[发明专利]用于载人航天器地面综合试验的人员代谢模拟系统

权利要求书

1.用于载人航天器地面综合试验的人员代谢模拟系统,主要包括氧气浓度模拟单元、二氧化碳模拟单元、氮气模拟单元和湿度模拟单元，用于载人航天器地面综合试验的密封舱与氧气浓度模拟单元的输入端之间设置有输入管路，输入管路上依次串联设置有温度传感器一、流量计、变频风机与防止空气回流至密封舱的止回阀，氧气浓度模拟单元的输出端依次通过压力传感器一、电加热器与温度传感器二与所述密封舱的输出管路连接，氧气浓度模拟单元与压力传感器一之间分别设置有氮气模拟单元和二氧化碳模拟单元，它们分别由相应气体气瓶和流量控制器三、流量控制器四构成以为管路提供氮气和二氧化碳，压力传感器一与电加热器之间设置有湿度模拟单元以为管路提供水蒸汽，其中，氧气浓度模拟单元由并联的主路管路和旁路管路构成，旁路管路上设置有阀门二，主路管路依次连接有流量控制器一、压缩机和分子筛，压缩机两端还单独并联有阀门一，分子筛的另一管路还连接有氧浓度传感器并通过流量控制器二排空；湿度模拟单元包括依次管路连接的储水槽、水泵、蒸发器、压力传感器二和流量控制器五，上位机与PLC构成的控制系统根据输入模拟人员数量及各人员代谢模式，结合基于代谢的经验公式计算出产热量、产湿量、氧气消耗量、二氧化碳增量的控制目标，下发至下位控制器PLC，PLC采集系统中温度、压力、流量的各个数据，根据预定控制逻辑，对风机、阀门、压缩机、分子筛、流量控制器、泵、加热器进行控制，以达到控制目标。

2.如权利要求1所述的系统，其中，氧气浓度模拟单元的旁路管路中的气体不经过处理回到管路的空气循环中，主路管路通过流量控制器一控制需要经过分子筛的气体流量，气体进入分子筛前需由压缩机对空气加压，分子筛为转轮式，能够同时吸附和解吸，分子筛吸附氮气和二氧化碳，而氧气和少量氮气会穿过分子筛，吸附的气体通过解吸回到管路的空气循环中，穿过的部分气体被排空，根据氧浓度传感器的数据反馈给控制系统，通过流量控制器二控制排空的氧气流量，完成氧气消耗量控制，同时确定与氧气一起放空的少量氮气量，并将数据反馈给控制系统。

3.如权利要求2所述的系统，其中，压缩机并联设置的启动旁路在阀门一开启时启动压缩机，启动完成后阀门一关闭。

4.如权利要求2所述的系统，其中，氧气浓度模拟单元的输出端与压力传感器二之间还可设置有另外的压力传感器和温度传感器。

5.如权利要求1-4任一项所述的系统，其中，模拟不同数量的人员时，通过气体流量计的反馈调节风机转速，进而调整进入系统的空气流量。

6.如权利要求1-4任一项所述的系统，其中，温度传感器一与温度传感器二的位置尽可能的靠近密封舱与管路的接口。

7.如权利要求1-4任一项所述的系统，其中，流量控制器三控制氮气瓶进入空气循环的氮气流量，用于弥补除氧过程中排空的氮气量；流量控制器四控制二氧化氮气瓶进入空气循环的二氧化氮流量，完成二氧化碳增量控制。

8.如权利要求1-4任一项所述的系统，其中，水泵用于将储水槽中的水送入蒸发器并保持蒸发器液位为设定值。

9.如权利要求1-4任一项所述的系统，其中，上述控制系统根据蒸发器出口的压力传感器二的反馈，调节蒸发器的加热功率，使蒸发器出口压力大于空气循环中的管路压力。

10.如权利要求1-4任一项所述的系统，其中，通过流量控制器五控制进入管路中空气循环的水蒸气流量，完成产湿量控制。