軍用低噪聲車載涉水型柴油發電機組結構設計

【摘 要】本文利用結構特點進行柴油發電機組的密封設計，機組運行時，在不影響散熱情況下，以車輛為載體短時涉水行進。

【關鍵詞】車載；密封設計；結構設計；獨立風道；低噪聲涉水行進

0 前言

我軍通信指揮車輛野外供電主要是安裝小功率柴油發電機組來提供，但由于發電機組的原動機通常為柴油機，震動和噪聲比較大，發熱量高，實際使用時往往會抬到遠離車輛幾十米的地方進行發電，制約了通信指揮車“行進中通信”和“行進中指揮”的能力。再由于機組通常不具備密封效果，車輛涉水時一般不能發電，影響了車輛越野機動性能。目前，國內正在注重發展機動性好、環境適應性強的車載型發電機組，要求可滿足在車載運輸環境下的能涉水和工作。項目的研制，不僅能滿足設備的全天候高機動趨勢，而且還可以用于郵電、樓宇建筑、金融、公路交通等領域。

1 低噪聲車載涉水型柴油發電機組結構概述

低噪聲車載涉水型柴油發電機組主要由柴油機、發電機、控制系統、底盤（含油箱）、排煙消音系統、減震裝置、隔聲罩、進風降噪系統、排風降噪系統、防水密封系統、車載安裝系統等周邊配套系統組成。機組是由柴油機帶動發電機旋轉，發電機轉子通過切割定子磁感線，產生電能，并通過控制系統完成配電，再通過密封式隔聲罩，使柴油發電機組達到低噪聲并且能短時間涉水的目的。在柴油機帶動發電機旋轉的同時，會產生大量的熱需要，需要良好的通風把熱量排出隔聲罩。低噪聲車載涉水型柴油發電機組同時滿足系統低噪聲、車載運輸及短時間涉水工作（涉水深度500mm，占機組高度尺寸60%）的特點。

2 結構設計特點

2.1 低噪聲車載涉水型柴油發電機組的通風散熱及降噪設計

機組工作時，對外要散發大量熱量，同時又會產生高分貝的噪聲污染（1米處的裸機噪聲值達98dB[A]），隔聲罩內在高溫環境條件的溫升直接影響到機組的工作，溫升主要由機組表面輻射、排煙系統與熱排風引起，控制好溫升必須有一個良好的風路設計。

柴油機的進風、排風通道采用獨立的風道結構，進風風道在有限的距離內通過設置隔聲擋板，并形成風道的型式，降低箱體外罩部分的進風風速，防止由于風速過大產生再生噪聲。柴油機排風風道采用隔離、擴展風道的方式，將隔聲罩上的排風口盡可能放大，通過在短距離的風道內設置吸聲材料、隔離風柵板。

1）風道設計，針對柴油機、發電機的進風、排風特點，機組隔聲罩內部設計時進行針對性設計，直接將柴油機的冷卻進風、燃燒進風、散熱排風通過各自獨立風道直接導入、導出隔聲罩，不直接與隔聲罩內部的風道進行混合，防止各風路在隔聲罩內部形成紊流，造成隔聲罩內部的熱量無法順暢排出，導致柴油機長期在高負荷條件下運行。并且考慮到機組涉水的要求，將隔聲罩所有進、排風口引向高于機組500mm處的位置，并在進排風口加裝防水槽和防水板，杜絕涉水時水進入隔聲罩內。

2）通風設計，通過對機組內部各發熱部件的功率進行分析、統計，計算出內部在高溫環境條件下的發熱量。根據機組內部的布置特點，在箱體一側上部位置設置兩臺軸流風機，單臺軸流風機在最大轉速條件下的排風量為1865 m3/h，并綜合考慮隔聲罩內部的整個氣流存在局部紊流，軸流風機的排風效率有所下降，兩臺軸流風機在使用效率達到60%的條件下也能滿足低噪聲車載涉水型柴油發電機組的運行要求。

3）隔聲罩內部的熱平衡設計是該通風散熱的設計重點，尤其在滿足機組高溫環境下機組可靠工作。設計時既要利用進風、排風道進行降噪又同時不能造成機組的進風、排風阻力過大，并且保證隔聲罩內部的熱交換達到平衡。機組在設計時，通過在機組底盤的底封板位置設置進風百葉窗，使進風噪聲在隔聲罩底部進行衰減，形成對流后的換熱空氣通過設置在隔聲罩兩側的兩臺低噪聲軸流風機強制排出箱體內部，最終在箱體外時要求能得到降噪和換熱的效果。

2.2 低噪聲車載涉水型柴油發電機組的整體防涉水設計

為滿足低噪聲車載涉水型柴油發電機組的整體防涉水要求，同時兼顧散熱和防水密封、低噪聲的要求，機組隔聲罩防水密封結構及電氣防水絕緣處理是一大技術關鍵點。

機組在涉水深度500mm（占機組高度尺寸60%）的狀態下能夠正常工作，機組的隔聲罩采用防水百葉、增加機組密封性、對控制系統進行密閉設計的措施來解決：1）對隔聲罩在涉水深度500mm以下部分均采用全封閉防水設計，從結構防止水進入隔聲罩，同時對需開門部分采用專用導水槽和膠條密封的結構。2）發電機方面，發電機采用全封閉風道冷卻形式，并對發電機進行專用進風和出風設計，防止雨水的直接進入；同時對發電機的出線口采用防水型接插件形式，既保證電氣連通又保證防水要求。3）控制系統方面，器件選型采用防水型器件；對于需操作的部件通過適當增加防水膠套的形式進行防水，同時不得影響操作；對控制屏體與面板的貼合面進行迷宮式的引水槽和密封墊的形式，防止水進入控制屏內。

2.3 低噪聲車載涉水型柴油發電機組整體防震及車載工作設計

低噪聲車載涉水型柴油發電機組的各個部件均要采用高效減震設計，采取積極主動的隔震方式避免車載涉水型柴油發電機組對其它設備的震動影響，這也是本車載涉水型柴油發電機組研制過程中的一大內容。

本機組直接安裝于裝載平臺上，選擇合理減震隔振裝置，設計合理的減震結構，對振動進行控制和分析十分必要，機組設計時通過對柴油機、發電機各載荷位置進行計算，并對借助分析儀器對柴油機、發電機的震動進行測量，考慮到垂直振動位移、橫向位移、縱向位移并結合柴油機、發電機支撐點的載荷分布，機組采用四點支撐較合理，且柴油機端、發電機端的減震器載荷基本一致。

3 結論

通過以上的設計和分析，低噪聲車載涉水型柴油發電機組可達到噪聲低于85dB（A），涉水工作深度500mm（占機組高度尺寸60%）的目的，市場前景良好。

[責任編輯：楊玉潔]