低压舱

低压舱，又称“气压舱”，是模拟高空低气压环境的大型实验设备。它可用于研究低气压与缺氧的影响及其防护措施，以及用于对飞行人员、航天员等进行高空生理训练、缺氧耐力检查和医学鉴定等工作。早在十九世纪七十年代，法国生理学家Paul Bert最先创立了应用低压舱进行人体和动物高空生理研究的实验方法。本世纪以来，随着航空与空间技术的发展，在普通低压舱的基础上又相继发展了各种专门类型的低压舱，如迅速减压舱、低压调温舱、密闭模拟舱和太空舱（宇宙舱）等。简单的普通低压舱仅由金属密闭容器、抽气系统及少量仪表组成，开动真空泵即可在容器内造成一定低气压条件； 而空间科学专用的大型低压舱则为采用各种先进技术的综合设备。本条介绍普通低压舱及迅速减压舱。
普通低压舱 由舱体、抽气系统、监控系统、供氧系统及有关设备组成。舱体由钢板焊接而成，包括联成套间而各有一个气密门的主舱和过渡舱，后者也称“气锁”(Airlock)。主舱是主要实验场所。过渡舱在主舱之前，是低气压实验进行期间进、出主舱的通道，可在主舱内仍保持低气压的条件下，供有关人员进、出和紧急救援之用。低压舱减压后要承受很大的外部压力。例如，减压到相当于5500m高度时，舱内外压差即达1/2大气压，此时舱壁和舱门都要承受5000kg/m2的外部压力。因舱体和舱门均须具有较大强度，而圆形结构耐外压性能较好，故舱的壳体大多作成圆筒形，直径一般为2.5～3.0m。舱壁和舱门上设有观察窗，供观察舱内情况之用。在舱壁的适当位置上安装供连通气导仪表和氧气源用的各种气密接嘴，以及引接功率线和信号线的接线柱。低压舱舱门均为向外开，当舱内气压低于舱外时，掩闭的门被自动压紧(或“吸”紧)。实验期间，当主舱已经减压时，即应将主舱门已锁紧的门闩退开，当过渡舱随后也减压到接近主舱压力时，主舱门便会自动松开而使主舱和过渡舱的压力平衡。主舱和过渡舱的舱壁上还装有送物窗（传递窗），专供实验期间舱内、外相互传送物品用。其工作原理和操作程序与过渡舱类似。但送物窗的里、外两个气密盖却是分别向舱里和舱外方向开启的，并应装设连锁机构，以保证实验期间在外盖开启时，舱内人员打不开里盖，以防止操作差错造成事故。

图1 低压舱

低压舱的抽气系统包括有足够流量的真空泵和有关管路及阀门。泵组的规格性能要求视舱的性能而定。舱内抽气减压为“上升”，进气复压为“下降”。主舱的“上升”和“下降”速度视实验需要由阀门调节控制。低压舱“上升”到预定高度后，常规实验期间容许用较小功率的真空泵保持舱内有一定的通气量，换气率通常规定为每人每分钟10m³左右。由于咽鼓管的解剖结构特点，舱的“上升”速度一般不受人体生理条件限制；“下降”速度则应能按需要调控。人的中耳通气功能一般能适应2～3mmHg/s的外界气压升高变化。紧急情况下可打开舱的应急进气阀，其下降速度可达26mmHg/s。低压舱真空泵组应就近另设机房，以减少噪声干扰和油雾污染。舱内噪声一般应控制在60dB以下，必要时可在管路上安装消声器。有些适于生命保障系统和航空、航天特种服装试验用的大高度低压舱，除使用机械泵组外，还装有扩散泵，后者应紧靠舱体，以减少管路死腔容积。
低压舱的监控台应设在舱的近旁，台上装有高度表、升降速度表、时钟、信号铃、信号灯、闭路电视、录音、录相设备，和有关舱内气体环境以及人体生理参数的监测、记录设备，以便集中控制、指挥、观测和记录实验结果。简易型低压舱则可将主要仪表和控制阀拼成一个仪表板装在舱壁前。低压舱内还可装置高度表和升降速度表，必要时可对舱内受试者给出假的读数显示，以进一步鉴别心理因素等所造成的假象。为了适应一些长时间低压环境实验的需要及进一步提高实验工作的质量和效率，还可装置各种自动控制设备，如利用气压调节器配合电磁阀作高度自动控制，其精度可达±0.5mmHg；还可在气压调节器上装设上、下限监守触点，以便在舱内压力失控时报警。
低压舱内应配备与舱的升限相适应的氧气系统。夜视力和暗适应等视觉功能对缺氧均极为敏感，如在3000m高度，须比在地面增加亮度约60%，始可获得同等的主观亮度感觉。故舱内照明应为可调，对涉及视觉功能的实验，尤应考虑此项因素。
一般低压舱门仅装有单密封圈，低压舱“上升”时，仍会有少量气体由外向舱内渗入。如拟用一般低压舱进行密闭环境和生态学实验，则舱门应装双层密封圈，使漏气方向同飞行器密闭舱由里向外漏气方向相一致，并使漏气量减至最低(参见“太空舱和密闭模拟舱”)。
迅速减压舱 减压速率非常快的减压过程称“迅速减压”，也称“爆炸减压”。迅速减压舱即是模拟飞机密封增压座舱和飞船密闭座舱突然破损发生迅速减压情况的实验设备。有一种设计形式是将一个容积较小而又不带过渡舱的低压舱（模拟密封增压座舱）经一粗大管道(内径300～500mm)与一能“上升”到更高高度的大型容器 (称“负压筒”，模拟高空环境)相连接。低压舱与负压筒的容积比例一般约为1:45。粗管道内装有一个可快速爆破的闸片（板）机构。靠近闸片（板）的两侧各安装一个通径与闸片（板）相等的大闸阀，靠近低压舱一侧者为快动作阀。在闸片（板）完整而两侧闸阀开启的情况下，当人为地将闸片（板）爆破时，低压舱内的气体即急速流向负压筒，两者压力迅速达到平衡，以此模拟密封增压座舱在高空突然破损时的迅速减压情况。闸片（板）可用塑料尼龙膜或醋酸纤维薄片等制成，由按电钮投射刃具将其戳破。也可用钢化玻璃板制成，按电钮引爆小药弹推动小撞针将其击破(如航空小爆药枪，但高浓度氧环境下不宜使用)。减压时间的长短、减压后的终高度以及减压严重程度等，取决于舱的容积、初始上升停留高度、爆破孔面积以及舱与筒的容积比例和压差等因素。爆破孔的大小由贴近闸片（板）的定径孔板调节控制。迅速减压时间曲线用高灵敏度传感器和振子示波器等检测记录。在不同呼吸时相发生迅速减压时，其影响后果不完全一样。这种爆破装置可准确控制减压时间，使其恰好发生在呼吸周期的某一指定时相。靠近闸片（板）的两个大闸阀起两种作用：
❶实验准备阶段，在两个闸阀都关闭的情况下，低压舱、负压筒和闸片（板）爆破机构互相隔离，故舱和筒可分别单独“上升”停留，闸片（板）可自由装卸。还可对已就位的闸片（板）两侧给予一定的气压差以进行预考验，防止实验期间闸片（板）意外自爆。
❷迅速减压后，可以在数秒钟内将快动作阀完全关闭，使舱和筒的通道重新隔断，以便万一低压舱内出现意外情况而需应急“下降”时，不致因舱与大负压筒联通而使“下降”时间延长。
低压舱迅速减压时舱内会出现瞬间雾气（因绝热膨胀）和响声，与空中实际减压情况相似，故迅速减压舱也可用于飞行人员高空生理训练和迅速减压体验，以提高其空中应急能力。此外，还可用于评价供氧装备和加压服、航天服的性能。

操作控 小型低 闸片（板） 大负压筒
制系统 压 舱 爆破装置 大负压筒

图2 迅速减压舱示意图

1. 进气阀 2. 高度表 3. 快动作大闸阀 4. 撞针5.可爆破闸片（板） 6. 有盖气密箱 7. 大闸阀8. 粗管道 9. 供氧管路 10. 抽气阀 11. 小管路（预压差考验用）

迅速减压舱还可有其它设计形式。如有的实验室将较简易爆破装置安装在普通低压舱的主舱门上，将过渡舱当作模拟的增压座舱，主舱当作负压筒，用以进行迅速减压实验。由于过渡舱与主舱的容积比不可能太高，故迅速减压后的终高度受到限制。又如，将能耐受真空负压的小容器作为动物舱，用粗而尽量短的管子连接到普通低压舱上，管道上安装简易爆破装置或快速动作阀（如金属大型旋塞），即组成动物用简易迅速减压舱，其迅速减压的终高度可接近该低压舱的升限高度。

低压舱low pressure chamber

亦称“气压舱”。模拟高空低气压环境的大型实验设备。一般由舱体、抽气系统、监控系统、供氧系统及有关设备组成。主要用于： (1) 低气压与缺氧对人体的影响及其防护的研究。(2) 飞行员、航天员的高空生理训练。(3) 缺氧耐力检查。(4) 医学鉴定等。

低压舱

亦称“气压舱”。模拟高空低气压环境的一种大型实验设备。一般由舱体、抽气系统、监控系统、供氧系统及有关设备组成。主要用于： (1) 低气压与缺氧对人体的影响及其防护的研究；(2) 飞行员、航天员的高空生理训练；(3) 缺氧耐力检查；(4) 医学鉴定等。