Криогенный, кислородно-азотный, изолирующий дыхательный аппарат открытого типа…
🤔 Наверное, каждый извращённый физикой ум хоть раз задумывался:
А что если работать не со сжатым воздухом, а с “жидким воздухом”?
📈 Аппарат, в котором вес и вместимость “воздуха” в разы превосходили бы наши штатные ДА.
Честно говоря, я не знаю, существует ли прототип такого аппарата.
✨ Сегодня предлагаю просто пофантазировать: как такой ДА мог бы работать, какие у него были бы преимущества — и заодно посмотрим на пару расчётов.
✍️ Если эта тема будет вам интересна, то в следующем посте мы продолжим и поговорим о тонкостях такой технологии, опасности и вообще о её реализуемости.
Я уже искренне переживаю за постового, который будет считать время выхода звена по таким формулам 😅
Работа штатных ДА
📊 Большое преимущество баллонов со сжатым воздухом — правильные пропорции газов, которые уже есть в атмосфере.
🎈 Чтобы создать запас воздуха в баллоне:
- Воздух проходит через фильтры;
- Из него максимально убирают влагу (на деле процесс сложнее);
- При наполнении баллонов сжатый воздух частично охлаждается.
На практике в пределах эксплуатационных возможностей баллоны заправляют до 300 атм.
🧻 Для упрощения отложим коэффициент сжимаемости, геометрию сосуда, температуру, точку росы и другие параметры.
Пример: 7-литровый баллон при 300 атм даёт около 2100 л воздуха при 1 атм.
😒 Коллеги не дадут соврать — иногда этого критически мало.
Возьмём для примера массу баллона ПТС на 7 л (300 атм) с воздухом: ≈ 7,72 кг.
Введём условный показатель: коэффициент воздух/вес (КВВ) — сколько литров “воздуха” приходится на 1 кг системы. Некий коэффициент полезного веса для пожарного.
📌 2100 л / 7,72 кг ≈ 272 КВВ.
Запомним это значение для штатного ДАСВ.
Воздух
🫧 Ни для кого не секрет, что воздух окружающей среды состоит примерно из:
- Азота (N₂) — 78%;
- Кислорода (O₂) — 21%;
- Прочих газов — около 1%.
Для тяжёлой физической работы логично держаться смеси, близкой к обычному воздуху.
📚 Да, есть исследования и практики, где обсуждают влияние небольших сдвигов по CO₂ или O₂, но это отдельная большая тема.
Для начала немного физики
❄ Чтобы получить жидкую фазу газа, его нужно охладить до температуры кипения (при 1 атм):
- Азот: −196 °C;
- Кислород: −183 °C.
Первый нюанс: сжиженный газ при таких температурах нужно как-то хранить.
Второй нюанс: если взять по 1 литру сжиженного газа, то при переходе в газовую фазу объёмы будут разными:
1 л жидкого кислорода ≠ 1 л жидкого азота по объёму газа.
🔺 Оценочно (жидкая фаза → газ при 1 атм):
- Азот: 1 л → ≈ 700 л;
- Кислород: 1 л → ≈ 860 л.
Подгоним смесь под “воздух” (по газовой доле).
⚖️ Если мы хотим приблизиться к объёму штатного баллона из примера, возьмём суммарно 7 л криожидкостей.
Поскольку смешиваем только кислород и азот, возьмём целевую газовую долю O₂ ~21% и N₂ ~79%.
🔺 Подбор по объёму газа даёт примерно:
- Азот: 5,75 л → 4025 л;
- Кислород: 1,25 л → 1075 л.
📝 Итого: 5100 л смеси азота и кислорода при атмосферном давлении.
Да, нужны два разных сосуда и система смешивания — но об этом позже.
Криогенные резервуары
(или сосуды Дьюара)
🧊 Сосуд Дьюара — это “термос на стероидах”, который может держать очень низкие температуры жидкости находящиеся внутри.
Скажем прямо: для условий пожарной охраны такие сосуды сами по себе не предназначены, но для примера возьмём их массу (пустые):
🎈 Резервуар на 6 л для азота: ≈ 6 кг;
🎈 Резервуар на 2 л для кислорода: ≈ 2,5 кг.
КВВ для криогенного ДА
(исходя из грубых расчётов)
Спасибо @SScout, за то что нашёл ошибку в моих расчётах, 🤝 Исправлено ✅
- Масса двух резервуаров: 8,5 кг.
- Масса жидких азота (≈4,65кг) и кислорода (≈1,41): ≈6,06 кг
- Общий объём смеси при 1 атм: 5100 л.
📌 5100 / 14,56 ≈ 350 КВВ.
Против штатного баллона:
≈ 272 КВВ.
Если тема заинтересует — продолжим рассуждать дальше.
Удачи вам 🔥