车载卫生处理装置的研制

刘晓峰，韩卫敏，李 宁，谭立龙，罗思源，武海明

车载卫生处理装置的研制

刘晓峰，韩卫敏，李 宁，谭立龙，罗思源，武海明

目的：根据远程人员输送、长途行军和城市作战等情况的需要，研制一套新型车载卫生处理装置。方法：采用机械式走袋机构，配置座圈、外壳、储污盒以及高强度耐腐蚀塑料袋作为储污袋，通过电控系统对走袋机构的运转和装置整体功能的实现进行控制。结果：新型车载卫生装置安装使用方便，不需用水冲洗且不占用有限的装甲车内空间，有效解决了乘载员在长时间滞留舱室时出现的呕吐和生理排便问题。结论：该装置质量轻、体积小、环境适应性强、操作使用方便，对于改善装甲车辆舱室内人机环境、提高军队在复杂作战环境中的持续作战能力具有重要的意义。

车载；卫生处理装置；走袋机构；废物处理

0 引言

装甲车辆作为地面作战的主要突击力量，在战场突击、部队输送、局势控制等方面起着重要作用。在执行长途行军、突击作战、城市作战、大型集会和突发事件现场局面控制等任务时，乘载员往往受命不得离开车辆和现场，因此，伴随任务需求相应产生的战士生理排泄问题难以解决。

为保障装甲车乘载员的生理需要，在充分有效地利用装甲车舱室内空间基础上，利用座椅位置，研制了一种新型装甲车车载卫生处理装置。该装置平常状态可作为一个普通座椅，根据生理使用需要时，翻开皮革坐垫即可成为卫生处理装置。根据试验测试，该装置可满足装甲车辆的环境适应性、电磁兼容性等特殊要求。该装置的推广应用，对于改善装甲车辆舱室内人机环境、提高我军在复杂作战环境中的持续作战能力具有重要的意义。

1 车载卫生处理装置的设计

1.1 总体构造

车载卫生处理装置由电路系统、主机系统、储污系统及安装支架组成，利用安装支架固定于车内某个座椅位置下的舱室地板上，当有排便等需求时翻开座椅垫即可使用。该装置的箱桶采用3 mm防锈铝板制作，表面阳极化处理后喷漆，有效避免生锈与磨损；安装支架是装置与整车的安装接口。采用分体设计，地板以上为坐垫和主机系统，地板以下为储污盒，2个部分通过安装支架连接（如图1所示）。

图1 乘载员卫生处理装置示意图

1.2 电路系统

电路系统包括程序控制电路板、光电感应开关、低速直流可逆电动机，对走袋机构的运转和装置整体功能的实现进行控制。为保证系统的可靠性，走袋机构的控制电路板中还加入了短延时保护与长延时保护。短延时保护的功能是保证每次运行开始的前2.5 s内光电开关信号无效，是为了避免挡片在远离光电开关时发生振动造成光电开关误动作。长延时保护是在光电开关失效时走袋机构持续运行不停止的情况下，连续运行100 s时控制电路板强制停止切断电动机，停止走袋机构运行，保证系统安全。

1.3 主机系统

主机系统包括座圈、走袋机构、箱体部件。走袋机构为装置核心部件，通过其运转保证排泄物的顺利下行。走袋机构的转轴采用扭力杆总成设计，上弯臂下端嵌于梅花飞轮的十字臂的卡槽内，折弯处设计有回位扭转弹簧。当中轴运转，每组夹杆相互接触时，上弯臂在电动机的带动下靠扭转弹簧的作用相互接触并折弯；当夹杆分开时，上弯臂靠扭转弹簧的作用自动回弹到原位。

1.4 储污系统

储污系统包括储污盒和高强度耐腐蚀储污袋，保证排泄物的安全存储。装有排泄物的储污袋暂存在储污盒中。储物盒采用下沉式设计，安装时在车辆地板上开一个与储污盒相同大小的开口，将储污盒“沉入”开口中，节省使用空间。同时，储污盒内部采用流线型设计，以免对储污袋造成划伤。

1.5 工作原理

车载卫生处理装置的储污袋套在座圈上，袋子尾端夹在走袋机构的夹杆之间。按下工作按钮，电动机带动走袋机构转轴转动，并同时带动夹杆向下拉动储污袋完成一次走袋和密封工作。储污袋下行并存于储污盒内，储存的排泄物在合适的时机打结后进行二次处理。工作原理如图2所示。

图2 车载卫生处理装置工作原理图

2 车载卫生处理装置的战技指标要求及试验结果

2.1 基本性能试验

主要进行了卫生处理装置外廓尺寸测定、质量测定、更换周期测定、功率测定、电压测定试验，试验数据和结果评定见表1。试验结果表明，车载卫生处理装置的基本性能达到规定的战术技术指标要求。

表1 车载卫生处理装置基本性能试验结果

2.2 环境适应性试验

环境适应性试验进行了振动试验、冲击试验、湿热试验、盐雾试验以及高低温工作和贮存试验，均满足GJB 150.16—2009《军用设备环境试验方法 振动试验》[1]、GJB 150.18—2009《军用设备环境试验方法 冲击试验》[2]、GJB 150.9—2009《军用设备环境试验方法 湿热试验》[3]、GJB 150.11—2009《军用设备环境试验方法 盐雾试验》[4]的相关要求；在55℃高温环境下和-10℃低温环境下分别保存2 h，卫生处理装置能够正常工作。试验结果表明，车载卫生处理装置的环境适应性达到规定的战术技术指标要求。

2.3 电磁兼容性试验

在实验室对乘载员卫生处理装置进行了电磁兼容性试验，试验结果表明，电磁兼容性满足GJB151A—1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》[5]的要求。

2.4 可靠性试验

2台车载卫生处理装置随车行驶7 200 km，共进行了550次可靠性试验，试验过程中没有出现关联故障，平均故障间隔时间（mean time between failure，MTBF）的验证区间下限为502次，置信度C=33%，可靠性达到平均故障间隔次数≥500次的战术技术指标要求。

2.5 储污塑料袋胀气试验

该试验表明储物塑料袋满足使用要求，在使用过程中不会出现漏液、胀气的情况。

3 使用注意事项

使用前如发现储污袋破损、潮湿或因外界因素导致被污染，应禁止使用该装置，更换储污袋后再行使用；使用前应先按下电源按钮，确认电源指示灯正常后方可使用；在使用过程中，切勿将坚硬或锋利物品置于走袋机构中，以免划破储污袋造成污物外泄或损坏走袋机构；当储污袋使用次数满5次或第一次使用后5 h，应更换储污袋。

4 结语

车载卫生处理装置是一种免冲洗环保坐便器。该装置由电路系统、主机系统、储污系统及安装支架组成，利用安装支架固定于车内某个座椅位置下的舱室地板上，当有排便等需求时翻开座椅垫即可

（►►►►）（◄◄◄◄）使用，使用后可恢复座椅状态。该装置有效解决了乘载员在长时间滞留舱室时出现的呕吐和生理排便问题，保证了乘载员的持续作战能力。

车载卫生处理装置的研究主要集中于长途客车、火车及舰艇等，目前所研制的产品大多需要用水冲洗[6-7]。近年来，随着我国载人航天事业的快速发展，科研工作者对太空中宇航员尿液和粪便的回收处理进行了深入研究，主要以负压收集存储为手段[8]。本文中研制的车载卫生处理装置主要应用于装甲车辆，性能稳定、工作可靠、环境适应性好、操作使用方便，且不需要用水冲洗，各项性能达到规定的战术技术指标和使用要求，装备部队后得到了广泛好评；同时，在研制与开发过程中，保留了必要的使用功能，对冗余功能进行了删除，简化了加工工艺。该装置对于改善装甲车辆舱室内人机环境、提高我军在复杂作战环境中的持续作战能力具有重要的意义。

[1]GJB 150.16—2009 军用设备环境试验方法 振动试验[S].

[2]GJB 150.18—2009 军用设备环境试验方法 冲击试验[S].

[3]GJB 150.9—2009 军用设备环境试验方法 湿热试验[S].

[4]GJB 150.11—2009 军用设备环境试验方法 盐雾试验[S].

[5]GJB 151A—1997 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求[S].

[6]易柏军，周敬宣，张知予，等.豪华客车节水真空卫生间[J].真空，2006，43（1）：67-69.

[7]张卫东，郑海斌，汪正清，等.舰用增压冲洗式节水集便装置研制[J].机电工程技术，2011，43（5）：95-97.

[8]汤兰祥，高峰，邓一兵，等.中国载人航天器环境控制与生命保障技术研究[J].航天医学与医学工程，2008，21（3）：167-174.

（收稿：2014-09-07 修回：2014-12-14）

Development of waste treatment equipment in vehicle

LIU Xiao-feng,HAN Wei-min,LI Ning,TAN Li-long,LUO Si-yuan,WU Hai-ming
（Division of Science and Research,Health Research Institute of Ordnance industry,Xi'an 710065,China）

ObjectiveTo develop a vehicle-mounted waste treatment equipment for the expeditioner and etc.MethodsThe equipment was composed of a mechanical bag-delivering mechanism,a retainer,a shell,a waste-storing box and high-strength and corrosion-resistant plastic bags for waste storing.An electric control system was used to regulate the bag-delivering mechanism and the equipment itself.ResultsThe equipment was easy to install and operate,and had no need for water and large space in the armored vehicle,which could be used to meet the physiological requirements of the persons in the vehicle.ConclusionThe equipment gains advantages in weight,volume,environmental adaptability and operation,and is of great significance for enhancing the environment in the vehicle and the sustainability in complex combat environment.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（7）：47-48，148]

vehicle-mounted;waste treatment equipment;bag-delivering mechanism;waste treatment

R318.6；R118

A

1003-8868（2015）07-0047-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.07.047

专 利：国家发明专利（ZL 201010561388.4）

刘晓峰（1965—），男，处长，高级工程师，主要从事生命保障系统的研究与开发工作，E-mail：liuxfeng521@163.com。

710065西安，兵器工业卫生研究所科研处（刘晓峰，韩卫敏，李宁，谭立龙，罗思源，武海明）