CN113457754A - 一种步入式高原环境模拟实验舱 - Google Patents

一种步入式高原环境模拟实验舱 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种步入式高原环境模拟实验舱，包括舱体和模拟单元，模拟单元能够控制舱体内的气压、气体含量、紫外线强度和温湿度，以实现“气压‑温度‑湿度‑光线‑气体”多因素模拟调控；舱体空间可供科研人员步入式开展工作，舱体内还设置有辅助车，辅助车可滑动地设置于舱体内，辅助车包括车体、急救盒，车体为中空结构，车体的内腔中设置有氧气瓶，氧气瓶连接有氧气面罩，辅助车还设置有急救盒，使研究人员的身体不适能够及时得到缓解。

Description

一种步入式高原环境模拟实验舱
技术领域
本发明涉及模拟测试实验设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种步入式高原环境模拟实验舱。
背景技术
高原是指海拔高度在500米以上的地区，地势相对平坦或者有一定起伏的广阔地区，如我国的青藏高原、云贵高原。青藏高原中低纬度(北纬26°00′～39°47′)平均海拔3500m以上产生了独有的低气压、低湿度、大温差等环境特点，对筑路材料特别是对混凝土制作成型、施工性能、耐久性能和服役性能产生深远影响，。
科学实验是解决工程问题的重要手段，野外实验自然环境具有不确定性和季节性，一旦错过影响研发进度。与野外自然环境相比，高原环境综合模拟实验室不受季节、地区、时空的限制，为科研人员摆脱自然规律约束，可按照既定目标去模拟各种理想环境，从简单到复杂，从静态到动态，实现多因素耦合模拟；同时，实验环境可精准重复、再现，为工程结构寿命预测和加速实验提供条件。虽然，目前报道一些高原气候环境的模拟设备，但大多存在设备简陋、空间小(非步入式)、模拟参数单一、调控精度低等问题，难以全面有效地模拟高原全气候环境，以至于各家模拟实验结果不统一，其可靠性也有待商榷，如何实现步入式“气压-温度-湿度-光线-气体”多因素耦合模拟成为高原环境模拟实验舱的技术关键。
此外，一些研究人员进入模拟装置后可能会产生较为严重的高原反应，如不及时救治可能会对身体造成不可逆的伤害，但是现有技术中高原环境模拟装置虽然能够监测研究人员的心跳等情况，但是没有设置救治设施。
因此，如何改变现有技术中，高原环境模拟装置救治设施不完善的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的又一个重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种步入式高原环境模拟实验舱，以解决上述现有技术存在的问题，实现“气压-温度-湿度-光线-气体”多因素耦合模拟，并提高步入式高原环境模拟实验舱的安全系数。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种步入式高原环境模拟实验舱，包括舱体和模拟单元，所述模拟单元与所述舱体的内腔相连通，所述模拟单元能够控制所述舱体内的气压、气体含量和温湿度，所述模拟单元包括气压控制元件、气体监测元件、气体控制元件、温湿度控制元件和紫外线灯；
所述舱体连接有舱门，所述舱门的一侧与所述舱体铰接相连，所述舱体与所述舱门之间设置锁扣，所述锁扣位于所述舱体和所述舱门的铰接侧的相对的一侧，所述舱门与所述舱体之间设置密封垫圈；所述气压控制元件与所述舱体相连通，所述气体监测元件与所述所述紫外线灯设置于所述舱体内，所述气体控制元件与所述舱体相连通；
所述舱体内设置有辅助车，所述辅助车可滑动地设置于所述舱体内，所述辅助车包括车体、急救盒，所述车体能够支撑研究人员，所述车体为中空结构，所述车体的内腔中设置有氧气瓶，所述氧气瓶连接有氧气面罩，所述急救盒可滑动地与所述车体相连，所述车体的顶部还设置加热垫，所述加热垫内设置有加热元件；
所述舱体设置有连通窗和观察窗，所述连通窗和所述观察窗均设置于所述舱体的侧壁上，所述观察窗由透明材质制成，所述舱体利用所述连通窗与外部环境相连通，所述连通窗具有挡板，所述挡板能够封堵所述连通窗。
优选地，所述温湿度控制元件能够控制所述舱体内的温湿度；所述气体监测元件包括氮气监测器、氧气监测器、二氧化碳检测器，所述气体控制元件与外部气源相连通，所述气体控制元件能够向所述舱体内输送或抽取氮气、氧气、二氧化碳。
优选地，所述舱体与所述模拟单元的连通处设置有风扇，所述风扇可转动地与所述舱体相连。
优选地，所述舱体内还设置喷头，所述喷头设置于所述舱体的内部顶壁上，所述喷头与外部水源相连通，所述喷头的出水口朝向所述舱体的内腔。
优选地，所述舱体的底部具有排水孔，所述排水孔利用回收管路与所述喷头相连通，所述回收管路与所述喷头之间设置过滤元件。
优选地，所述舱体内还设置运动单元，所述运动单元包括固定辊、滑动辊、传送带、支撑架，所述固定辊可转动地与所述舱体相连，所述支撑架固定于所述舱体内，所述滑动辊可转动地与所述支撑架相连，所述滑动辊与所述支撑架的连接位置能够调整，所述传送带绕过所述固定辊和所述滑动辊，所述固定辊连接有驱动元件，所述固定辊能够利用所述传送带带动所述滑动辊转动，所述传送带能够支撑研究人员。
优选地，所述支撑架具有多个安装坑位，所述滑动辊可转动地设置于所述安装坑位内，所述固定辊与所述滑动辊之间还设置张紧辊，所述张紧辊位于所述固定辊的轴线与所述滑动辊的轴线所在平面的底部。
优选地，所述辅助车还包括靠背，所述靠背的一端可转动地与所述车体相连，所述靠背与所述车体之间设置锁紧元件，所述锁紧元件能够固定所述靠背与所述车体的相对位置。
优选地，所述车体还包括扶手，所述急救盒设置于所述扶手上，所述扶手与所述急救盒之间设置磁吸扣。
优选地，所述挡板可转动地与所述舱体相连，所述挡板连接有电动推杆，所述电动推杆能够带动所述挡板转动，所述电动推杆与所述急救盒通信连接。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的步入式高原环境模拟实验舱，包括舱体和模拟单元，模拟单元与舱体的内腔相连通，模拟单元能够控制舱体内的气压、气体含量和温湿度，模拟单元包括气压控制元件、气体监测元件、气体控制元件、温湿度控制元件和紫外线灯；舱体连接有舱门，舱门的一侧与舱体铰接相连，舱体与舱门之间设置锁扣，锁扣位于舱体和舱门的铰接侧的相对的一侧，舱门与舱体之间设置密封垫圈；气压控制元件与舱体相连通，气体监测元件与紫外线灯设置于舱体内，气体控制元件与舱体相连通；舱体内设置有辅助车，辅助车可滑动地设置于舱体内，辅助车包括车体、急救盒，车体能够支撑研究人员，车体为中空结构，车体的内腔中设置有氧气瓶，氧气瓶连接有氧气面罩，急救盒可滑动地与车体相连，车体的顶部还设置加热垫，加热垫内设置有加热元件；舱体设置有连通窗和观察窗，连通窗和观察窗均设置于舱体的侧壁上，观察窗由透明材质制成，舱体利用连通窗与外部环境相连通，连通窗具有挡板，挡板能够封堵连通窗。
本发明的步入式高原环境模拟实验舱工作时，能够模拟高原低压、低氧气含量的环境，研究人员进入由舱门进入舱体内，进入后舱门关闭，模拟单元调整舱体内气压、氧气含量以及温度，使研究人员能够体验高原环境，如研究人员出现身体不适以致于无法继续进行体验时，研究人员可将挡板打开，使舱体利用连通窗与外部环境相连通，与此同时，研究人员可坐在辅助车的加热垫上，加热垫升温有利于研究人员保暖，研究人员还能够利用氧气面罩吸氧，避免缺氧对研究人员健康造成损伤，辅助车还设置有急救盒，急救盒内能够容纳急救药品，使研究人员的身体不适及时得到缓解。本发明的步入式高原环境模拟实验舱，在模拟高原环境的同时，在舱体内设置了辅助车，使研究人员的身体不适能够得到及时缓解，同时设置了连通窗，在研究人员无法继续进行体验时，能够及时令舱体与外部环境相连通，确保研究人员的身体安全，提高了步入式高原环境模拟实验舱的工作安全系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明的步入式高原环境模拟实验舱的结构示意图；
图2为本发明的步入式高原环境模拟实验舱的主视方向示意图；
图3为本发明的步入式高原环境模拟实验舱的侧视方向示意图；
其中，100为步入式高原环境模拟实验舱，1为舱体，2为模拟单元，3为舱门，4为锁扣，5为辅助车，6为车体，7为急救盒，8为氧气瓶，9为加热垫，10为连通窗，11为观察窗，12为喷头，13为运动单元，14为固定辊，15为滑动辊，16为传送带，17为支撑架，18为靠背，19为扶手，20为挡板，21为风扇。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种步入式高原环境模拟实验舱，以解决上述现有技术存在的问题，提高步入式高原环境模拟实验舱的安全系数。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-3，其中，图1为本发明的步入式高原环境模拟实验舱的结构示意图，图2为本发明的步入式高原环境模拟实验舱的主视方向示意图，图3为本发明的步入式高原环境模拟实验舱的侧视方向示意图。
本发明提供一种步入式高原环境模拟实验舱100，包括舱体1和模拟单元2，模拟单元2与舱体1的内腔相连通，模拟单元2能够控制舱体1内的气压、气体含量和温湿度，舱体1连接有舱门3，舱门3的一侧与舱体1铰接相连，舱体1与舱门3之间设置锁扣4，锁扣4位于舱体1和舱门3的铰接侧的相对的一侧，舱门3与舱体1之间设置密封垫圈；模拟单元2包括气压控制元件、气体监测元件、气体控制元件、温湿度控制元件和紫外线灯；气压控制元件与舱体1相连通，气体监测元件与紫外线灯设置于舱体内，紫外线灯能够模拟高原环境的强紫外线环境，气体控制元件与舱体相连通；温湿度控制元件能够控制舱体1内的温湿度；气体监测元件包括氮气监测器、氧气监测器、二氧化碳检测器，气体控制元件与外部气源相连通，气体控制元件能够向舱体内输送或抽取氮气、氧气、二氧化碳，以便实时监控舱体1内各种气体含量，模拟不同海拔的高原环境，提高装置的适应性。
舱体1内设置有辅助车5，辅助车5可滑动地设置于舱体1内，辅助车5包括车体6、急救盒7，车体6能够支撑研究人员，车体6为中空结构，车体6的内腔中设置有氧气瓶8，氧气瓶8连接有氧气面罩，急救盒7可滑动地与车体6相连，车体6的顶部还设置加热垫9，加热垫9内设置有加热元件；
舱体1设置有连通窗10和观察窗11，连通窗10和观察窗11均设置于舱体1的侧壁上，观察窗11由透明材质制成，舱体1利用连通窗10与外部环境相连通，连通窗10具有挡板20，挡板20能够封堵连通窗10。
本发明的步入式高原环境模拟实验舱100工作时，研究人员进入由舱门3进入舱体1内，进入后舱门3关闭，模拟单元2调整舱体1内气压、氧气含量以及温度等，以实现“气压-温度-湿度-光线-气体”多因素耦合模拟，使研究人员能够体验高原环境，如研究人员出现身体不适以致于无法继续进行体验时，研究人员可将挡板20打开，使舱体1利用连通窗10与外部环境相连通，与此同时，研究人员可坐在辅助车5的加热垫9上，加热垫9升温有利于研究人员保暖，研究人员还能够利用氧气面罩吸氧，避免缺氧对研究人员健康造成损伤，辅助车5还设置有急救盒7，急救盒7内能够容纳急救药品，使研究人员的身体不适及时得到缓解。本发明的步入式高原环境模拟实验舱100，在模拟高原环境的同时，在舱体1内设置了辅助车5，使研究人员的身体不适能够得到及时缓解，同时设置了连通窗10，在研究人员无法继续进行体验时，能够及时令舱体1与外部环境相连通，确保研究人员的身体安全，提高了步入式高原环境模拟实验舱100的工作安全系数。
其中，舱体1与模拟单元2的连通处设置有风扇21，风扇21可转动地与舱体1相连，风扇21能够模拟有风的环境，同时还能够将模拟单元2引入的空气顺利输送到舱体1的内部。
具体地，舱体1内还设置喷头12，喷头12设置于舱体1的内部顶壁上，喷头12与外部水源相连通，喷头12的出水口朝向舱体1的内腔，利用喷头12还能够模拟降雨环境，提高步入式高原环境模拟实验舱100的适用性。
在本发明的其他具体实施方式中，舱体1的底部具有排水孔，排水孔利用回收管路与喷头12相连通，模拟降雨的用水能够利用回收管路回收利用，循环使用，避免水资源浪费，回收管路与喷头12之间设置过滤元件，过滤元件能够对回收利用的水进行过滤，提高降雨洁净度。
更具体地，舱体1内还设置运动单元13，运动单元13包括固定辊14、滑动辊15、传送带16、支撑架17，固定辊14可转动地与舱体1相连，支撑架17固定于舱体1内，滑动辊15可转动地与支撑架17相连，滑动辊15与支撑架17的连接位置能够调整，传送带16绕过固定辊14和滑动辊15，固定辊14连接有驱动元件，固定辊14能够利用传送带16带动滑动辊15转动，传送带16能够支撑研究人员。研究人员可以利用运动单元13模拟在高原环境中行走，从而使体验更加贴近实际情况，真实高原环境中可能会需要爬坡，因此，调整滑动辊15与支撑架17的连接位置，即可改变滑动辊15的高度，使研究人员能够体验在高原环境中爬坡，提高装置整体适应性。
在本具体实施方式中，支撑架17具有多个安装坑位，滑动辊15可转动地设置于安装坑位内，当需要调整滑动辊15的高度时，可以选择适合的安装坑位，提高调整便捷性，固定辊14与滑动辊15之间还设置张紧辊，张紧辊位于固定辊14的轴线与滑动辊15的轴线所在平面的底部，设置张紧辊，张紧辊能够张紧传送带16，确保运动单元13的正常工作。
进一步地，辅助车5还包括靠背18，靠背18的一端可转动地与车体6相连，靠背18与车体6之间设置锁紧元件，锁紧元件能够固定靠背18与车体6的相对位置，当研究人员身体不适时，研究人员可坐在车体6上，靠背18能够辅助支撑研究人员，提升用户体验；还需要说明的是，实际应用中，辅助车5设置控制器，当感应到研究人员坐到车体6上时，加热垫9开始加热，同时辅助车5向舱门3处运动，以便研究人员尽快回到适宜环境中。
除此之外，车体6还包括扶手19，避免研究人员滑落，急救盒7设置于扶手19上，急救盒7可用于存放急救药品，扶手19与急救盒7之间设置磁吸扣，避免急救盒7脱落，保证急救盒7的可靠性。
更进一步地，挡板20可转动地与舱体1相连，挡板20连接有电动推杆，电动推杆能够带动挡板20转动，电动推杆与急救盒7通信连接，当研究人员身体不适坐到车体6上时，研究人员可能已经无法操纵电动推杆打开挡板20了，研究人员可以打开急救盒7，在打开急救盒7时，控制器控制电动推杆带动挡板20运动，挡板20转动，连通窗10与外部环境相连通，保证舱体1内研究人员的安全。在本发明的其他具体实施方式中，还可以将电动推杆与车体6通信连接，当车体6感应到研究人员时，即刻将挡板20打开，使舱体1与外部环境连通，进一步保障研究人员的人身安全。
本发明的步入式高原环境模拟实验舱100工作时，能够模拟高原低压、低氧气含量的环境，研究人员进入由舱门3进入舱体1内，进入后舱门3关闭，模拟单元2调整舱体1内气压、氧气含量以及温度，使研究人员能够体验高原环境，如研究人员出现身体不适以致于无法继续进行体验时，挡板20打开，使舱体1利用连通窗10与外部环境相连通，与此同时，研究人员可坐在辅助车5的加热垫9上，加热垫9升温有利于研究人员保暖，研究人员还能够利用氧气面罩吸氧，避免缺氧对研究人员健康造成损伤，辅助车5还设置有急救盒7，急救盒7内能够容纳急救药品，使研究人员的身体不适及时得到缓解。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种步入式高原环境模拟实验舱，包括舱体和模拟单元，所述模拟单元与所述舱体的内腔相连通，所述模拟单元能够控制所述舱体内的气压、气体含量和温湿度，其特征在于：所述模拟单元包括气压控制元件、气体监测元件、气体控制元件、温湿度控制元件和紫外线灯；
所述舱体连接有舱门，所述舱门的一侧与所述舱体铰接相连，所述舱体与所述舱门之间设置锁扣，所述锁扣位于所述舱体和所述舱门的铰接侧的相对的一侧，所述舱门与所述舱体之间设置密封垫圈；所述气压控制元件与所述舱体相连通，所述气体监测元件与所述紫外线灯设置于所述舱体内，所述气体控制元件与所述舱体相连通；
所述舱体内设置有辅助车，所述辅助车可滑动地设置于所述舱体内，所述辅助车包括车体、急救盒，所述车体能够支撑研究人员，所述车体为中空结构，所述车体的内腔中设置有氧气瓶，所述氧气瓶连接有氧气面罩，所述急救盒可滑动地与所述车体相连，所述车体的顶部还设置加热垫，所述加热垫内设置有加热元件；
所述舱体设置有连通窗和观察窗，所述连通窗和所述观察窗均设置于所述舱体的侧壁上，所述观察窗由透明材质制成，所述舱体利用所述连通窗与外部环境相连通，所述连通窗具有挡板，所述挡板能够封堵所述连通窗。
2.根据权利要求1所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述温湿度控制元件能够控制所述舱体内的温湿度；所述气体监测元件包括氮气监测器、氧气监测器、二氧化碳检测器，所述气体控制元件与外部气源相连通，所述气体控制元件能够向所述舱体内输送或抽取氮气、氧气、二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述舱体与所述模拟单元的连通处设置有风扇，所述风扇可转动地与所述舱体相连。
4.根据权利要求1所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述舱体内还设置喷头，所述喷头设置于所述舱体的内部顶壁上，所述喷头与外部水源相连通，所述喷头的出水口朝向所述舱体的内腔。
5.根据权利要求4所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述舱体的底部具有排水孔，所述排水孔利用回收管路与所述喷头相连通，所述回收管路与所述喷头之间设置过滤元件。
6.根据权利要求1所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述舱体内还设置运动单元，所述运动单元包括固定辊、滑动辊、传送带、支撑架，所述固定辊可转动地与所述舱体相连，所述支撑架固定于所述舱体内，所述滑动辊可转动地与所述支撑架相连，所述滑动辊与所述支撑架的连接位置能够调整，所述传送带绕过所述固定辊和所述滑动辊，所述固定辊连接有驱动元件，所述固定辊能够利用所述传送带带动所述滑动辊转动，所述传送带能够支撑研究人员。
7.根据权利要求6所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述支撑架具有多个安装坑位，所述滑动辊可转动地设置于所述安装坑位内，所述固定辊与所述滑动辊之间还设置张紧辊，所述张紧辊位于所述固定辊的轴线与所述滑动辊的轴线所在平面的底部。
8.根据权利要求1所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述辅助车还包括靠背，所述靠背的一端可转动地与所述车体相连，所述靠背与所述车体之间设置锁紧元件，所述锁紧元件能够固定所述靠背与所述车体的相对位置。
9.根据权利要求1所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述车体还包括扶手，所述急救盒设置于所述扶手上，所述扶手与所述急救盒之间设置磁吸扣。
10.根据权利要求9所述的步入式高原环境模拟实验舱，其特征在于：所述挡板可转动地与所述舱体相连，所述挡板连接有电动推杆，所述电动推杆能够带动所述挡板转动，所述电动推杆与所述急救盒通信连接。
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