氣象雷達通信指揮車的結構設計與應用

楊昆

摘 要：針對氣象局的雷達移動工作系統，利用某大型底盤載車，改裝成氣象雷達通信指揮車，根據某氣象部門的實際要求，通過結構設計，形成該通信指揮車的總體與局部布局。同時，對改裝后的通信指揮的氣象雷達的抗風載能力進行了計算，得出計算結果。該雷達通信指揮車具有結構新穎、布局合理的特點，且通過良好的人機工程和個性化設計，將運輸狀態設計安裝了鎖定裝置，而將駐車工作狀態增加了附加支撐件。隨著氣象雷達通信指揮車在氣象部門的廣泛應用，將極大地提高氣象部門的移動應急能力，有效地保障氣象部門的雷達探測任務。

關鍵詞：氣象雷達；通信車；指揮車；結構設計；抗風系數

中圖分類號 TN954.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）06-135-03

The Design and Application of Meteorological Radar Communications Command Vehicle

Yang Kun

（Linyi Meteorological Bureau，Linyi 276004，China）

Abstract：This paper is focused on mobile radar system of work Meteorological Bureau， the use of a large car carrier chassis，converted into weather radar communications command vehicle， according to the actual requirements of a meteorological department，by design， to form the overall layout of the communication with the local command vehicle. Meanwhile，the communications command vehicle modified after its weather radar wind load capacity were calculated， and the results obtained. The radar communications command vehicle，a new structure，reasonable layout features， and through good ergonomics and personalized design，transportation design and installation of a locking device status，job status and the parking adds additional support.Weather radar communications command vehicle， widely used in the meteorological department，will greatly improve the meteorological department of mobile emergency response capacity to effectively protect mission radar meteorological department.

Key words：Meteorological radar；Communication vehicle；Command vehicles；Structural design；The wind factor

為了滿足氣象部門的需求，氣象雷達的應用分為地面站式和移動車載式[1]2種。其中，移動車載式是將氣象雷達安裝在移動底盤車的方艙上，并通過雷達天線的升降系統舉升雷達天線，實現氣象探測雷達的移動式通信指揮功能，具有結構新穎、布局合理的特點，且通過良好的人機工程和個性化設計，將運輸狀態設計安裝了鎖定裝置，而將駐車工作狀態增加了附加支撐件，保證了安全運行。本文針對氣象雷達裝備通信指揮車，研究該指揮車的結構布局以及雷達的安裝與工作內容。

1 總體結構設計

1.1 總體布局設計 雷達通信指揮車裝載平臺為二類底盤車+電子設備方艙的結構形式[2]，車輛改裝簡單，技術成熟，工作可靠。雷達通信指揮車工作狀態結構如圖1所示。雷達由裝載平臺（帶電動調平系統）、機柜方艙、天線轉臺系統、衛星通信、光電設備、升降系統、供電系統和相關附件組成。雷達工作方艙的規格為：6 600mm×2 400mm×2 200mm（含副車架），分為前艙、工作艙和后艙。

雷達通信指揮車的主要布局結構設計如下：（1）前艙裝有雷達天線轉臺和升降系統；工作艙主要是工作人員辦公區域；后艙安裝光電設備、油機和調平控制箱。（2）方艙頂部安裝有室外攝像頭，對方艙內部進行24h全方位的視頻監控。（3）方艙內部是雷達設備的布置區，也是雷達操作人員的主要活動區。因此，所有的設計都充分體現了人性化設計的理念，如艙內可調式風向和風速的空調出風口設計。（4）工作艙：50英寸的顯示器、軍用頂置空調、室內攝像頭、雷達終端、光電終端、工作臺、會議桌和機柜。雷達機柜為標準屏蔽型機柜，前后帶門。（5）后艙：光電設備、升降系統、電動調平控制箱和油機。電動調平控制箱和油機通過隔板與后艙隔開，方艙的左部開有上掀門，方便調平控制箱的操作和油機的抽拉（見圖2）。

1.2 雷達舉升機構設計 氣象雷達的天線通過安裝架與升降系統相連，如圖3所示，運輸時用繩帶將天線的固定座和絲杠系牢固。該舉升機構，根據整機對機動性的要求，雷達設備的架設和拆收設計為電動機構實現[3]。升降系統由電機、換向器、升降機、傳動軸和電路系統組成，通過高精度動力轉向機構實現4點升降的同步性和可靠性。舉升重量：≥700kg，舉升高度：1 780mm，絲杠形式：滾珠絲杠，供電：3kVA，220V、單相、交流，具有電動升降功能的同時，兼有手動升降功能。振動、沖擊：滿足三級公路運輸要求，低溫航空潤滑脂，滿足-40～55℃環境要求（已通過環境試驗），配有上、下接近開關和過載保護功能，確保安全性。

2 雷達裝載車抗風載計算

本系統是一臺機動式的雷達，雷達工作時，天線轉臺豎起，天線轉臺與雷達車固定在一起，雷達車和天線倒伏機構是天線座的基礎。因此，有必要增大雷達車和天線轉臺的剛度，減小變形，保持測角精度的穩定性[4]；同時天線升高，受風負荷的作用，有必要對系統抗傾覆能力和抗平移能力進行計算，計算風速為10級。該雷達可以簡化成雷達艙與汽車為一個整體進行系統抗傾覆能力計算。

2.1 雷達抗傾覆能力計算 雷達天線的迎風投影面積S雷達天線：1.12m2；光電設備的迎風投影面積S光電：0.57m2；雷達車迎風投影面積S雷達艙：6m2；汽車的迎風面積S汽車：3.4m2；雷達天線受力中心高h雷達天線：4.5m；光電設備受力中心高h光電：4.5m；雷達艙受力中心高雷達艙：2.45m；汽車受力中心高h汽車：1.4m。

計算公式如下：

[P=12CX?ρ?V2?S]

式中：[CX]：為迎面風力系數，廂式車取1.1；[ρ]：空氣密度為1.29kg/m3；[V]：風速25m/s。

由風引起的最大傾覆力矩是

M傾=P雷達天線[×]h雷達天線[+]P光電[×]h光電[+]P雷達艙[×]h雷達艙[+]P汽車[×]h汽車=13373.8N.m

雷達總質量G=3600kg·g=35280N

雷達穩定力矩

M穩[=G×5.3×12]=93492N.m

M穩>M傾，因此在最大風速時，雷達不會傾覆。

2.2 雷達抗風載平移能力計算 本雷達在8級風有足夠的穩定性，10級風也不會傾覆，現校核在10級風時，雷達會不會發生平移。由上述分析可知，在側向時受到力較大，只需校核在側向時是否會發生移動。雷達受到的平移風力是天線受到風力、汽車受到風力的合力，即：P合=9768.1N，雷達支撐腿與枕木靜摩擦系數f=0.3，即靜摩擦力F=G·f=88984N[×]0.3=26695.2N，F[>]P合，因此雷達在10級風時也不會移動。

3 安裝效果與應用

通過以上設計，將該氣象雷達安裝在某二類底盤的方艙載車上，實際應用的效果如圖4所示，該圖為雷達通信指揮車的外部圖片，該狀態為雷達展開時的工作狀態。雷達載車系統由載車、空調、通信接口等組成，全機雷達（包括載車）重為9.8t。

4 結語

本文設計與研究的氣象雷達通信指揮車，具有結構新穎、布局合理的特點，且通過良好的人機工程和個性化設計，將運輸狀態設計安裝了鎖定裝置，而將駐車工作狀態增加了附加支撐件。隨著氣象雷達裝備指揮車在氣象部門的廣泛應用，將極大地提高氣象部門的移動應急能力，有效地保障了氣象部門的雷達探測任務要求。

參考文獻

[1]張赟霞.風廓線氣象雷達雙極化相控陣天線系統[J].現代雷達，2012，06：54-56.

[2]傅帥.風廓線雷達研究及其天線設計[D].西安：西安電子科技大學，2014.

[3]王志春，植石群，丁凌云，等.華南沿海地區車載風廓線雷達資料的分析與應用[J].氣候與環境研究，2013，02：195-202.

[4]胡明寶，李妙英.風廓線雷達的發展與現狀[J].氣象科學，2010，05：724-729.

（責編：張宏民）