CN112373737B - 一种航天服内大小便排出系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种航天服内大小便排出系统，包括气闸腔组件、套筒组件以及接便组件；气闸腔组件包括气闸腔体，其两端设端盖及阀门片，阀门片为弹性材质其一侧连接在气闸腔体腔壁上；气闸腔组件安装在航天服界面上，阀门片对应航天服内侧；套筒组件包括套筒腔体，套筒腔体内设有弹性软管，弹性软管一端连接有可滑移的活塞，套筒腔体外侧设有软管气口管，活塞上设有软管接口管；套筒腔体的腔壁上设有套筒充气口；套筒腔体一侧端口设置为套筒接口；套筒接口与气闸腔组件连接；接便组件与软管接口管连接。本申请的有益效果是：将接便组件连接在弹性软管的一端，通过活塞的移动控制接便组件移入或移出航天服内，从而完成航天服内大小便的导出。

Description

一种航天服内大小便排出系统

技术领域

本公开涉及载人航天技术领域，具体涉及一种在登月任务等有人深空探测中，发生失压后航天员长期穿着航天服生保过程中，将大小便排出航天服的系统。

背景技术

在载人航天任务中，航天服是保障航天员生命安全的重要手段之一。当舱内发生失压等严重事故时，航天员需要穿着航天服来维持自身的生存环境，并等待返回地表。在以载人登月为代表的未来有人深空探测、长期驻留任务，如果航天器发生失压等严重故障，返回地表可能需要长达一周的时间。此时，如何解决航天员穿着航天服时的大小便问题，是未来载人登月任务中必须解决的问题之一。

目前载人航天器的设计中，大部分的太空厕所只能在舱内压力正常时使用，在压力应急状态下不具备使用条件，而只能在航天服内置吸收装置以应急，无法排出航天服外。

在出舱过程中，由于时间较短，一般也采用临时吸收、储存的方案(如尿不湿)；在阿波罗计划中，由于同样面临了长期生保的问题，采用了储存/排出两种设计，储存主要靠航天服内部的尿袋，可以容纳1L液体，排出主要依赖航天器上的接口，通过真空将尿液抽出，但是由于系统使用时需要与真空直接相连，难以保证其在出现异常时的可靠性。

因此，设计和发明一种在航天员长期穿着航天服生保过程中，将大小便排出航天服的系统具有积极的现实意义。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种航天服内大小便排出系统。

第一方面，本申请提供一种航天服内大小便排出系统，包括气闸腔组件、套筒组件以及接便组件；所述气闸腔组件包括气闸腔体、端盖以及阀门片，所述阀门片设置为弹性材质，连接在气闸腔体的一侧端面，所述气闸腔体远离阀门片的一侧端部设置连接端部，所述端盖可拆卸地连接在所述连接端部上；所述阀门片的一端固定在气闸腔体的一侧腔壁上，另一端搭接在气闸腔体的另一侧腔壁上；所述气闸腔组件安装在航天服界面上，使得气闸腔体对应阀门片的一侧设置在航天服内侧，连接端部设置在航天服外侧；所述套筒组件包括套筒腔体，所述套筒腔体内设有弹性软管，所述弹性软管一端连接有可在套筒腔体内滑移的活塞，所述套筒腔体外侧设有与弹性软管另一端连通的软管气口管，所述活塞远离弹性软管的一侧设有软管接口管，所述软管接口管与弹性软管连通；所述套筒腔体靠近软管气口管一侧的腔壁上设有套筒充气口，所述套筒充气口与套筒腔体内部连通；所述套筒腔体远离套筒充气口一侧的端口设置为套筒接口；所述套筒接口与气闸腔体的连接端部可拆卸连接；所述接便组件可拆卸地连接在软管接口管的端部。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述接便组件设置为吸嘴组件及废弃物袋组件；所述吸嘴组件包括吸嘴腔体，所述吸嘴腔体的一侧设有吸嘴接口，所述吸嘴腔体的另一侧设有吸嘴入口，所述吸嘴接口与所述软管接口管可拆卸连接；所述废弃物袋组件包括废弃物袋袋体，所述废弃物袋袋体的一侧设有与其内部连通的废弃物袋接口管，所述废弃物袋接口管上设有第一阀门，所述废弃物袋接口管可拆卸地连接在所述软管气口管上。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述接便组件设置为充气便盆组件，所述充气便盆组件包括充气便盆本体以及设置在充气便盆本体一侧与其内部连通的充气便盆接口，所述充气便盆接口可拆卸地连接在所述软管气口管上，所述充气便盆本体设置为弹性可伸缩结构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述软管气口管上设有第二阀门，所述套筒充气口上设有第三阀门。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述弹性软管螺旋设置在所述套筒腔体内。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述气闸腔体对应阀门片的一侧部设置为倾斜结构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述套筒接口上设有内螺纹。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述软管接口管远离活塞的端部设有外螺纹。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述软管气口管的端部设有外螺纹。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述活塞的外径与套筒腔体的内径尺寸一致。

本发明的有益效果：本申请提供一种航天服内大小便排出系统，将接便组件连接在弹性软管的一端，通过套筒充气孔向套筒腔体内通入高压气可带动活塞在套筒腔体内移动，从而带动接便组件移动，接便组件穿过气闸腔组件的阀门片后进入航天服内，当移入航天服后调整接便组件至适当的位置，航天员完成排便后，接便组件被带动穿出气闸腔组件完成大小便由航天服排出，结构简单、操作方便、实用性较强，满足航天员长期穿着航天服生保过程中，将大小便随时排出航天服外，保证航天员长期穿着航天服的舒适性。

附图说明

图1为本申请第一种实施例中气闸腔组件的结构示意图；

图2为本申请第一种实施例中套筒组件的结构示意图；

图3为本申请第一种实施例中接便组件中的吸嘴组件的的结构示意图；

图4为本申请第一种实施例中接便组件中的废弃物袋组件的结构示意图；

图5为本申请第一种实施例中接便组件中的充气便盆组件的结构示意图；

图6-图8为本申请第一种实施例中接便组件包括吸嘴组件及废弃物袋组件的系统连接原理示意图；

图9-图11为本申请第一种实施例中接便组件包括充气便盆组件的系统连接原理示意图；

图中所述文字标注表示为：101、阀门片；102、气闸腔体；103、连接端部；104、端盖；201、套筒接口；202、软管接口管；203、活塞；204、弹性软管；205、套筒腔体；206、套筒充气口；207、第三阀门；208、第二阀门；209、软管气口管；301、吸嘴入口；302、吸嘴腔体；303、吸嘴接口；401、充气便盆本体；402、充气便盆接口；501、废弃物袋接口管；502、第一阀门；503、废弃物袋袋体；601、高压气源管路；602、高压充气管路。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图11所示，本申请第一种实施例的航天服内大小便排出系统，包括气闸腔组件、套筒组件以及接便组件。

如图1所示，所述气闸腔组件包括气闸腔体102、端盖104以及阀门片101，所述阀门片101设置为弹性材质，连接在气闸腔体102的一侧端面，所述气闸腔体102远离阀门片101的一侧端部设置连接端部103，所述端盖104可拆卸地连接在所述连接端部103上；所述阀门片101的一端固定在气闸腔体102的一侧腔壁上，另一端搭接在气闸腔体102的另一侧腔壁上；所述气闸腔组件安装在航天服界面上，使得气闸腔体102对应阀门片101的一侧设置在航天服内侧，连接端部103设置在航天服外侧。也即气闸腔体102的中部连接在航天服的界面上，对应阀门片101的端部设置在对应航天服的内侧，连接端部103设置在航天服的外侧，端盖104螺纹可拆卸地连接在连接端部103上。本实施例中，将气闸腔组件安装在航天服后，打开阀门片101可将航天服的内部环境与外部舱内环境相连通，在航天员不进行大小便排出操作情况下紧贴气闸腔体102端面，阻止航天服内气体向气闸腔体102内泄漏。

如图2所示，所述套筒组件包括套筒腔体205，所述套筒腔体205内设有弹性软管204，所述弹性软管204一端连接有可在套筒腔体205内滑移的活塞203，所述套筒腔体205外侧设有与弹性软管204另一端连通的软管气口管209，所述活塞203远离弹性软管204的一侧设有软管接口管202，所述软管接口管202与弹性软管204连通；所述套筒腔体205靠近软管气口管209一侧的腔壁上设有套筒充气口206，所述套筒充气口206与套筒腔体205内部连通；所述套筒腔体205远离套筒充气口206一侧的端口设置为套筒接口201；所述套筒接口201与气闸腔体102的连接端部103可拆卸连接；所述接便组件可拆卸地连接在软管接口管202的端部。本实施例中，套筒接口201用于与气闸腔组件连接，软管接口管202用于连接接便组件，软管气口管209用于连接外部充气气源或者接便组件中的收纳部件，套筒充气口206用于连通外部的高压气源。

本实施例中，使用时将气闸腔体102安装在航天服对应裆部的界面上，将气闸腔组件的端盖104拆除，将套筒腔体205的套筒接口201与气闸腔体102的连接端部103螺纹连接，将接便组件连接在软管接口管202的端部，通过套筒充气口206向套筒腔体205内通入高压气源，使得活塞203向靠近套筒接口201的方向移动，使得接便组件穿过阀门片101后进入航天服内对应航天员排便的位置，当航天员排便完毕后，断开高压气源，在套筒腔体205内活塞203两侧压差的作用下，活塞203向远离套筒接口201的方向移动，带动接便组件移出航天服内，完成排便由航天服内排出。

优选地，所述弹性软管204螺旋设置在所述套筒腔体205内。弹性软管204螺旋设置在套筒腔体205内是为了满足弹性软管204在套筒腔体205内随着活塞203的移动而移动，从而具有一定的长度余量。

优选地，所述气闸腔体102对应阀门片101的一侧部设置为倾斜结构。将气阀腔体对应阀门片101的端部设置为倾斜结构，方便阀门片101远离固定端的另一端可以紧贴在气闸腔体102的端部腔壁上，从而使得阀门片101良好隔绝航天服内侧与外侧环境。

优选地，所述套筒接口201上设有内螺纹。

优选地，所述软管接口管202远离活塞203的端部设有外螺纹。

优选地，所述软管气口管的端部设有外螺纹。

优选地，所述活塞203的外径与套筒腔体205的内径尺寸一致。活塞203将套筒腔体205内其两侧的气流隔绝。

优选地，所述软管气口管209上设有第二阀门208，所述套筒充气口206上设有第三阀门207。

本实施例中，接便组件可根据实际需要选用不同的结构形式，当用于接收尿液或者较稀的粪便时，如图3及图4所示，所述接便组件设置为吸嘴组件及废弃物袋组件；所述吸嘴组件包括吸嘴腔体302，所述吸嘴腔体302的一侧设有吸嘴接口303，所述吸嘴腔体302的另一侧设有吸嘴入口301，所述吸嘴接口303与所述软管接口管202可拆卸连接；所述废弃物袋组件包括废弃物袋袋体503，所述废弃物袋袋体503的一侧设有与其内部连通的废弃物袋接口管501，所述废弃物袋接口管501上设有第一阀门502，所述废弃物袋接口管501可拆卸地连接在所述软管气口管209上。本实施例中，废弃物袋袋体503材质较软，可轻易充气膨胀。

如图6-8所示，当航天员要排出尿液或者较稀粪便时的操作：

如图6所示，将吸嘴接口303与软管接口管202相连，将高压气源管路601与套筒充气口206相连，将软管气口管209与废弃物袋接口管501相连，此时第一阀门502、第二阀门208及第三阀门207处于关闭状态。卸下气闸腔组件的端盖104，将气闸腔体102的连接端部103与套筒接口201相连。由于弹力作用阀门片101紧贴气闸腔体102端部，气体不会从航天服中泄露。

如图7所示，打开第三阀门207，使得高压气体充入套筒腔体205内，气体推动活塞203往图示的左侧移动，带动吸嘴组件推开阀门片101，进入航天服内部。由于套筒腔体205内部封闭，航天服内气体只会进入套筒腔体205内，而不会进入外部环境。航天员通过调整第三阀门207来控制进入套筒腔体205内的气量，从而控制吸嘴组件进入航天服的深度；通过移动活塞203来微调吸嘴组件在航天服中的位置。当航天员准备排尿(或其他较稀的排泄排遗物)时，打开第一阀门502和第二阀门208，由于航天服内高压环境和套筒组件所在的舱内的低压环境之间形成压力差，航天服内气体将尿液从吸嘴入口301排入弹性软管204内，进而进入到废弃物袋袋体503内。若废弃物袋袋体503已经装满，可关闭第一阀门502和第二阀门208，然后更换新的废弃物袋袋体503。若没有新的废弃物袋袋体503可替换，则可在卸下使用过的废弃物袋袋体503后打开第一阀门502，将废弃物袋袋体503内液体排出，再对其进行重复使用。

如图8所示，当航天员排便完成后，关闭第二阀门208和第三阀门207，卸下高压气源管路601，打开第三阀门207。由于舱内的低压环境使得套筒腔体205内的气体从套筒充气口206溢出，套筒腔体205内压力降低，使得活塞203向图8中的右侧移动，从而将吸嘴组件从航天服内拉入到套筒腔体205内。由于弹性的作用阀门片101盖住气闸腔体102，此时即可安全分离气闸腔组件与套筒组件。将端盖104盖在气闸腔体102上，即完成所有操作。

本实施例中，接便组件可根据实际需要选用不同的结构形式，当用于接收成型粪便时，如图5所示，所述接便组件设置为充气便盆组件，所述充气便盆组件包括充气便盆本体401以及设置在充气便盆本体401一侧与其内部连通的充气便盆接口402，所述充气便盆接口402可拆卸地连接在所述软管气口管209上，所述充气便盆本体401设置为弹性可伸缩结构。本实施例中，充气便盆本体401可通过连接舱内高压氮气源进行展开或收缩，用于收集较硬的成型的粪便，当充气便盆本体401展开状态下可接住航天员排出的粪便，在收缩状态下，可包裹住航天员的粪便。

如图9-11所示，当航天员需要排出成型粪便时的操作：

如图9所示，将充气便盆接口402与软管接口管202相连，将高压气源管路601与套筒充气口206相连，将软管气口管209与高压充气管路602相连，同时第一阀门502、第二阀门208及第三阀门207均处于关闭状态。卸下气闸腔组件的端盖104，将气闸腔体102连通在套筒腔体205的一端。由于弹力作用阀门片101紧贴气闸腔体102端面，气体不会从航天服中泄露。

如图10所示，打开第三阀门207，使得高压气体充入套筒腔体205，气体推动活塞203往图示的左侧移动，带动充气便盆组件推开阀门片101，进入航天服内部。由于套筒组件内部封闭，航天服内气体只会进入套筒腔体205内，而不会进入外部环境。航天员通过调整第三阀门207来控制进入套筒腔体205内的气量，从而控制充气便盆组件进入航天服内的深度；通过移动活塞203来微调充气便盆组件在航天服中的位置。当航天员准备排便时，打开第二阀门208，高压充气气体通过弹性软管204输送到充气便盆本体401内，充气便盆本体401展开，航天员即可排便至充气便盆本体401内。

如图11所示，当航天员排便完成后，关闭第二阀门208和第三阀门207，卸下高压气源管路601和高压充气管路602，打开第二阀门208。由于舱内的低压环境使得充气便盆本体401通过软管气口管209放气，充气便盆收缩折叠，包裹住粪便。打开第三阀门207，由于舱内的低压环境使得套筒腔体205内的气体从套筒充气口206溢出，套筒腔体205内压力降低，使得活塞203向图中的右侧移动，从而将充气便盆组件从航天服内拉入到套筒腔体205内。由于弹性的作用阀门片101盖住气闸腔体102端面，此时即可安全分离气闸腔组件与套筒组件。将端盖104盖在气闸腔的连接端部103，即完成所有操作。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种航天服内大小便排出系统，其特征在于，包括气闸腔组件、套筒组件以及接便组件；

所述气闸腔组件包括气闸腔体、端盖以及阀门片，所述阀门片设置为弹性材质，连接在气闸腔体的一侧端面，所述气闸腔体远离阀门片的一侧端部设置连接端部，所述端盖可拆卸地连接在所述连接端部上；所述阀门片的一端固定在气闸腔体的一侧腔壁上，另一端搭接在气闸腔体的另一侧腔壁上；

所述气闸腔组件安装在航天服界面上，使得气闸腔体对应阀门片的一侧设置

在航天服内侧，连接端部设置在航天服外侧；

所述套筒组件包括套筒腔体，所述套筒腔体内设有弹性软管，所述弹性软管一端连接有可在套筒腔体内滑移的活塞，所述套筒腔体外侧设有与弹性软管另一端连通的软管气口管，所述活塞远离弹性软管的一侧设有软管接口管，所述软管接口管与弹性软管连通；所述套筒腔体靠近软管气口管一侧的腔壁上设有套筒充气口，所述套筒充气口与套筒腔体内部连通；所述套筒腔体远离套筒充气口一侧的端口设置为套筒接口；所述套筒接口与气闸腔体的连接端部可拆卸连接；所述接便组件可拆卸地连接在软管接口管的端部；

所述接便组件设置为吸嘴组件及废弃物袋组件；

所述吸嘴组件包括吸嘴腔体，所述吸嘴腔体的一侧设有吸嘴接口，所述吸嘴腔体的另一侧设有吸嘴入口，所述吸嘴接口与所述软管接口管可拆卸连接；

所述废弃物袋组件包括废弃物袋袋体，所述废弃物袋袋体的一侧设有与其内部连通的废弃物袋接口管，所述废弃物袋接口管上设有第一阀门，所述废弃物袋接口管可拆卸地连接在所述软管气口管上；

所述软管气口管上设有第二阀门，所述套筒充气口上设有第三阀门。

2.根据权利要求1所述的航天服内大小便排出系统，其特征在于，所述弹性软管螺旋设置在所述套筒腔体内。

3.根据权利要求1所述的航天服内大小便排出系统，其特征在于，所述气闸腔体对应阀门片的一侧部设置为倾斜结构。

4.根据权利要求1所述的航天服内大小便排出系统，其特征在于，所述套筒接口上设有内螺纹。

5.根据权利要求1所述的航天服内大小便排出系统，其特征在于，所述软管接口管远离活塞的端部设有外螺纹。

6.根据权利要求1所述的航天服内大小便排出系统，其特征在于，所述软管气口管的端部设有外螺纹。

7.根据权利要求1所述的航天服内大小便排出系统，其特征在于，所述活塞的外径与套筒腔体的内径尺寸一致。

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