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海拔3500米上的“生命之艙”
時間:2020-01-20 11:18:28    來源:科技日報    

   陶玉祥 王志鵬

  本報記者 盛 利 錢 力

  青藏高原、昆侖河畔,在海拔3540米、最低氣溫零下25攝氏度左右的格爾木納赤臺地區,主食加工方艙內,一臺設備正自動攪拌著面粉,隨后還將面團均勻分割成各式形狀。一會兒,一盤盤冒著熱氣的小面包便新鮮出爐。嘗一口,還帶著濃濃的奶油雞蛋香,給寒冷的環境帶來了不少暖意。

  不僅如此,針對高原高寒環境對災害現場安置裝備性能及自主保障的特殊需求,承擔“高原高寒地區災害現場安置裝備關鍵技術與裝備研究及應用示范”項目的中國人民解放軍陸軍勤務學院還研制了適用于高原高寒地區的主食加工、住宿、應急凈水、應急供油、垃圾和動物尸體處置、防疫洗消等六類技術保障裝備,構建起高原高寒地區災害現場安置裝備體系。

  克服“高原病”,突破低氧低溫等技術難題

  我國高原高寒地區面積廣闊,是世界上高原人口最多的國家。其中青藏高原境內面積240多萬平方公里,常住人口約1000萬,是地殼活動強烈、大地震頻發的地區,也是滑坡、泥石流等自然災害的高發區。近年來多次發生自然災害,造成巨大的人員傷亡和財產損失。能否研發出一整套適合高原高寒環境的災害現場生存保障裝備顯得十分重要,而克服裝備的“高原病”更是其中關鍵。

  “高原高寒地區具有氣壓低、氣溫低、氧氣含量低、溫差大、紫外線強等特點,在復雜環境應力場作用下裝備性能會加速退化。此外,在低氧濃度和低溫環境下,柴油機燃油混合燃燒過程中當量比和溫度偏離理想過程,導致功率下降、啟動困難。”項目負責人、陸軍勤務學院副研究員楊建勇告訴記者,團隊著重研究解決了兩個共性科學問題,包括低氧濃度條件高效燃燒機理和復雜環境應力場作用下的裝備性能退化機理。

  “高原環境動力增效的關鍵是提高發動機進氣量、促進柴油噴霧的均勻混合。” 楊建勇和團隊通過研究不同方式的高增壓比技術對發動機高原性能的影響,結合噴油控制參數以及發動機進排氣系統、燃燒系統的結構優化設計,提出了滿足高原高寒地區災害現場安置裝備需要的小型柴油機高原動力增效控制策略和低溫冷啟動策略,研制出環境自適應的高性能電控柴油燃燒機。據介紹,該小型柴油機可實現在海拔3000米條件下功率恢復至平原功率的95%以上,在零下25攝氏度條件下啟動時間小于5秒,滿足裝備在高原地區的動力需求。

  而針對關鍵機電部件高原高寒環境適應性問題,項目組開展了充分的高原性能模擬試驗和理論分析研究,建立高原高寒環境適應性驗證與評價模型,為實現環境適應性設計與評價奠定了基礎。

  六套9臺裝備,構建災害安置保障全鏈條解決方案

  解決了高原環境下的動力增效及性能退化問題,裝備研發具備了技術基礎。

  記者在納赤臺現場看到,高原高寒地區主食加工方艙、住宿方艙、應急凈水方艙、應急供油方艙、垃圾和動物尸體處置方艙、防疫洗消方艙六套共9臺裝備,分別針對災害現場安置不同需求,構成了一體化、全鏈條的保障系統。

  主食加工方艙可進行面粉進料、和面、面團預醒、分割成形、面包胚醒發、烘烤及輸送、成品面包包裝等面包全過程的生產,在連續批量生產的條件下,每小時可加工1000個以上主食面包,解決災害現場500名安置人員的吃飯問題;住宿方艙具備變壓吸附制氧、彌散供氧、快速展收、綜合保暖等功能,綜合考慮人體生理學效應,滿足不同海拔下方艙中最佳溫度、氧氣濃度等指標,方艙擴展后滿足20人的住宿和使用要求;應急凈水方艙運用低溫低(高)濁水微漩渦混凝技術、高適應性陶瓷膜凈化技術、高效保溫及快速加熱技術,可適應Ⅳ類以上地表水及苦咸水,每小時產水量超過2立方米……

  此外,該系列方艙的外形尺寸均符合20英尺標準集裝箱要求,能夠實現不同裝備的標準化集裝集成和裝卸運輸,滿足高原高寒地區災害現場安置基本生存保障需求。在應用示范評估會上,專家們表示,在各專項技術突破的同時,能夠系統化構建如此全面的集成式方艙保障組合,滿足快速展收、機動部署等多方面需求,難能可貴。

  推進成果應用轉化,為高原高寒地區提供綜合技術保障

  “我國應急技術裝備總體處于起步階段,適用高原高寒環境的應急技術與裝備則更加薄弱。” 楊建勇告訴記者,開展高原高寒條件下應急救援關鍵技術研究,研制災害現場安置成套裝備,提升災害現場救援保障能力,是我國救災應急領域面臨的特殊而現實的重大問題。

  “項目的一些成果除災害救援外,主食加工、住宿、應急凈水、應急供油等方艙,還可廣泛用于野外工程建設、邊遠小散地區臨時生活保障等。”楊建勇說。

  楊建勇向記者一一列舉了這些裝備的應用前景。垃圾和動物尸體處置方艙,是國內最新開發的多功能機動高效環保裝備,有廣闊的市場需求。研制的高原小型增壓柴油機、自適應電動柴油燃燒器、低能耗變壓吸附制氧機、垃圾和動物尸體一體化焚燒爐、多組分焚燒煙氣處理裝置等核心關鍵部件,可作為配套部件廣泛用于其他民用裝備。裝備研發中突破的關鍵技術,如大空間集成房屋綜合保暖、低溫條件消殺劑復配等關鍵技術,通過成果轉化應用,將為相關領域工程建設、新產品開發及產品技術升級等提供技術支持。

編輯:張茜
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