浅谈一种新型军用大三防空调设备的设计

柴贵华

(合肥通用制冷设备有限公司，安徽 合肥 230088)

军用方舱或装甲车在野外作业时，有可能受到核、生物、化学等武器的攻击而遭受污染，其特点为：以放射性落下灰、化学毒气、蒸气或有害生物气溶胶等形式悬浮在空气中，随风进入无防护设施的医疗方舱、装甲车，污染人员和设备，降低了医疗方舱的作业能力。通过在方舱或装甲车上安装军用大三防空调设备，不仅能够有效调控方舱或装甲车内的环境温度，确保电子设备等正常工作，而且能将外界空气环境中被污染的空气经滤毒通风装置净化后送人方舱或装甲车内，在舱内形成超压环境，阻止方舱外的污染空气通过密封不严的孔口、缝隙进入方舱，保护人员、设备不受污染。

常规的军用空调设备只有制冷、制热、除湿、通风和除尘等功能，主要用于调节方舱或装甲车内的温度，空调设备的蒸发侧不能完全密封，满足不了舱内超压或保压要求，不适用于三防（防核生化）方舱，其结构特征，如图l所示。

图1 无三防要求的军用空调设备结构示意图

为适应未来核生化战场环境的要求，某些方舱或装甲车必须有一定的核生化防护功能，也就是说在确定的核生化环境里，方舱或装甲车应能保护其内的人员和设备免遭杀伤或损坏，以确保完成作战任务。因此，对军用空调设备而言，不仅要确保方舱或装甲车内的环境温度，还要兼顾起方舱或装甲车内超压的建立及有毒物质的过滤吸附。新型军用大三防空调设备实现了这一复合型功能。

1 主要结构设计和技术参数

1.1 设计目标及技术要求

将空调系统、滤毒通风系统组合为整体，实现滤毒通风装置在军用空调设备体内的模块化集成，增加空调设备的复合型功能。该复合型空调设备不仅具有制冷、制热、除湿、通风和除尘等功能，还能够满足军用方舱或装甲车对“核、生、化”防护的要求，快速装卡等结构设计能适应快速反应的需要。

1.2 总体结构与组成

为满足上述要求，并参考同类装备的结构，确定该类复合型设备为分体式结构，主要是由空调系统和滤毒通风系统两部分组成，两者通过快速装卡的方式集成。

（1）空调系统

空调系统采取正压设计思路，将空调系统采用金属件进行物理隔离成两个单元，即内侧蒸发单元和外侧冷凝单元（图2）。两单元隔离后，利用空调系统外侧冷凝单元对外界空气进行热交换，而内侧蒸发单元是对舱室内进行空气热交换的原理，将内侧蒸发单元设计为密封腔体结构，如图2所示，蒸发器、离心风机集中放置在这一密封腔体中，考虑到空调系统的装配工艺及维修性，在密封腔体的合理位置设计维修口。而维修口的设计则采用迷宫式结构，如图3所示，利用压缩密封原理进行结构密封，同时，电气、制冷系统管件结构均采用连接器连接。

图2 空调系统结构示意图

图3 维修口迷宫式结构

（2）滤毒通风系统

滤毒通风系统由过滤净化单元和送风动力单元组成，如图4所示。过滤净化单元主要包含新型过滤吸收器、中效过滤器、风门等，送风动力单元主要包含加压风机等，两单元通过风道连接。该系统核心部分为新型过滤吸收器，主要用来过滤、吸附及化学反应中和，其工作原理为：在滤毒通风时，染毒空气从过滤吸收器的入口送入，先经过滤烟层滤除放射性灰尘、毒烟、毒雾、细菌气溶胶，然后经过滤毒层，再将毒剂蒸汽经物理吸附、化学吸着或催化分解全部脱除，最后将清洁无毒的空气通过出口送入密闭的车内形成超压，保障车内不受核生化战剂污染，人员不受伤害。

滤毒通风系统主要部件的选型：过滤吸收器选用FL250-1型，壳体尺寸为φ354×360mm，设计通风量为250m3/h。其滤器阻力、防毒时间等技术参数符合有关标准的要求口，外观结构如图4所示。加压风机选用EBM—G1G170-AB31-03型离心风机。

图4 过滤吸收器结构图

主要结构设计如图5所示，同样采用内侧蒸发单元的设计方法进行设计，将过滤净化单元和送风动力单元放置于密封腔体，中间通过板材隔离，维修口的设计采用迷宫式结构设计。

过滤净化单元密封性、维修性问题是该系统重点考虑的问题，根据过滤吸收器的壳体为光滑的圆柱形、空气进（出）风口均设置了密封圈等结构特性，将过滤净化单元设计为圆柱形通道腔体，腔体的端面设置凹槽，将过滤吸收器沿圆柱形通道推入，腔体的两密封端面凹槽与过滤吸收器契合。为此，在过滤吸收器的外侧设置一个压紧旋转门，门上设置凹槽以增加压紧门的刚度。为保证压紧可靠，压紧门上设置2个压紧锁，并使其可靠锁闭。这样一来，可使安装和更换等装配操作变得简单易行。

图5 滤毒通风系统结构图

（3）两大系统集成化设计

为实现两大系统快速装卡、集成，空调系统上设置快速装配螺栓，底部设置定位滑块，如图6所示；滤毒通风系统上设置快速装配支架Ⅰ和快速装配支架Ⅱ。在快速装卡过程中，只需要将滤毒通风系统通过滑块向前滑动，与空调系统上的快速装配螺栓契合后，用四个螺母固定即完成装卡。

图6 集成后整机结构图

2 结构特性

（1）空调系统和滤毒通风系统在结构设计上完全分开，保证了各组件的可维修和更换性。.

（2）空调系统和滤毒通风系统单体结构均采用了密封式结构，两者在单独使用时，均满足各类军用方舱或装甲车对“核、生、化”的防护要求，可根据用户要求进行选装。

（3）增加了各系统的模块化设计，各系统在非专业人员的操作下即可实现快速装卡及更换。

（4）两系统集成后，控制部分采用了多元化控制，根据不同的环境条件，可单独开启空调系统或滤毒通风系统，也可以两这同时开启。

（5）该新型军用大三防空调设备不仅简化了整车系统零部件的配套，更为整车系统结构设计减少了占用空间。

3 结束语

与原军用空调设备相比，该新型军用大三防空调设备不仅具有制冷、制热、除湿、通风和除尘等功能，还能够满足军用方舱或装甲车对“核、生、化”防护的要求，实现了快速装卡等结构设计能适应快速反应的需要。安装到军用方舱或装甲车上后，不仅简化了整车系统零部件的配套，更为整车系统结构设计减少了占用空间。试验、试用结果表明，新型军用大三防空调设备工作性能稳定，不仅能够有效调节舱室内的环境温度，而且能够向舱室内提供清洁的新风，形成稳定的超压环境。各项技术性能指标均达到了设计要求，并具有较好的可操作性和可维修性。

[1]GJB 1913A-2006，军用方舱空调设备通用规范[S].

[2]GJB 1629-1993，军事后勤装备防核、生物、化学武器通用规范[S].

[3]GJB 2062-1994，军用过滤吸收器通用规范[S].