乔 雨
(中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州450047
)摘要：介绍了某车载站保障方舱车的总体结构设计方案，阐述了该车载站设计思路及总体布局设计，并从整车安全性㊁系统温控㊁电磁屏蔽及人机工程等方面对技术要点进行了分析㊂该车载站集成度高，结构布局设计合理，可满足机动性㊁安全性及环控要求，工程实施效果良好㊂
关键词：车载站；方舱车；布局设计；安全性；系统环控
0 前言
作者简介：乔雨(1998 )
，男，硕士研究生，工程师，主要研究方向为机械电子工程设计㊂现代军事战术技术的发展要求军事装备拥有更加有效的机动能力和可靠的工作性能，在日益复杂和恶劣的战场环境中，军事装备必须改善其适应各种使用
环境的能力[1
]㊂车载站因其具备机动性好㊁适应性强㊁
展开撤收快㊁运输方便等特点，在现代军事领域得到广泛应用㊂如何在车载站的总体结构设计和布局方面采取有效措施，使装备布局更紧凑合理，空间利用率更高，载荷分配更有效，便于装备的操作和维修，提高装备的机动性，满足公路运输和装备快速转场的要求，实现易地快速展开工作，是车载站总体结构设计时需重点考虑的因素㊂同时电子设备方舱作为电子设备和操作人员的主要载体，方舱的环控设计㊁电磁屏蔽设计及人机工程也是设计师在进行电子设备设计时应考虑的重点
[2-4]
㊂以某车载站保障方舱车为例，对该车载站的
设计思路及总体结构布局设计进行简要说明，并从整车安全性㊁系统温控㊁电磁屏蔽及人机工程等方面进行了详细的分析和论述㊂
1 设计思路及总体结构布局设计
根据某车载站的使用要求，保障方舱车应具备良好的公路行驶性㊁抗风性能㊁展收便捷性㊁环境适应性的特点㊂同时，方舱车装载的设备量大，设备集成度高，主要的电子设备包括6个机柜㊁4个操控台㊁1个
2.4m 天线㊁1个动中通天线㊁1台40k W 汽油机及其
他设备㊂考虑到2.4m 天线应具备单独使用的功能及天线在升降过程对人机环境造成的影响，保障方舱车采用了运输车装载2个方舱的布局㊂图1为保障方舱车整体布局图
㊂
图1 保障方舱车布局图
运输车作为设备的承载平台，应具有足够的承载能力及良好的动力性能㊂根据方舱车承载设备质量和体积需求，运输车选择了陕汽S X2300型重型卡车，该车具有承载能力强㊁越野性能好等特点㊂运输装载车改装主要包括运输平台㊁调平支腿及附件箱等设计㊂运输车装载有2个方舱，分别为设备方舱和天线
方舱，其中设备方舱主要装载设备机柜和操控台，为操作人员提供安全舒适的工作环境；天线方舱主要装载2.4m 天线及其配套电子设备㊂根据设备需求,
设备方舱采用标准的6m 直角大板方舱，其外形尺寸为：长
度为6058m m ，宽度为2438m m ，高度为2290m m ㊂设备方舱划分为3个独立空间：方舱前部为供电间，舱内上方安装整体式空调，下方安装静音电站，舱顶安装动中通天线；方舱中部为设备间，舱内安装有4个
36U 机柜,
舱顶安装2台顶置空调；方舱后部为工作51
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间，舱内安装有4个操作台和配套座椅㊁U P S柜㊁配电箱及其他配套设备㊂
天线方舱外形尺寸为：长度为2820m m，宽度为2438m m，高度为2290m m㊂安装有2.4m天线系统，舱内左右两侧各设置1个25U机柜，舱内后部安装了空调和避雷装置㊂天线方舱顶采用电动顶盖结构，工作时可自动打开，天线系统可通过升降平台升至舱顶㊂
2安全性分析
保障方舱车结构设计中，为确保整车设备结构布局的合理性，应避免出现整车重心过于偏离车辆纵向中心线及重心过高或重心过于靠后靠前等现象，因此应对保障方舱进行安全性校核㊂
假设保障方舱车的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴建立空间三维坐标系㊂通过计算，得到保障方舱车的质心位置为:X轴向5719.5m m,Y轴向1231.9m m,Z轴向2259.1m m㊂2.1轴载及稳定性校核
设备运输车允许的最大装载质量为40000k g，设备方舱及其他设备总质重约为26500k g，前后桥负载的计算表达式分别为:
G前=G总(L-x)/L(1)
G后=G总-G后(2)式中,G前为前桥负载，单位k g;G后为后桥负载，单位k g;G总为总质量，单位k g;L为轴距，单位m m,x为质心距离前桥的纵向距离，单位为m m㊂经计算，后桥负载G后为11395k g，小于后轴允许最大轴载质量(14000k g)；前桥负载G前为15105k g，小于前轴允许最大轴载质量(26000k g)㊂
保障方舱车前桥负载与设备方舱及其他设备总质量的比例为43%，大于允许的比例(20%)，因此保障方舱车前后轴负荷分配合理，满足要求㊂
假定保障方舱车左向静止在侧坡上，以左轮为支点在右侧轮的受力为零时达到倾覆的临界点，根据横向静态稳定角计算公式:
t gϑ=(b/2-e)/H(3)式中,ϑ为横向静态稳定角，单位(ʎ);b为轮距，单位m m;e为质心偏离纵向中心线的距离，单位m m;H为质心高度，单位m m㊂经计算，得到保障方舱车的横向静态稳定角为23.4ʎ，大于横向静态临界倾覆角要求的20.0ʎ㊂因此，保障方舱车侧坡行车安全，满足横向稳定性要求㊂
纵向静态稳定角的计算公式为:
ϑ'=a r c t a n(L2/H)(4)式中,ϑ'为纵向静态稳定角，单位(ʎ),L2为质心到后桥中心线的水平距离，单位m m,H为质心高度，单位m m㊂经计算，得到保障方舱车的纵向静态稳定角为45.5ʎ，大于纵向静态临界倾覆角要求的21.8ʎ㊂因此，保障方舱车纵坡行车安全，满足纵向稳定性要求㊂2.2抗风能力校核
根据设计要求，设备应满足风速为12级时的稳定可靠性㊂风阻力计算公式为:
F x=C x v2A/16(5)式中,F x为风阻力;C x为风阻力系数，矩形平板取1.2，单位N㊃s2㊃m-4;v为风速,12级风速取35m/s, A为迎风面积，单位m2㊂经计算，保障方舱车的风阻力为3215.6N㊂
风阻力产生的最大倾覆力矩计算公式为:
M=F xⅹH风(6)式中,M为最大倾覆力矩，单位k g㊃m;H风为风阻力到地面的垂直距离，单位m㊂经计算，保障方舱车的风阻力产生的最大倾覆力矩为8039.1N㊃m㊂
保障方舱车的最小抗倾覆半径R m i n为该车承受最大风阻力时产生的最大倾覆力矩与车辆总质量的比值，其值为0.3m㊂假设保障方舱车轮距为1.99m，则其稳定半径R约为1m㊂当风速达到12级风时，保障方舱车的安全系数计算表达式为:
n=R/R m i n(7)式中,n为安全系数;R为稳定半径，单位m;R m i n为最小抗倾覆半径，单位m㊂
经计算，得到保障方舱车的安全系数为3.3，大于安全系数为1.0的标准值㊂由此可以判定，在风速为12级时，保障方舱车稳定可靠㊂此外，通过计算，得出保障方舱车的抗滑移安全系数为3.1，大于抗滑移安全系数标准值(1.5)㊂因此，保障方舱车抗滑移性能稳定可靠㊂3温控设计
设备方舱安装了2台制冷量为5k W和2台制冷量为4k W的空调，天线方舱安装了1台制冷量为5k W的空调㊂方舱采用空调温控方式，要求在夏季时设备方舱内温度不高于28ħ，天线方舱内温度不高于
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35ħ㊂方舱内热负荷主要来源于方舱热传导㊁电子设备散热㊁人员散热㊁太阳辐射及空气换热等几个方面㊂经计算，设备方舱总热负荷为14399W，天线方舱总热负荷为2844W㊂
此外，保障方舱车要求在冬季环境温度为-40ħ的情况下能正常工作，且工作舱内温度不低于18ħ，天线方舱的温度不低于0ħ㊂在此状况下，方舱内的热量损失主要包括方舱传热㊁空气交换及设备预热等方面㊂经计算，设备方舱的热量损失为7738W，天线方舱的热量损失为2318W㊂
根据上述参数及保障方舱车使用环境要求，设备方舱内选用了4台空调总制冷量为18k W，制热量为10k W；天线方舱内选用了空调总制冷量5k W，制热量为3k W㊂保障方舱车选用的空调能够满足环境要求㊂4电磁屏蔽设计
方舱要求在频率150k H z~10G H z范围内，屏蔽效能大于40d B㊂方舱屏蔽设计主要包括以下几个方面:①方舱大板采用两面铝板蒙皮结构，具有一定的屏蔽功效，能有效减少电磁泄露;②方舱大板间采用铆接工艺进行连接，可使方舱成为完整的电连续体，提高了屏蔽性能;③方舱门采用特制的铝型材结构，门与门框的铝型材之间装有导电密封垫材料;④方舱通风孔口处安装了高屏蔽效能的蜂窝屏蔽波导;⑤为了防止电磁干扰，避免由于电磁感应而降低方舱的屏蔽效能，同时为了更好地实现电源滤波，确保人员和设备的安全，方舱必须采用合理的接地方法㊂5人机工程学设计
设备方舱不仅是电子设备的安装空间，也是操作
人员的工作场所，因此，设备方舱的设计不但应满足设
备性能要求，还应为操作人员提供舒适的工作环境㊂
设备方舱将操作人员工作间与机柜设备及油机间隔
开，并在油机间内粘贴吸音棉，使操作人员工作间的噪
声降至60d B以下㊂方舱内饰喷涂冰灰氟碳漆，操控台等设备均以浅灰调为主，整体彩较为淡雅㊂
操控台高度㊁台面上工作区域㊁操作人员四肢活动空间
等均符合人机工程学设计，工作间还配备了航空座椅,
为操作人员提供了舒适的工作环境㊂
6结语
本文介绍了某车载站保障方舱车的总体结构设
计及相关分析论证，其总体设计能够满足机动性能㊁
环境适应性㊁维修性能的要求，同时具备了维修便捷㊁
操作简单㊁机动灵活等特点，可广泛应用于军事装备
郑州汽车内饰改装领域㊂
参考文献
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[2]王雪峰，项甫根.军用车载方舱布局设计[J].电子机械工程,2013 (4),34-39.
[3]卢德辉，郭黎.某雷达电子设备方舱设计[J].电子机械工程,2012 (6),37-39.
[4]戈进飞.车载电子对抗设备结构总体设计[J].电子机械工程,2012
(5),1-6.
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