本申請屬于飽和潛水環(huán)控領(lǐng)域和高壓艙室環(huán)境控制領(lǐng)域，具體涉及的是一種適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在深海潛水作業(yè)中，飽和潛水技術(shù)是一種允許潛水員在超過120米深的水下長時間作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。這種技術(shù)依賴于飽和潛水艙，潛水員在這種高壓環(huán)境中生活和適應(yīng)，然后直接從艙內(nèi)進(jìn)入深水作業(yè)區(qū)，飽和潛水艙內(nèi)的氣體通常是氦氣和氧氣的混合體。潛水員在這樣的環(huán)境中可能連續(xù)工作達(dá)一個月之久，需要定期補(bǔ)充氧氣以維持健康和正常的生理功能。為此現(xiàn)有技術(shù)通常采用純氧與回風(fēng)管路的回風(fēng)混合后，通過環(huán)控機(jī)處理再通過送風(fēng)主管快速送入艙內(nèi)的方式進(jìn)行氧氣補(bǔ)充。在補(bǔ)氧階段，艙內(nèi)的氧氣濃度逐漸上升，補(bǔ)氧結(jié)束后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，確保潛水員的生命安全和健康。

2、然而，現(xiàn)有的補(bǔ)氧方法存在一些顯著的問題。首先，在補(bǔ)氧階段，如果送風(fēng)管內(nèi)高氧分壓的氣體不能在艙內(nèi)快速擴(kuò)散和均衡，就可能造成艙內(nèi)某些局部區(qū)域氧分壓過高，導(dǎo)致潛水員發(fā)生“醉氧”現(xiàn)象，這種情況對潛水員的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。其次，傳統(tǒng)的氧氣補(bǔ)充系統(tǒng)通常無法精確控制氧氣的分布和流動，導(dǎo)致氧氣利用效率低下，且在補(bǔ)氧時可能產(chǎn)生氣流死角，使得部分區(qū)域的氧氣更新不足。此外，由于氧氣相對于氦氣的密度較大，這種物理特性使得在高壓艙內(nèi)，氧氣容易在艙內(nèi)底部沉積。這種密度引起的分層現(xiàn)象進(jìn)一步加劇了氧氣分布的不均勻問題。因此，如何在補(bǔ)氧階段實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)氧氣分壓的快速均衡，是保障艙內(nèi)人員身心健康所必須解決的重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置及方法，利用先進(jìn)的傳感器監(jiān)控和動態(tài)控制技術(shù)，有效地解決了傳統(tǒng)補(bǔ)氧方法中氧氣分布不均和氧氣和氦氣因密度差異導(dǎo)致的分層問題的問題。這種技術(shù)的應(yīng)用，能夠確保氧氣在高壓艙內(nèi)迅速且均勻地分布，優(yōu)化能源使用，增強(qiáng)艙內(nèi)環(huán)境的安全性和舒適性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，包括艙室本體、供氣組件、排氣組件、傳感器組件、空氣處理組件和控制器；所述艙室本體包括休息區(qū)和工作區(qū)，所述休息區(qū)和工作區(qū)采用隔板進(jìn)行分隔，所述供氣組件包括壓縮氧氣源、減壓閥和送風(fēng)模塊，所述壓縮氧氣源中的壓縮氧氣經(jīng)過減壓閥減壓后通過送風(fēng)模塊流入艙室本體內(nèi)；所述送風(fēng)模塊包括設(shè)置在艙室本體頂部上連接壓縮氧氣源的主送風(fēng)口，所述主送風(fēng)口通過艙室本體頂部的直線風(fēng)管連接到多個環(huán)狀布置的送風(fēng)支管，所述送風(fēng)支管從艙室本體的頂部沿著側(cè)壁延伸到艙室本體的中下側(cè)，所述送風(fēng)支管面向艙室本體內(nèi)的一側(cè)布置的若干送風(fēng)末端；所述傳感器組件包括氧氣傳感器和氣體壓力傳感器，用于監(jiān)測艙室本體內(nèi)的氧氣濃度和艙內(nèi)氣壓；所述空氣處理組件設(shè)置在艙室本體的底部，包括正方體殼體，所述殼體左右兩側(cè)均設(shè)置有進(jìn)風(fēng)管，上側(cè)和后側(cè)均設(shè)置有出風(fēng)管，上側(cè)出風(fēng)管和后側(cè)出風(fēng)管分別對應(yīng)第一出風(fēng)口和第二出風(fēng)口，殼體內(nèi)包括切換第一出風(fēng)口和第二出風(fēng)口的擋板；所述控制器連接供氣組件、排氣組件、傳感器組件和空氣處理組件，基于氧氣濃度和艙內(nèi)氣壓控制供氣組件、排氣組件和空氣處理組件工作。

3、優(yōu)選地，所述排氣組件包括回風(fēng)口和可調(diào)節(jié)風(fēng)閥，設(shè)置在所述工作區(qū)的側(cè)壁上，艙內(nèi)空氣流經(jīng)回風(fēng)口排出。

4、優(yōu)選地，所述氧氣傳感器和氣體壓力傳感器均設(shè)置多個，在所述艙室本體均勻布置。

5、優(yōu)選地，所述送風(fēng)末端為孔板、散流器或格柵風(fēng)口。

6、優(yōu)選地，所述空氣處理組件的進(jìn)風(fēng)管內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)，上側(cè)出風(fēng)管為直徑逐漸縮小的錐形出風(fēng)管，后側(cè)出風(fēng)管內(nèi)設(shè)置有二氧化碳吸附床和加熱器。

7、優(yōu)選地，所述空氣處理組件的擋板一段固定有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述擋板位于豎直方向時，封閉后側(cè)出風(fēng)管，當(dāng)所述擋板位于水平方向時，封閉上側(cè)出風(fēng)管。

8、優(yōu)選地，所述空氣處理組件的底部設(shè)置有滾輪，空氣處理組件設(shè)置有在休息區(qū)內(nèi)往復(fù)移動和移動至工作區(qū)的兩種移動模式。

9、本發(fā)明還公開了基于上述適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置的送風(fēng)方法，包括以下步驟：

10、s1，通過氧氣傳感器檢測氧氣濃度，當(dāng)氧氣濃度低于第一閾值時，關(guān)閉隔板，控制器控制供氣組件啟動，使含高氧濃度或高氧分壓的空氣直接進(jìn)入艙室本體內(nèi)，同時空氣處理組件啟動風(fēng)機(jī)，并切換至上側(cè)出風(fēng)管出風(fēng)，并在休息區(qū)內(nèi)往復(fù)移動；

11、s2，第一預(yù)定時間后，關(guān)閉供氣組件，風(fēng)機(jī)關(guān)閉，打開隔板，開啟回風(fēng)口的可調(diào)節(jié)風(fēng)閥，空氣處理組件朝著工作區(qū)移動，當(dāng)上側(cè)出風(fēng)管與回風(fēng)口在同一豎直平面時，空氣處理組件停止移動；

12、s3，空氣處理組件內(nèi)風(fēng)機(jī)啟動，持續(xù)工作第二預(yù)定時間后，當(dāng)通過氣體壓力傳感器監(jiān)測到艙內(nèi)氣體壓力恢復(fù)正常值時，關(guān)閉回風(fēng)口的風(fēng)閥；

13、s4，空氣處理組件移動至休息區(qū)，在休息區(qū)內(nèi)往復(fù)移動，并切換至后側(cè)出風(fēng)管出風(fēng)，持續(xù)工作第三預(yù)定時間后關(guān)閉。

14、優(yōu)選地，在步驟s2中，回風(fēng)口的可調(diào)節(jié)風(fēng)閥的開口從小逐漸調(diào)至最大。

15、優(yōu)選地，當(dāng)所述二氧化碳吸附床飽和時，空氣處理組件在步驟s3中，同時啟動加熱器。

16、本發(fā)明有益效果如下：

17、(1)本發(fā)明通過艙體頂部和側(cè)壁的分布式送風(fēng)的送風(fēng)模塊設(shè)計，結(jié)合底部可移動的空氣處理組件，實(shí)現(xiàn)了從艙室本體頂部到底部的全方位氧氣供應(yīng)。這種全方位的送風(fēng)策略顯著提高了氧氣在艙內(nèi)的擴(kuò)散速度和均勻性，使得氧氣可以迅速達(dá)到均衡狀態(tài)，避免了因氧氣分布不均而導(dǎo)致的局部“醉氧”現(xiàn)象。

18、(2)針對氧氣相對于氦氣密度較大的問題，本發(fā)明的空氣處理組件能在氧氣補(bǔ)充時通過風(fēng)機(jī)從底部向上吹起，有效打破因密度差異導(dǎo)致的氧氣分層，促進(jìn)了整個艙室空氣的對流循環(huán)，加快了氧氣和氦氣的混合。這保證了氧氣濃度在垂直方向上也能快速均衡，增強(qiáng)了艙內(nèi)氣體環(huán)境的整體穩(wěn)定性。

19、(3)利用氧氣和氣體壓力傳感器的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，控制器可以動態(tài)調(diào)節(jié)供氣組件和排氣組件的工作，以及空氣處理組件的位置和送風(fēng)模式，不僅加快了氧氣均衡的速度，而且還優(yōu)化了能源使用，提高了系統(tǒng)的整體效率和響應(yīng)速度。并通過后側(cè)出風(fēng)管中的二氧化碳吸附床和加熱器，能有效吸附并再生處理二氧化碳，保證了艙內(nèi)空氣質(zhì)量，為艙內(nèi)人員提供了更安全、更健康的呼吸環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，包括艙室本體(1)、供氣組件(2)、排氣組件(3)、傳感器組件(4)、空氣處理組件(5)和控制器(6)；所述艙室本體(1)包括休息區(qū)(11)和工作區(qū)(12)，所述休息區(qū)(11)和工作區(qū)(12)采用隔板(13)進(jìn)行分隔，所述供氣組件(2)包括壓縮氧氣源(21)、減壓閥(22)和送風(fēng)模塊(23)，所述壓縮氧氣源(21)中的壓縮氧氣經(jīng)過減壓閥(22)減壓后通過送風(fēng)模塊(23)流入艙室本體(1)內(nèi)；所述送風(fēng)模塊(23)包括設(shè)置在艙室本體(1)頂部上連接壓縮氧氣源的主送風(fēng)口(24)，所述主送風(fēng)口(24)通過艙室本體(1)頂部的直線風(fēng)管(25)連接到多個環(huán)狀布置的送風(fēng)支管(26)，所述送風(fēng)支管(26)從艙室本體(1)的頂部沿著側(cè)壁延伸到艙室本體(1)的中下側(cè)，所述送風(fēng)支管(26)面向艙室本體(1)內(nèi)的一側(cè)布置的若干送風(fēng)末端(27)；所述傳感器組件(4)包括氧氣傳感器(41)和氣體壓力傳感器(42)，分別用于監(jiān)測艙室本體(1)內(nèi)的氧氣濃度和艙內(nèi)氣壓；所述空氣處理組件(5)設(shè)置在艙室本體(1)的底部，包括殼體(51)，所述殼體(51)左右兩側(cè)均設(shè)置有進(jìn)風(fēng)管(52)，上側(cè)和后側(cè)均設(shè)置有出風(fēng)管，上側(cè)出風(fēng)管(53)和后側(cè)出風(fēng)管(54)分別對應(yīng)第一出風(fēng)口(55)和第二出風(fēng)口(56)，殼體(51)內(nèi)包括切換第一出風(fēng)口(55)和第二出風(fēng)口(56)的擋板(57)；所述控制器(6)連接供氣組件(2)、排氣組件(3)、傳感器組件(4)和空氣處理組件(5)，基于氧氣濃度和艙內(nèi)氣壓控制供氣組件(2)、排氣組件(3)和空氣處理組件(5)工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，所述排氣組件(3)包括回風(fēng)口(31)和可調(diào)節(jié)風(fēng)閥(32)，設(shè)置在所述工作區(qū)(12)的側(cè)壁上，艙內(nèi)空氣流經(jīng)回風(fēng)口(31)排出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，所述氧氣傳感器(41)和氣體壓力傳感器(42)均設(shè)置多個，在所述艙室本體(1)均勻布置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，所述送風(fēng)末端(27)為孔板、散流器或格柵風(fēng)口。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，所述空氣處理組件(5)的進(jìn)風(fēng)管(52)內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)(58)，上側(cè)出風(fēng)管(53)為直徑逐漸縮小的錐形出風(fēng)管，后側(cè)出風(fēng)管(54)內(nèi)設(shè)置有二氧化碳吸附床(59)和加熱器(510)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，所述空氣處理組件(5)的擋板(57)一段固定有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述擋板(57)位于豎直方向時，封閉后側(cè)出風(fēng)管(54)，當(dāng)所述擋板(57)位于水平方向時，封閉上側(cè)出風(fēng)管(53)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置，其特征在于，所述空氣處理組件(5)的底部設(shè)置有滾輪，空氣處理組件(5)設(shè)置有在休息區(qū)(11)內(nèi)往復(fù)移動和移動至工作區(qū)(12)的兩種移動模式。

8.一種基于權(quán)利要求7所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置的送風(fēng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置的送風(fēng)方法，其特征在于，在步驟s2中，回風(fēng)口(31)的可調(diào)節(jié)風(fēng)閥(32)的開口從小逐漸調(diào)至最大。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置的送風(fēng)方法，其特征在于，當(dāng)所述二氧化碳吸附床(59)飽和時，空氣處理組件(5)在步驟s3中，同時啟動加熱器(510)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于高壓艙內(nèi)氧氣快速均衡的分布式送風(fēng)裝置及方法，包括艙室本體、供氣組件、排氣組件、傳感器組件、空氣處理組件和控制器；送風(fēng)模塊的主送風(fēng)口通過艙室本體頂部的直線風(fēng)管連接到多個環(huán)狀布置的送風(fēng)支管，送風(fēng)支管從艙室本體的頂部沿著側(cè)壁延伸到艙室本體的中下側(cè)，送風(fēng)支管面向艙室本體內(nèi)的一側(cè)布置的若干送風(fēng)末端；控制器連接供氣組件、排氣組件、傳感器組件和空氣處理組件，基于氧氣濃度和艙內(nèi)氣壓控制供氣組件、排氣組件和空氣處理組件工作。本發(fā)明通過艙體頂部和側(cè)壁的分布式送風(fēng)的送風(fēng)模塊設(shè)計，結(jié)合底部可移動的空氣處理組件，實(shí)現(xiàn)了從艙室本體頂部到底部的全方位氧氣供應(yīng)，使得氧氣可以迅速達(dá)到均衡狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒軍,徐巍,王學(xué)軍,王世鋒,唐輝,李明宇,王飛飛,劉平小,陳杰,甘霖,楊振宇,彭濤,趙磊,史戰(zhàn)新,譚穎,阮煒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國船舶集團(tuán)有限公司第七一九研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/2