模拟密闭舱室烟雾吸入染毒装置的研制

目的研制一种密闭舱室烟雾吸入染毒装置。方法自行设计烟雾发生箱、染毒箱和循环管道,集成为一套完整的烟雾吸入染毒装置,实现燃烧与染毒的分离。选用某种军用密闭舱室内9种非金属材料,按照实际用量比燃烧产生烟雾后,经循环管道引至染毒箱中染毒动物。42只SD大鼠完全随机分为正常对照组(n=7)及3个染毒组,染毒时间依次为5min(n=7)、10min(n=21)及15min(n=7)。检测混合烟雾中CO和O2浓度及酸性气体含量,测定10min组大鼠染毒后即刻尾静脉血中COHb%,并观察染毒后动物大体情况及7d内死亡率。结果烟雾浓度随着燃烧时间的延长而增加,且重复检测各时间点的烟雾浓度恒定,动物中毒程度随着染毒时间的延长而加重,染毒10min组大鼠COHb%显著升高,且3批次动物COHb%重复性好。结论本装置能成功模拟密闭舱室内烟雾发生及中毒情况,且动物染毒损伤的重复性较好。

模拟微重力环境对红萍群体光合作用的影响研究

红萍作为空间受控生态生命保障系统中的重要生物部件,为航天员提供O2和新鲜蔬菜,并吸收环境中CO2。本试验旨在弄清模拟微重力环境下红萍群体光合作用规律,为红萍生物部件的空间应用奠定基础。建立能模拟空间微重力效应的三维旋转式植物栽培装置,将红萍湿养在装置的受控密闭舱内,通过测定舱内O2和CO2浓度的变化来研究红萍群体光合作用的特征。试验结果显示,在模拟微重力环境下红萍净光合效率与光照强度成正相关,光照强度在7 000lx时,单位能耗红萍放O2量和固定CO2量最大。红萍净光合效率还与密闭舱内大气CO2浓度环境成正相关,并与大气O2浓度环境成负相关。尤其在低O2浓度环境伴随高CO2浓度环境下,红萍的净光合效率较正常O2和CO2浓度环境的要高,这说明红萍光合放O2能力很强,有效促使密闭舱内O2和CO2浓度朝着有利于人生存的环境方向平衡,进而验证红萍的空间应用前景。

气密舱充放气时间计算方法研究

气密强度试验是飞机结构强度试验中风险性较大的试验。通过对充气台充放气工作原理的分析和气密舱充放气过程的研究,建立了气密舱充放气数学模型,提出了一种气密舱充放气时间计算方法,并进行了Matlab仿真验证。仿真结果表明该方法符合气密舱实际充放气过程,可以应用于飞机气密强度试验,对试验中充气台的选择和载荷谱的设置具有重要的理论指导意义。

军用密闭舱室烟雾吸入致雄性大鼠心、肺、肝、肾损伤的观察

目的探讨军用密闭舱室非金属材料燃烧释放的有毒烟雾对雄性大鼠心、肺、肝、肾损伤的特点。方法建立密闭舱室内动物烟雾吸入模型,将36只雄性SD大鼠按随机数字表法分为对照组及烟雾吸入后1、6、24、72 h和7 d组,对照组动物于染毒箱内自由呼吸新鲜空气10 min,染毒组动物于染毒箱内连续吸入烟雾10 min,观察烟雾吸入后动物的中毒症状、血压、心率、血气、血清生化等指标。结果烟雾吸入后,动物立刻出现呼吸节律改变、呼吸困难等CO中毒表现;烟雾吸入后1 h大鼠心率显著下降(P<0.05),p CO2显著升高(P<0.05),p O2显著降低(P<0.05);烟雾吸入后1~72 h组动物谷丙转氨酶(ALT)均显著升高(P<0.05),其中6 h时达峰值(P<0.01);烟雾吸入后各组AST、LDH、α-HBDH、CK及CK-MB等心肌酶谱指标均持续升高,其中1 h组各指标与对照组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。结论密闭舱室火灾烟雾吸入首先对大鼠的肺脏造成原发性损伤,心、肝、肾产生继发性的功能损害,且上述功能损害主要发生在烟雾吸入后"24 h"窗口期内,其后由于机体代偿可逐渐恢复至正常。

载人飞船密封舱热舒适性评价

结合在轨飞行数据,采用PMV-PPD模型对载人飞船密封舱热舒适性进行了评估,基于在轨飞行数据计算了载人飞船PMV值,分析了密封舱空气温度、湿度以及舱内壁温度对热舒适性的影响。同时针对目前载人飞船实际情况,提出了通过提高舱壁辐射温度改善密封舱热舒适性的方法,可为后续的载人航天器特别是载人飞船密封舱在热控设计中提高热舒适性提供参考。

密闭舱室微环境缺氧动物实验及调控系统设计

根据标准大气压下密闭舱室中常氧和缺氧时狗的部分生理指标检测,初步判断出氧浓度对狗循环系统与呼吸系统机能的重要影响,进而确定微环境调控系统对改善装甲车辆、舰艇、飞机等驾乘舱(相对密闭舱室)内人员生理功能的重要意义。设计了密闭舱室条件下的微环境调控系统,主要以89C51单片机、氧及二氧化碳浓度传感变送器为核心,功能包括氧气、二氧化碳浓度的自动实时监测与反馈控制调节。

航天器人-机-环境密闭舱试验系统构建方法研究

目的研究载人航天器人-机-环境密闭舱试验系统的构建内容和构建方法。方法依据相似理论试验方法,分析地面试验与空间飞行的主要差异,保证环控生保系统重力下可靠工作,确定了人-机-环境试验系统的设计内容和设计方法。结果利用该方法构建了一套试验系统,试验系统性能良好、运行稳定,已应用于交会对接任务环控生保系统性能研究。与飞行数据比对表明,该试验系统空气流动和换热状态与微重力环境下基本一致。结论提出的人-机-环试验系统构建方法合理有效,易于实现,满足当前任务需要,可为后续任务类似试验系统研制提供参考。

爆炸致舱内大鼠高加速度负载时脑损伤的病理特点

目的观察爆炸致舱内大鼠高加速度负载时脑损伤的病理特点,探讨其相关机制。方法引爆密闭舱室下方聚能盘内点爆源,模拟装甲车触雷爆炸,制作爆炸致舱内大鼠(坐姿)高加速度负载时脑损伤模型;48只SD雄性大鼠随机分为对照组、400mgTNT爆炸当量致伤组(400mg组)及800mgTNT爆炸当量致伤组(800mg组),每组16只,其中8只用于测量舱室内座位与大鼠头颅的加速度峰值(PA)及持续作用时间(TD),于伤后6h处死,取脑、脊髓组织行病理检查,对海马CA1区正常锥体细胞记数及组织损伤分级,另8只行Morris水迷宫实验检测大鼠空间学习记忆功能。结果 400mg组PA座位为(5745±1036)g,TD座位为(6.87±0.58)ms,PA头颅为(701±309)g,TD头颅为(1.00±0.14)ms;800mg组PA座位为(13109±1167)g,TD座位为(11.08±1.43)ms,PA头颅为(3383±935)g,TD头颅为(1.32±0.18)ms,两组数据对应参数之间差异显著(P<0.01)。伤后6h大鼠大体解剖无明显异常,但光镜下大脑、脊髓存在神经元急性损伤改变,800mg组电镜下还见大脑毛细血管、轴索损伤。海马CA1组织学损伤分级:800mg组>400mg组>对照组;神经元密度:800mg组<400mg组<对照组(P<0.01)。与对照组比较,第1～4天800mg组逃避潜伏期延长(P<0.05),学习记忆曲线右移,延后1d趋于稳定,经过平台次数及跨越目标象限时间减少(P<0.05);400mg组介于两者之间。结论爆炸致舱内大鼠高加速度负载时大鼠可出现轻度弥漫性脑损伤,可能产生相应的早期症状或晚期后遗症,可推得装甲车辆触雷爆炸底板未击穿、变形小时乘员存在脑损伤可能。

潜艇密闭舱室供氧措施分析

介绍潜艇密闭舱室供氧的几种措施,各措施的原理、优缺点;分析国外潜艇供氧技术的发展过程、最新技术和未来舱室供氧的发展趋势。

空间站充气式垃圾舱结构方案研究

针对空间站废物垃圾的储放需求,提出了一种充气式垃圾舱方案,其主体结构为充气囊体,柔性可折叠,经折叠包装后发射入轨,在轨充气展开成型。研制了垃圾舱结构样机,测试了其折叠展开、密封及承内压等性能。结果表明,研制的充气式垃圾舱可柔性折叠,折叠效率高,质量轻,可充气展开为大容积密封舱,展开后具有良好的承压和密封能力,可满足垃圾投放及航天员短暂进出等期间的保压要求。充气式垃圾舱结构简单,制造和发射成本低,可实现空间站废物垃圾的单独储放,有效释放航天员生活空间,并消除废物垃圾等产生的微生物对航天员的健康威胁。

低温等离子对模拟舰艇密闭舱室中呼吸道病毒的消杀效果

目的验证低温等离子对模拟舰艇密闭舱室环境中呼吸道病毒的消杀效果。方法从患者痰液中获取新型冠状病毒(SARS-CoV-2),均匀涂布于染毒片上。使用3间独立的隔离病房(每间约20 m2)模拟舰艇密闭舱室环境,病房内分别放置3组(含3个检测时间点,每组9块)染毒片,即试验组(低温等离子处理)、阳性对照组(含氯消毒剂处理)和空白对照组,平行处理后逐点采样进行SARS-CoV-2抗原和qPCR检测。结果消毒前所有染毒片表面SARS-CoV-2抗原检测均呈阳性。消毒后1、30和60min时,试验组3个样本抗原均转阴,阳性对照组分别有0、2、3个样本抗原转阴,空白对照组分别有0、0、1个样本抗原转阴。不同处理方法对病毒开放阅读框1ab(ORF1ab)和核衣壳蛋白(N)基因Ct值的影响差异有统计学意义(P均<0.01),试验组和阳性对照组病毒ORF1ab和N基因Ct值均大于空白对照组(P均<0.05)。试验组Ct值较大且表现稳定,离散度较其余两组小。结论低温等离子可有效杀灭SARS-CoV-2,其消杀的彻底性和均匀性优于含氯消毒剂,适用于舰艇舱室空气和表面消毒。

瞬时高加速度致舱内大鼠早期空间记忆障碍及其意义

目的观察爆炸致密闭舱室内大鼠瞬时高加速度负载后早期空间记忆变化,探讨其相应的临床意义。方法制作爆炸致密闭舱室内大鼠(坐姿)瞬时高加速度负载时脑损伤模型;24只SD雄性大鼠随机分为正常对照组、800mgTNT爆炸当量致伤组(致伤组)、800mgTNT爆炸当量致伤+座位悬空组(减震组),每组8只;利用wavebook516A数据采集系统记录舱室内座位加速度大小,作为大鼠加速度负载评价指标;伤前7天为Morris水迷宫定位航行训练期,伤后1小时进行空间探索实验,记录大鼠穿越平台次数(Thenumber of times of crossing the platform)与跨越目标象限时间占整个游泳时间的百分率(The percentage of thetime spent on the target quadrant to the total swimming time);空间探索实验结束后大鼠被处死,取脑固定,尼氏染色,观察海马CA1区锥体细胞损伤情况。结果致伤组座位加速度峰值为(13109±1167)g,作用时间为(11.08±1.43)ms,减震组座位加速度峰值仅为(4.0±1.2)g,作用时间仅为(0.34±0.08)ms;穿越平台次数:对照组(4.75±1.75)次,减震组(3.88±1.13)次,两者无明显差异(P>0.05),而与致伤组(1.13±0.64)次存在显著差异(P<0.01);跨越目标象限时间占总游泳时间的百分率:对照组(53.93±13.72)%,减震组(49.60±10.75)%,两者无明显差异(P>0.05),而与致伤组(22.20±10.82)%存在显著差异(P<0.01);尼氏染色示致伤组海马CA1区存在锥体细胞急性损伤或坏死性改变,而减震组、对照组则无此改变。结论爆炸致密闭舱室内大鼠瞬时高加速度负载后早期可出现空间记忆障碍,这一结果有助于提高对装甲车辆触雷爆炸、底板未击穿时乘员仍可能遭受轻度创伤性颅脑损伤(mild-TBI)的认识,对临床医生来说具有重要意义。

密封舱压力检测与诊断系统的设计与实现

针对传统机械式压力检测台手工操作、记录、分析诊断费时耗力的缺点,采用智能化技术对密封舱压力进行自动检测和诊断。系统由压力传感器MPX5999和MPX2053、温湿度传感器SHT11采集数据,通过MAX197进行模数转换,由AT89C52控制电磁阀进行充气排气,再根据知识库给出诊断结论;并对其硬件和软件设计、压力自动检测诊断的实现原理以及非线性校正和软件抗干扰设计进行了论述。实际测试结果表明,该系统运行可靠,可扩展性强,适合对配气过程进行全面智能化控制。

上下板对折式多级扩展方舱的设计

目的设计一种上下板对折式多级扩展方舱。方法利用机械结构对称破缺规律设计方舱舱体结构及其密封形式,利用运动拓扑规律设计与舱体相适应的扩展机构,方舱的扩展和撤收采用多电机同步控制系统实现一键式控制。结果新设计方舱扩展比大,扩展撤收快速平稳,操作简单,维护方便,能满足公路快速移运要求。结论上下板对折式多级扩展方舱具有很高的实用和推广价值。

大容积飞机结构并接充压试验技术

飞机机身气密舱充压试验中,一般采用单通道控制单充气台的方式进行充压。但对于大容积,这种充压方式难以满足试验控制精度。为此,提出一种在原有充压控制的基础上,并接一个充气台进行充压的方法,同时设计了一套新的放气装置。本文对原有充压方法和新方法进行了试验对比。试验结果说明,原充气方式由于充压流量较小难以满足试验要求,而新方法满足了试验的流量需求,试验精度得到了有效控制。该方法充分地利用了现有充压设备,降低了试验成本和风险。

基于模糊可靠度的深海高压密封舱优化设计

为了减轻深海高压密封舱的重量,提出基于模糊可靠度的优化设计方法。该方法采用最小强度和最大工作应力模糊可靠度计算理论,以密封舱的可靠度为1和最小壁厚为优化设计目标,通过有限元计算求取密封舱工作时最大应力隶属函数曲线的分布参数,根据材料的变异特性求取密封舱最小强度隶属函数曲线的分布参数。理论计算和实验结果表明,采用该方法可以有效减轻密封舱的重量。

30立方米可控通风生物学实验舱的建设

为建立室内生物污染物动力学模型,研制了30 m3可控通风生物学实验舱,为研究室内气体中病原体如细菌,病毒等在室内气候环境下的动力学提供了实验平台。采用不锈钢及钢化玻璃为主体框架搭建长4 m、宽3 m、高2.5 m的长方体密闭舱;舱内配备防护器材、气体发生及采样设备、消毒设备、排风净化装置及控制装置等设备。运行30 m3可控通风生物学实验舱进行室内多种适合人居住气候的模拟,各项指标均达到设计要求。

航天器密封舱结构的安定分析与优化

壁板式密封舱结构是返回式航天器的主要金属部件,其载荷复杂、可靠性要求高、结构优化目标不易实现。由于以弹性极限为核心的传统设计方法难以在保证强度的前提下有效实现结构减重,提出了一种基于安定理论的密封舱结构设计与优化方法。使用Abaqus参数化建模方法对不同参数组合下的模型进行了批量化安定分析,在得到各种设计构型的安定载荷因子后进行了详尽的敏感度分析,综合考虑了各构型的质量强度关系并给出了效率较高的设计方案。研究结果表明,将安定分析用于密封舱结构,可以在保持质量不变的前提下,通过优化结构尺寸有效提高承载能力。

高温密闭环境下的人体热生理研究

针对极端高温环境下航天员的热生理特征和热舒适性问题开展人体热生理研究。12名男性受试者穿着统一防护服(1.78 clo)在20℃/30%RH,40℃/30%RH环境下进行了90 min实验,测量受试者核心温度、出汗量、心率以及人体不同部位皮肤温度和热感觉。研究结果表明:相比20℃,40℃下受试者核心温度、心率、出汗量、热感觉评分显著增大(P<0.05),20℃环境下心率和核心温度随时间无显著变化(P>0.05),高温环境下各部位皮肤温度差异较小。平均皮肤温度、局部热感觉与整体热感觉之间存在线性关系,推荐用局部热感觉和皮肤温度结合评估受试者的热舒适性。

“天宫二号”空间实验室密封舱热舒适性评价

基于在轨飞行数据,采用PMV(predicted mean vote)方法对"天宫二号"空间实验室密封舱热舒适性进行评价,获得了密封舱热舒适性值;并将其与"神舟十一号"载人飞船和"天宫一号"目标飞行器密封舱热舒适性进行比较,分析热舒适性差异存在的原因,以及密封舱空气温度、相对湿度和舱壁温度对热舒适性的影响,结果表明空气温度对热舒适性影响最为明显。本研究可为后续载人航天器密封舱热设计提供参考。