擴展方艙擴展結合部電磁屏蔽設計

吳長偉　范雪峰

鐵嶺陸平專用汽車有限責任公司 遼寧鐵嶺 112001

擴展方艙擴展結合部電磁屏蔽設計

吳長偉范雪峰

鐵嶺陸平專用汽車有限責任公司 遼寧鐵嶺 112001

1　前言

方艙電磁屏蔽關鍵是如何讓方艙形成一個封閉殼體。目前，國內外固定方艙處理手段已經非常成熟，主要控制點是門、窗等孔口的處理。擴展方艙相對于固定方艙可以有效增加空間和使用面積，大大提高方艙的使用效率，增加電磁屏蔽功能，可有效解決擴展方艙在指揮、通信、偵察、干擾等領域的應用難題。其主要控制點除了門、窗等孔口位置外，重點是擴展結合部的電磁屏蔽控制。

2　組成

電磁屏蔽擴展方艙收攏狀態外型尺寸（長×寬×高）：6 058×2 438×2 438，mm；展開狀態外形型尺寸（長×寬×高）：6 058×4 366×2 438，mm；擴展艙長為5 000 mm；主要由左擴展艙、右擴展艙、固定艙、折疊底板、擴展助力機構和壓緊裝置等組成（如圖1）。總擴展容積滿足國軍標規定大于1.8 m3的標準。

圖1　方艙組成

3　展收原理

3.1展開

方艙展開時（如圖2），先將方艙調整平衡，再打開擴展艙固定鎖，拉動擴展艙即可展開；擴展完成后，啟動壓緊裝置，鎖定擴展艙和壓緊屏蔽密封。在擴展過程中，擴展艙是通過底部滾輪在軌道上面滾動的，可以有效地減小運動阻力。

圖2　方艙展開結構

3.2收攏

折疊底板與兩側擴展艙根部通過鉸鏈連接，方艙收攏時，折疊底板向上抬起折疊。由于展開狀態時，折疊底板處于展平狀態，收攏時折疊底板存在死點，需要先將折疊板向上拉起，越過死點方可收攏。方艙收攏時，卸下壓緊裝置，用手拉起固定艙內折疊底板，再將擴展艙推入固定艙內，卸下滾輪，再將擴展艙用固定鎖鎖緊。

4　關鍵技術及結構

4.1電磁屏蔽密封設計

擴展方艙門窗孔口的屏蔽處理也與固定方艙一致，關鍵是如何解決擴展孔口結合部的電磁屏蔽密封。為保證擴展后電磁屏蔽指標要求，擴展艙與固定艙結合部位采用嚙合形式，嚙合部位形成回宮格結構，造成電磁波無法直線穿透，從而削弱電磁波能量。為增加結合部位導電性能，形成等勢體，在嚙合部位，安裝一道橡膠芯絲網屏蔽條和屏蔽簧片，這樣雙擴展艙擴展后與固定艙形成一個封閉廂體，確保了方艙的電磁屏蔽效果。

4.1.1屏蔽條和屏蔽簧片

由于擴展孔口大于5 m，擴展艙與固定艙接合部位存在一定的平面撓度和對角線差，會造成擴展艙與固定艙結合部位的結合不均勻。為保證接合部位有效結合，在固定艙框口內側安裝一條屏蔽型簧片和橡膠芯絲網屏蔽條，通過兩者的彈性伸縮，可以彌補結合不均勻（如圖3）。屏蔽型簧片通過螺釘與框口連接，橡膠芯絲網屏蔽條直接嵌入框口牙槽內，方便維修更換。擴展艙展開時，擴展艙端部壓框先壓在簧片上，實現第一層屏蔽密封，隨著進一步擴展壓縮，壓框內邊接觸屏蔽條，實現第二層屏蔽密封，當壓框全部壓在屏蔽條和簧片上之后，整個框口就形成了良好的電磁密封。另外，屏蔽型簧片和橡膠芯絲網屏蔽條均具有彈性和記憶功能，并可以互補。

圖3　擴展口電磁密封結構

4.1.2固定艙、擴展艙電磁屏蔽

固定艙、擴展艙各壁板之間連接全部采用高導電金屬材料接觸，并做抗氧化處理；框體與蒙皮之間全部采用拉鉚方式連接。

4.1.3固定艙與擴展艙連接部位壓緊

簧片和屏蔽條壓縮彈性會產生反作用力，導致擴展艙與固定艙不能有效連接。因此，在擴展艙外部安裝了一套可調節的壓緊裝置（如圖4）。擴展艙展開后，頂撐機構固定在擴展艙外部端面滾輪運動軌道內，通過調整其伸縮，頂滾輪端面向外側頂擴展艙，實現方艙在嚙合部位屏蔽條的壓緊。

圖4　壓緊裝置

4.2助力裝置

在不考慮摩擦力的情況下，方艙擴展和收攏時折疊板水平分力隨夾角α變化曲線為余切函數曲線，夾角增大，折疊板水平分力減小，方向向外。受力分析如圖5所示：

圖5　受力分析圖

式中，F為折疊板水平分力；G為折疊板重力；α為折疊板與水平面夾角。

為確保1～2人即可操作，實現方艙擴展及收攏，克服折疊板運動造成的影響，本方艙設計了一套彈簧助力裝置輔助擴展方艙的收攏，從而抵消折疊板的運動變化產生的分力（如圖6）。這樣人工操作只需克服擴展艙運動時底部滾輪滾動摩擦力即可。

圖6　助力彈簧拉力與折疊板水平分力示意圖

助力裝置由頂升彈簧裝置和拉力彈簧裝置組成（如圖7、8）。兩種裝置均安裝在方艙折疊底板下方。頂升彈簧用于將折疊底板頂起，力量設置在與折疊底板重力平衡狀態，解決了方艙收攏時的折疊底板死點問題；拉力彈簧裝置通過彈簧壓縮，使折疊底板的重力與彈簧的彈性勢能接近平衡，解決了收攏方艙時推力過大而無法操作的問題。

圖7　頂升彈簧裝置原理

圖8　拉力彈簧裝置原理

折疊底板重力直接影響水平分力，在設計助力裝置時，折疊底板自重經過了仔細校核。由于彈簧彈力與壓縮量成正比，彈力曲線只能趨近于折疊底板水平分力曲線，無法完全平衡折疊板水平分力，故在設計和制造彈簧時，控制彈簧剛度和使用行程尤為重要。

5　工藝控制

方艙各部位連接主要是搭接，為保證良好的電磁屏蔽效果，對接縫、孔口均要進行有效處理。

a. 搭接表面清潔時需要用酒精等有機試劑擦除灰塵和鐵屑等，保證搭接金屬平面充分連接成一體。

b. 去除搭接表面不導電的保護鍍層（如陽極氧化）。

c. 屏蔽密封條在周轉過程中需要用塑料袋包裝并保持清潔，不能在地上拖拽；安裝時，屏蔽密封條需要用試劑擦試干凈，保證與溝槽接觸嚴密，同時用屏蔽條本體將接縫縫合。

d. 通過工裝控制加工質量，確保孔口尺寸偏差在允許范圍內。

6　防雨防塵密封

方艙收攏時，通過固定在擴展端板內側周圈的密封條密封，同時，外部加裝集裝箱鎖進行鎖緊，以確保密封條能夠壓實密封。方艙展開時，通過固定在擴展艙根部周圈的密封條密封。收攏時密封條為“O”字型，為嵌入安裝；展開時的密封條為“山”字形，通過壓板壓裝。兩種密封條均具有耐鹽、耐油、耐酸堿、耐壓等性能，彈性好，使用溫度-45℃～+70℃。其密封形式如圖9、10所示。

圖9　收攏密封

圖10　擴展密封

7　試驗情況

該方艙試制完成后經過了淋雨、短途轉運、1 000 km路跑、200次展收、3 t加載，以及1個月、3個月、半年存放等多項試驗的測試，其電磁屏蔽指標在頻段150 kHZ～6 GHz，均達到40 dB以上。

8　結語

通過該方艙的研制，擴展方艙電磁屏蔽性能良好，解決了擴展方艙因無屏蔽性能而無法在指揮、通信領域拓展應用的技術難題。該項技術已經獲得實用新型專利，授權公告號：CN202528894 U.

［1］ GJB 20008-1991.軍用通信車電磁兼容性規范［S］。

［2］ GJB 870-1990.軍用電子設備方艙通用規范［S］。

［3］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2007。

［4］ GJB 5469-2006.擴展方艙通用規范［S］。

［5］ GJB 6875-2009.軍用電子設備方艙屏蔽效能測試方法［S］。

Electromagnetic Shielding Design for Connection Part of Expandable Shelter

WUChang-weietal

通過設計擴展方艙擴展結合部的電磁屏蔽結構，突破擴展廂體與固定廂體電磁密封關鍵技術，實現擴展方艙真正意義上的電磁屏蔽。

擴展方艙 電磁屏蔽 試驗情況

This paper breaks through the key technology of electromagnetic sealing between expandable compartment and fixed compartment by means of redesigning the electromagnetic shielding structure of the expanding connection part of the expandable shelter， thereby， realize a real electromagnetic shielding for the expandable shelter.

expandable shelter； electromagnetic shielding； test state

U469.6+93.02

A

1004-0226（2016）03-0097-03

吳長偉，男，1980年生，工程師。現從事方艙、移動實驗室、特種車研發設計。

2015-11-26