1.2. Мой эксперимент

В подтверждение возможности извлечения воздуха из воды методом экстракции газов могу привести результаты эксперимента, проведённого мною в 2010г на экспериментальной научно-исследовательской базе (ЭНИБ) в 40 Государственном НИИ МО РФ.

ПРОТОКОЛ №1

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ПОДВОДНОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРА

«16» апреля 2010 г. 40 ГНИИ МО РФ, ЭНИБ

Цель эксперимента – проверка возможности экстракции (извлечения) воздуха из воды с помощью полиэтиленовой плёнки.

Подводный газогенератор представляет собой прочную ёмкость (кастрюлю) объёмом 4 литра с крышкой и мелкими отверстиями для прохода воздуха. Эта ёмкость 14 апреля была помещена в полиэтиленовый пакет объём 10л, который был зажгутован резиновым водолазным жгутом. В эксперименте пакет выполнял роль газообменной мембраны, через которую проходит воздух, но не проходит вода.

Перед жгутовкой пакет был обжат вокруг прочной ёмкости так, что свободный объём его не превышал 0,5 л. (рис. 2). К жгуту был подвешен груз, который обеспечивал отрицательную плавучесть емкости в пакете. Затем, ёмкость была погружена в воду 25-ти метрового бассейна ЭНИБ на глубину около 4 м.

При погружении полиэтиленовый пакет сильно обжало вокруг прочной ёмкости, что хорошо наблюдалось визуально. В таком состоянии ёмкость была оставлена в бассейне на двое суток.

16 апреля ёмкость была извлечена из бассейна. При извлечении она стала раздуваться. Объём полиэтиленового пакета составил ориентировочно 5 – 6 л.

1 – прочная ёмкость; 2 – полиэтиленовая плёнка; 3 – жгут; 4 – груз.

Примерно в полуметре от поверхности воды из места склейки полиэтиленового пакета (верхняя часть) пошли пузыри. Ёмкость из-за избыточного давления потеряла герметичность.

После извлечения ёмкости было проверено наличие в ней воды. Объём воды составил 0,4 – 0,5 литра. Единственный путь проникновения воды в пакет – это место жгутовки, т.к. перед испытаниями пакет был проверен на герметичность. Вода, зашедшая в пакет, частично вытеснила воздух, но количество попавшей воды не позволяет раздуть пакет до объёма 5 – 6 литров.

ВЫВОДЫ

1. Эффект экстракции воздуха, растворённого в воде, через газообменную мембрану в прочную ёмкость, при перепаде давления между ёмкостью и окружающей средой, присутствует.

2. Тонкая полиэтиленовая плёнка может выполнять функции газообменной мембраны.

3. Герметизация плёнки с помощью резинового жгута не надёжна при наличии разности давлений.

Служащие 24 отдела, члены испытательной группы:

кап. 3 ранга П. Несенюк

кап. 3 ранга А. Саломатов

служащий Ю. Берков

(Подлинник подписан 16.04.2010)

ПРОТОКОЛ №2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ПОДВОДНОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРА, СОЕДИНЁННОГО С ПОНТОНОМ

«30» апреля 2010 г. 40 ГНИИ МО РФ, ЭНИБ

Эксперимент начался 28 апреля в 16ч. Цель эксперимента – подтвердить наличие экстракции (извлечения) воздуха из воды с помощью газообменной мембраны.

В газогенератор (прочная ёмкость объёмом 4 литра с крышкой и мелкими отверстиями для прохода воздуха, закрытая парниковой полиэтиленовой плёнкой) была зажгутована металлическая трубка (рис. 3). К трубке был присоединён гибкий шланг длиной 5 м. В другой конец шланга также была вмонтирована металлическая трубка, которая входила в мягкую ёмкость (полиэтиленовый пакет объёмом 10 л.) имитирующая мягкий понтон.

Перед жгутовкой парниковая плёнка была обжата вокруг прочной ёмкости так, что свободный объём вокруг прочной ёмкости не превышал 0,5 литра. Полиэтиленовый пакет (понтон) также был обжат (смят в комок) так, что свободный объём его был равен нулю.

После погружения газогенератора под воду на глубину 4 м, за счёт обжатия, воздух, находившейся в полиэтиленовой плёнке поднялся в понтон и заполнил его на объём 0,4 – 0,5л.

1 – прочная ёмкость; 2 – полиэтиленовая плёнка; 3 – резиновый жгут; 4 – металлическая трубка; 5 – гибкий шланг; 6 – груз; 7 – мягкая ёмкость; 8 – металлическая трубка; 9 – резиновый жгут.

Была проверена герметичность пакета путём погружения его под воду с помощью ладони. Травления воздуха не было. В таком состоянии система была оставлена на двое суток.

29 апреля в 9ч. была проведена контрольная проверка системы. Полиэтиленовый пакет (имитирующий понтон) заполнился газом примерно на 4 – 5 литров.

Газогенератор (прочная ёмкость) был поднят на поверхность. Количество воды в нём не превышало 0,5 литра. После этого он был снова погружён под воду.

На фото 1 виден пакет, частично заполненный воздухом. На фото 2 ёмкость, обтянутая плёнкой.

30 апреля полиэтиленовый пакет (понтон) оставался заполненным воздухом на объём 4 – 5 литров (фото 1).

После погружения его под воду (нажатие ладонью)

для проверки герметичности, из пакета пошли мелкие

пузыри (из верхней его части, в месте склейки плёнки). Пакет оказался не герметичным. Ёмкость из-за избыточного давления воздуха потеряла герметичность.

После поднятия газогенератора на поверхность объём воды в нём составил около 1 литра (фото 2). Единственно возможное место попадания воды – жгут. Поскольку парниковая плёнка толще плёнки полиэтиленового пакета (см. протокол №1), то резиновый жгут хуже обеспечивает герметичность прочной ёмкости.

ВЫВОДЫ

1. Эффект экстракции воздуха, растворённого в воде, через газообменную мембрану в прочную ёмкость, при перепаде давления между ёмкостью и окружающей средой, подтверждён.

2. Парниковая полиэтиленовая плёнка может выполнять функции газообменной мембраны. Скорость наполнения понтона не превышает 4 – 5 литров воздуха в сутки.

3. Герметизация плёнки с помощью резинового жгута не надёжна в случае наличия разности давлений. Место жгутовки необходимо заполнять каким-либо жидким герметиком.

Служащие 24 отдела, члены испытательной группы:

кап. 3 ранга П. Несенюк

кап. 3 ранга А. Саломатов

служащий Ю. Берков

(Подлинник подписан 30.04.2010)

Позже я пришёл к мысли – вполне возможно, что вода, которая появилась в ёмкости, это не плохая герметизация полиэтиленовой плёнки резиновым жгутом, а конденсат. Это значит, что экстракция воздуха из воды может сопровождаться и конденсацией паров воды в ёмкости для сбора газов.

1.3. Вода и воздух из воды

В предыдущей статье «Эксперимент» мною был предложен газогенератор-экстрактор, который извлекает воздух (газы) из морской воды с помощью селективных мембран, изготовленных из плёнки на основе полиэтилена. Показана возможность его применения для наполнения мягких понтонов при судоподъёме, а также для применения в дыхательных аппаратах водолазов.

Однако не только этим ограничивается применение указанного газогенератора. Он может применяться и для обеспечения дыхания подводников, находящихся в малых и сверхмалых ПЛ, (МПЛ, СМПЛ), что существенно увеличит их автономность. Схема размещения оборудования для экстракции воздуха из морской воды представлена на рис. 4.

Газогенераторы 1, ёмкость 2, автомат 7, электроклапаны 3 и 11, баллоны ВВД 9 размещаются в лёгком корпусе МПЛ и окружены морской водой. В прочном корпусе СМПЛ размещены только ручной вентиль 4 и ёмкость для сбора пресной воды 6.

Для эффективной работы предложенного газогенератора необходима разность давлений между водной и воздушной полостями экстрактора. Давление в водной часто экстрактора должно быть выше, нежели в воздушной. Чем выше разность давлений, тем выше производительность экстрактора. Однако эта разность давлений не должна превышать предел прочности газообменной мембраны (плёнки). В эксперименте она составляла 0,3 – 0,4 атм.

Цифрами обозначены: 1 – газогенератор; 2 – ёмкость для воздуха; 3 – электроклапан; 4 – ручной вентиль; 5 – прочный корпус МПЛ; 6 – ёмкость для сбора пресной воды; 7 – автомат контроля давления; 8 – трубка; 9 – баллон ВВД; 10 – редуктор; 11 – электроклапан; 12 – соленоид привода электроклапана.

В схеме на рис. 4 эта разность давлений обеспечивается тем, что воздушные полости газогенераторов соединены с отсеком МПЛ через специальную ёмкость 2 трубопроводом через электроклапан 3 и вентиль 4.

Однако разность давлений за бортом МПЛ и отсеком с подводниками, может быть очень высокой. Глубина погружения МПЛ может составлять сотни метров, а в отсеке с подводниками давление может быть атмосферным. Если соединить воздушные полости газогенераторов с прочным отсеком МПЛ напрямую, то при погружении МПЛ разность давлений превысит прочность плёнки, она порвётся, и забортная вода станет поступать в отсек. Именно для этого случая на трубопроводе и установлен вентиль 4, закрыв который, подводники обеспечат свою безопасность. Нормальное положение вентиля – открыт, электроклапана 4 – закрыт. Рассмотрим работу газогенератора при погружении, МПЛ, зависании на глубине и всплытии.

При погружении МПЛ давление в водных полостях газогенератора нарастает. Давление в ёмкости 2 и в воздушных полостях экстрактора ниже чем в водных. При достижении необходимой разницы давлений, автомат 7 (по типу дыхательного автомата акваланга) замыкает контакты и срабатывает электроклапан 11. В результате воздух из баллона ВВД поступает в ёмкость 2 и давление в ней увеличивается. Тем самым предотвращается возможность разрыва плёнки селективных мембран газогенераторов.

Далее МПЛ зависает на глубине, выполняя работы по выпуску или приёму подводников. Газогенераторы работают и давление в ёмкости 2 повышается. Как только оно превысит заданный предел, автомат 7 замыкает другие контакты и срабатывает электроклапан 3, выпуская воздух (газы) из ёмкости 2 в отсек МПЛ с подводниками. Если подводники проходят декомпрессию, то автомат 7 снабжает их воздухом сколь угодно долго, периодически открывая электроклапан 3.

При всплытии МПЛ, давление за бортом уменьшается. В результате давление в ёмкости 2 становится выше необходимой разницы давлений в полостях газогенераторов водной и воздушной. Автомат 7 открывает электроклапан 3, выпускает лишний воздух в отсек МПЛ и снижает давление в ёмкости 2.

Если на МПЛ, вместо части аккумуляторной батареи установить двигатель внутреннего сгорания, то можно существенно увеличить дальность плавания на малых глубинах (на больших глубинах возникнут проблемы с выпуском отработанных газов).

Кроме снабжения подводников воздухом, газогенераторы могут снабжать их и пресной водой. Дело в том, что селективные мембраны пропускают вместе с воздухом и пары воды (подтверждено экспериментом). В результате в ёмкости 2 будет образовываться конденсат (дистиллят). Рыбы получают его через жабры вместе с воздухом и не пьют солёную морскую воду. Дистиллят будет стекать вниз из ёмкости 2, и выходить из трубопровода в виде капель вместе с воздухом. Если подставить под трубопровод ёмкость 6, то можно накапливать пресную воду (дистиллят), которую потом можно будет пить (но без удовольствия).