某大口徑車載雷達鐵路裝卸方案的優化

摘 要：現代車載雷達的口徑也越來越大，作為主要運輸方式之一的鐵路運輸，因運輸高度、寬度方向上的界限要求，給雷達的運輸轉移帶來了不可避免設計難題，是大、中型雷達運輸的最大瓶頸。文章從某型大口徑車載雷達的設計特點入手，優化原設計采用的方法，以簡便、快速、經濟的方式降低車載雷達的運輸高度，縮小運輸寬度，滿足運輸要求，可供同類雷達研制參考。

關鍵詞：車載雷達 機動性 鐵路運輸

中圖分類號：TP959.1+1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0054-02現代戰爭中，提高雷達機動性是提高雷達生存能力的有效手段之一，而雷達運輸轉移的能力是機動性中的一個重要指標，隨著雷達功能、性能的增強，雷達的口徑變大的趨勢越來越明顯，這對雷達的可運輸性提出了挑戰。目前車載雷達最常用的運輸方式是公路、鐵路兩種陸運方式。其中鐵路運輸界限要求高于公路運輸，由于涵洞、隧道的客觀存在，在運輸高度、寬度方向上的界限要求是影響大型雷達運輸實現的最大瓶頸。[1]

1 大口徑車載雷達運輸性的設計特點

目前，在中大口徑雷達的總體設計中，為滿足較大的抗傾覆能力和陣面自重，主天線設備往往體積大、自重大。在多種運輸方式選擇中，半掛汽車列車因其具有大尺寸、大載荷的運輸能力，以及“區段運輸”“甩掛運輸”“滾裝運輸”等高效、經濟特點，得到了較廣泛的設計應用。[2]

目前我國鐵路運輸的高度界限要比公路運輸的高度界限低，因此大多數大口徑機動雷達采用凹梁式半掛車作為運輸平臺，來降低車輛的運輸高度，使其滿足運輸要求。若仍然不能滿足火車運輸界限要求時，一般可采用可收縮式后橋或者可拆卸式后橋兩種方法來降低車輛的運輸高度。實際使用中，可拆卸式后橋較可收縮式后橋具有：承載能力大、運輸通過性好、允許車速高和結構形式簡單的特點，但需借助其它設備或裝置才能脫離車架，從而降低裝備的鐵路運輸高度，操作較為不便。

2 某大口徑車載雷達的原鐵路運輸方案

某型雷達的天線運輸單元為半掛拖車，單元外形：13 m（長）×2.5 m（寬）×3.9 m（高），重達到31 t，設計采用了典型的凹梁式半掛車和可拆卸式后橋的結構。

鐵路運輸時，待半掛車在火車運輸平板上就位后，需現場安裝半掛車后部撐腿，與半掛車前部撐腿共同配合，共同撐起并抬高半掛車，直到后橋與車架可以脫離，最后逐步收攏撐腿，直到車架縱梁落在火車平板上，降低了整個設備的高度，使之滿足火車運輸條件。

3 原方案存在的問題

上述方案在實施過程中存在以下問題。

（1）現場安裝的半掛車后部撐腿橫向間距接近火車平板最外沿，人力操作撐腿升降不僅不便，也不安全，且實際鐵路平板新舊不一，邊沿的承載能力不可控，有較大安全隱患。

（2）因后橋懸掛采用板簧結構，半掛車實際抬升高度需要疊加板簧恢復壓縮的行程，因此撐腿單次行程不足，需要二、三次的再裝配調整高度，操作非常繁瑣，并存在安全隱患。

（3）火車運輸時，裝備重心距火車平板橫中心線愈遠，橫向慣性力越大，安全系數越低（出于安全考橫向偏距不能超過100 mm）[3]，而半掛拖車在狹窄的火車平板上，很難依靠拖車或自身設備精確調整在平板上的橫向位置。

由于上述問題的存在，原方案難以安全、簡單的拆卸后橋，并方便、準確的調整橫向位置。針對這些問題，考慮使用吊車吊裝來實現，但全車31 t，整體起吊需要的大噸位吊車市場保有量不高、使用費用高、場地限制條件多，另外還需在半掛車上設計能足夠承載的吊點。受上述因素的限制，提出分頭起吊、分步降高的優化方案，具體如下。

4 優化方案描述

選取半掛車前部、后部的合適吊點，采用一端落地支撐，一端起吊降低高度的方式，拆卸后橋、分步降低高度，直到車架縱梁落在火車平板上，使之滿足火車運輸條件，見圖1。

4.1 實現步驟

按火車平板縱向重心標識位置停車，伸出前部撐腿落地撐實并脫車頭，在靠撐腿處半掛車橫梁底部墊入墊木（厚610 mm），然后收攏前部撐腿，使半掛車落實在墊木上。

吊車就位后，在半掛車后端吊點纏繞軟吊帶并掛入吊鉤，拆卸后橋與車架的連接螺栓和剎車氣管。

在半掛拖車凹梁處放入墊木（厚350 mm）后起吊，待后橋和車架自然分離后，拖出后橋，緩慢落下使半掛車落實在墊木上。

變換到前端吊點，起吊后移除前端對應墊木，直接使車架縱梁落在火車平板上，并校準與火車平板的橫向距離。

變換到后端吊點，起吊后移除后端對應墊木，直接使車架縱梁落在火車平板上，并校準與火車平板的橫向距離，完成吊裝。

4.2 相關校核和計算

此型雷達已完成設計定型，另外設計增加吊點結構，會影響原有結構設計，不宜實施。因此把思路擴展到在現有結構上尋找可承受較大載荷（不小于12.9 t，計算見后）的合適吊點。以下是設備起吊和吊點承載能力的計算校核。

（1）起吊重量的校核，也作為選擇吊點、吊繩和吊車噸位的條件。

①后端起吊（脫開后橋），需要的最大起吊力如圖2所示。

其中：F1為吊車起吊力；

G為 裝備自重（31 t）；

L1為重心距離前部墊木支撐的間距（3598 mm）；

L2為吊車起吊點距離裝備重心的間距（5070 mm）；

解得F1=12.9 t，所以市面常見的25～35 t吊車即可滿足吊裝條件。

②前端起吊（拿出墊木），需要的最大起吊力如圖3所示。

其中：F2為吊車起吊力；

G為裝備自重（30 t，后橋1噸已脫開）；

L3為 吊車起吊點距離裝備重心的間距（6690 mm）；

L4為 重心距離后部墊木支撐的間距（1990 mm）；

解得F2=6.9 t，較后端起吊力更小。

（2）半掛拖車起吊點的承載能力校核。

①后端起吊點選擇設備液壓撐腿位置，原設計用于承受裝備全重40 t的使用工況，單點設計可承重大于20 t，遠大于起吊力F1，選擇的后端起吊點承載能力足夠，無需增加額外的結構。

②前端起吊點原設計用于增加設備在強風工況下的抗傾覆力矩，計算的起吊力F2×1.5=10.35 t的受力工況進行仿真分析，結果顯示在起吊點橫梁處最大應力約為64 MPa（圖4所示），遠小于高強度鋼板的抗拉強度600 MPa，可確認前端起吊點承載能力足夠。

（3）半掛拖車小距離橫向調整的受力計算，見圖5。

如上圖所示，假定半掛拖車橫向偏移距離W=100 mm，選定吊繩后，起吊重心到吊鉤高度H=5500 mm，所以有以下幾點。

成年人的水平推力約為60 kg，考慮另一端存在車架與墊木之間的摩擦力，在吊車安全小幅擺動的條件下，4個成人可在半掛拖車一端起吊的狀態下，完成半掛拖車橫向位置的調整。

5 結語

上述優化的鐵路運輸方案，通過多次實施證明，操作安全簡便、經濟性好。此方案可以獨立使用，也可根據需要組合使用。具體使用時需要根據產品的特點和需要進行全面分析，多方協調。同時車載雷達的運輸性是一個系統工程問題，實現方式應該納入到車載雷達結構設計的頂層范疇，對運輸方式的實現方法合理定位，進行多方案的比較，找出切實可行的措施，并在實踐中不斷改進，才能滿足口徑越來越大的車載雷達的運輸需求。

參考文獻

[1] 洪林峰.大_中口徑車載雷達運輸性探[J].討電子機械工程，2011（10）.

[2] 張增太，房景仕.雷達半掛汽車列車機動運輸設計中的若干性能參數分析[J].電子機械工程，2009（3）.

[3] 茍軍喜，馬傳寶，李一寧.地面雷達鐵路運輸裝載加固方案設計探討[J].電子機械工程，2012（2）.