項目背景

海軍潛艇里空間狹小、彌漫著高濃度二氧化碳、甲醛、TVOC等有毒有害物質(zhì)，不僅對艇員的身體健康產(chǎn)生影響，也會制約艇員遂行戰(zhàn)術(shù)任務的執(zhí)行能力。同時由于常年在海上訓練與生活，廣大官兵的日常變得十分枯燥乏味，長此以往而意志消沉?；诖?，研究院提出研發(fā)一種已密閉空間栽培技術(shù)為基礎(chǔ)的生態(tài)調(diào)理系統(tǒng)來對潛艇內(nèi)環(huán)境進行一定的調(diào)整，為潛艇官兵提供安全穩(wěn)定舒適的環(huán)境。

利用種植植物的方法去除二氧化碳，調(diào)節(jié)大氣成分，是潛艇大氣環(huán)境控制領(lǐng)域的一個未來發(fā)展方向。目前，在潛艇或水面艦船上俄美都有關(guān)于綠色植物培養(yǎng)種植研究和應用的相關(guān)報道，例如俄羅斯奧斯卡級潛艇。同時在與其環(huán)境相似的空間飛行器中進行了大量的植物培養(yǎng)研究與應用。美、俄等國通過利用國際空間站等航天器，成功地進行了植物培養(yǎng)，航天員已經(jīng)能夠吃上自己親手種植的新鮮蔬菜。

我國利用神舟系列飛船和目標飛行器以及實踐系列返回式衛(wèi)星進行了空間植物的培養(yǎng)研究，主要有生理生化和遺傳變異的研究，以及植物栽培技術(shù)、產(chǎn)量品質(zhì)和綠色新鮮蔬菜供應等研究。

2016年，空間實驗室任務中，2名航天員完成了我國首次空間植物栽培試驗，在特制的空間植物培養(yǎng)裝置中種植了9株生菜。光源采用紅藍綠組合LED光源。通過一系列特殊的植物培養(yǎng)技術(shù)，航天員在太空中可以以較小的勞動負荷，獲取自己培養(yǎng)的蔬菜。

                                                                                                 空間植物培養(yǎng)裝置

國內(nèi)針對航天的密閉系統(tǒng)植物培養(yǎng)試驗對于潛艇綠色植物培育具有重要的技術(shù)借鑒意義。2017年研究院工程技術(shù)部組織研發(fā)人員，借鑒研制空間植物培養(yǎng)裝置積累下來的先進技術(shù)、經(jīng)驗和最新的相關(guān)技術(shù)和材料發(fā)展成果，結(jié)合航天級空氣凈化技術(shù)，考慮潛艇的自身特點和邊界約束條件，成功研制出了兩款生態(tài)調(diào)理箱：TK-QY01立式生態(tài)調(diào)理箱與TK-QY02W臥式生態(tài)調(diào)理箱。

TK-QY01立式生態(tài)調(diào)理箱

TK-QY02W臥式生態(tài)調(diào)理箱

 目前，這兩款生態(tài)調(diào)理箱已在海軍某潛艇成功應用并平穩(wěn)運行，受到了海軍領(lǐng)導以及潛艇官兵的高度稱贊。

產(chǎn)品功能

植物具有吸收二氧化碳，生產(chǎn)氧氣的作用。通過光合作用，植物可以利用人體呼出的二氧化碳生產(chǎn)氧氣和碳水化合物，同時實現(xiàn)二氧化碳的凈化和氧氣的補充，提高了效率，節(jié)約了成本。

植物在凈化二氧化碳、補充氧氣的同時，還可以為官兵提供新鮮的果蔬，豐富官兵的食譜，實現(xiàn)一定程度的自給自足，緩解后勤補給壓力。

同時，植物代謝過程中可以吸收艇內(nèi)的甲醛等微量有害氣體，優(yōu)化潛艇內(nèi)的空氣質(zhì)量，為艇內(nèi)官兵創(chuàng)造更加優(yōu)質(zhì)的工作生活環(huán)境。而綠色植物對于艇內(nèi)單調(diào)的環(huán)境也起到很好地調(diào)節(jié)作用，對官兵而言是一種良好的心理支持。

技術(shù)特點

1)      根據(jù)潛艇的使用環(huán)境設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊牢固，質(zhì)量較輕。防水、防鹽霧、防腐蝕；

2)      具有營養(yǎng)液循環(huán)補給系統(tǒng)，獨特滴灌結(jié)構(gòu)可有效地減少水的蒸發(fā)；

3)      采用LED燈板提供光源，專業(yè)的光學配方，以較小的能耗保證植物的較快生長；

4)      配置空氣凈化器，采用航天級濾芯，可有效去除甲醛、TVOC等有害物質(zhì)；

5)      使用微電腦控制器，可根據(jù)預先設(shè)定自動控制各模塊開啟時間，減少了管理的工作量；

6)      具有燈光模式切換功能，管理人員維護時可將燈光切換到白光護眼模式。

應用方向

該系統(tǒng)不僅可以應用于潛艇，還可應用于水面艦艇、載人航天器、高山海島等極端環(huán)境，為人員提供蔬菜，改善生活工作環(huán)境。