潜海不背氧气 哈工大学生造出“人工鳃”

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 08:19:55
  2007-04-03   http://www.hrbtv.net/Html/20074814131-1.html

     人类以后进入深海潜水不必再背着沉重的钢制氧气瓶,可以利用海水中的空气进行呼吸。近日,哈尔滨工业大学市政环境与工程学院的两名学生,利用减压释放的原理,提取出海水中的氧气,研制出新型的水下呼吸器。此项研究尚属国内空白。
  记者在哈工大市政环境与工程学院的实验室见到这台新型水下呼吸器。它长约40厘米、宽约20厘米,外壳由硬质塑料制成,大小跟一个灭火器差不多,由一个背在身后的空气提取装置和呼吸罩两部分构成,重约5公斤。

  冯文涛和刘旸是这台新型水下呼吸器的研制者,都是哈尔滨工业大学市政环境与工程学院给水排水工程与科学专业四年级的学生。

  他们说,通过减压释放的原理,这个装置可以将海水中的氧气提取出来。当人背着这种水下呼吸器潜入二三十米深的海底时,海水就从空气提取装置的进水口涌入。这时,该装置内4个角的4台活塞动力装置开始工作,经过活塞运动,将海水内部压强降低,通过压力分离出空气。然后,这些空气进入处在装置中间的气体净化室,经过净化物质过滤后,杂质被去除并从排水口排出,剩下的就是可供人直接吸收的氧气。最后通过面罩的传输,供潜水者呼吸。

  作为该项研究的指导教师,哈工大市政环境与工程学院韩洪军教授介绍,“新型水下呼吸器”就是用减压的方式释放并获取海水中溶解的大量氧气,直接供给人呼吸。

  据了解,从2006年7月份起,冯文涛和刘旸就着手研发该装置。第一步是绘图,他们先将所有的装置罗列出来,然后按照功能、用途布局。经过10多天的计算、试验,他们在电脑上完成“新型水下呼吸器”的模型。为了清楚地计算出海底的压力,他们买来40米长的PVC管,将调配出的“人工海水”灌入管内,通过压力表,测算出不同米数时海水的含氧量。仅此项试验,他们就用了20多天。经过5个月的潜心研究,2006年12月份,“新型水下呼吸器”组装完成。目前,该产品已经申请国家专利,等待审批。

  韩洪军教授表示,目前各种潜水装置所需要的氧气主要来源于潜水者自身携带的氧气瓶或者其他方式携带的氧源,这不仅限制了水下潜水时间和潜水活动的灵活性,更重要的是浪费了海洋这个巨大的氧源。“新型水下呼吸器”投入使用后,将给国防事业带来突飞猛进的发展,还将是潜水领域乃至人类海洋开发领域的一大革命。

是否可用于我国新潜艇呢?加上AIP那可是准核潜水平。还有特种部队穿上防鲨潜水服配个他

自古以来,人们一直渴望象鱼一样自由地在水中畅游,近日,哈尔滨工业大学的两名学生,利用减压释放的原理,提取出海水中的氧气,研制出新型水下呼吸器。摆脱了沉重的钢制氧气瓶,人们的这一愿望终于可以实现了。
  您现在看到的这个粗糙的模型,就是“新型水下呼吸器”,哈尔滨工业大学市政环境工程学院给水排水工程与科学专业四年级的学生冯文涛和刘洋是这种新技术的研制者,由于没有足够的资金,他俩只能用这种三米多长的PVC管加上几个简单的阀门作出粗糙的模型。虽然与理想中的产品还有一定差距,但是他们的大胆设想仍获得了国家发明专利。   
      因为灵感来自于鱼类,这种“新型水下呼吸器”也叫“人工鳃”。是利用鱼鳃可以自由呼吸的原理,通过减压释放的方式将海水中的空气提取出来,再经过净化物质过滤后,剩下的就是可供人直接吸收的氧气,带上这样的呼吸器就可以像鱼一样不断地从海水中吸取氧气。
   按照冯文涛、刘洋两位同学描绘,成型后的呼吸器大小和小学生的书包差不多,重量不超过5公斤。他们希望自己的发明能够早一天应用在国防等各项领域中。2007-04-03   http://www.hrbtv.net/Html/20074814131-1.html

     人类以后进入深海潜水不必再背着沉重的钢制氧气瓶,可以利用海水中的空气进行呼吸。近日,哈尔滨工业大学市政环境与工程学院的两名学生,利用减压释放的原理,提取出海水中的氧气,研制出新型的水下呼吸器。此项研究尚属国内空白。
  记者在哈工大市政环境与工程学院的实验室见到这台新型水下呼吸器。它长约40厘米、宽约20厘米,外壳由硬质塑料制成,大小跟一个灭火器差不多,由一个背在身后的空气提取装置和呼吸罩两部分构成,重约5公斤。

  冯文涛和刘旸是这台新型水下呼吸器的研制者,都是哈尔滨工业大学市政环境与工程学院给水排水工程与科学专业四年级的学生。

  他们说,通过减压释放的原理,这个装置可以将海水中的氧气提取出来。当人背着这种水下呼吸器潜入二三十米深的海底时,海水就从空气提取装置的进水口涌入。这时,该装置内4个角的4台活塞动力装置开始工作,经过活塞运动,将海水内部压强降低,通过压力分离出空气。然后,这些空气进入处在装置中间的气体净化室,经过净化物质过滤后,杂质被去除并从排水口排出,剩下的就是可供人直接吸收的氧气。最后通过面罩的传输,供潜水者呼吸。

  作为该项研究的指导教师,哈工大市政环境与工程学院韩洪军教授介绍,“新型水下呼吸器”就是用减压的方式释放并获取海水中溶解的大量氧气,直接供给人呼吸。

  据了解,从2006年7月份起,冯文涛和刘旸就着手研发该装置。第一步是绘图,他们先将所有的装置罗列出来,然后按照功能、用途布局。经过10多天的计算、试验,他们在电脑上完成“新型水下呼吸器”的模型。为了清楚地计算出海底的压力,他们买来40米长的PVC管,将调配出的“人工海水”灌入管内,通过压力表,测算出不同米数时海水的含氧量。仅此项试验,他们就用了20多天。经过5个月的潜心研究,2006年12月份,“新型水下呼吸器”组装完成。目前,该产品已经申请国家专利,等待审批。

  韩洪军教授表示,目前各种潜水装置所需要的氧气主要来源于潜水者自身携带的氧气瓶或者其他方式携带的氧源,这不仅限制了水下潜水时间和潜水活动的灵活性,更重要的是浪费了海洋这个巨大的氧源。“新型水下呼吸器”投入使用后,将给国防事业带来突飞猛进的发展,还将是潜水领域乃至人类海洋开发领域的一大革命。

是否可用于我国新潜艇呢?加上AIP那可是准核潜水平。还有特种部队穿上防鲨潜水服配个他

自古以来,人们一直渴望象鱼一样自由地在水中畅游,近日,哈尔滨工业大学的两名学生,利用减压释放的原理,提取出海水中的氧气,研制出新型水下呼吸器。摆脱了沉重的钢制氧气瓶,人们的这一愿望终于可以实现了。
  您现在看到的这个粗糙的模型,就是“新型水下呼吸器”,哈尔滨工业大学市政环境工程学院给水排水工程与科学专业四年级的学生冯文涛和刘洋是这种新技术的研制者,由于没有足够的资金,他俩只能用这种三米多长的PVC管加上几个简单的阀门作出粗糙的模型。虽然与理想中的产品还有一定差距,但是他们的大胆设想仍获得了国家发明专利。   
      因为灵感来自于鱼类,这种“新型水下呼吸器”也叫“人工鳃”。是利用鱼鳃可以自由呼吸的原理,通过减压释放的方式将海水中的空气提取出来,再经过净化物质过滤后,剩下的就是可供人直接吸收的氧气,带上这样的呼吸器就可以像鱼一样不断地从海水中吸取氧气。
   按照冯文涛、刘洋两位同学描绘,成型后的呼吸器大小和小学生的书包差不多,重量不超过5公斤。他们希望自己的发明能够早一天应用在国防等各项领域中。
这种东西并不新鲜,关键在于,要提供足够的氧气,需要多么巨量的新鲜海水你知道么?
希望是真的。
不过即便是真的,要走向实用化,应该还继续努力一段时间。
当然,不管怎么说,要鼓励年轻人的创新。
这就是传说中的水费吗?
这不是水肺,水肺实际上还是要背个高压空气瓶
原帖由 Ghost007a 于 2007-4-12 10:26 发表
这种东西并不新鲜,关键在于,要提供足够的氧气,需要多么巨量的新鲜海水你知道么?

我觉得巨量的海水不成问题,在海里不会存在缺水的问题。

要知道鲨鱼体型比人大很多,但是它靠腮就够了。

我觉得关键是,制氧的效率。产生供人呼吸的氧气,需要投入多少能量以及设备的便携性(体积)。
所谓的空泡现象另类应用啊,呵呵。
每立方海水中的氧含量有限,而且对海水做功的减压装置动力哪里来?
而且对海水做功的减压装置动力哪里来?
========================
人力制氧机.;P
要是咱们明白其中的原理,也不用人家去发明了。
外行就是看看热闹。

科学是无止境的。

是可行 还是不行, 等待国家鉴定吧。

咱们讨论无任何意义
那个妹妹好像不错啊:D :D
原帖由 airqxz 于 2007-4-12 11:23 发表
要是咱们明白其中的原理,也不用人家去发明了。
外行就是看看热闹。

科学是无止境的。

是可行 还是不行, 等待国家鉴定吧。

咱们讨论无任何意义



这个原理很简单,你那一个刀片在水里面划拉,你可以看到在刀片的后方会有空泡,那是因为刀片运动的后方有一个减压区,水中溶解的空气溢出成气泡了。他这个装置当然得用能源啦,估计用电池。效率就不好说了。
要能源的啊......
能源用.便携式燃料电池?
MM不错啊
确实有很长的路要走,但绝不能以此来否定,我力挺
想装备可能还要好多年吧
恩 好东西:victory:
它需要能源,电池不行,得用柴油机,但柴油机要空气才能压爆,所以还得带个氧气瓶,
这样,用氧气瓶给柴油机供氧,柴油机给四个活塞提供能量,活塞对海水进行减压,获得氧气.这样就可以给人呼吸了
咦------------------好象我潜到水底,又要多背两样东西拉,哈哈
这技术,还很不成熟的说:P
成熟了就装备了,还研究做啥 :P
原帖由 pershine 于 2007-4-12 10:40 发表

我觉得巨量的海水不成问题,在海里不会存在缺水的问题。

要知道鲨鱼体型比人大很多,但是它靠腮就够了。

我觉得关键是,制氧的效率。产生供人呼吸的氧气,需要投入多少能量以及设备的便携性(体积)。

你知道海水与“新鲜海水”的区别么?
原帖由 Ghost007a 于 2007-4-12 16:32 发表

你知道海水与“新鲜海水”的区别么?


我们在陆地上呼吸空气,是不是也要去区分哪块是新鲜空气,哪块是从别人嘴里呼出的空气

同样的道理可以用在海水上。
可能是好东西哦
支持了
原帖由 pershine 于 2007-4-12 17:09 发表


我们在陆地上呼吸空气,是不是也要去区分哪块是新鲜空气,哪块是从别人嘴里呼出的空气

同样的道理可以用在海水上。

完全不同,海水的流动在一定范围,特别是小范围内是相对啊,但是水的溶氧量是绝对的.的有兴趣话可以换算单位体积的空气的含氧量相当与多少海水.
原帖由 fmXXX 于 2007-4-12 18:40 发表

完全不同,海水的流动在一定范围,特别是小范围内是相对啊,但是水的溶氧量是绝对的.的有兴趣话可以换算单位体积的空气的含氧量相当与多少海水.

照这么说海里的鱼,特别是密度极高的鱼群不是要大量的憋死。我们现在讨论的是大海,不是一个小池塘。
原帖由 pershine 于 2007-4-12 18:50 发表

照这么说海里的鱼,特别是密度极高的鱼群不是要大量的憋死。我们现在讨论的是大海,不是一个小池塘。

人家鱼类的转换效率可高多了
同时鱼鳃本身也是个相对功率不小的水泵。。。。
原帖由 323v4 于 2007-4-12 15:08 发表
这技术,还很不成熟的说:P


本菜认为有好多问题...比如转换效率。 ...比如海里的压力...比如...还真说不出来了...还记得早期科幻小说里有这个人工腮的描写..

323V4你这个臭虫....还偶清白来...:Q
这东西要在有限时间内让足够的海水通过交换器满足潜水员呼吸要求
同时目前交换的效率也做不了太高 到人体呼吸过程又要产生部分无用消耗
又变相增加了单位时间需要的水量
能找到水下 长时间支持如此系统消耗的能源是个问题(如果要单人背负)。。。。。
原帖由 pershine 于 2007-4-12 18:50 发表

照这么说海里的鱼,特别是密度极高的鱼群不是要大量的憋死。我们现在讨论的是大海,不是一个小池塘。

如果那群鱼待在一个相对小点的水体里那就死定了,具体的参考鲨鱼,从生下来到死都不停在游,为什么,需要新鲜的海水供氧.
军事价值巨大!!
当初有人还说间谍卫星分辨率达大1分米以下是不可能的勒
创新,就不能被一些固有的思维所限制
当然成功与否,就要用事实来说话了

这个东西,未见庐山真面目不好评说
不过据说鲨鱼是必须永远游动才能保证供氧
海底和海面的氧气含量肯定也不同
不过话说回来,就一定要单人背负么
我装潜艇上行不行,如果可行,潜艇就可以不浮出水面就充氧
这个意义恐怕不小
给你几个数据,算算要供给人体所需氧气需要多少海水流过人工腮

1、标准大气压下大气平均含氧量21%(体积比),标准大气压下氧气(纯氧)的密度是1.429g/L

2、正常成人静息时每分钟通气量是6~8L,体力劳动或剧烈运动时可达100L。

3、海水溶氧量随温度改变,一般海水养殖场要求每升海水含氧量5~10毫克(1毫克=0.001克),生物密度同时影响海水溶氧量,赤潮的危害就是大量的浮游微藻消耗海水中的氧,另其他生物在缺氧环境下难以生存,不要以为植物就是吸收二氧化碳放出氧气的
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     26楼的什么时候见过高密度的鱼群会静止不动?如果它们像浮游微藻一样漂在同一位置不动一样很快会憋死。
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好了,开始算了
假如潜水员在水里不游动,每分钟需要1个大气压下普通空气7升(取个中位数),
7升空气含氧7×21%=1.47升,1.47L×1.429g/L=2.10063g

也就是说,平静状态下,人每分钟最少需要2克氧气,那要生产2克氧气需要多少海水呢?

假设人工腮只要海水通过1次就能完全滤出水中氧气,一般海水养殖场要求每升海水含氧量5~10毫克,就算10毫克/L海水,2克氧气需要2÷0.01=200L海水,

不要忘了前提:人是静止不动的,不要指望高氧海水会乖乖的往人工腮钻,而零氧海水会乖乖的远离,所以还需要一个200L/min(即1200L/小时)流量的潜水泵及其供电设备,那个人工腮也不是说放在那里泵水就能产氧,它也要动力驱动活塞使管中压力降低,还是需要供电设备

“成型后的呼吸器大小和小学生的书包差不多,重量不超过5公斤。”可是附属的水泵、电池呢?

“带上这样的呼吸器就可以像鱼一样不断地从海水中吸取氧气。”电池能耗多久?
]]
我没潜过水,可是我看过人与自然,有介绍过珊瑚海的生物,那些鱼类在珊瑚礁夹缝中潜伏捕捉猎物,那可是静止潜伏状态。而鲨鱼之所以要不停游动,仅仅是因为它没有鱼鳔,不游它就会沉到海底,有时候它游的非常慢。

另外,人类每分钟的需氧量,到底需要多少海水提取,我觉得应该不会很多。否则像大白鲨这样的庞然大物,恐怕游慢点,就活不成了。
原帖由 fmXXX 于 2007-4-12 19:10 发表

如果那群鱼待在一个相对小点的水体里那就死定了,具体的参考鲨鱼,从生下来到死都不停在游,为什么,需要新鲜的海水供氧.



ms鲨鱼不挺的游动是因为它没有鱼鳔,不动就沉下去了。。
原帖由 pershine 于 2007-4-12 10:40 发表

我觉得巨量的海水不成问题,在海里不会存在缺水的问题。

要知道鲨鱼体型比人大很多,但是它靠腮就够了。

我觉得关键是,制氧的效率。产生供人呼吸的氧气,需要投入多少能量以及设备的便携性(体积)。

拜托,鲨鱼是冷血动物,同等体重的需氧量要比温血动物少得多!!这也是为什么没有哪种温血动物用腮呼吸的原因!!
即便如此,大型鲨鱼也必须一刻不停的游泳才能保证氧的供应!!不然就会死亡!
我觉得这种设备只能用作辅助,不能完全替代压缩空气
原帖由 yaint 于 2007-4-12 20:52 发表



ms鲨鱼不挺的游动是因为它没有鱼鳔,不动就沉下去了。。

鲨鱼虽然没有鳔,但它的肝脏富含脂肪,可以增加浮力。
貌似鲨鱼的生理结构适应长期缺氧环境下的运动,而我们却习惯了陆地上的丰富的氧气,
另外人类的氧气利用率似乎比较低

原帖由 pershine 于 2007-4-12 10:40 发表

我觉得巨量的海水不成问题,在海里不会存在缺水的问题。

要知道鲨鱼体型比人大很多,但是它靠腮就够了。

我觉得关键是,制氧的效率。产生供人呼吸的氧气,需要投入多少能量以及设备的便携性(体积)。
貌似水越深含氧量越低,100米以下还能剩多少不好说,不是专业,

原帖由 Ghost007a 于 2007-4-12 16:32 发表

你知道海水与“新鲜海水”的区别么?