朱 飞，　张家应,　王彦峰

(空军勤务学院航空军交运输指挥系，江苏 徐州 221000)



桁架单元组合式辅助货桥总体方案设计

朱 飞，张家应,王彦峰

(空军勤务学院航空军交运输指挥系，江苏 徐州 221000)

介绍了外军桁架单元组合式辅助货桥的组成部分及结构特点，借鉴外军辅助货桥的设计经验，并根据我军辅助货桥的主要技术指标要求，提出了满足我军航空运输装卸保障需求的桁架单元组合式辅助货桥总体设计方案，同时分析了该型辅助货桥的工作模式。最后，通过与外军各类辅助货桥工作性能对比，分析了文中提出的辅助货桥的优点。对辅助货桥的研制具有重要的指导意义。

航空运输；辅助货桥；桁架；总体设计方案；工作模式

通过研究美军和俄军的军用运输机辅助货桥，可以发现大多数辅助货桥都是采取的桁架单元组合形式。这种形式的辅助货桥主要由桁架单元、滑板单元、滚装垫板单元三部分组成。

1 外军桁架单元组合式辅助货桥介绍

桁架单元组合式辅助货桥的主体构件为桁架单元。桁架单元拼组后可形成左右2条货物装卸通道，提供滚装滚卸和滑轨装卸功能。在使用时，机组人员将该设备搬运、推拉至货舱尾部进行组装对接，如图1所示。

图1 桁架单元组合式辅助货桥

桁架单元(图2)由支撑架、滑轨、机动轮、支座高度调整装置和桁架单元连接固定装置构成。支撑架为桁架式结构，主要起支撑承载作用。支撑架上表面装有滚轮组成的滑轨，以满足非自行重装备装卸需要。支撑架底部安装有机动轮，用于自身机动，作业时可收起。为保障路面不平整时的装卸需要，支撑架底座采用螺纹式结构的高度调整装置用于微调高度。桁架单元连接固定装置用于连接固定相邻的桁架单元，保证辅助货桥整体的稳定性。

图2 桁架单元

滑板单元用于放置在桁架单元的滑轨上承载非自行重型装备物资重量，可拼接使用。使用时将滑板单元放置在滑轨上面，通过牵引绳与滑板前段的牵引钩相连接，依靠机载绞车提供动力带动滑板及货物沿轨道进入货舱内。如图3、图4所示。

图3 滑板单元

图4 起重机将货物吊至滑板上

滚装垫板单元用于为自行装备滚装滚卸提供装卸通道，使用时将垫板固定在桁架单元上，自行装备可通过自行或牵引方式通过滚装垫板上下飞机。如图5所示。

图5 滚装垫板

2 我军辅助货桥主要技术指标

评价辅助货桥技术性的指标主要有额定载荷、自身重量、坡度、长度、宽度、高度调节能力和展撤时间。经过分析论证，得出我军军用运输机辅助货桥的主要技术指标为：额定载荷，40 t；自身重量≤10 t；坡度，4.5°；长度，28 040 mm；承载面最大使用高度，2 200 mm；单条通道宽度，800 mm；高度调节范围≥100 mm；展撤时间≤30 min。

3 总体方案设计

桁架单元组合式辅助货桥设计分为左右两条货桥装卸通道，每条货桥由支撑架、滚装垫板、滑轨和滑板四部分组成。支撑架为7段或5段组合式连接的倾斜式平台结构，上面可铺设滚装垫板，用于承载装卸自行装备；滑轨固定在滚装垫板上与滑板配合使用，用于承载装卸非自行装备。辅助货桥总体设计方案如图6所示。

图6 辅助货桥总体设计方案

4 货桥布局及单元模块设计

通过对辅助货桥的主要技术指标分析可知，运输机辅助货桥的总长度为28 040 mm，考虑到使用时的方便性，应将辅助货桥分为若干个单元进行拼装组合使用。当辅助货桥使用长度为28 040 mm时，辅助货桥的尾部高度为2 200 mm，此时可与伊尔-76运输机货舱配合使用[1]。当辅助货桥与运-20配合使用时，辅助货桥的尾部高度应为1 800 mm(运-20货舱的高度)，此时可以计算出辅助货桥的使用长度应为22 942 mm(辅助货桥的坡度为4.5°)。因此，可将辅助货桥的末端两个单元总长度设计为5 098 mm。当辅助货桥的末端单元拼装使用时，辅助货桥可用来保障伊尔-76装卸载；当辅助货桥的末端单元撤收时，辅助货桥可保障运-20装卸载。由于辅助货桥的长度较长，在将辅助货桥拆分成单元时，应使每个单元具备方便操作使用和拼装组合的特点，同时辅助货桥的总单元数应尽量减少，这样不但可以提高辅助货桥整体的稳定性，同时能够节省拼装组合的时间。综合以上分析，将辅助货桥的前端单元设计为6 142 mm，中间部分分为4个单元，每个单元长度为4 200 mm，这样单侧辅助货桥(辅助货桥包括左右两侧)就分为7段或5段，7段式组合货桥与伊尔-76配套使用(图7所示)，5段式组合货桥与运-20配套使用(图8所示)。

图7 7段组合货桥(单位：mm)

图8 5段组合货桥(单位：mm)

4.1 支撑架设计

桁架单元组合式辅助货桥的每个单元将以桁架单元为主体，配合滑板和滚装垫板进行装卸载保障。桁架单元由支撑架、滑轨、机动轮、支座高度调整装置和桁架单元连接固定装置构成，其主要部件为支撑架。支撑架采用钢桁架结构，由上、下弦杆和腹杆组成[2]；各桁架交汇处用节点板连接，形成节点[3]。通过上述分析，将桁架单元的主要部件支撑架设计为如图9所示的桁架结构。

图9 支撑架

每个支撑架单元底部共安装4个可升降脚轮，用于支撑架移动和架设，作业时脚轮可收起，脚轮通过螺纹调节装置调节升降。相邻支撑架单元之间采用插销连接方式，两侧前后各采用两个，连接紧固，操作方便。

4.2 滚装垫板设计

运输机辅助货桥可在支撑架上安装滚装垫板来实现滚装滚卸保障方式。在不使用的时候可以撤收，使用的时候安装到支撑架上面。滚装垫板的尺寸应当能够使其与支撑架配套使用。由于辅助货桥单条装卸通道滚装滚卸承载面的宽度为800 mm，因此滚装垫板的宽度应为800 mm。单侧辅助货桥总长度为28 040 mm，分为7个支撑架单元，滚装垫板的长度应根据这7个支撑架单元的长度确定。在图9中的末端单元放置2块滚装垫板，每块滚装垫板长度为2 549 mm；在中间4个单元各放置2块滚装垫板，每块滚装垫板长度为2 100 mm；在最前端单元放置3块滚装垫板，每块滚装垫板长度为2 047 mm。这样单侧辅助货桥需要13块滚装垫板，左右两侧辅助货桥共需要26块滚装垫板。当滚装垫板放置到支撑架上时，需在支撑架上焊接卡板，卡板位于滚装垫板的四个角处，用来固定滚装垫板，防止滚装垫板滑动。滚装垫板和卡板的模型如图10所示。

图10 滚装垫板和卡板模型

4.3 滑轨设计

由于军用运输机辅助货桥保障的部分装备(如某大型包装箱、40英尺(1英尺=0.304 8 m)集装箱等)只能以滑轨装卸的方式进行装卸载，因此，需在辅助货桥滚装垫板上安装滑轨来实现滑轨装卸。单侧辅助货桥的滚装垫板上面安装2排滑轨，两侧辅助货桥共需安装4排滑轨。滑轨主要由滚轮和滚轴组成。根据外军此类辅助货桥的设计和使用经验，初步将相邻滚轴之间的距离定为500 mm，那么根据辅助货桥的总长度28 040 mm，可以确定1排滑轨上需安装57个滚轮，4排滑轨共需安装228个滚轮。每个滚轮的截面半径以及滚轴的截面半径应当能够保证滚轮和滚轴都能满足强度和刚度要求，半径尺寸需对滚轮和滚轴进行受力分析和强度校核后进行确定。由辅助货桥的技术指标分析可知，辅助货桥单侧通道承载面宽度为800 mm，单排滑轨宽度为200 mm，设计如图11所示的滑轨结构(一个支撑架单元上的)。其中,滚轴的长度为200 mm,滚轮的长度为180 mm。

图11 滑轨结构

4.4 滑板设计

在进行滑轨装卸时，需将集装箱等货物放置到滑板上面，再将滑板放置到滑轨上，通过飞机绞车提供牵引力，从而将货物输送到飞机货舱内。滑板的尺寸应当能够使滑板配套滑轨使用。由于单侧辅助货桥的宽度为800 mm，滑板的宽度应不小于单侧货桥承载面的宽度，同时考虑到滑板宽度增加后滑板的重量也会增加，所以滑板的宽度应在满足条件的情况下尽可能减小，因此将滑板的宽度定为800 mm。滑板的长度决定了一个滑板下方支撑滚轮的数量，滑板下方支撑滚轮的数量越多，则单个滚轮和滚轴承受的压力越小。所以，滑板的长度应在保证滑板使用方便的同时尽可能增加。考虑到辅助货桥的额定载荷为40 t，滑轨装卸时装备的重量通过滑板传递到滚轮和滚轴上，为了使每个滚轮和滚轴承受的重量小于1 t，则在使用滑板传送大型集装箱时，滑板下方的滚轮数量应不小于40个。在设计滑板长度时考虑到滑板进入运输机后与运输机的配套使用性，可借鉴463L托盘的长度尺寸(463L托盘的长度为2 743 mm)，初步将滑板的长度定为2 743 mm。由于相邻滚轴之间的距离为500 mm，则每个滑板下方至少有10个滚轮起到支撑作用(每个滑板下方有2排滑轨，每排滑轨上至少5个滚轮支撑)。在输送大型集装箱时，单侧辅助货桥上至少放置3块滑板，两侧辅助货桥共需6块滑板，每个滑板下方有10个滚轮起到支撑作用，则辅助货桥的额定载荷40 t可以分载到60个滚轮滚轴上，每个滚轮滚轴只需承载0.67 t的重量。

由于滑轨装卸时需要依靠运输机绞车提供牵引力进行牵引，所以需在滑板两端设计牵引钩，在牵引货物时将绞车上的绳索与最前端(最接近运输机那端)的滑板牵引钩相连接，最前端的滑板再与后面的滑板相连，相邻滑板之间依次相连，这样就可以保证每块滑板上受到同样大小的拉力。考虑到通过绳索牵引滑板时，滑板易出现向两侧移动的情况，滑板中心线偏离单侧辅助货桥中心线，导致滑板受力不均匀，甚至从滑轨上滑落。因此，需在滑板与滑轨的接触面上安装轨道槽，使滑板沿着滑轨移动。此外，为了保证在使用滑轨输送货物时能够有效固定货物以及货物进入运输机后能够与运输机货舱地板相固定，确保滑轨输送过程和空运过程中的安全性，需在滑板两侧设计系留环，从而可以使用绳带将集装箱固定在滑板上。滑板的整体结构如图12所示，轨道槽如图13所示。

图12 滑板整体结构

图13 轨道槽

5 工作模式

桁架单元组合式辅助货桥有两种工作模式：滑轨装卸模式和滚装滚卸模式。在使用该辅助货桥进行装卸保障时，首先将辅助货桥的各个支撑架单元通过连接装置连接起来，形成货桥整体，并与运输机货舱进行对接。

在滑轨装卸模式下，先调整左右两侧辅助货桥之间的距离，使两侧辅助货桥最外端滑轨外侧之间的距离略小于大型集装箱等装备的宽度，同时应保证装备的中心轴线与运输机货舱的中心轴线对齐；然后将滑板依次铺设到滑轨上面，滑板中心处于单侧辅助货桥中心轴线上，相邻滑板之间依次用绳索连接，最接近运输机货舱的那块滑板与飞机绞车上的绳索连接；接着通过吊车将大型非自行装备吊装到滑板上面，并利用绳索和滑板两侧的系留环进行固定；最后利用运输机绞车提供动力将装备连同滑板一起拉入运输机货舱内[4]。

在滚装滚卸模式下，先调整左右两侧辅助货桥之间的距离，使两侧辅助货桥中心轴线之间的距离略大于自行装备的轮距，确保自行装备两侧的轮胎可分别位于货桥两侧滚装垫板的中心位置，同时应保证自行装备的中心轴线与运输机货舱的中心轴线对齐；然后将滚装垫板放置到支撑架上面，形成滚装滚卸通道承载面；最后自行装备可行驶进入运输机货舱内。

6 与外军辅助货桥性能对比分析

同外军辅助货桥相比，本文提出的桁架单元组合式辅助货桥具有较强的结构先进性、多用途性和技术复杂性。具体比较如表1所示。

表1 与外军辅助货桥性能对比

从表1可以看出，本文提出的桁架单元组合式辅助货桥与外军大部分航空运输装卸装备相比，具有功能多元、保障面广的特点；同俄军的安-124运输机组合式辅助货桥相比，在不降低保障能力的前提下可以通过优化结构设计减轻装备自重、提高装备勤务适应性。

7 结束语

本文提出了一种新型桁架单元组合式辅助货桥的总体设计方案，并分析了该辅助货桥在滑轨装卸和滚装滚卸两种装卸方式下的工作模式，两种工作模式均能满足我军航空运输装卸保障需求，对辅助货桥的研制具有重要的指导意义。

[1]姜百盈.伊尔-76飞机简介及结构系统分析[J]．航空科学技术，2006(2)：6-10

[2]谢晓东，完鹰海，梁长海.敞开式桁架组合桥梁的稳定性计算分析[J]．工程与建设，2013(4)：468-470

[3]刘 文.交错桁架结构体系中节点的受力性能研究[D].西安：西安科技大学，2009

[4]郭 超.大型运输机货运系统浅析[J]．飞机工程，2007(4)：62-66

An Overall Scheme Design for the Auxiliary Composite Cargo Bridge Made up of Truss Units

ZHU Fei，ZHANG Jiaying，WANG Yanfeng

(Department of Aviation Transportation and Traffic Command, Logistics College of the Air Force of the PLA,Xuzhou 221000,China)

The components and structural characteristics of the auxiliary composite cargo bridge made up of truss units of the foreign armies are introduced in the paper, upon the basis of which put forward in the paper is an overall scheme design for the auxiliary composite cargo bridge made up of truss units,which can meet the needs of our army in air transport support. In the meanwhile,the work mode of the auxiliary composite cargo bridge is analyzed.Finally,the advantages of the auxiliary cargo bridge of our army mentioned in the paper are analyzed upon the basis of comparing it with those of foreign armies.The paper may serve as an important reference for the development of auxiliary cargo bridges at home.

air transport; auxiliary cargo bridge;truss; overall scheme design;working mode

2016-06-06

朱飞(1992—)，男，硕士研究生，研究方向为军交运输保障装备与勤务。875264222@qq.com

10.13219/j.gjgyat.2016.05.006

E951.3

A

1672-3953(2016)05-0019-05