载人低压氧舱

下面对综合极端环境模拟系统研制的总体设计分析、系统组成和功能、分系统设计与指标、基建要求等内容进行介绍，需要参考的技术规范标准及总体技术需求指标参数的技术指标如下。

依据文件

技术指标要求

综合极端环境模拟系统主要由舱体结构系统、温度模拟系统、压力模拟系统、气氛模拟系统、噪声模拟系统、振动模拟系统、运动模拟系统、控制仿真系统及设备保障系统组成，其功能是模拟极端环境的光、声、嗅、温、湿、压、氧、动等因素，能够开展多人协同、合作、博弈等实验任务。系统总体布局如下图所示：
2 舱体结构系统
舱体设计参照GB/T27513-2011《载人低压舱》、GB150-2011《压力容器》、《真空设计手册》（第三版）等相关标准、规范进行设计，并采用有限元方法进行结构仿真分析及优化设计，确保舱体强度及稳定性、安全性。

舱体结构设计为立式箱形，主体材料为不锈钢，内宽5.8m，内长4.5m，内高2.6m。舱体采用双工型加强圈结构方式。舱体中间撑立柱进行支撑，舱体一侧设置大门，大门开关方式为铰链侧开，大门开启可供人员进出舱体，舱体大门做消除应力处理。舱体底部与运动平台通过焊接方式连接为一个整体，其中六自由度的上平台为型钢焊接而成，再与实验舱的四周加强筋焊接成一体。
3 温度模拟系统
温度模拟系统主要用于试验系统的温度调节，温度调节范围：-20~60℃，控制精度±1℃，升温速率：0~50℃≤1个小时，降温速率：0~-20℃≤2个小时。

温度调节系统由温度调节单元及制冷机组构成，其中温度调节单元位于试验系统内部侧面，机组位于试验系统外部，机组与试验系统体通过软管连接。为实现容器内流场循环，设备截面如图所示。空气由风机吸入，经过蒸发器、电加热器，空气温度得到调节，再回到试验空间内。流场设计采用平行流流场设计，空气气流从顶部均匀的流向试验舱底部，气流均匀，风速较慢，可满足试验温度的需求同时，保证舱内人员的舒适感。
4 压力模拟系统
舱体内部要求可模拟低压环境，可模拟压力为常压～负压海拔6000m，根据高度—压力换算表，舱内可实现压力范围为100kPa~47kPa范围可调节。压力模拟系统主要设备包括螺杆干泵机组，各类真空阀门及可控阀门，压力测量仪器等设备。螺杆干泵用于对各舱段进行抽气，泵组与各舱段通过可调阀门实现连接。各舱段内均安装有压力测量仪器，可实时完成舱内高度压力的实时测量。舱内压力或升降压速率需要维持控制时，通过压力测量仪器反馈控制调节阀门，实现抽气与进气的流量控制，继而实现最终所需压力或升降压速率的恒定维持与控制。

舱体设置新风系统，可用于对舱体内部进行及时换气。按照标准，每人每小时需不小于30立方米的新风量，按照3人同时试验进行计算，并考虑一定的设计余量。新风系统主要由过滤器、风机、除湿机、流量控制单元和消音器组成，主要功能是提供洁净空气。整套系统主要设备均采用品牌产品，且主要设备均已在国内同行业中广泛使用，经过长时间实践检验，技术非常成熟，安全可靠，性能稳定。

为保证后期项目顺利实施，以及后期使用环节的安全、可靠、易用，在保证功能实现前提下，技术方案、设备选型尽量成熟，并经过多次考核验证。舱内噪声模拟系统主要包括声场模拟系统与舱内隔音降噪系统。声场模拟系统用于实现舱内不同音色、不同声强声场的模拟；舱内隔声降噪系统用于满足舱内本底噪声及混响时间等要求。

本系统主要用于模拟通过座椅传递给试验人员的振动感受。总体设计指标如下：

1．振动频率：10~500Hz

2．最大加速度幅值：0.5g

3．座椅负载质量：250kg

4．座椅振动系统具备移动功能

本系统主要由机械台体、控制机柜、控制软件及专用线缆等组成。系统总体组成示意图如下图所示：

系统总体组成示意图
本方案运动平台系统可实现技术指标如下：

1) 负载重量25t，尺寸6.2m×4.9m（长×宽）；

2) 纵摇、横倾、偏航：角度±15°，角加速度±50°/s²，角速度10°/s；

3) 升降、侧向、纵向：最大位移±0.25m，最大加速度±2m/s²；线速度300mm/s；

4) 最大运动频率：5Hz；    

对于运动平台由于负载较重，可对平台舱体结合体试验区设置单独的房间，降低噪声对试验操控区的影响。

综合极端环境控制及仿真系统由总控服务器、模型仿真服务器和各分系统控制单元组成，总控服务器负责环境模拟的总体调度、时序控制、对各分系统下发控制指令；模型仿真服务器用于模拟环境场景的模型计算，为各执行系统提供输入具体输入参数，也可接入已有的仿真场景模型。

真空泵、制冷机等设备在系统运行时需要循环冷却水。循环冷却水要求需求如下：

a. 供水压力差：0.2MPa～0.4MPa；

b. 进口温度：15℃～25℃；

c. 水质要求PH值在6.0～8.0之间，碳酸钙浓度低于77ppm，循环水应清洁无杂质。

根据以上要求，循环冷却水配备冷却循环水机组，水温控制范围为5～50℃，满足设备使用要求。

主要用水设备统计

基建要求与改造

1 基建要求

环境温度：15℃～35℃；    

相对湿度：30～80％。

整个系统的用电主要包括真空泵、制冷机等工艺设备用电，以及计算机、数采仪器、照明系统、交换机、控制器等控制系统用电。主要用电设备包括：

主要用电设备统计