова, Н.С. Диденко, В.А. Грачева и др. За рубежом аналогичные работы проводятся фирмами-разработчиками дыхательных аппаратов Drager, MSA. Преимущества использования физических моделей ИДА, не использующих регенеративный кислородосодержащий продукт рассмотрены в работах С.В. Гудкова на примере шахтного самоспасателя. При этом в них не рассмотрены методы построения таких моделей для широкого класса ИДА для различных промышленных производств.

Работа выполнена в соответствии с планом работ по государственному заданию 8.2906.2017/ПЧ «Разработка мобильных адаптивных тренажерных комплексов для эргатических систем профессионального назначения, реализующих методы дополненной реальности, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций техногенного характера, возникающих по вине человеческого фактора».

Целью работы является повышение качества функционирования физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов в тренажерных комплексах

виртуальной/дополненной реальности для тренировки действий по плану ликвидации аварии при образовании непригодной для дыхания атмосферы при замене регенеративного химического продукта средствами мехатроники и компьютерного моделирования, и сокращение затрат на проектирование физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов без регенеративного химического продукта. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

- выполнить анализ факторов, связанных с использованием дыхательного аппарата, и их влияние на человека, определить перечень рабочих характеристик дыхательного аппарата, которые должна воспроизводить модель;

- сформулировать задачу структурно-параметрического синтеза физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов, решение которой обеспечивало бы получение моделей, режимы работы которых минимально отличаются от режимов работы изолирующих дыхательных аппаратов при ограничениях на внешний вид и массогабаритные характеристики модели;

- разработать алгоритм решения сформулированной задачи структурно-параметрического синтеза, обеспечивающий выбор варианта конструкции физической модели и поиск его определяющих конструктивных параметров;

- разработать метод определения зависимостей изменения параметров работы дыхательного аппарата во времени, которые должна воспроизводить модель;

определить возможные варианты конструкции общих элементов, присутствующих в каждой функциональной модели, вне зависимости от типа и назначения моделируемого дыхательного аппарата, и провести экспериментальные исследования для определения зависимостей изменения параметров отдельных узлов функциональной модели во времени.

Объектом исследования в работе является - система «человек - изолирующий дыхательный аппарат дыхательный аппарат»; предметом исследования - система «человек - физическая модель изолирующего дыхательного аппарата без регенеративного химического продукта»

Научная новизна и положения работы заключается в следующем:

1. Впервые сформулировано структурное описание физической модели функционирования изолирующего дыхательного аппарата без кислородосодержащего регенеративного продукта для использования в тренажерных комплексах виртуальной/дополненной реальности (п.3).

2. Впервые поставлена задача структурно-параметрического синтеза физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов, не использующих регенеративный химический продукт, решение которой обеспечивает получение оптимальных варианта конструкции и значений определяющих конструктивных параметров, при которых различие зависимостей изменения рабочих характеристик физической модели и изолирующего дыхательного аппарата в течении времени их работы минимально (п. 2).

3. Разработан алгоритм автоматической регистрации параметров работы изолирующего дыхательного аппарата на установке «Искусственные легкие» для параметрической идентификации сформулированной задачи структурно -параметрического синтеза для различных типов изолирующих дыхательных аппаратов, отличающийся возможностью сокращения периода регистрации данных. (п.4).

4. Впервые разработан метод расчета значений сопротивления дыханию для вариантов конструкций устройств моделирования сопротивления дыханию как произведение двух функций, представляющих изменение сопротивления дыханию в зависимости от диаметра дыхательного тракта и степени его открытия механической заслонкой заданной конструкции. (п.4).

Теоретическая значимость работы заключается в постановке задачи структурно-параметрического синтеза физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов, алгоритмов ее решения и параметрической идентификации задачи для различных типов изолирующих дыхательных аппаратов.

Практическая ценность работы:

1. Разработанные структурная схема физической модели изолирующего дыхательного аппарата и схема потоков информации в ней, обеспечивают сокращение стоимости проведения тренировок, расширение спектра моделируемых аварийных ситуаций и возможность интеграции физической модели в тренажерные комплексы виртуальной/дополненной реальности.

2. Разработанная система автоматизированного сбора и протоколирования результатов испытаний, использование которой в составе установки «Искусственные легкие» позволила повысить точность регистрации и протоколирования зависимостей изменения режимов работы изолирующих дыхательных аппаратов в течение времени их работы.

3. Разработанные и исследованные с точки зрения стоимости изготовления и режимных характеристик варианты конструкций элементов физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов без использования регенеративного химического продукта, могут быть многократно использованы при синтезе новых физических моделей.

4. Результаты работы использованы в АО «Корпорация «Росхимзащита» (г. Тамбов) для синтеза функциональных моделей шахтных самоспасателей ШС-30 и ШСС-ТМ.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с пунктами 2,3,4 паспорта специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)». Методология и методы исследования. В диссертационной работе использовались методы системного анализа, компьютерного и математического моделирования, оптимизации, теории множеств.

Степень достоверности полученных результатов обусловлена использованием фундаментальных уравнений переноса энергии, промышленными экспериментами и успешным внедрением разработанного метода структурно -параметрического синтеза функциональных моделей дыхательных аппаратов в промышленную практику.

Основные положения диссертации и отдельные ее результаты обсуждались и получили положительные отзывы на конференциях: International Multidisciplinary

Scientific GeoConference & EXPO SGEM (Болгария, 2016, 2018); Взгляд молодых на проблемы региональной экономики (Тамбов, 2015); «Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн» (Тамбов, 2015, 2017); «В. И. Вернадский: Устойчивое развитие регионов» (Тамбов, 2016).

По теме исследования опубликовано 12 работ, отражающих основные положения исследования, среди которых - 2 публикации в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 4 - в журналах из перечня Web of Science, Scopus, 1-из перечня Chemical Abstract общим объемом 91 стр.(5,6 печ. л.).

В диссертацию вошли результаты, полученные автором лично и в соавторстве при разработке постановок задач и методов их решения [1, 2, 7], методов формализации структуры системы [3,4,5,9,11], метода программной реализации предложенной математической модели [6,8,10], критериев оценки качества обучения [12].

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНЫХ СИСТЕМ НА ДЛЯ ОТРАБОТКИ НАВЫКОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

1.1 Опыт применения изолирующих дыхательных аппаратов в горнодобывающей промышленности

За более чем 100-летнюю историю ни одна другая компания не сделала больше для здоровья и безопасности шахтеров, чем Drager. На протяжении многих поколений шахтеры полагались на Drager, как на компанию, выпускающую качественную продукцию для защиты их жизней. История Drager и аварийно-спасательных работ в горнодобывающей промышленности началась в 1903 году, когда Бернхард Дрегер разработал первый дыхательный аппарат после катастрофы на шахте в провинции Новая Шотландия в Канаде. Первое документально подтвержденное применение кислородного ребризера (изолирующего дыхательного аппарата Drager) для работы и спасательных операций в горнодобывающей промышленности было зафиксировано во время катастрофы на шахте в коммуне Курьер во Франции в 1906 году. Новые возможности, предложенные дыхательным аппаратом Drager, привели к появлению совершенно новой профессии: горноспасатель. Даже сейчас в Северной Америке горноспасателей называют «Дрегермэнами». Следующим шагом в развитии дыхательных аппаратов для горнодобывающей промышленности стал аппарат Drager Model 1924, который занимал лидирующие позиции на рынке более десяти лет, обеспечивая длительную защиту органов дыхания — до двух часов. В 1963 году была представлена модель Drager BG 174, которая использовалась более 40 лет в спасательных работах на шахтах. Сейчас команды горноспасателей в разных частях мира оснащены дыхательным аппаратом нового поколения с замкнутым контуром — Drager PSS BG4 plus, который разработан и постоянно совершенствуется, обеспечивая максимальную защиту органов дыхания и максимально возможный комфорт до четырех часов. Компания Drager гордится тем, что эта продукция сыграла важную роль в истории

аварийно-спасательных работ в горнодобывающей промышленности. Чтобы соответствовать меняющимся требованиям в современной производственной среде, Drager предоставляет широкий спектр оборудования для обеспечения безопасности — от средств защиты органов дыхания и газоанализаторов до изолирующих самоспасателей и убежищ для чрезвычайных ситуаций. Вся эта продукция может объединяться и применяться комплексно для повышения безопасности в шахте и на рабочем месте в целом. Кроме того, Drager предлагает широкий выбор профессиональных программ обслуживания и поддержки, от технического обслуживания и проверки продукции до учебных курсов, чтобы удовлетворить индивидуальные потребности заказчика.

При авариях в шахтах (взрыв метана, выбросы газов, пожары электрооборудования и т.д.) наиболее часто в атмосферу попадают такие вредные газы, как оксид углерода, диоксид серы, сероводород, окислы азота, метан, а также дым, сажа, копоть и угольная пыль. Объемная доля кислорода в шахтной атмосфере при аварии может снизиться до значения, близкого к нулю. При подземных пожарах он расходуется на окисление угля, крепи и других горючих материалов, при взрывах - на окисление метана и угольной пыли. При внезапных выбросах газа кислород вытесняется из аварийной зоны и частично или полностью замещается метаном. Искусственное уменьшение объемной доли кислорода при тушении подземных пожаров осуществляют его «выжиганием» при помощи генераторов инертного газа, запуском азота или углекислого газа. С учетом возможного изменения атмосферы шахт, в горной и горнорудной промышленности используются только изолирующие СИЗОД. Так, для защиты органов дыхания при проведении аварийных работ горноспасатели используют изолирующие респираторы со сжатым кислородом Р-30, Р-34, Р-35 и респиратор с химически связанным кислородом РХ-90Т с ВЗД от двух до четырех часов. На повестке дня в связи с увеличением длины выработок стоит вопрос о разработке респиратора с ВЗД шесть часов. Для такого времени работы необходимо обеспечить снижение содержания кислорода во вдыхаемой ГДС на уровне 20.. .50 % (см. гл. 4). Для обеспечения возможности выхода шахтеров и горнорабочих на

угольных шахтах и в горнорудной промышленности используются только изолирующие самоспасатели («Правила безопасности в угольных шахтах ПБ 05618-03», приказ от 07.11.2006 г. № 979 по Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору). Причиной введения такого положения стали пожары на угольной шахте «Горьковская» в 1989 г. и на золотодобывающей шахте в ООО «Дарасунский рудник» в 2006 г., когда погибли 6 и 25 человек, соответственно. Основная причина гибели людей - применение работниками фильтрующих самоспасателей, которые не обеспечили защиту органов дыхания при пожаре надлежащим образом.

Вдыхание воздуха с пониженной объемной долей кислорода приводит к неполному насыщению им крови в легочных капиллярах. Здоровый человек при вдыхании воздуха с объемной долей кислорода 14...15 % субъективно не ощущает недостаток последнего, так как падение парциального давления кислорода в альвеолах компенсируется увеличением легочной вентиляции. Дальнейшее уменьшение объемной доли кислорода вызывает гипоксию (недостаток кислорода в крови), что приводит к кислородному голоданию. Предельное значение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, ниже которого в организме человека происходят функциональные расстройства, составляет 13 кПа, что соответствует его объемной доле во вдыхаемом воздухе около 13 % при нормальном атмосферном давлении. Признаки гипоксии -учащение дыхания и пульса, понижение способности мышления, нарушение четкости работы некоторых групп мышц. Главная опасность заключается в ее субъективной бессимптомности. Человек не ощущает угрожающую ему опасность и не принимает мер к тому, чтобы оповестить о своем самочувствии. Потеря сознания, как правило, наступает внезапно. Снижение объемной доли кислорода в воздухе опасно не только для людей без средств защиты дыхания, но и для людей, включенных в фильтрующие самоспасатели. В последнем случае содержание кислорода во вдыхаемом воздухе дополнительно уменьшается вследствие каталитического окисления оксида углерода. Фильтрующие самоспасатели допускаются использовать при объемной доле кислорода в

окружающей среде не менее 17 %. Для человека, включенного в изолирующее средство защиты, колебания содержания кислорода в воздухе опасности не представляют [2]. Необходимо отметить, что граница опасности возникновения гипоксии определяется не объемной долей кислорода во вдыхаемом воздухе, а его парциальным давлением, которое зависит также от атмосферного давления. Это необходимо учитывать при определении области применения фильтрующих самоспасателей. Так, на предприятиях угольной промышленности России в зависимости от высоты над уровнем моря давление воздуха колеблется от 70 кПа (в шахтах, расположенных в гористой местности) до 125 кПа (в глубоких шахтах). Соответствующие пределы парциального давления кислорода составляют 14,7.26,2 кПа, что эквивалентно объемной доле кислорода 14,5.25,6 % при нормальном атмосферном давлении

1.2 Анализ и классификация изолирующих дыхательных аппаратов

В 1878 году разработано устройство для спасения горных рабочих из затопленных водой участков шахт и горных выработок. Устройство представляло собой маску, закрывающую лицо водолаза и соединенную герметичными трубками с кислородным баллоном, дыхательным мешком и коробкой с веществом, поглощающим углекислый газ из выдыхаемого воздуха [69, 77, 86].

Изолирующий дыхательный аппарат (ИДА) относится к изолирующим аппаратам автономного действия с замкнутым циклом дыхания [21-28]. Регенеративные дыхательные аппараты в настоящее время используются в водолазном снаряжении, в снаряжении пожарных и в горнодобывающей промышленности (например, для спасательных работ в атмосфере задымленного отсека или шахты, заполненной отравляющим газом) [60, 76, 113]. ИДА-85, например, используются для пребывания на глубинах вплоть до 60 метров в течение 30 минут (рис. 1.1) [59].

Рисунок 1.1 - Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-85

Средства индивидуальной защиты подразделяют на средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), средства индивидуальной защиты глаз (СИЗГ), средства индивидуальной защиты кожи (СИЗК). По принципу защитного действия СИЗОД и СИЗК подразделяются на фильтрующие и изолирующие [22, 28, 45, 69].

К СИЗОД относятся противогазы, респираторы, изолирующие дыхательные аппараты (ИДА), комплект дополнительного патрона, гопкалитовый патрон [4, 25, 38, 41, 72, 83, 84]. Также для защиты органов дыхания используются противогазы, респираторы и гопкалитовые патроны, а также противогазы изолирующего действия, например, ИП-4 (рис. 1.2.).

Рисунок 1.2 - Противогаз изолирующего действия ИП-4

Принцип защитного действия фильтрующего противогаза [72, 81] основан на очистки вдыхаемого воздуха от вредных примесей содержащихся в воздухе. При этом данные аппараты не выделяют кислород и не могут применяться в условиях где его концентрация не превышает 17%.

ИДА предназначены для защиты органов дыхания, кожных покровов лица,

слизистой оболочки глаз. Уровень защиты, предоставляемый ИДА является максимальным поскольку он не зависит от окружающей среды. При применении ИДА возможно выполнение работ в условиях недостатка кислорода или содержании вредных примесей не фильтруемых противогазами [67, 115].

Принцип действия ИДА основан применении химически связанного кислорода. Данный подход позволяет полностью оградить человека от внешней дыхательной среды и основан на принципе поглощения выдыхаемого углекислого газа и выделении кислорода [67].

Аппараты на основе химически связанного кислорода выделяемый кислород находится в виде химических соединений на основе надпероксидов щелочных металлов. Существует две основные схемы реализации ИДА - это маятниковый и круговой [49]. На рис. 1.3 и 1.4 представлены оба принципа работы аппаратов.

При маятниковой схеме выделение кислорода происходит в основном при вдохе и в меньшей степени при выходе. Кислород, выделяемый при поглощении углекислого газа и влаги, подмешивается при такте вдоха. [70].

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема автономного ИДА с химически связанным

кислородом (маятниковая схема дыхания) 1 - лицевая часть; 2 - шланг дыхательный; 3 - устройство пусковое; 4 - мешок дыхательный; 5 - клапан избыточного давления; 6 - патрон регенеративный; 7 -

фильтр; 8 - теплообменник

Недостатком маятниковой конструкции является большой мертвый объем аппарата, т.е. объем ГДС который находится часть выдыхаемой смеси не попавшей в регенеративный патрон. Данный объем вдыхается человеком при

следующем вдохе и что влияет на характеристики ИДА и эффективность его применения [70, 115].

Химическая реакция в ИДА происходит с выделением большого количества тепла, при этом корпус аппарата может разогреваться до 350 °С. Эта особенность и приводит к разогреву ГДС до температур не совместимых с нормальной жизнедеятельностью человека. Для снижения температуры ГДС используются теплообменники позволяющие подавать человеку ГДС с температурой не более 60 °С.

Начало работы ИДА характеризуется избыточным выделением кислорода, который стравливается через клапан - 5.

При использовании регенеративных аппаратов обеспечивается низкое потребление кислорода, что влечет за собой увеличение эффективного времени работы аппарата. Простота конструкции позволяет гарантировать долгий срок службы и хранения подобного рода тренажеров. Таким образом, в последнее время регенеративные тренажеры пользуются высокой популярностью за свои положительные качества [26].

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема автономного ИДА с химически связанным

кислородом (круговая схема дыхания) 1 - загубник с носовым зажимом; 2 - воздуховод; 3 - клапанная коробка; 4 -дыхательный мешок; 5 - пусковой брикет; 6 - регенеративный продукт; 7 -клапан избыточного давления; 8 - теплообменник

Рассмотрим основные типы регенеративных тренажеров, представленных на рынке [26, 29, 83, 84].

Компания Drager Aerospace A Cobham plc company [98] выпускает ИДА серии SSR с временем защитного действия более 60 мин [98].

Французская фирма Sperian Protection производит серию самоспасателей Biocell, в настоящее время сотрудничает с ОАО «Корпорация «Росхимзащита» при разработке OXY-pro с ВЗД, равным 30 минутам. Компания Fernez продает шестиминутный ИДА Micro-K.

В Польше разработка ИДА на регенеративном принципе ведется компанией Faser S.A.S. угольной отрасли промышленности.

Австралийская CSE Corporation реализует ИДА CSE SR-50A и CSE SR-100A (на 25 и 50 мин времени защитного действия соответственно), отличающихся индикацией герметичности и повышенной надежностью.

MSA организовала выпуск 60-минутного ИДА для шахтеров Life Saver 60.

AfrOx Corporation (ЮАР) реализует самоспасатели Afrox Pac 30 и Afrox Pac 30+, продающиеся преимущественно в Австралии.

Украина изготавливает самоспасатели ШСС-1П, СИ-15, ИДА СИМ-15.

В России ИДА с химически связанным кислородом производятся ОАО «Корпорация «Росхимзащита» и ОАО «Тамбовмаш».

Регенеративные ИДА являются одноразовыми изделиями, однако, аппараты для аварийных работ поддерживают смену регенеративных патронов [13, 24, 31, 42, 86]. Помимо необходимости замены патронов, ИДА данного типа не поддерживают перерывы в работе более часа, сильно греются в процессе функционирования. Необходимость утилизации патронов и отсутствие индикации о его выработке приводит к значительному удорожанию процесса освоения ИДА.

При работе с ИДА необходимо учитывать их специфику: значительное сопротивление дыханию, высокую температура вдыхаемой ГДС и ее низкую влажность [108].

Существует отдельный подвид ИДА, в которых химически связанный

кислород представлен в брикетах из хлората натрия [18, 71, 88]. Такие брикеты получили название кислородных свечей или твердых источников кислорода (ТИК). Брикет полностью заменяет всю кислородподающую систему [12, 26]. Надежность подобного рода ИДА выше, однако, их использование во взрывоопасной среде невозможно. Также кислород в ТИКе расходуется неэффективно, что приводит к невысокому показателю ВЗД данных аппаратов.

Рассмотрим две схемы ИДА с ТИКами. На схеме, приведенной на рис. 1.5, не используется эжектор [33, 91, 92], на втором типе (с эжектором) стоит отметить полное отсутствие сопротивления дыханию (рис. 1.6) [8, 9, 10, 53, 77, 105].

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема автономного ИДА с химически связанным кислородом на базе твердого источника кислорода без эжектора 1 - дыхательный мешок; 2 - ТИК; 3 - поглотительный патрон; 4 -соединительная трубка с загубником

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Захаров Александр Юрьевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев, В. В. Методология повышения качества эргатического элемента в эрготехнических системах на основе искусственного интеллекта / В.В. Алексеев, А.В. Зайцев, П. С. Лысункин //Надежность и качество сложных систем.

- 2018. - №. 3 (23). - С. 17-21.

2. Башков, Е.А. Программная система для построения виртуального рабочего окружения на предприятиях горнодобывающей промышленности / Е.А. Башков, В.С. Бабков //Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2012. - Т. 130. - №. 5. - С. 211-215.

3. Бершадский, А. М. Механизмы адаптации в современной виртуальной образовательной среде / А.М. Бершадский, Бождай А. С., Евсеева Ю. И. //Труды объединённой научной конференции" Интернет и современное общество". - 2017.

- С. 6-8.

4. Блиншев, В. В. Средства индивидуальной защиты в системе гражданской обороны / В. В. Блиншев. - Гомель : БелГУТ, 2015. - 20 с.

5. Болтянский, В.Г. Математические методы оптимального управления /

B.Г. Болтянский. - М.: Наука, 1969. - 408 с.

6. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров // М.: Химия, 1975. - 576 с.

7. Боярко, И. А. Изолирующий дыхательный аппарат с изменяемой геометрией регенеративного патрона / И.А. Боярко //Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2013. - Т. 19. - №2. 3. - С. 641-647.

8. Брайсон, А. Прикладная теория оптимального управления / А. Брайсон, Хо Ю-Ши. - М.: Мир, 1972. - 544 с.

9. Бреслав, И.С. Как управляется дыхание человека / И.С. Бреслав. -Ленинград: Наука, 1985. - 158 с.

10. Бреслав, И.С. Дыхание и мышечная активность человека в спорте / И.

C. Бреслав, Н.И. Волков, Р.В. Тамбовцева //Международный журнал экспериментального образования. - 2016. - №. 10-1. - С. 84-84.

11. Бреслав, И. С. Дыхание и работоспособность человека в горных условиях:(Физиол. эффекты высот. гипоксии и гипокапнии) / И. С. Бреслав, А. С. Иванов. - Гылым, 1990. - 180 с.

12. Бухаров, И. Б. Система транспорта кислорода: оптимизационно-технический подход и математическое моделирование: автореферат дис. . доктора технических наук : 05.13.18 / Бухаров Игорь Борисович - Москва, 2002. - 30 с.

13. Владимиров, М. В. Средства индивидуальной защиты при пожаре / М.В. Владимиров, В.В. Василенко //Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2009. - №. 4. - С. 71-76.

14. Волков, Н. И. Проблемы эргогенных средств и методов тренировки в теории и практике спорта высших достижений / Н. И. Волков //Теория и практика физической культуры. - 2013. - №. 8. - С. 68-72.

15. Вотчал, Б. Е. Патофизиология дыхания и дыхательная недостаточность / Б. Е. Вотчал //М.-Медицина. - 1973. - С. 32-56.

16. Гераськина, Ю. Г. Модель процесса дыхания живых организмов / Ю. Г. Гераськина //Интеллектуальные системы. - 2004. - Т. 8. - №. 1-4. - С. 429-456.

17. Гераськина, Ю. Г. Об одной модели функционирования лёгких / Ю. Г. Гераськина // Интеллектуальные системы. - 2007. - Т. 11. - №. 1-4. - С. 161-170.

18. Гладков, Ю.А. Нормирование параметров микроклимата регенеративного респиратор/ Ю.А. Гладков, Н.С. Диденко, В.В. Карпекин // Безопасность труда в промышленности. - 1986. - № 1. - С. 55-57.

19. Гладков, Ю. А. Создание респираторов на сжатом кислороде / Ю.А. Гладков //Безопасность труда в промышленности. - 2002. - №. 10. - С. 54-56.

20. Глушко, А.А. Космические системы жизнеобеспечения (биофизические основы проектирования и испытания)/ А.А. Глушко. - М., Машиностроение, 1986. - 302 с.

21. ГОСТ 12.4.220-2001 ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели). Общие технические требования. Методы испытаний. - 2001. - 21 с.

22. Грачев, В.А. Средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД). 2-е издание/ В.А Грачев. - М.: Центр Пропаганды, 2007. - 224 с.

23. Грачев, B.A. Средства индивидуальной защиты органов дыхания СИЗОД / В.А. Грачев, C.B. Собурь. - М.: Пожарная книга, 2006. - 232 с.

24. Гудков, С. В. Выбор рациональной конструкции регенеративного теплообменника для использования в системе автоматизированного проектирования индивидуальных дыхательных аппаратов / С.В. Гудков, Е.Ю. Филатова, Е.Н. Туголуков, С.Ю. Алексеев, А.В. Романенко //Вопросы современной науки и техники. Университет им. ВИ Вернадского. - 2006. - №. 2. - С. 69-76.

25. Гудков, С. В. Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования / С.В. Гудков. - М.: Машиностроение, 2008. - 188 с.

26. Гудков, С. В. Совершенствование методики испытания изолирующих дыхательных аппаратов с химически связанным кислородом / С. В. Гудков, Д. С. Дворецкий, А. Ю. Хромов //Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2009. - Т. 15. - №. 3. - С. 589-597.

27. Гудков, С. В. Преимущества использования изолирующих самоспасателей с химически связанным кислородом в угольных шахтах / С.В. Гудков, В.Г. Матвейкин, Г.Г. Шаповалов //Безопасность труда в промышленности. - 2012. - №. 11. - С. 40-44.

28. Глушкова, Д. А. Анализ обеспечения населения средствами индивидуальной защиты при возникновении чрезвычайной ситуации / Д.А Глушкова. - Томск, 2019. - 72 с.

29. Горбунов, С. В. Состояние и перспективы радиационной, химической и биологической защиты сил МЧС России / С. В. Горбунов, А. С. Старостин, Г. С. Черных //Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. - 2014. - Т. 4. - №. 1. - С. 48-61.

30. Дедов, Д. Л. Алгоритм проектирования виртуальных тренажерных комплексов для обучения операторов технических систем / Д. Л. Дедов, М. Н.

Краснянский, С. В. Карпушкин, А. В. Остроух //Информационные технологии в проектировании и производстве. - 2012. - №. 3. - С. 68-75.

31. Диденко, Н.С. Регенеративные респираторы для горноспасательных работ / Н.С. Диденко. - М.: Недра. 1990. - 158 с

32. Домрачев, А. Н. Использование систем виртуальной реальности при подготовке горноспасателей и шахтеров к ведению аварийно-спасательных работ / А.Н. Домрачев, Ю.М. Говорухин, В.Г. Криволапов, С.А. Петров, А.Н. Саар //Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. -2016. - №. 3. - С. 441-445.

33. Дурандин, Н. А. Разработка и производство средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения для пожарных в XX веке / Н.А. Дурандин, С.О. Потапова //Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2018. - Т. 1. - С. 239-244.

34. Елизаров, И.А. Анализ подходов к построению интеллектуальной системы управления испытательным комплексом «Искусственные легкие» / И.А. Елизаров, A.M. Смолин, В.Ю. Харченко// Вестник ТГТУ. - 2012. - Т. 18, №4. -С.957-963.

35. Елизаров, И.А. Универсальный лабораторный комплекс для подготовки специалистов по автоматизации. / И.А. Елизаров, A.A. Третьяков// Промышленные АСУ и контроллеры. - 2007. - №. 7. - С. 40-43.

36. Захаркин, И. В. Нетрадиционные средства тренировки кардиореспираторной выносливости в игровых видах спорта / И.В. Захаркин, Н. И. Волков, А. А.Козлов, Б. А. Дышко, //Теория и практика физической культуры. - 2012. - №. 6. - С. 74-79.

37. Иванов А. В. Компьютерные методы оптимизации оптических систем. Учебное пособие. -СПб: СПбГУ ИТМО, 2010 - 114с

38. Иванов, A.M. Имитационное моделирование комплекса «Искусственные легкие» / A.M. Иванов, П.М. Оневский, A.A. Третьяков// Системы управления и информационные технологии. - 2011. - №3.1(45). - C. 142145.

39. Иванов, В.И. Особенности расчета переходных процессов в ректификационной колонне / В.И. Иванов, В.П. Кривошеее, М.Г. Ахмадеев // Автоматизированное и метрологическое обеспечение измерений в нефтяной и газовой промышленности. - 1984. - С. 148—152.

40. Исаев, Г. Г. Регуляция паттерна дыхания при мышечной деятельности в условиях нормальной и измененной хеморецепторной стимуляции / Г. Г. Исаев //Физиол. журн. СССР. - 1983. - Т. 69. - №. 4. - С. 472-480.

41. Калман, Р. Очерки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, М. Арбиб. - М.: Мир, 1971. - 398 с.

42. Карпекин, В.В. Защитная способность изолирующих регенеративных дыхательных аппаратов/ В.В. Карпекин, Н.С. Диденко//Технические приемы ведения горноспасательных работ и техническое оснащение ВГСЧ. - 1982. - С. 115-120.

43. Карпекин В.В. Исследование влияния атмосферного давления на параметры работы регенеративного респиратора / В.В. Карпекин, Н.С. Диденко, Т.Ю. Кулешова и др.- В кн.: Методы и средства борьбы с подземными пожарами. Донецк, 1981. - С. 41-52.

44. Кафаров, В.В. Анализ и синтез химико-технологических систем / В.В. Кафаров. - М.: Химия, 1991. - 431 с.

45. Кашин, В. М. Принципы построения учебно-тренировочных средств и опыт создания тренажера оперативно-тактического ракетного комплекса / В.М. Кашин, В. В. Белов, Н. Н. Власов, Д.А. Водиченков //Вестник РГРТУ. - 2016. - №2. 3. - С. 94-104.

46. Кириллов, В. Ф. Обзор результатов производственных испытаний средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) / В. Ф. Кириллов, А. С. Филин, А. В. Чиркин //Алюминий. - 1987. - Т. 20. - С. 16.

47. Клименко, Ю. В. Методы и средства индивидуальной защиты горноспасателей в экстремальных микроклиматических условиях.: дис канд. техн. наук: спец. 05.26.01 «Охрана труда» /Клименко Юрий Владимирович. - Горный институт. Днепропетровск, 2003. - 189 с.

48. Колупаев, В. А. Динамика параметров состояния систем транспорта кислорода у спортсменов по сезонам года под влиянием физических нагрузок анаэробной или аэробной направленности / В.А. Колупаев, С.Л. Сашенков, И.И. Долгушин //Физиология человека. - 2008. - Т. 34. - №. 2. - С. 139-142.

49. Кривицкая, Е. И. Медико-педагогические и гигиенические аспекты применения упражнений на тренажере «Кардио-Твистер» у больных с доброкачественной гиперплазией предстательной железы / Е.И. Кривицкая, Д.Ф. Палецкий, Е.С. Каченкова //Ученые записки университета им. ПФ Лесгафта. -2012. - №. 12 (94). - С. 80-85.

50. Кримштейн, А. А. К расчету индивидуальных дыхательных сорбционных аппаратов с круговой схемой движения воздуха / А.А. Кримштейн, С.В. Плотникова, В.И. Коновалов, Б.В. Путин//Журнал прикладной химии. - 1993. - Т. 66. - №. 8. - С. 1734-1736.

51. Крутофалов, Е. А. Перспективы развития тренажерных средств / Е. А. Крутофалов, О. М. Лобанов, А. В. Фокин //Морской сборник. - 2017. - Т. 2044. -№. 7. - С. 57-63.

52. Лисовский, В. В. Основные направления работы в компании СУЭК по обеспечению высокого уровня промышленной безопасности / В. В. Лисовский //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2015. - №. 81-1. - С. 108-113.

53. Лойт, А. А. Теплообмен в дыхательном тракте в норме и при острых легочных повреждениях: автореферат дис. кандидата медицинских наук : 14.00.16 / Лойт Александр Александрович. - Ленинград, 1989. - 20 с.

54. Лойт, А. А. Анатомия легких в компьютерной графике и планирование оперативных вмешательств: автореферат дис. д.м.н.: 14.00.27 / Лойт Александр Александрович. - Санкт-Петербург, 1998. - 40 с.

55. Лялькина, Г. Б. Математическая обработка результатов эксперимента: учебное пособие / Г. Б. Лялькина, О. В. Бердышев //Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №. 3. - С. 180-180.

56. Магид, С.И. Проблемы современного энергетического тренажеростроения через призму терминологии / С.И. Магид, И.Ш. Загретдинов, С.В. Мищеряков, Е.Н. Архипова, Л.П. Музыка //Энергосбережение и водоподготовка. - 2007. - №. 1. - С. 43-50.

57. Маринов, М. Л. Учет человеческого фактора в аварийных ситуациях на море / М. Л. Маринов, В.Д. Клименко //Эксплуатация морского транспорта. -2008. - №. 2. - С. 25-29.

58. Маторин, С. И. Теория систем и системный анализ: учебное пособие / С.И. Маторин., О.А. Зимовец. - Белгород: Изд-во НИУ «БелГУ», 2012. - 288 с.

59. Меньших, В. В. Модель расчета количества тренажеров-симуляторов, необходимого для обучения, на примере автомобильной подготовки / В. В. Меньших, С. В. Синегубов, А. А. Щеглов //Вестник Воронежского института МВД России. - 2014. - №. 4. - С. 189-196.

60. Мосягин, И.Г. Концепция развития водолазной медицины в Военно-Морском Флоте / И.Г. Мосягин, А.В. Строй //Морская медицина. - 2015. - Т. 1. -№. 4. - С. 6-8.

61. Немцев, А. В. Актуальные вопросы применения изолирующих промышленных самоспасателей. Часть 1. Самоспасатели на химически связанном кислороде / А. В. Немцев, Э. М. Вэстморлэнд //Безопасность труда в промышленности. - 2013. - №. 2. - С. 62.

62. Одинцов, Л. Г. Разработка тренажеров для подготовки спасателей / Л.Г. Одинцов //Технологии гражданской безопасности. - 2011. - Т. 8. - №. 4. - С. 16-21.

63. Ольшанко, И. М. Регулирование физической нагрузки при занятиях на тренажерах/ И. М. Ольшанко, А. К. Гапонов, Л. И. Марцинович. - Витебск: Изд-во УО "ВГУ им. П. М. Машерова", 2007. - 19 с.

64. Островский, Г. М. Алгоритмы оптимизации химико-технологических процессов / Г. М. Островский, Т. А. Бережинский, А. Р. Беляева. -Москва : Химия, 1978. - 294 с.

65. Паршина, Г. И. Принципы построения тренажера энергетиков добычных участков угольных шахт / Г. И. Паршина, Б. Н. Фешин //Автоматизация, мехатроника, информационные технологии. - 2016. - С. 223227.

66. Пат. 2369909 Рос. Федерация. Способ моделирования психофизиологических эффектов в тренажере и устройство для его реализации / В. Н. Прошкин, П. А. Бояров, Я. А. Туровский ; опубл. 10.10.2009.

67. Петров, К.А. Разработка программного обеспечения для мобильных устройств, с применением дополненной реальности, повышающая уровень усвоения материала по предмету физика 8-11 классы / К.А. Петров //Инновационные технологии в науке и образовании. - 2019. - С. 15-17.

68. Погонин, В. А. Идентификация динамических характеристик блока потребления кислорода испытательного комплекса «Искусственные легкие» / В. А. Погонин, А. А. Третьяков, В. М. Зарипова //Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2012. - Т. 18. - №. 4. - С. 10121018.

69. Покрышкин, А. Б. Радиационная, химическая и биологическая защита: учебное пособие /А.Б. Покрышкин; под ред. Е.Н. Старшинова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007.- 115 с.

70. Путин, С. Б. Разработка автоматизированного стенда для испытаний дыхательных аппаратов, используемых для защиты человека при чрезвычайных ситуациях / С.Б. Путин, С.Ю. Алексеев, С.В. Гудков, Д.С. Дворецкий, А. Ю. Хромов //Автоматизация в промышленности. - 2010. - №. 12. - С. 64-68.

71. Ревякина, Ю. Н. Исследование возможности управления и повышения эффективности процесса регенерации воздуха / Ю. Н. Ревякина //Строительство и техногенная безопасность. - 2011. - №. 40. - С. 66-74.

72. Редько, П.И. Новые контрольные приборы для проверки изолирующих респираторов/ П.И. Редько, А.И. Суховой, А.И. Сорокин// Уголь Украины. - 1979. - № 1. - С. 22-24.

73. Савчанчик, С. А. Индивидуальные и коллективные средства защиты органов дыхания и кожи / С. А. Савчанчик, Е. В. Глухарев, М. Н. Камбалов. -Гомель: ГомГМУ, 2012. - 56 с.

74. Савчанчик, С. А. Обоснование возможности практического применения турникета ТКБ-1 как многофункционального средства индивидуального медицинского оснащения военнослужащих / С. А. Савчанчик, А. Л. Стринкевич, В. Г. Богдан // Военная медицина. - 2018. - № 3. - С. 10-15.

75. САМОСПАСАТЕЛЬ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ РАБОТ ШСС-ТМ Руководство по эксплуатации ЦТКЕ.8.092.000 РЭ // ОАО «Корпорация «Росхимзащита». - 21с.

76. Сигов, Н.Д. Средства и методы контроля физического состояния горноспасателей / Н.Д. Сигов, В.Н. Богачев // Полезные ископаемые, Тезисы докладов СПбГГИ. - 1996. - С. 46.

77. Сигов, Н. Д. Физическая подготовка горноспасателей и пути ее совершенствования / Н.Д. Сигов, Г.В. Руденко, О.В. Костромин //Материалы 43 научн.конф. СПб. - 1994. - С.173-174.

78. Сигов, Н. Д. Профессионально-прикладная физическая подготовка горноспасателей : автореферат дис. ... кандидата педагогических наук : 13.00.04 / Сигов, Николай Дмитриевич. - Санкт-Петербург, 1997. - 24 с.

79. Симбирцев, С. А. Топографическая и компьютерная анатомия легких / С. А. Симбирцев, А. А. Лойт. - СПб.: СПбМАПО, 1997. - 70 с.

80. Соболев, Г.Г. Горноспасательное дело/ Г.Г. Соболев М. - Недра, 1979. - 329 с.

81. Солдатченко, С.С. Математические модели в пульмонологии / С.С. Солдатченко, A.M. Ярош, В.М. Савченко // Пульмонология. - 1997.

82. Степанова, А. С. Инновационная смена основных постиндустриальных производственных технологий / А. С. Степанова //Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2013). -2013. - С. 294-298.

83. Тихонов М. М. Оценка защитной эффективности средств индивидуальной защиты органов дыхания для обеспечения безопасности проведения работ в зоне радиоактивного загрязнения / М. М. Тихонов, В. В. Пармон, О. Н. Бойничев, В.Н. Рябцев //Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. - 2015. - №. 1. - С. 58-67.

84. Тренажер ВГСЧ. - Режим доступа: kampo.ru/produkciya/trenazhyor-kst.html.

85. Тренажер шахтного ИДА РТ - ШС/ ОАО «Корпорация «Росхимзащита». - Режим доступа: http://xn--g1afsu.xn--p1ai/produkciya/sredstva-individualnoy-zashity/rabochiy-trenazher- shakhtnogo-samospasatelya-rt- shs. html

86. Тренажерные комплексы фирмы Dräger Safety. - Режим доступа: http : //www. pto-pts. ru/head/head_arch_3 e6lnxxhua. php.

87. Тренажерный комплекс для подразделений МЧС России и аварийно-спасательных формирований / Компания MSA AUER. - Режим доступа: http://www.dees.ru/?do=catalog&id=36.

88. Тронин, С. Я. Самоспасатели: средства экстренной эвакуации / С. Я. Тронин, Е. М. Мещеряков, М. Н. Хромов //Противопожарные и аварийно-спасательные средства. - 2005. - №. 3.

89. Туголуков Е. Н. Математическое моделирование технологического оборудования многоассортиментных химических производств. - 2003.

90. Устав военизированной горноспасательной части по организации и ведению горноспасательных работ //М.: Недра. - 1986.

91. Устинов, И. Е. Аэробные средства оздоровления студенток вуза / И. Е. Устинов, Е. Г. Кириллова, А. А. Кочергина //Теория и практика сервиса: экономика, социальная сфера, технологии. - 2012. - №. 1 (11). - С. 60-70.

92. Ушаков, И. Б. Методологические аспекты динамического контроля функциональных состояний операторов опасных профессий / И. Б. Ушаков, А. В. Богомолов, Ю. А. Кукушкин //Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2010. - №2. 4-2. - С. 6-12.

93. Физиология дыхания. Основы / Уэст Д. - М.: Млр, 1988.

94. Физиология человека/ под ред. Г.И. Косицкого. - М., Медицина, 1985.

95. Физиолого-гигиенические требования к изолирующим средствам индивидуальной защиты. - М., Минздрав СССР, 1981.

96. Холдэн, Дж. С. Дыхание / Дж.С. Холдэн, Дж.Г. Пристли. M.-JI. : Гос. изд-во биологической и медицинской литературы, 1937. - 464 с.

97. Хромов, А.Ю. Разработка испытательного стенда "искусственные легкие" для исследования изолирующих дыхательных аппаратов/ А.Ю. Хромов, Е.Ю. Чулков. - Тамбов: Издательство ТГТУ, 2009 - 3 с.

98. Цедрик, С. А. Применение турбодетандера на установках комплексной подготовки газа и конденсата/ С. А. Цедрик. - Томск, 2018.

99. Янц, А. И. Новейшее тренировочное оборудование применяемое при подготовке горноспасателей/ А. И. Янц, М. М. Павлов //Инновационная наука. -2017. - №. 7. - C. 23-25.

100. Bishop. P., Crew K., Wingo J., Nawaiseh A., Modeling heat stress and heat strain in protective clothing //Protective Clothing. - Woodhead Publishing. -2014. - P. 416-434.

101. Braddon D., Bradley J., What lies beneath? Who owns British defence contractors and does it matter? //Frontiers in Finance and Economics. - 2005. - Т. 2. -№. 1. - P. 68-81.

102. Louhevaara V. A., Physiological effects associated with the use of respiratory protective devices // Scandinavian journal of work, environment & health. -1984. - V. 10. - №. 5. - P. 275-282.

103. Louhevaara V., Tuomi T., Korhonen O., Jaakkola J., Cardiorespiratory effects of respiratory protective devices during exercise in well-trained men // European journal of applied physiology and occupational physiology. - 1984. - V. 52. - №. 3. -P. 340-345.

104. Martin D. C. C., Method and apparatus for non-invasive monitoring of respiratory parameters in sleep disordered breathing: pat. 9220856 USA. - 2015.

105. Mason H., Vandoni M., Debarbieri G., Codrons E., et al., Cardiovascular and respiratory effect of yogic slow breathing in the yoga beginner: what is the best approach? // Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. - 2013.

106. Megirian D., Ryan A. T., Sherrey J. H., An electrophysiological analysis of sleep and respiration of rats breathing different gas mixtures: diaphragmatic muscle function //Electroencephalography and clinical neurophysiology. - 1980. - V. 50. - №. 3-4. - P. 303-313.

107. Megirian D., Hinrichsen C. F. L., Sherrey J. H., Respiratory roles of genioglossus, sternothyroid, and sternohyoid muscles during sleep // Experimental neurology. - 1985. - V. 90. - №. 1. - P. 118-128.

108. Mialon P., Barthélémy L., Michaud A., Lacour J. M., Pulmonary function in men after repeated sessions of oxygen breathing at 0.25 MPa for 90 min // Aviation, space, and environmental medicine. - 2001. - V. 72. - №. 3. - P. 215-218.

109. Milhorn Jr H. T., Guyton A. C., An analog computer analysis of Cheyne-Stokes breathing //Journal of applied physiology. - 1965. - V. 20. - №. 2. - P. 328-333.

110. Milhorn Jr H. T., Pulley Jr P. E., A theoretical study of pulmonary capillary gas exchange and venous admixture // Biophysical journal. - 1968. - V. 8. - №. 3. - P. 337-357.

111. Nielsen M., Smith H., Studies on the Regulation of Respiration in Acute Hypoxia: With an Appendix on Kespiratory (Control During Prolonged Hypoxia) // Acta physiologica scandinavica. - 1952. - V. 24. - №. 4. - P. 293-313.

112. Rahn H., A concept of mean alveolar air and the ventilation - bloodflow relationships during pulmonary gas exchange // American Journal of Physiology-Legacy Content. - 1949. - V. 158. - №. 1. - P. 21-30.

113. Rahn H., Farhi L. E., A theoretical analysis of the alveolar-arterial O2 difference with special reference to the distribution effect // Journal of applied physiology. - 1955. - V. 7. - №. 6. - P. 699-703.

114. Read D. J., Leigh J., Blood-brain tissue Pco2 relationships and ventilation during rebreathing // Journal of Applied Physiology. - 1967. - V. 23. - №. 1. - P. 5370.

115. Lewis R. W., Programming industrial control systems using IEC 1131-3 // let, 1998. - №. 50. - 309 P.

116. Schaefer, K. E. Respiratory pattern and respiratory response to CO2 // Journal of Applied Physiology. - 1958. - V. 13. - №. 1. - P. 1-14.

117. Silverman L., Lee G., Plotkin T., Sawyers L., Yancey A.R., Air flow measurements on human subjects with and without respiratory resistance at several work rates // Arch. Indust. Hyg. & Occupational Med. - 1951. - V. 3. - №. 5. - P. 461-478.

118. Silverman L., Fundamental factors in the design of protective respiratory equipment: A study and an evaluation of inspiratory and expiratory resistances for protective respiratory equipment // Harvard School of Public Health, 1945.

119. Slessarev M., Han J., Mardimae A., Prisman E., et al., Prospective targeting and control of end-tidal CO2 and O2 concentrations // The Journal of physiology. -2007. - V. 581. - №. 3. - P. 1207-1219.

120. Spencer J. L., Firouztale E., Mellins R. B., Computational expressions for blood oxygen and carbon dioxide concentrations // Annals of biomedical engineering. -1979. - V. 7. - №. 1. - P. 59-66.

121. Steinback, C. D., Poulin M. J., Ventilatory responses to isocapnic and poikilocapnic hypoxia in humans // Respiratory physiology & neurobiology. - 2007. -V. 155. - №. 2. - P. 104-113.

122. Steinhaus I., Hettinger T., Eissing G., Belastung und Beanspruchung durch das Tragen von Atemschutzgeräten // Arbeitsmedizin, Sozialmedizin, präventivmedizin. - 1984. - V. 19. - №. 2. - P. 24-29.

123. Stemler, F. W., Craig F. N., Effects of respiratory equipment on endurance in hard work // Journal of Applied Physiology. - 1977. - V. 42. - №. 1. - P. 28-32.

124. Tabakin B. S., Hanson J. S., Response to ventilatory obstruction during steady-state exercise // Journal of applied physiology. - 1960. - V. 15. - №. 4. - P. 579582.

125. Tabakin B. S., Hanson J. S., Long-term physical training and cardiovascular dynamics in middle-aged men // Circulation. - 1968. - V. 38. - №. 4. - P. 783-799.

126. Takahashi M., Mano Y., Shibayama M., Yamami N., Ventilatory response to carbon dioxide during moderate exercise // Journal of Occupational Health. - 2000. -V. 42. - №. 2. - P. 79-83.

127. Tugolukov E. et al. Computer model of nonstationary heat exchange // International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM: Surveying Geology & mining Ecology Management. - 2017. - V. 17. - P. 223-229.

128. West J. B., Ventilation-perfusion relationships // American review of respiratory disease. - 1977. - V. 116. - №. 5. - P. 919-943.

129. Winchell R. J., Hoyt D. B., Spectral analysis of heart rate variability in the ICU: a measure of autonomic function //Journal of Surgical Research. - 1996. - V. 63. - №. 1. - P. 11-16.

Программное обеспечение системы протоколирования процесса испытания

на «Искусственных легких»

Sub worksheet_activate() MsgBox "start" l_cnt = 13

Do While Not (Sheets(1).Cells(l_cnt, 1).value = "") l_cnt = l_cnt + 1 Loop l_cnt = l_cnt - 1

For c_cnt = 1 To Sheets(2).ChartObjects.count With Sheets(2).ChartObj ects(c_cnt).Chart .SetSourceData _

Source:=Sheets(1).Range("f' & CStr(13) & ":" & "f" & CStr(l_cnt)), PlotBy:=xlColumns End With

With Sheets(2).ChartObjects(c_cnt).Chart.Axes(xlCategory, xlPrimary) .MaximumScale = Evaluate("a" & l_cnt) .MinimumScale = 0 End With Next End Sub

#If VBA7 Then '

Public Declare PtrSafe Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal Milliseconds As LongPtr) Public Declare PtrSafe Function GetTickCount Lib "kernel32" () As LongPtr #Else '

Public Declare Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal Milliseconds As Long) Public Declare Function GetTickCount Lib "kernel32" () As Long

#End If

Private Function FileRead(ByVal Name As String) As String Dim strVal As String Open Name For Input As #1 Line Input #1, strVal Close #1

FileRead = strVal End Function Sub ListingProcess()

DataFileName = Array("c:\apache24\htdocs\dynamic\.pressure",

"c: \apache24\htdocs\dynamic\.temperature", "c: \apache24\htdocs\dynamic\.oxygen", "c:\apache24\htdocs\dynamic\.carbondioxide") RowCount = 10

If Sheets(1).Range("B10:B10") <> 0 Then Exit Sub StartTime = Now

Do While Sheets(1).Range("L4:L4") <> "success" Sheets(1).Cells(RowCount, 2) = Now

Sheets(1).Cells(RowCount, 3) = Sheets(1).Cells(RowCount, 2) - StartTime

strVal = FileRead(DataFileName(0))

Dim TestArray() As String

TestArray = Split(strVal, ",")

Sheets(1).Cells(RowCount, 4) = TestArray(0)

Sheets(1).Cells(RowCount, 5) = TestArray(1)

For i = 1 To 3

Sheets(1).Cells(RowCount, 5 + i) = FileRead(DataFileName(i)) Next i

WasteTime (Sheets(1).Range("P4:P4").value) RowCount = RowCount + 1 Loop

End Sub

Private Sub WasteTime(Finish As Long) Dim NowTick As Long Dim EndTick As Long EndTick = GetTickCount + (Finish * 1000)

Do

NowTick = GetTickCount DoEvents

Loop Until (NowTick >= EndTick) Or (ActiveSheet.Cells(12, 7) = "success") End Sub

Программное обеспечение системы протоколирования быстропротекающих

процессов

# define INITGUID

# include <windows.h>

# include <stdio.h>

# include <conio.h>

# include <clocale>

# include <iostream>

# include <iomanip>

# include <objbase.h>

# include <math.h>

# include <fstream>

# include '

# include '

# include '

# include '

# include '

# include '

# include '

/lib/include/ioctl.h"

/lib/include/ifc_ldev.h"

/lib/include/create.h"

/lib/include/pcicmd.h"

/lib/include/791cmd.h"

/lib/include/e2010cmd.h"

/lib/include/e154cmd.h"

using namespace std;

long fsize; void * data; ULONG * sync;

USHORT IrqStep = 1024; USHORT FIFO = 1024; USHORT pages = 128; USHORT multi = 2 ULONG pointsize;

typedef IDaqLDevice * (* CREATEFUNCPTR) (ULONG Slot); CREATEFUNCPTR CreateInstance;

HINSTANCE CallCreateInstance (wchar_t * name) {

HINSTANCE hComponent = ::LoadLibrary (name); if (hComponent == NULL) { return 0; }

CreateInstance =

(CREATEFUNCPTR)::GetProcAddress (hComponent, "CreateInstance"); if (CreateInstance == NULL) { return 0; }

return hComponent; }

# include <stdlib.h>

int compare (const void * a, const void * b) {

return * (signed short *) b - * (signed short *) a;

}

char * filename []

{

"d:\\Apache24\\htdocs\\dynamic\\.pressure" };

int main(int argc, char *argv[]) {

ADC_PAR adcPar;

SLOT_PAR sl; ULONG slot, param;

setlocale (LC_CTYPE, "");

#ifdef WIN64

CallCreatelnstance (L"lcomp64.dll"); #else

CallCreatelnstance (L"lcomp.dll"); #endif

LUnknown * pIUnknown = CreateInstance (0); if ( pIUnknown == NULL ) return 1;

IDaqLDevice * pi;

HRESULT hr = pIUnknown->QueryInterface (IID_ILDEV, (void**)&pI); if ( !SUCCEEDED (hr) ) return -1;

ULONG status = pIUnknown->Release ();

HANDLE handle = pI->OpenLDevice (); if (handle == INVALID_HANDLE_VALUE) return -1;

status = pI->LoadBios ("e2010m"); status = pI->PlataTest (); if (status != L_SUCCESS) return -1;

PLATA_DESCR_U2 pd;

status = pI->ReadPlataDescr (&pd);

if (status != L_SUCCESS) return -1;

DWORD tm; tm = 2097000;

status = pI->RequestBufferStream (&tm, L_STREAM_ADC); if ( status != L_SUCCESS ) return -1;

adcPar.t2.s_Type = L_ADC_PARAM; adcPar.t2.AutoInit = 1; adcPar.t2.dRate = 1000.0; adcPar.t2.dKadr = 0.0;

adcPar.t2.SynchroType = 0x01;//0x84;//0x01; adcPar.t2.SynchroSrc = 0x00;

adcPar.t2.AdclMask = SIG_0 | V30_0 | SIG_1 | V30_1 | GND_2 | GND_3;

adcPar.t2.NCh = 2; adcPar.t2.Chn[0] = 0x0; adcPar.t2.Chn[1] = 0x1; adcPar.t2.FIFO = 32768; adcPar.t2.IrqStep = 32768; adcPar.t2.Pages = 32; adcPar.t2.IrqEna = 1; adcPar.t2.AdcEna = 1; adcPar.t2.StartCnt = 0; adcPar.t2.StopCnt = 0; adcPar.t2.DM_Ena = 0;

adcPar.t2.SynchroMode = 0;//A_SYNC_UP_EDGE | CH_0; adcPar.t2.AdPorog = 0;

status = pI->FillDAQparameters (&adcPar.t2); if ( status != L_SUCCESS ) return -1;

std::cout << "buffer size(word) " << tm << std::endl

<< "pages............." << adcPar.t2.Pages << std::endl

<< "irqstep..........." << adcPar.t2.IrqStep << std::endl

<< "fifo.............." << adcPar.t2.FIFO << std::endl

<< "rate.............." << adcPar.t2.dRate << std::endl;

adcPar.t2.dRate = 0;

status = pI->SetParametersStream (& adcPar.t2,

& tm,

(void **) & data,

(void **) & sync, L_STREAM_ADC); if ( status != L_SUCCESS ) return -1;

pI->GetParameter (L_POINT_SIZE, & pointsize); if ( status != L_SUCCESS ) return -1;

status = pI->InitStartLDevice (); if ( status != L_SUCCESS ) return -1;

status = pI->StartLDevice (); if ( status != L_SUCCESS ) return -1;

ofstream out ("c:\\list"); ULONG halfbuffer = adcPar.t2.IrqStep * adcPar.t2.Pages / 2;

signed short

* pin = new signed short [halfbuffer / 2],

* pout = new signed short [halfbuffer / 2];

std::cout << halfbuffer / 2 << std::endl;

signed short * buf = new signed short [halfbuffer];

while (! kbhit ()) { unsigned long s;

InterlockedExchange (&s, *sync); // out << s << "--2-- " << halfbuffer << std::endl;//value [0] << "," << value

[1] << std::endl;

ULONG fl2, fl1 = fl2 = (s <= halfbuffer) ? 0 : 1;

signed short value[2]; for (int i= 0; i < 2; i ++) { while (fl2 == fl1) {

InterlockedExchange (&s, *sync); fl2 = (s <= halfbuffer) ? 0 : 1; // out << s << " " << halfbuffer << std::endl;//value [0] << "," << value [1]

<< std::endl; }

signed short * tmp = (signed short *) data + (halfbuffer * fl1);// * pointsize);

extract (0, 2, tmp, halfbuffer, pin); extract (1, 2, tmp, halfbuffer, pout);

qsort (pin, halfbuffer / 2, sizeof (signed short), compare); qsort (pout, halfbuffer / 2 , sizeof (signed short), compare);

std::cout << pin [0] << "," << pout [0] << " " << 1500 * (pin [0] - 1000) / 3754 << "," << -1500 * (pout [0] -1000) / 3189 << std::endl;out.flush ();

ofstream out (filename[Q]);

out << 15QQ * (pin [Q] - 1Q9Q) / 4Q96 << "," << 1QQ << std::endl;

out.flush ();

I

InterlockedExchange (&s, *sync); fl1 = (s <= halfbuffer) ? Q : 1;

Sleep(3QQQ);

I

status = pI->StopLDevice (); status = pI->CloseLDevice (); status = pI->Release (); return Q;

I

15QQ * (pout [Q] - 1Q9Q) / 3437 -

Программное обеспечение системы протоколирования плавно

протекающих процессов

#include <Windows.h> #include <tchar.h>

#define SERVICE_NAME "Owen Service" #include <fstream>

void write(std::ofstream log, const char * str) {

log << SERVICE_NAME

<< "\t(" << GetLastError () << ")\t" << str

<< std::endl;

}

std::ofstream log;

int _tmain (int argc, TCHAR *argv[]) {

SERVICE_TABLE_ENTRY ServiceTable[] =

{

{

(wchar_t*)SERVICE_NAME, (LPSERVICE_MAIN_FUNCTION) ServiceMain

},

{

NULL, NULL

}

};

if (StartServiceCtrlDispatcher (ServiceTable) == FALSE) return GetLastError ();

return 0;

}

VOID WINAPI ServiceMain (DWORD argc, LPTSTR *argv) {

DWORD Status = E_FAIL;

g_StatusHandle = RegisterServiceCtrlHandler ((wchar_t*)SERVICE_NAME, ServiceCtrlHandler);

if (g_StatusHandle == NULL) return;

if (SetServiceStatus (g_StatusHandle, &g_ServiceStatus) == FALSE) return;

g_ServiceStopEvent = CreateEvent (NULL, TRUE, FALSE, NULL);

if (g_ServiceStopEvent == NULL) { g_ServiceStatus.dwControlsAccepted = 0; g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_STOPPED; g_ServiceStatus.dwWin32ExitCode = GetLastError();

g_ServiceStatus.dwCheckPoint = 1;

if (SetServiceStatus (g_StatusHandle, &g_ServiceStatus) == FALSE) return;

return;

}

g_ServiceStatus.dwControlsAccepted = SERVICE_ACCEPT_STOP; g_ServiceStatus .dwCurrentState = SERVICE_RUNNING; g_ServiceStatus.dwWin32ExitCode = 0; g_ServiceStatus.dwCheckPoint = 0;

if (SetServiceStatus (g_StatusHandle, &g_ServiceStatus) == FALSE) return;

HANDLE hThread = CreateThread (NULL, 0, ServiceWorkerThread, NULL,

0,

NULL);

WaitForSingleObject (hThread, INFINITE);

if (SetServiceStatus (g_StatusHandle, &g_ServiceStatus) == FALSE) return;

return;

}

VOID WINAPI ServiceCtrlHandler (DWORD CtrlCode)

{

switch (CtrlCode)

{

case SERVICE_CONTROL_STOP : if (g_ServiceStatus.dwCurrentState != SERVICE_RUNNING) break;

g_ServiceStatus.dwControlsAccepted = 0; g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_STOP_PENDING; g_ServiceStatus.dwWin32ExitCode = 0; g_ServiceStatus.dwCheckPoint = 4;

if (SetServiceStatus (g_StatusHandle, &g_ServiceStatus) == FALSE) return;

SetEvent (g_ServiceStopEvent); break;

default: break;

}

}

#include <owen_io.h>

char * filename []

{

"d:\\Apache24\\htdocs\\dynamic\\.oxygen", "d:\\Apache24\\htdocs\\dynamic\\.carbondioxide", "d: \\Apache24\\htdo cs\\dynamic\\.temperature"

};

int addr[2] = { 16, 18 };

DWORD WINAPI ServiceWorkerThread (LPVOID lpParam)

{

int result = OpenPort (COM_1, spd_9600, prty_NONE, databits_8, stopbit_1,

RS485CONV_MANUAL);

log << SERVICE_NAME

<< "\t(" << GetLastError () << ")\t OpenPort:" << result << std::endl;

while (WaitForSingleObject (g_ServiceStopEvent, 0) != WAIT_OBJECT_0)

{

for (int i = 0; i < 2; i ++) { int time; float value = -1;

result = ReadIEEE32 (addr[i], ADRTYPE_8BIT, "rEAd", value, time, -1);

if (result != 0) log << SERVICE_NAME

<< "\t(" << GetLastError () << ")\tReadIEEE32(" << i <<"):\t"

<< result << "\t" << value << std::endl;

std::ofstream out (filename [i]); out << value; out.flush();

result = ReadFloat24 (76, ADRTYPE_8BIT, "Pv", value, -1);

if (result != 0) log << SERVICE_NAME

<< "\t(" << GetLastError () << ")\tReadFloat24(" << 2 <<"):\t"

<< result << "\t" << value << std::endl;

std::ofstream outl (filename [2]); out1 << value;

outl.flush ();

}

Sleep (3000);

} return ERROR_SUCCESS;

}

import cern.jet.math. *;

import org.apache.commons.math3.analysis.function. *; import java.io.*;

class MyMath {

static double pow (double value, int index) { double result = 1; for (int i =0; i < index; i++)

result *= value; return result;

}

}

class BoundedPipeSolution {

private float inneradius, outeradius, conductivity, gasheatransfer, envheatransfer, length;

public Equation equation;

// private TrigonometriCharacteristic trigonometriccharacteristic; BoundedPipeSolution (float length, float inneradius, float outeradius, float conductivity, float gasheatransfer,

float envheatransfer) { this.inneradius = inneradius; this.outeradius = outeradius; this.conductivity = conductivity; this.gasheatransfer = gasheatransfer; this.envheatransfer = envheatransfer; this.length = length;

equation = new Equation ();

}

private float a (int index) {

float a = equation.root (index) * inneradius;

/*System.out.printf ("a.k %f %f %f %f %f %f %f %f %f\n", equation.root (index) * conductivity * Bessel.j 1 (a),

gasheatransfer * Bessel.jO (a), equation.root (index) * conductivity * Bessel.yl (a), gasheatransfer * Bessel.yO (a), gasheatransfer, Bessel.yO (a), Bessel.jO (a), equation.root (index), inneradius );*/

return -l.Of * (new Fraction (

equation.root (index) * conductivity * Bessel.jl (equation.root (index) * inneradius)

+ gasheatransfer * Bessel.jO (equation.root (index) * inneradius), equation.root (index) * conductivity * Bessel.yl (equation.root (index) * inneradius)

+ gasheatransfer * Bessel.yO (equation.root (index) *

inneradius))).floatValue ();

}

private float p (double radius, int index) {

// System.out.printf("%f\n", a, Bessel.jO); return (float) Bessel.jO (equation.root (index) * radius)

+ a (index) * (float) Bessel.yO (equation.root (index) * radius);

}

private float s (float along, int index) {

float root = (float) Math.PI * (index) / length; if (index == 0) root = 0.05f; return (float) Math.cos (root * along);

}

private double s (double along) { float sum = 0; for (int i = 0; i < 10; i++)

sum += (double) s ((float) along, i); return sum;

}

private float n (int index) {

float root = (float) Math.PI * (index) / length;if (index == 0) root = 0.05f; return 0.5f * (float) (length + 1 / root * Math.sin (root * length) * Math.cos

(root * length)); }

private float z (int index) {

float root = equation.root (index); return (float) (.5f * MyMath.pow (outeradius, 2)

* (MyMath.pow (Bessel.j0 (root * outeradius) + a (index) * Bessel.y0 outeradius), 2)

+ MyMath.pow (Bessel.jl (root * outeradius) + a (index) * Bessel.yl outeradius), 2))

- .5f * MyMath.pow (inneradius, 2)

* (MyMath.pow (Bessel.j0 (root * inneradius) + a (index) * Bessel.y0 inneradius), 2)

+ MyMath.pow (Bessel.jl (root * inneradius) + a (index) * Bessel.yl inneradius), 2)));