Advertisement

Abstract

The problem of temperature regulation is most acute for the astronaut when he is outside his vehicle and therefore disconnected from the relatively bulky machinery which normally attends to his thermal needs. It is necessary to arrange that metabolic heat is transported from the skin surface to some device which will absorb it. Two heat exchangers are therefore required, one at the skin surface and one in the thermal pack, and the transport of heat from skin to absorbent must be effected optimally in terms of the weight and bulk of apparatus necessary.

The properties of an existing air ventilated clothing system have been investigated using a heated dummy whose regional “tissue conductance” has been matched to that of a thermally comfortable human subject. It was found that if the complex distributions of air flow and skin temperature were ignored, the results could be expressed in terms of the performance characteristics of a simple heat exchanger having its plate surface temperature equal to the mean skin temperature. The relation between mass flow and heat exchange coefficient at the skin surface was such as to suggest that suitable characteristics could be obtained by introducing air at the four extremities and removing it at the waist. The power required to ventilate existing suits was found to be many times the theoretical minimum, and considerable improvement in this respect appeared possible.

Keywords

Mass Flow Heat Transfer Coefficient Heat Exchanger Heat Exchange Skin Surface 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

La déperdition calorique dans l’espace. Le рroblème de la régulation de la température est des plus importants pour l’astronaute lorsqu’il est hors de son véhicule, et de се fait séparé de cette volumineuse machine qui satisfait normalement ses exigences thermiques.Il est nécessaire de s’ arranger afin que la chaleur corporelle soit transporté de la surface cutané à un engin qui l’absorbera. De се fait, 2 échangeurs de chaleur sont nécessaires, un sur la surface cutané, l1 autre dans le “récipient thérmique”, et le transport de la chaleur de la peau à l’absorbant doit s’effectuer dans les conditions les meilleures en fonction du poids et de l’encombrement de l’appareillage nécessaire.

Les propriétés d’un système de vêtements ventilés ont été expérimentés sur un mannequin chauffé dont la conductance des “tissus” а été rendue semblable à celle d’un sujet humain étant à une température agréable. Il fut trouvé que si les complexités de distribution du souffle d’air et la température de la peau étaient négligés, on pouvait comparer les résultats aux caractéristiques d’un simple échangeur de température ayant ses plaques à une température égale à la température moyenne de la peau. Le relation entre la quantité d’air soufflée et le coefficient thermique d’échange à la surface de la peau devait suggérer que des caractéristiques correctes seraient obtenues en introduisant l’air aux quatre extrémités, et en l’évacuant par la taille. La puissance nécessaire pour ventiler les tenues existantes а été déclarée comme valant plusieurs fois le minimum théorique, et en ce domaine, de considérables améliorations sont apparues possibles.

резЮме

Потеря тепла в космосе. Проблема регулирования температуры становится для астронавта самой острой тогда, когда он находится вне корабля и, следовательно, лишен связи со сравнительно громоздкой машиной, которая обычно удовлетворяет его потребности в тепле. Желательна передача метаболического тепла с кожного покрова астронавта какому-либо прибору в целях поглощения. Требуется, следовательно, наличие двух теплообменников: одного на кожном покрове, и одного в тепловом аккумуляторе; тепло должно передаваться с кожи к поглотителю оптимально, с учетом веса и размера указанного аппарата.

Нами исследовались свойства существующей системы одежды с воздушной вентиляцией на подогретом манекене, местная “проводимость” ткани которого соответствовала присущей человеку, находящемуся в благоприятных тепловых условиях. Выяснено, что, если пренебречь комплексным распределением потока воздуха, а также температурой кожи, то получаются результаты, сравнимые с характеристиками простого теплообменного усторйства, температура пластин которого равна средней температуре кожи. Из соотношения между количеством проведенного воздуха и коэффициентом теплообмена на поверхности кожи можно заключить, что подходящие характеристики можно получить, вводя воздух на четырех конечностях и выводя его у пояса. Далее оказалось, что сила, необходимая для вентиляции применяемых ныне систем одежды, во много раз превышает теоретический минимум, и что значительные усовершенствования в данной области вполне возможны.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    O. Gauer and H. Haber, Man Under Gravity-free Conditions. In: Dept. of the Air Force, German Aviation Medicine, World War II. Vol. I. p. 641, Washington, D.C.;U.S. Government Printing Office, 1950.Google Scholar
  2. 2.
    H.I. Chinn and P. K. Smith, Motion Sickness. Pharmacol. Rev. 7, 33 (1955).Google Scholar
  3. 3.
    O. H. Gauer and H. L. Thron, Properties of Veins in Vivo: Integrated Effects of Their Smoth Muscle. Physiol. Rev. 42, Suppl. 5, 283 (1962).Google Scholar
  4. 4.
    O. H. Gauer and J. P. Henry, On the Circulatory Basis of Fluid Volume Control. Physiol. Rev. 43, 423 (1963).Google Scholar
  5. 5.
    O.H. Gauer, Motion picture „Kreislauf und Fliehkräfte“, 1942.Google Scholar
  6. 6.
    O.H. Gauer, Volume Changes of the Left Ventricle During Blood Pooling and Exercise in the Intact Animal. Their Effects on Left Ventricular Performance. Physiol. Rev. 35, 143 (1955).Google Scholar
  7. 7.
    H. Miller, M.B. Riley, S. Bondurant and E. P. Hiatt, The Duration of Tolerance to Positive Acceleration. J. Aviat. Med. 30, 360 (1959).Google Scholar
  8. 8.
    W. R. Amberson, quoted in C.J. Wiggers, Physiology and Health and Disease, 5th ed., 630 pp. Philadelphia: Lea & Febiger, 1950.Google Scholar
  9. 9.
    J. P. Henry and J. W. Pearce, The Possible Role of Cardiac Atrial Stretch Receptors in the Induction of Changes in Urine Flow. J. Physiol. 131, 572 (1956).Google Scholar
  10. 10.
    O. H. Gauer, J. P. Henry and H. O. Sieker, Cardiac Receptors and Fluid Volume Control. Progress in Cardiovascular Diseases 4, 1 (1961).CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    D.E. Graveline and Margaret M. Jackson, Diuresis Associated with Prolonged Water Immersion. J. Appl. Physiol. 17, 519 (1962).Google Scholar
  12. 12.
    D. E. Graveline and B. Balke, The Physiologic Effects of Hypodynamics Induced by Water Immersion. Res. Rep. 60–88, 11 pp. USAF School of Aviation Medicine, Brooks AFB, Tex., September 1960.Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag/Wien 1965

Authors and Affiliations

  • D. McK. Kerslake
    • 1
  1. 1.Institute of Aviation MedicineRoyal Air ForceFarnborough, HantsGreat Britain

Personalised recommendations