CN108639388A - 载人航天器密封舱环境控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于载人航天器环境控制技术，具体涉及一种载人航天器密封舱环境控制系统，包括：通风系统、流体回路系统、气体净化系统、微生物控制系统。通风系统收集密封舱内航天员发热和仪器区设备散热，通过流体回路系统向外层空间散发多余热量，并向人活动区补充热量，向其他航天器提供热支持，气体净化系统对密封舱内气体成分进行控制，微生物控制系统对密封舱内微生物进行控制。本发明将载人航天器密封舱内温度、湿度、风速、气体净化进行一体化设计，使载人航天器系统的重量、功耗、配置等资源得到充分利用，一套环境控制系统实现多环境目标的控制。

Description

载人航天器密封舱环境控制系统

技术领域

本发明属于载人航天器环境控制技术，具体涉及一种载人航天器密封舱环境控制系统。

背景技术

根据我国载人航天任务要求，载人航天器长期在轨飞行，要实现长期无人照料、短期有人照料的任务目标。任务期间，要对载人航天器内设备温度、大气温度和湿度、气体成分和风速等环境参数进行多目标综合控制，既要满足载人航天器在自主飞行期间、又要满足载人航天器与其他航天器对接形成组合体期间的任务需求，既要满足无人飞行期间的控制、又要满足有人飞行期间的控制。载人航天器密封舱内要长期构建适合航天员生活的环境，温度、湿度、气体成分、风速等环境参数，不仅要满足人的生活需要，同时还要实现在轨生活的舒适性。

同时，载人航天器的重量、功耗、系统配置等资源非常宝贵，要充分利用系统资源，实现环境控制系统的优化设计非常必要，国内外载人航天领域也一直开展环境控制方面的研究和试验。

发明内容

本发明的目的在于将载人航天器密封舱内温度、湿度、风速、气体净化、微生物控制等进行一体化设计，提出了一种载人航天器密封舱环境控制系统，包括：通风系统、流体回路系统、气体净化系统、微生物控制系统，通风系统收集密封舱内航天员发热和仪器区设备散热，通过流体回路系统向外层空间散发多余热量，并向人活动区补充热量，向其他航天器提供热支持，气体净化系统对密封舱内气体成分进行控制，微生物控制系统对密封舱内微生物进行控制。

流体回路系统包括流体内回路、流体外回路。流体内回路通过气液换热器与通风系统进行热量传递；流体内回路和流体外回路之间通过液液换热器进行热量传递；流体外回路由流体外回路冷板、辐射器、舱壁加热管路组成，热量通过辐射器散到外部空间。

气体净化系统包括净化风机、CO2净化器、有害气体净化器。

微生物控制系统包括微生物控制装置。

本发明的有益效果是：采用一体化设计，使载人航天器系统重量、功耗、配置等资源得到充分使用，一套环境控制系统实现了多目标的控制。

附图说明

图1为载人航天器密封舱环境控制系统示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

载人航天器长期在轨飞行，密封舱内的环境控制包括对密封舱内设备温度、大气温度和湿度、气体成分、人活动区风速、对其他航天器热量和通风支持等多目标控制。同时要考虑参数之间的匹配关系：要考虑温度和湿度控制的耦合关系、要解决设备温度不可过高而人活动区空气温度不可过低的矛盾、要解决系统重量有限而各参数指标较高的矛盾。

本发明从系统角度出发，进行能量管理、利用和多环境参数的控制目标，提出一种载人航天器密封舱环境控制系统，对载人航天器密封舱内环境一体化控制，实现对密封舱内环境的综合控制，能量的有效利用，系统资源的合理分配。

一种载人航天器密封舱环境控制系统，包括：通风系统、流体回路系统、气体净化系统、微生物控制系统，如图1所示。

通风系统收集密封舱内航天员发热和仪器区设备散热，根据仪器区设定的安全工作温度值，通过气液换热器将多余的热量传递到流体内回路，流体内回路通过液液换热器将热量传递到流体外回路，外回路冷板对电池、中继终端等大热耗设备进行降温，外回路舱壁加热管路使用流体回路热量对舱壁无源区进行加热，外回路辐射器将废热排散到外部空间，从而实现对舱体和设备的温度控制。

同时，根据设定的密封舱内人活动区温度值，通风系统将仪器区设备的散热补充至人活动区，保证人活动区的空气温度处于适宜的温度水平，并对其他对接航天器提供热量支持。

气液换热器在进行热量交换的同时通过冷凝水的收集实现对舱内空气的除湿。

气体净化系统由二氧化碳净化器、有害气体净化器串联组成，可对密封舱内人排出的二氧化碳含量、设备和材料产生的有害气体含量进行控制，保证密封舱内空气中气体含量符合人体安全要求。

微生物控制系统通过在通风系统内的微生物控制器对密封舱内微生物进行吸附和控制，满足人体安全要求。

本发明中未说明部分属于本领域的公知技术。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种载人航天器密封舱环境控制系统，其特征在于，包括：通风系统、流体回路系统、气体净化系统、微生物控制系统，通风系统收集密封舱内航天员发热和仪器区设备散热，通过流体回路系统向外层空间散发多余热量，并向人活动区补充热量，向其他航天器提供热支持，气体净化系统对密封舱内气体成分进行控制，微生物控制系统对密封舱内微生物进行控制。

2.根据权利要求1所述的载人航天器密封舱环境控制系统，其特征在于，流体回路系统包括流体内回路、流体外回路，流体内回路和流体外回路之间通过液液换热器进行热量传递。

3.根据权利要求2所述的载人航天器密封舱环境控制系统，其特征在于，流体外回路由流体外回路冷板、辐射器、舱壁加热管路，热量通过辐射器散到外部空间。

4.根据权利要求2所述的载人航天器密封舱环境控制系统，其特征在于，流体内回路通过气液换热器与通风系统进行热量传递。

5.根据权利要求1所述的载人航天器密封舱环境控制系统，其特征在于，气体净化系统包括CO2净化器、有害气体净化器。

6.根据权利要求1所述的载人航天器密封舱环境控制系统，其特征在于，微生物控制系统微生物控制装置。