CN109760809B - 水下航器生命支持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下航器生命支持系统，包括液氧储罐、气液分离器、深冷器、预冷器、干燥器、分流器、节流阀、冷却器、压缩机；所述的液氧储罐和气液分离器分别通过深冷器与预冷器连接，深冷器的另一个出口通过管道与气液分离器连接，舱室空气进入分流器分流，分流器的一路出口与压缩机、冷却器、干燥器通过管道依次连接，干燥器通过管道与预冷器连接连接，分流器的另一路出口通过管道与预冷器连接，预冷器的出口通向舱室，向舱室提供冷气和氧气。本发明主要是热交换器、压缩机和节流阀，不需要常规的空调装置和再生式乙醇胺设备，组成设备简单，具有的结构简单、可靠、无需复杂的设备技术或者控制技术、投资省，操控简单等优点。

Description

水下航器生命支持系统

技术领域

本发明涉及一种水下航器，特别是涉及一种水下航器生命支持系统。

背景技术

水下航器生命支持系统主要包括：呼吸供氧、CO2清除、空调通风、大气环境监测、人-机-环境工程。当前水下航器使用的常规空调装置体积大、能耗高、噪声大，为了节能，甚至在水下限制空调系统的运行时间。艇员呼吸需要不断地消耗氧气，排出二氧化碳。清除CO2主要采用再生式乙醇胺，该设备体积大、效率低，乙醇胺的泄漏会造成二次污染，且只能维持大气CO2的浓度最低至0.5%。通过人-机界面，实现对舱室大气环境的监测与控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠的水下航器生命支持系统。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种水下航器生命支持系统，包括液氧储罐、气液分离器、深冷器、预冷器、干燥器、分流器、节流阀、冷却器、压缩机；

所述的液氧储罐和气液分离器分别通过管道与深冷器进口连接，深冷器的一个出口通过管道与预冷器连接，深冷器的另一个出口通过管道与气液分离器连接，在深冷器与气液分离器连接管道上安装有节流阀，气液分离器分离出液体二氧化碳；舱室空气进入分流器分流，分流器的一路出口与压缩机、冷却器、干燥器通过管道依次连接，舱室空气依次流经压缩机加压、冷却器海水冷却、干燥器分子筛冷却干燥排水，干燥器通过管道与预冷器连接，分流器的另一路出口通过管道与预冷器连接，预冷器的出口通向舱室，向舱室提供冷气和氧气。

所述的干燥器上设有排水口，用于冷却干燥水的排放。

本发明提出一种基于液氧冷能利用的水下航器生命支持系统：冷量利用的闭环舱室大气二氧化碳液化系统，即提供舱室人员呼吸氧气的同时，液化人体呼吸排出的二氧化碳并储存起来，并提供空调制冷所需的冷气，维持舱室舒适的温湿度环境。

采用上述方案后，本发明具有以下优点：

1、本发明利用可储备的液氧作为唯一能源，同时提供呼吸供氧、CO2清除和空调制冷。

2、与传统的空调装置和再生式乙醇胺设备相比，本发明主要是热交换器、压缩机和节流阀，不需要常规的空调装置和再生式乙醇胺设备，组成设备简单，具有的结构简单、可靠、无需复杂的设备技术或者控制技术、投资省，操控简单等优点。

3、本发明液氧冷量得到了充分利用，能源的综合阶梯利用系数高，这些体现在呼吸供氧和CO2清除上，液氧和脱碳空气依次流经深冷器和预冷器，其换热器出口的温度依次升高。

4、本发明采用再生式乙醇胺只能维持大气CO2的浓度最低至0.5%，而本生命支持系统能将大气CO2的浓度降低至小于0.1%。

5、本发明系统运行不需要消耗额外的电能、热能和机械能，这些能源依靠系统本身可以自给自足，运行成本仅为压缩机提供混合空气的流动功耗，运行成本低。

6、 本发明适合于水下航行器的呼吸供氧、CO2清除和空调制冷，无需中央空调系统和再生式乙醇胺脱除二氧化碳系统。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种水下航器生命支持系统，包括液氧储罐1、气液分离器2、深冷器3、预冷器4、干燥器5、分流器6、节流阀7、冷却器8、压缩机9。

所述的液氧储罐1和气液分离器2分别通过管道与深冷器3进口连接，深冷器3的一个出口通过管道与预冷器4连接，深冷器3的另一个出口通过管道与气液分离器2连接，在深冷器3与气液分离器2连接管道上安装有节流阀7，气液分离器2分离出液体二氧化碳，再流入二氧化碳储罐储存；舱室空气进入分流器6分流，分流器6的一路出口与压缩机9、冷却器8、干燥器5通过管道依次连接，干燥器5上设有排水口，用于冷却干燥水的排放。舱室空气首先流经压缩机9加压提供流体动力，随后进入冷却器8通过低温海水冷却降温，再流入分子筛干燥器5干燥排水，干燥器5通过管道与预冷器4连接，分流器6的另一路出口通过管道与预冷器4连接，预冷器4的出口通向舱室，向舱室提供冷气和氧气。

本发明的工作原理：

1、呼吸供氧：液氧从液氧储罐1泵出，先流经深冷器3与来自预冷器4的混合空气深度低温换热，再进入预冷器4与舱室空气的另一路和来自干燥器5的混合空气热交换提供剩余冷量，恢复到室温的新鲜氧气提供呼吸用氧。

2、CO2清除：舱室空气进入分流器6分流，一路舱室空气依次流经压缩机9加压、冷却器8海水冷却、干燥器5分子筛冷却干燥排水，深度干燥的混合空气进入预冷器4与脱碳空气返回气和来自深冷器3的低温氧气热交换，回收脱碳空气返回气和低温氧气的冷能，冷却降温后的混合空气经节流阀7节流闪发进入气液分离器2分离出液体二氧化碳，而脱碳空气从气液分离器2的上部依次返回深冷器3和预冷器4，回收自身携带的冷量。

3、空调制冷：舱室空气进入分流器6分流，另一路舱室空气流入预冷器4，吸收来自深冷器3的低温氧气和脱碳空气的冷量，温度降低后为舱室提供空调制冷。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (2)

1.一种水下航器生命支持系统，其特征在于：包括液氧储罐、气液分离器、深冷器、预冷器、干燥器、分流器、节流阀、冷却器、压缩机；

所述的液氧储罐和气液分离器分别通过管道与深冷器进口连接，深冷器的一个出口通过管道与预冷器连接，深冷器的另一个出口通过管道与气液分离器连接，在深冷器与气液分离器连接管道上安装有节流阀，气液分离器分离出液体二氧化碳；舱室空气进入分流器分流，分流器的一路出口与压缩机、冷却器、干燥器通过管道依次连接，舱室空气依次流经压缩机加压、冷却器海水冷却、干燥器分子筛冷却干燥排水，干燥器通过管道与预冷器连接，分流器的另一路出口通过管道与预冷器连接，预冷器的出口通向舱室，向舱室提供冷气和氧气。

2.根据权利要求1所述的水下航器生命支持系统，其特征在于：所述的干燥器上设有排水口，用于冷却干燥水的排放。

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