履带式自行舟桥设计研究

2020-12-24廖成栋王永勤吴爽周中锋黄锦锋

科技创新与应用 2020年27期

廖成栋王永勤吴爽周中锋黄锦锋

摘要：舟桥是用以架设浮桥和建筑门桥的成套制式渡河器材，具有陆上机动速度快、架设和撤收快、不需永久占用场地、受江河水深和河幅影响较小等特点而在军事以及民用领域广泛应用。文章着眼于解决国内对舟桥车辆技术提升的迫切需要，通过部队调研和查阅相关资料，重点对舟桥的总体设计和车身设计展开深入研究，确定了舟桥的技术方案并开展了相关设计工作，最终成功研制出一款具有水陆两栖功能的履带式自行舟桥，为新一代国产应急工程装备平台的建设提供了技术性支撑。

关键词：履带式自行舟桥;总体设计;车身设计;水陆两栖功能;国产应急工程装备;技术性支撑

中图分类号：TJ812+.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）27-0084-05

Abstract： The crawler tank bridge-laying vehicle belongs to standard complete sets of river-crossing equipment which is used to lay the floating bridge and construction gantry bridge， featuring onshore fast maneuvering speed， fast laying and retracting capabilities， no permanent site occupation and fewer effects from river depth and span. It has ever been widely applied to the military and civil field. This paper is intended to solve China's urgent need for technical improvement of crawler tank bridge-laying vehicle by researches on pontoon bridge equipment working principle， focusing on the overall design and body design to carry out in-depth research， determine the technical scheme of the vehicle， and carry out the relevant design work. Finally， the equipment which has amphibious function had been produced， thereby can provide technical supports for the development of China's emergency equipment.

Keywords： self-propelled crawler tank bridge-laying vehicle; overall design; body design; amphibious function; China's emergency equipment; technical supports

引言

隨着当代科技革命、产业革命和新军事变革的发展，军、民用技术呈现出双向转移和扩散的趋势，融合度越来越高。大力推进军民融合、寓军于民的装备科研生产体系建设，统筹协调国防建设与经济建设，已经成为我国重要战略决策。

舟桥作为一种特殊的渡河器材，凭借其架设速度快、结构简单、成本低、受限小等优点而在军事及民用领域广泛应用，并逐渐成为国产应急装备的一个重要范畴。江麓机电集团有限公司通过部队调研和文献资料查阅，凭借自身在水陆两栖车辆领域积累的经验，设计并研制了一款具有水陆两栖功能的履带式自行舟桥，该车辆满足各项性能指标，且顺利通过陆上及水上性能测试，为我国军民融合发展事业作出了应有的贡献。

1 设计思路

履带式自行舟桥车采用箱式浮体结构，如图1所示。整车通过液压系统驱动实现左右侧舟（箱式浮体）折叠和展开;底盘具备两栖功能，陆上采用履带行走，水上采用喷水推进器驱动;车体采用桁架结构，用高强度钢材作为主材;动力系统采用涡轮增压柴油发动机;传动系统采用液力机械变速箱，手动电液换挡。

2 总体设计

车辆主要外形尺寸如表1所示。

由于车辆具备两栖功能，陆上采用履带行走，水上采用喷水推进器驱动;因此，采用了传动箱前置、发动机中置、水上推进装置后置的总体布局，从前到后依次为：驾驶室、前舱（传动舱室）、动力舱室（发动机舱室）、后舱（水上推进及燃油舱室）。为了方便车辆在陆上侧舟收起状态和水上侧舟展开状态下进行维护保养，在底盘顶甲板和两侧甲板上设置了多个检查舱门，如图2所示。

车辆由一台V12的柴油发动机提供动力，传动箱根据工况将动力按功率需求分配给陆上推进系统、水上推进系统及辅助系统等，具体如图3所示。

车辆分为启动工况、陆上工况、水陆工况、水上工况四种工况模式。当车辆处于启动工况时，传动箱仅将动力传递给冷却系和液压系（此时，冷却系统和液压系统处于低负载工况，当发动机启动后，根据需要加载）;当工况为陆上工况时，传动箱将动力传递给变速箱、冷却系和液压系，变速箱将动力传递给侧减速箱→主动轮→履带，实现陆上行走;当工况为水陆工况时，传动箱将动力同时传递给陆上行走和水上推进系统，实现水陆双驱动;当工况为水上工况时，传动箱将动力传递给喷水推进器、冷却系和液压系，由喷水推进器实现水上推进。

3 车身设计

3.1 车体选材

履带式自行舟桥采用桁架式薄壳结构，设计选用牌号S700MC冷成型用高屈服强度连轧钢板（屈服强度ReH≥700MPa，抗拉强度Rm≥750MPa，冲击吸收功AKV/J（-40°）≥27，延伸率≥15）来保证刚强度以及实现轻量化，同时S700MC材料是履带式自行舟桥侧舟（上装）的主体材料，其性能在桁架结构上得到了充分验证，是桁架结构的优选材料。同时也保证了与上装材料的统一性，便于以后维修保障。

616装甲钢作为我国早期研制的较为成熟的中碳低合金轧制装甲钢，经热处理后，具有高的强度和良好的韧性，且具有优良的焊接和切削加工性能，在坦克装甲车辆上广泛应用，加工工艺成熟稳定，且便于采购。

根据以上分析，履带式自行舟桥车体采用S700MC、616钢作为主体材料。

3.2 车体结构组成

履带式自行舟桥上装部分（左右侧舟）重量达到15t，相对传统装甲车辆，自行舟桥底盘承载量非常大，陆上底盘承载达到35t，这对采用桁架设计车身的底盘是一个全新的挑战。根据整车的总体结构和功能需求，结合工厂多年的履带式车辆的设计经验，对承载较大车体下部结构，采用了承载式车身设计，车体侧下采用装甲钢板+桁架结构。通过借鉴与创新形成了承载式与非承载式相混合的车身设计。

自行舟桥底盘承载量非常大，这对采用桁架设计车身的底盘是一个全新的挑战。在设计过程中，主要通过以下途径来突破。

上装接口箱型梁结构设计：上装两侧舟在路上和水上状态时通过铰接支座、固定支座、油缸支座供给12个安装座将负载传递到底盘，安装支座受力大，底盘设计两个箱型梁来固定安装支座，箱型嵌入在前桥框架、动力舱框架、尾部框架之间焊接，并设有辅助加强筋来加强两箱型与车体的连接，保证车体在两侧舟安装位置具体足够的刚强度，满足上装的使用要求。

箱型梁采用四块为S700MC钢板焊接成3097×326×684的梁，支座采用38CrSi材料锻造、机加成型，焊接在箱型梁上，焊后加工保证支座的位置度及安装要求，在各支座位置增加辅助加强筋结构。

承载式与非承载式相混合的车身设计：车体上部采用桁架+蒙皮结构非承载车身设计，侧下则采用承载车身设计，采用616装甲钢板的侧下甲板与车体上部桁架和箱型梁焊接，同时辅以立柱，在车行道位置增加斜支撑梁，形成上装→箱型梁→侧下甲板→行动系统的负载传递路径，减轻了车体薄弱部分受力。

4 试验概况

履带式自行舟桥车辆性能试验主要分为陆上试验和水上试验两部分。

陆上试验主要为陆上行驶里程试验及陆上性能测试，具体结果见表2所示，其中加速时间是车辆从0加速至32km/h所需的时间。

水上试验主要包括排水试验、水上偏载试验、水上装载试验、水上航行试验等。

排水试验主要测试排水装置是否可以单独排出浮箱内部的水。首先在左右浮箱灌水直至没过吸水口，在引水管内灌满水后放入装满水的水桶内，启动车辆并切换到水上工况，持续十分钟无水排出，达到设计需求。

水上偏载试验主要测试自行舟桥在水中载物时，若物体重心车辆重心位置，车辆的侧倾情况。试验方案：在车辆的四角选取对称的8个位置，用4块2吨重的砝码放置在8个位置中的4个，挪动砝码到不同的位置，记录倾斜数据，计算得到最大倾斜角为2°，小于临界值4°，符合设计条件，满足使用要求。

水上装载试验则是测试车辆水上航行的最大载重量，考虑试验安全性，配重由钢板代替。最终测得车辆水上航行的满载量达到83t，满足设计需求。

水上航行试验主要验证车辆在水上行驶时，在发动机不同转速下车辆可以达到的最大速度。根据设计要求，车辆空载情况的水上航行速度不得低于8km/h，满载时的航行速度不得低于5km/h。具体试验数据见表3、表4，通过试验数据（空载、满载）可知，自行舟桥水上航行速度达到设计要求。

5 结论

履带式自行舟桥的设计，充分考虑了性能指标、环境适应性、可靠性，以及技术成熟度、研制周期等因素，满足总体设计要求。同时，该产品继承了技术成熟的两栖装备、新型轻型坦克、新型轻型步兵战车等设计理念和成熟经验，严格执行了研制技术协议以及相关标准的要求，同时兼顾了可靠性、工艺性和经济性。