淺談一種新型軍用大三防空調(diào)設(shè)備的設(shè)計(jì)

柴貴華

(合肥通用制冷設(shè)備有限公司，安徽 合肥 230088)

軍用方艙或裝甲車(chē)在野外作業(yè)時(shí)，有可能受到核、生物、化學(xué)等武器的攻擊而遭受污染，其特點(diǎn)為：以放射性落下灰、化學(xué)毒氣、蒸氣或有害生物氣溶膠等形式懸浮在空氣中，隨風(fēng)進(jìn)入無(wú)防護(hù)設(shè)施的醫(yī)療方艙、裝甲車(chē)，污染人員和設(shè)備，降低了醫(yī)療方艙的作業(yè)能力。通過(guò)在方艙或裝甲車(chē)上安裝軍用大三防空調(diào)設(shè)備，不僅能夠有效調(diào)控方艙或裝甲車(chē)內(nèi)的環(huán)境溫度，確保電子設(shè)備等正常工作，而且能將外界空氣環(huán)境中被污染的空氣經(jīng)濾毒通風(fēng)裝置凈化后送人方艙或裝甲車(chē)內(nèi)，在艙內(nèi)形成超壓環(huán)境，阻止方艙外的污染空氣通過(guò)密封不嚴(yán)的孔口、縫隙進(jìn)入方艙，保護(hù)人員、設(shè)備不受污染。

常規(guī)的軍用空調(diào)設(shè)備只有制冷、制熱、除濕、通風(fēng)和除塵等功能，主要用于調(diào)節(jié)方艙或裝甲車(chē)內(nèi)的溫度，空調(diào)設(shè)備的蒸發(fā)側(cè)不能完全密封，滿足不了艙內(nèi)超壓或保壓要求，不適用于三防（防核生化）方艙，其結(jié)構(gòu)特征，如圖l所示。

圖1 無(wú)三防要求的軍用空調(diào)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

為適應(yīng)未來(lái)核生化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的要求，某些方艙或裝甲車(chē)必須有一定的核生化防護(hù)功能，也就是說(shuō)在確定的核生化環(huán)境里，方艙或裝甲車(chē)應(yīng)能保護(hù)其內(nèi)的人員和設(shè)備免遭殺傷或損壞，以確保完成作戰(zhàn)任務(wù)。因此，對(duì)軍用空調(diào)設(shè)備而言，不僅要確保方艙或裝甲車(chē)內(nèi)的環(huán)境溫度，還要兼顧起方艙或裝甲車(chē)內(nèi)超壓的建立及有毒物質(zhì)的過(guò)濾吸附。新型軍用大三防空調(diào)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了這一復(fù)合型功能。

1 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)參數(shù)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及技術(shù)要求

將空調(diào)系統(tǒng)、濾毒通風(fēng)系統(tǒng)組合為整體，實(shí)現(xiàn)濾毒通風(fēng)裝置在軍用空調(diào)設(shè)備體內(nèi)的模塊化集成，增加空調(diào)設(shè)備的復(fù)合型功能。該復(fù)合型空調(diào)設(shè)備不僅具有制冷、制熱、除濕、通風(fēng)和除塵等功能，還能夠滿足軍用方艙或裝甲車(chē)對(duì)“核、生、化”防護(hù)的要求，快速裝卡等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能適應(yīng)快速反應(yīng)的需要。

1.2 總體結(jié)構(gòu)與組成

為滿足上述要求，并參考同類(lèi)裝備的結(jié)構(gòu)，確定該類(lèi)復(fù)合型設(shè)備為分體式結(jié)構(gòu)，主要是由空調(diào)系統(tǒng)和濾毒通風(fēng)系統(tǒng)兩部分組成，兩者通過(guò)快速裝卡的方式集成。

（1）空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)采取正壓設(shè)計(jì)思路，將空調(diào)系統(tǒng)采用金屬件進(jìn)行物理隔離成兩個(gè)單元，即內(nèi)側(cè)蒸發(fā)單元和外側(cè)冷凝單元（圖2）。兩單元隔離后，利用空調(diào)系統(tǒng)外側(cè)冷凝單元對(duì)外界空氣進(jìn)行熱交換，而內(nèi)側(cè)蒸發(fā)單元是對(duì)艙室內(nèi)進(jìn)行空氣熱交換的原理，將內(nèi)側(cè)蒸發(fā)單元設(shè)計(jì)為密封腔體結(jié)構(gòu)，如圖2所示，蒸發(fā)器、離心風(fēng)機(jī)集中放置在這一密封腔體中，考慮到空調(diào)系統(tǒng)的裝配工藝及維修性，在密封腔體的合理位置設(shè)計(jì)維修口。而維修口的設(shè)計(jì)則采用迷宮式結(jié)構(gòu)，如圖3所示，利用壓縮密封原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)密封，同時(shí)，電氣、制冷系統(tǒng)管件結(jié)構(gòu)均采用連接器連接。

圖2 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 維修口迷宮式結(jié)構(gòu)

（2）濾毒通風(fēng)系統(tǒng)

濾毒通風(fēng)系統(tǒng)由過(guò)濾凈化單元和送風(fēng)動(dòng)力單元組成，如圖4所示。過(guò)濾凈化單元主要包含新型過(guò)濾吸收器、中效過(guò)濾器、風(fēng)門(mén)等，送風(fēng)動(dòng)力單元主要包含加壓風(fēng)機(jī)等，兩單元通過(guò)風(fēng)道連接。該系統(tǒng)核心部分為新型過(guò)濾吸收器，主要用來(lái)過(guò)濾、吸附及化學(xué)反應(yīng)中和，其工作原理為：在濾毒通風(fēng)時(shí)，染毒空氣從過(guò)濾吸收器的入口送入，先經(jīng)過(guò)濾煙層濾除放射性灰塵、毒煙、毒霧、細(xì)菌氣溶膠，然后經(jīng)過(guò)濾毒層，再將毒劑蒸汽經(jīng)物理吸附、化學(xué)吸著或催化分解全部脫除，最后將清潔無(wú)毒的空氣通過(guò)出口送入密閉的車(chē)內(nèi)形成超壓，保障車(chē)內(nèi)不受核生化戰(zhàn)劑污染，人員不受傷害。

濾毒通風(fēng)系統(tǒng)主要部件的選型：過(guò)濾吸收器選用FL250-1型，殼體尺寸為φ354×360mm，設(shè)計(jì)通風(fēng)量為250m3/h。其濾器阻力、防毒時(shí)間等技術(shù)參數(shù)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求口，外觀結(jié)構(gòu)如圖4所示。加壓風(fēng)機(jī)選用EBM—G1G170-AB31-03型離心風(fēng)機(jī)。

圖4 過(guò)濾吸收器結(jié)構(gòu)圖

主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示，同樣采用內(nèi)側(cè)蒸發(fā)單元的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將過(guò)濾凈化單元和送風(fēng)動(dòng)力單元放置于密封腔體，中間通過(guò)板材隔離，維修口的設(shè)計(jì)采用迷宮式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

過(guò)濾凈化單元密封性、維修性問(wèn)題是該系統(tǒng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，根據(jù)過(guò)濾吸收器的殼體為光滑的圓柱形、空氣進(jìn)（出）風(fēng)口均設(shè)置了密封圈等結(jié)構(gòu)特性，將過(guò)濾凈化單元設(shè)計(jì)為圓柱形通道腔體，腔體的端面設(shè)置凹槽，將過(guò)濾吸收器沿圓柱形通道推入，腔體的兩密封端面凹槽與過(guò)濾吸收器契合。為此，在過(guò)濾吸收器的外側(cè)設(shè)置一個(gè)壓緊旋轉(zhuǎn)門(mén)，門(mén)上設(shè)置凹槽以增加壓緊門(mén)的剛度。為保證壓緊可靠，壓緊門(mén)上設(shè)置2個(gè)壓緊鎖，并使其可靠鎖閉。這樣一來(lái)，可使安裝和更換等裝配操作變得簡(jiǎn)單易行。

圖5 濾毒通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（3）兩大系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)兩大系統(tǒng)快速裝卡、集成，空調(diào)系統(tǒng)上設(shè)置快速裝配螺栓，底部設(shè)置定位滑塊，如圖6所示；濾毒通風(fēng)系統(tǒng)上設(shè)置快速裝配支架Ⅰ和快速裝配支架Ⅱ。在快速裝卡過(guò)程中，只需要將濾毒通風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)滑塊向前滑動(dòng)，與空調(diào)系統(tǒng)上的快速裝配螺栓契合后，用四個(gè)螺母固定即完成裝卡。

圖6 集成后整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 結(jié)構(gòu)特性

（1）空調(diào)系統(tǒng)和濾毒通風(fēng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上完全分開(kāi)，保證了各組件的可維修和更換性。.

（2）空調(diào)系統(tǒng)和濾毒通風(fēng)系統(tǒng)單體結(jié)構(gòu)均采用了密封式結(jié)構(gòu)，兩者在單獨(dú)使用時(shí)，均滿足各類(lèi)軍用方艙或裝甲車(chē)對(duì)“核、生、化”的防護(hù)要求，可根據(jù)用戶(hù)要求進(jìn)行選裝。

（3）增加了各系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)在非專(zhuān)業(yè)人員的操作下即可實(shí)現(xiàn)快速裝卡及更換。

（4）兩系統(tǒng)集成后，控制部分采用了多元化控制，根據(jù)不同的環(huán)境條件，可單獨(dú)開(kāi)啟空調(diào)系統(tǒng)或?yàn)V毒通風(fēng)系統(tǒng)，也可以?xún)蛇@同時(shí)開(kāi)啟。

（5）該新型軍用大三防空調(diào)設(shè)備不僅簡(jiǎn)化了整車(chē)系統(tǒng)零部件的配套，更為整車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了占用空間。

3 結(jié)束語(yǔ)

與原軍用空調(diào)設(shè)備相比，該新型軍用大三防空調(diào)設(shè)備不僅具有制冷、制熱、除濕、通風(fēng)和除塵等功能，還能夠滿足軍用方艙或裝甲車(chē)對(duì)“核、生、化”防護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)了快速裝卡等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能適應(yīng)快速反應(yīng)的需要。安裝到軍用方艙或裝甲車(chē)上后，不僅簡(jiǎn)化了整車(chē)系統(tǒng)零部件的配套，更為整車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了占用空間。試驗(yàn)、試用結(jié)果表明，新型軍用大三防空調(diào)設(shè)備工作性能穩(wěn)定，不僅能夠有效調(diào)節(jié)艙室內(nèi)的環(huán)境溫度，而且能夠向艙室內(nèi)提供清潔的新風(fēng)，形成穩(wěn)定的超壓環(huán)境。各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并具有較好的可操作性和可維修性。

[1]GJB 1913A-2006，軍用方艙空調(diào)設(shè)備通用規(guī)范[S].

[2]GJB 1629-1993，軍事后勤裝備防核、生物、化學(xué)武器通用規(guī)范[S].

[3]GJB 2062-1994，軍用過(guò)濾吸收器通用規(guī)范[S].