淺談水雷產品總體包裝箱設計

張利軍

（海軍裝備部，山西 太原 030027）

引言

水雷產品的總體包裝箱是為了保護水雷產品，方便其運輸、裝卸操作、儲存，有利于部隊在庫房或技術陣地對產品使用操作和管理活動。水雷產品的總體防護包裝可以增強庫存水雷裝備對各種不良因素的抗御能力，提高庫存水雷裝備的保障性。隨著我國水雷武器系統向著機械化、信息化方向發展，作為傳統水雷產品的總體防護包裝保障設備的包裝箱，其設計及使用操作已不能適應我軍水雷現代化使用保障需求。因此水雷產品包裝箱發展必須在設計理念上有所突破，在新材料、新技術、新工藝等領域有所應用，在總體結構設計上有所創新，以滿足部隊在使用過程中對防護包裝操作便捷、快速，不需過多工具、省時省力、維護方便等更高保障要求。

1 國內水雷產品總體包裝箱現狀

我國水雷產品種類眾多，其總體防護包裝結構主要根據產品外形尺寸、結構特點、儲運、裝卸、使用條件及訂購方要求等進行設計，因此總體包裝箱的品種也多種多樣，結構上也千差萬別，雖然不同水雷其總體防護包裝各異，但其都要滿足水雷全雷或水雷分段的防護、運輸及儲存要求，同時在水雷產品整個壽命周期內實現充氮密封使用要求。目前國內水雷產品總體包裝箱多采用鋼制材料，在總體結構上采用圓筒或近似圓筒結構形式，按箱體主體結構可分為二類：第一類是箱蓋和箱體采用上下或前后對分結構形式，一般較短的全雷總體包裝箱或分段包裝箱采用該結構模式；第二類是采用三段對接結構，兩端一般為可方便拆分結構，全雷重心應在中段模式，一般全雷較長時采用該結構方式。若按水雷產品從包裝箱內的進出方式分，也可分為兩類：第一類是導軌式，包裝箱內置導軌，外面配備托架（外置導軌），內外導軌對接后產品才能進行進出箱操作；第二類是托平車式，即產品從包裝箱內拖出后直接放置到托平車上，然后再由托平車近距離轉移或直接由吊車吊裝作業［1］。

2 當前存在的主要問題

水雷總體包裝箱的特點是要保證水雷產品在全壽命周期內的運輸、儲存及保護功能，另外由于水雷產品在使用過程中一般要進行小修、中修和大修，這就意味著水雷產品在貯存周期內，經常需要從總體包裝箱內取出進行技術檢查和維護保養，有時要完成必要的轉級任務，因此其在部隊使用操作的頻次較高，容易出現一些問題，如：包裝箱與托架對接操作困難；包裝箱導軌強度設計不足導致箱體變形，影響產品進出箱正常操作；產品出現漆層剝落、銹蝕；包裝箱蓋打開時笨重不便取下，需雙人抬動；包裝箱使用維護不方便等。

出現上述問題的原因主要在以下幾個方面：一是保障性要求不明確，由于保障要求在項目研制過程中還沒有被當成硬指標，沒有與產品性能要求同等對待，因而存在保障性分析不規范、保障性的定量要求和定型要求不完整、不明確的問題；二是重視不夠，保障資源沒有與產品裝備同步研制，產品研制部門往往到產品研制后期，才開始組織設計人員進行有關總體包裝箱設計工作，研制工作滯后；三是未進行充分驗證工作，由于總體包裝箱研制工作開始較晚，而設計定型時又要求與裝備同步進行定型考核，因此其設計制造周期縮短，導致樣機未能按相關標準進行充分的理論計算仿真分析、功能性試驗驗證考核，以及發現問題后進行的設計改進和完善工作。

3 水雷總體包裝箱設計

隨著現代科學技術水平提高，新技術、新材料、新工藝在水雷行業上廣泛應用，以及我軍武器裝備現代化對保障設備新的需求，水雷總體包裝箱的研制也向著實現“保障好、好保障”的方向發展，水雷總體包裝箱在滿足功能前提下，更注重提高保障資源的效率，即達到產品在全壽命周期內使用維護過程中操作人員少、操作時間短、使用工具少、方便快捷、維護方便的要求。因此水雷總體防護包裝箱要達到武器裝備現代化新的需求，必須在設計上更加注重以下幾個細節方面的設計創新［2］。

3.1 開箱方式

目前國內水雷基本上都采用金屬圓筒端面密封形式總體包裝箱，該結構具有密封端面小、機加工藝簡單、易于密封等特點，但該結構的總體包裝箱的前端蓋和主箱體之間連接多為螺栓緊固方式。在包裝箱整個開箱過程中，操作者需要隨身攜帶工具，擰下不同位置的多個螺母，尤其包裝箱底部貼近地面的位置，操作起來十分不便，無法滿足部隊進行快速技術準備使用要求。為避免現役產品包裝箱開箱操作需要依靠工具這樣費時費力的不足，在總體包裝箱開箱方式上應進行創新性設計工作，如采用結構更加科學合理的凸輪旋轉機構或連桿推拉機構的前端蓋結構模式。

3.2 產品進出箱結構方式

國內水雷產品進出總體包裝箱結構模式基本為導軌式和托平車兩種方式。導軌式結構在產品進出包裝箱操作過程中需要配備托架或外接導軌，為保證托架的穩定性、強度和剛度，一般托架制造的都較重，需要2～4人抬動與包裝箱對接，費時費力；而托平車式結構雖然操作簡便，但與包裝箱之間對接后定位比較困難，需要反復多次后才能準確對接定位。上述兩種水雷產品進出總體包裝箱結構模式都存在操作復雜、保障時間長、占用空間大等缺陷，也是包裝箱裝備部隊后反映比較多的問題之一，因此需對水雷進出包裝箱結構設計進行優化、創新，如采用多功能一體化托架結構設計、大開蓋箱體結構設計等，以滿足部隊訓練使用過程中快速技術準備需要。

3.3 產品在箱體內定位和限位結構

產品在箱體內定位和限位結構是水雷總體包裝箱設計過程中的重要環節，其目的是保證水雷總體包裝箱固定在合理位置，防止其滾動和移位。定位和限位結構設計的好壞直接影響到產品的運輸過程、操作過程是否使用各種工具、進出箱操作時間等，因此在該結構設計過程中應著重考慮水雷產品與包裝箱之間的自動找正定位，合理使用一些標準件，如合成纖維收緊器等，使產品在箱體內定位、限位以及進出箱操作都不使用工具，易于獲得方便、快速的技術保障。

3.4 檢測箱體內環境參數的儀表系統

水雷總體包裝箱箱根據有關保障要求，一般都在其前端蓋上設計有檢測和顯示包裝箱內部氣壓、溫度、濕度的儀表系統，可以在不泄壓條件下自動監測和顯示，方便部隊隨時掌握水雷產品儲存的環境條件。該種設計在部隊實際使用過程中，經常反映存在拆卸、計量、維護不方便的問題，造成人力、物力及財力的浪費；并且隨著部隊信息化建設，遠距離對水雷產品儲存環境的實時監測、控制及信息儲存成為現實，因此水雷總體包裝箱儀表系統設計也應不斷滿足部隊新的保障需求，如：采用溫濕度壓力三合一儀表、配備高精度計量儀器進行定期計量、校調等。

3.5 箱體結構及新材料

水雷總體包裝箱箱體結構及選用材料直接影響其強度、密封性能、重量及進出箱操作性能，是包裝箱設計過程中應重點考慮的環節。目前國內水雷總體包裝箱基本上都采用金屬圓筒端面密封形式，該結構雖有工藝簡單、易于密封等優點，但也存在裝卸操作需要配備托架、占用空間大、操作時間長、機動保障對地面和設備要求嚴格等不足。隨著新技術、新材料、新工藝在產品包裝領域的廣泛應用，以及大平面密封技術的突破，水雷總體包裝箱箱體結構設計應根據產品結構特點，結合防護包裝總體設計要求，設計科學合理的箱體結構，如金屬或非金屬大開蓋結構、金屬方形端面密封結構等，不拘泥于傳統的金屬圓筒端面密封結構模式。在箱體材料的選用上，傳統的水雷總體防護包裝箱多采用Q235鋼板，該鋼材雖有易于機械加工、價格便宜等特點，但隨著新材料的應用，其在強度、剛度等方面存在的不足逐漸凸顯，已有被Q345、高強板、高強鋁合金、增強纖維玻璃鋼等材料代替的趨勢。

3.6 各種專用閥門

水雷總體包裝箱一般都在前端蓋或后端蓋上設計有充氣閥、安全閥、排氣閥等專用閥門。充氣閥通常為單向閥，在氣壓低時自動關閉，其設計應考慮通用性及與充氣接頭快速連接；安全閥具有自動泄壓功能，當包裝箱內氣體壓力超過規定值時，安全閥自動打開將氣體排出，避免箱體內壓力過大造成箱體破裂等不安全事故，其設計應考慮通用性、最大通徑及閥值；傳統包裝箱的排氣是靠操作人員用工具壓住排氣閥的閥芯排出箱體內氮氣，操作過程費時費力，還需使用工具，因此排氣閥在設計時應考慮其操作的便捷性、可靠性，如：可采用具有自鎖功能的手排閥等。

3.7 隔熱防曬、防雷擊、防水、防碰撞等功能

隨著對水雷產品總體防護包裝新的保障需求，總體包裝箱在設計過程中也要考慮其隔熱防曬、防雷擊、防水、防碰撞等功能要求，以提高包裝箱在運輸、環境適應、野外機動保障等方面能力。

4 有關計算及試驗驗證項目要求

由于對水雷產品總體包裝箱保障設備研制重視程度不夠，產品研制組往往到產品研制后期，才開始組織設計人員進行有關總體包裝箱設計工作，因此導致其設計制造周期縮短、產品結構模型及試制樣機沒有充足時間按相關標準進行理論計算仿真分析、功能性試驗驗證等考核，以至于總體包裝箱在提供部隊使用后發現在產品設計及試驗驗證環節存在的問題，影響了裝備正常使用和維護。因此總體包裝箱在有關驗證項目環節上，應注重樣機試制前結構模型的理論計算、仿真分析和樣機試制完成后試驗驗證工作。

4.1 理論計算及仿真分析

水雷產品總體包裝箱在結構設計完成后，一般應按其在靜態載荷和動態載荷條件下進行箱體結構的強度、剛度分析計算，通常要建立產品結構的三維模型，按照國軍標有關環境試驗要求進行三層堆碼、沖擊強度、振動強度的仿真分析計算，滿足設計要求后再進行樣機試制工作，同時仿真分析計算結果也可以與樣機試制完成后試驗結果進行進一步對比、分析。

4.2 試驗驗證項目及要求

對有密封性要求的總體包裝箱，應進行密封性能試驗。

強度試驗應按總體包裝箱技術條件規定壓力對包裝箱抽真空進行外壓強度試驗和加內壓進行內壓強度試驗，包裝箱應無變形和破壞。

總體包裝箱的堆碼試驗可以按照GB／T

48 57.3《包裝運輸包裝件靜載荷堆碼試驗方法》規定執行。

總體包裝箱樣機試制完成后通常應與水雷產品進行裝配適應性試驗，包括：裝箱操作、出箱操作、水雷產品與包裝箱定位緊固、裝箱及出箱使用工具情況、是否符合人機工程等。

總體包裝箱的起吊和栓系裝置均應進行試驗，試驗可以按照GJB2017《專用包裝容器設計準則》有關規定執行。

總體包裝箱應進行公路運輸試驗。

總體包裝箱還應進行機械裝卸試驗。試驗可以按照WJ2055《軍用包裝試驗方法機械裝卸試驗》有關規定執行。

5 結語

本文針對國內水雷產品的總體包裝箱在部隊使用維護過程中出現的問題和不足，提出了水雷產品總體包裝箱在設計階段應注重創新設計的開箱方式、產品進出箱結構方式、箱體結構及新材料等方面內容，同時對總體包裝箱在理論計算及仿真分析、樣機試驗驗證項目要求進行了闡述，使水雷總體包裝箱保障設備適應我國水雷武器系統現代化使用保障需求，對同類水雷產品總體包裝箱設計、試制及試驗具有一定的借鑒作用。

［1］ 佘湖清.水雷總體技術［M］.北京：國防工業出版社，2009.

［2］ 叢曉霞，徐起賀.機械創新設計［M］.北京：北京大學出版社，2008.