一種新式背負型支撐裝置的結構設計

唐際杰　林　鋒

（桂林長海發展有限責任公司，廣西 桂林 541001）

一種新式背負型支撐裝置的結構設計

唐際杰林鋒

（桂林長海發展有限責任公司，廣西 桂林 541001）

隨著武器裝備的小型化，便攜式裝備應用越來越廣，進而對便攜式裝備的體積、重量等指標方面的要求也越來越高。在單兵背負便攜設備進行作戰架設時，結構巧妙的支撐裝置會給整個系統的背負、架設、撤收帶來較好的實戰效果。文章從支撐裝置的選材、結構形式、功能等方面加以闡述，體現了該結構設計的新穎與實用性。

支撐裝置；便攜；背負；結構設計

目前，我國在便攜式背負設備的工程應用上，背負裝置跟支撐裝置一般都是分開的，即背負裝置只有單一的背負功能，如背架；支撐裝置只有單一的支撐功能，如三腳架。兩種裝置一起使用便增加了整套便攜裝備的設備種類、體積及重量。為了將背負和支撐功能有效結合起來，減少便攜設備的體積和重量，特開展了這一新式背負型支撐裝置的課題研究。現已制作出樣機，并通過實地背負、架設使用，滿足指標要求。

1　總體設計思路

通過市場調研，分析傳統背負裝置和支撐裝置的功能，根據人體工程學原理設計一種新式背負型支撐裝置，將背負功能和支撐功能有機結合起來，減少整個便攜系統的體積和重量。同時，在支撐裝置上設計相應的安裝接口，方便設備的背負、架設和撤收，滿足整個便攜系統的使用要求。

2　結構形式的比較

傳統的背負裝置，如背囊、背架的骨架為固定式結構，采用“n”字形管狀龍骨，龍骨暗藏在滌綸帆布和布襯之間。骨架一般采用鋁合金管或鋁合金棒焊接或螺接而成，有少量裝置采用碳纖維管結合鋁合金材料制作而成。傳統的背架的優點是：結構簡單，制作方便；缺點是：功能單一，僅具有背負功能。

工程上應用較多的支撐裝置為三腳架，三腳架以其三角形結構穩定性贏得了很多用戶的青睞。三腳架的優點是：架設、拆收方便，結構穩定；缺點是：功能單一，僅具有支撐功能，且跟背囊、背架一起背負時，總體結構較重，體積較大。

背負型支撐裝置作為一種新式的多功能支撐結構，有效地彌補了背囊、背架在背負三腳架時體積、重量較大的缺點，同時具有背負和支撐架設雙重功能。

3　支撐裝置的結構設計

3.1材料的選擇

對于便攜作戰，由于單兵背負不能超過15kg，材料輕、強度好是便攜式設備對結構選材的基本要求。現根據支撐裝置自身重量設計及加工工藝性要求，對鋁合金、鎂合金及碳纖維進行性能比較。常用輕型材料比重表如表1所示。

表1　常用材料比重表

從表1中可以看出，鎂合金的比重比鋁合金輕，在便攜式設備重量上有較大優勢。與碳纖維相比，鎂合金管可進行折彎，鎂合金板可切削加工，也可進行真空電子束焊接。

碳纖維只能通過模具一次成型，并且在比重上也沒有太多優勢。經過比較，確定選用鎂合金作為設計的主體材料，鋁合金、不銹鋼材質作為設計的輔助材料。

3.2結構設計

3.2.1設計思路

支撐裝置需兼顧背負和支撐兩種功能，可將該裝置設計成上、下背架翻轉折疊的結構形式以實現背負和支撐。背負時，上背架向上翻轉；架設時，上背架向下翻轉。同時，根據各型設備接口需要，在支撐裝置上設計上下兩組接口，如上部設計伺服轉臺、天線等安裝接口，下部設計主機、電臺、電源等箱體類設備安裝接口。

3.2.2主體結構設計

支撐裝置由上背架和下背架組成，上背架可翻轉。主體框架選用鎂合金管，安裝接口選用鋁合金材料，活動關節選用不銹鋼材料。框架采用折彎、焊接等工藝成型，安裝接口、活動關節采用鉚接工藝。上、下背架連接部位設計成螺接+鉚接的結構形式，方便翻轉和定位；在上、下背架左右內側設計設備安裝接口，以實現設備的固定與背負。在下背架上設計雙層結構安裝接口，上層可安裝小型伺服轉臺或便攜天線，下部可安裝箱體類設備，以實現整套設備的架設。

在下背架左右外側設計附件袋，用于裝放支腳、地釘等附件和常用工具。根據人體工程學在支撐裝置上設計腰托和肩帶，滿足背負的需要。支撐裝置外形如圖1所示。

圖1　新型支撐裝置外形示意圖

3.2.3翻轉機構設計

在上、下背架設備背負面連接處兩側各設計一個鎖緊機構，見圖1中序號1的位置，該鎖緊機構由上下兩個螺紋銷軸、一個旋轉螺母組成，功能是完成上下連接桿之間的連接和鎖緊，其結構示意圖見圖2中a圖所示。在上、下背架人體背負面連接處兩側各設計一個連接鉸鏈1，見圖1中序號2的位置，該鉸鏈機構由上下兩個螺桿、兩個旋轉螺母、一個連接塊組成，功能是完成上下連接桿之間的翻轉，其結構示意圖見圖2中b圖所示。在上、下背架設備背負面上部連接處兩側各設計一個連接鉸鏈2，見圖1中序號3的位置，該鉸鏈機構由上下兩個螺母連接頭、一個旋轉螺母（套在外部）、一個連接塊組成，功能是完成上背架本身的連接桿的折疊，其結構示意圖見圖2中c圖所示。

圖2　翻轉機構結構示意圖

3.2.4尺寸及重量

設計的新式背負型支撐裝置最大外形尺寸：長×寬×高≤365mm×215mm×510mm，滿足便攜式背負設備尺寸要求；

架設高度：≥305mm；整體重量：≤2.5kg（地釘等附件除外）。

3.2.5附件結構設計

支撐裝置的附件主要包括支腳、地釘和手動鎖緊螺釘，支腳起腳踏受力時的承載作用，地釘起深入地面固定作用。支腳、地釘和手動鎖緊螺釘組合在一起完成支撐裝置深入地面的固緊，其附件的結構形式及組合示意圖見圖3。

圖3　支撐裝置附件結構示意圖

3.2.6背負及架設

支撐裝置用來背負不同的任務設備。背負時，先將上背架向后翻轉，然后將上下背架兩側的螺母旋緊，再將上下背架所需安裝的設備如主機箱、設備模塊、電池、電源等安裝到位，其支撐裝置背負狀態示意圖見圖4所示。

圖4　新型支撐裝置背負狀態示意圖

支撐裝置可實現背負狀態到架設狀態的快速轉換。架設時，先將上下背架兩側的螺母旋松，然后將上背架向前翻轉，在上部接口可安裝伺服轉臺和天線等設備，在下背架底部可安裝諸如主機、電臺、電源等設備。如地面平整度差，則需安裝支腳和地釘，其支撐裝置設備架設示意圖見圖5所示。

圖5　新型支撐裝置架設狀態示意圖

4　結語

背負型支撐裝置一般在野外使用，與所背負設備組成一個單兵背負單元。設計支撐裝置時，除支撐裝置本身的主體結構形式、外觀涂復、防雨耐腐蝕等因素外，還需考慮所背負設備的體積、重量、安裝接口以及散熱防雨能力，保證設備安裝可靠、拆卸方便，必要時可在支撐裝置上部設置防雨防塵罩，對設備進行外層防護。總之，只有綜合考慮以上因素才能設計出結構美觀，性能可靠的背負支撐一體化裝置。

［1］ 凌武寶.可拆卸聯接設計與應用［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［2］ 王三民.機械設計計算手冊［K］.北京：化學工業出版社，2012.

［3］ 濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2001.

圖8　地塊分類面積統計表

3　結語

此方法通過多次的實踐、幾十萬畝的庫區淹沒調查中證明，該方法自動量算面積準確、圖斑屬性編輯少、工作效率高，對于重疊圖斑查錯能力較弱，有待進一步完善；如果在GIS上做二次開發，效果更佳。

【參考文獻】

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［2］ 張帆.AutoCAD VBA二次開發教程［M］.北京：清華大學出版社，2006.

A new structural design of one type of a support device carries on the back

With the miniaturization of the weapon equipments， the portable equipment is used more and more widely， so the requirement of the volume and weight standard of portable equipment is higher and higher. When individual-soldier carry a portable equipment to erect， the support device which has some ingenious structural design will take some good practical effect to the whole system in some respects， for example： carry on the back， erect and detach. In this paper， we elaborate on this support device about selection of materials， structure form and function， and then reflect the novelty and practical of this structural design.

Support device； portable； carry on the back； structural design

E92

A

1008-1151（2016）03-0041-03

2016-02-10

唐際杰（1979-），男，廣西全州人，桂林長海發展有限責任公司軍工部工程師，研究方向軍用電子產品結構總體設計；林鋒（1986-），男，廣西玉林人，桂林長海發展有限責任公司軍工部助理工程師，研究方向軍用電子產品結構設計。