履帶式自行舟橋設計研究

廖成棟 王永勤 吳爽 周中鋒 黃錦鋒

摘? 要：舟橋是用以架設浮橋和建筑門橋的成套制式渡河器材，具有陸上機動速度快、架設和撤收快、不需永久占用場地、受江河水深和河幅影響較小等特點而在軍事以及民用領域廣泛應用。文章著眼于解決國內對舟橋車輛技術提升的迫切需要，通過部隊調研和查閱相關資料，重點對舟橋的總體設計和車身設計展開深入研究，確定了舟橋的技術方案并開展了相關設計工作，最終成功研制出一款具有水陸兩棲功能的履帶式自行舟橋，為新一代國產應急工程裝備平臺的建設提供了技術性支撐。

關鍵詞：履帶式自行舟橋;總體設計;車身設計;水陸兩棲功能;國產應急工程裝備;技術性支撐

中圖分類號：TJ812+.2 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）27-0084-05

Abstract： The crawler tank bridge-laying vehicle belongs to standard complete sets of river-crossing equipment which is used to lay the floating bridge and construction gantry bridge， featuring onshore fast maneuvering speed， fast laying and retracting capabilities， no permanent site occupation and fewer effects from river depth and span. It has ever been widely applied to the military and civil field. This paper is intended to solve China's urgent need for technical improvement of crawler tank bridge-laying vehicle by researches on pontoon bridge equipment working principle， focusing on the overall design and body design to carry out in-depth research， determine the technical scheme of the vehicle， and carry out the relevant design work. Finally， the equipment which has amphibious function had been produced， thereby can provide technical supports for the development of China's emergency equipment.

Keywords： self-propelled crawler tank bridge-laying vehicle; overall design; body design; amphibious function; China's emergency equipment; technical supports

引言

隨著當代科技革命、產業革命和新軍事變革的發展，軍、民用技術呈現出雙向轉移和擴散的趨勢，融合度越來越高。大力推進軍民融合、寓軍于民的裝備科研生產體系建設，統籌協調國防建設與經濟建設，已經成為我國重要戰略決策。

舟橋作為一種特殊的渡河器材，憑借其架設速度快、結構簡單、成本低、受限小等優點而在軍事及民用領域廣泛應用，并逐漸成為國產應急裝備的一個重要范疇。江麓機電集團有限公司通過部隊調研和文獻資料查閱，憑借自身在水陸兩棲車輛領域積累的經驗，設計并研制了一款具有水陸兩棲功能的履帶式自行舟橋，該車輛滿足各項性能指標，且順利通過陸上及水上性能測試，為我國軍民融合發展事業作出了應有的貢獻。

1 設計思路

履帶式自行舟橋車采用箱式浮體結構，如圖1所示。整車通過液壓系統驅動實現左右側舟（箱式浮體）折疊和展開;底盤具備兩棲功能，陸上采用履帶行走，水上采用噴水推進器驅動;車體采用桁架結構，用高強度鋼材作為主材;動力系統采用渦輪增壓柴油發動機;傳動系統采用液力機械變速箱，手動電液換擋。

2 總體設計

車輛主要外形尺寸如表1所示。

由于車輛具備兩棲功能，陸上采用履帶行走，水上采用噴水推進器驅動;因此，采用了傳動箱前置、發動機中置、水上推進裝置后置的總體布局，從前到后依次為：駕駛室、前艙（傳動艙室）、動力艙室（發動機艙室）、后艙（水上推進及燃油艙室）。為了方便車輛在陸上側舟收起狀態和水上側舟展開狀態下進行維護保養，在底盤頂甲板和兩側甲板上設置了多個檢查艙門，如圖2所示。

車輛由一臺V12的柴油發動機提供動力，傳動箱根據工況將動力按功率需求分配給陸上推進系統、水上推進系統及輔助系統等，具體如圖3所示。

車輛分為啟動工況、陸上工況、水陸工況、水上工況四種工況模式。當車輛處于啟動工況時，傳動箱僅將動力傳遞給冷卻系和液壓系（此時，冷卻系統和液壓系統處于低負載工況，當發動機啟動后，根據需要加載）;當工況為陸上工況時，傳動箱將動力傳遞給變速箱、冷卻系和液壓系，變速箱將動力傳遞給側減速箱→主動輪→履帶，實現陸上行走;當工況為水陸工況時，傳動箱將動力同時傳遞給陸上行走和水上推進系統，實現水陸雙驅動;當工況為水上工況時，傳動箱將動力傳遞給噴水推進器、冷卻系和液壓系，由噴水推進器實現水上推進。

3 車身設計

3.1 車體選材

履帶式自行舟橋采用桁架式薄殼結構，設計選用牌號S700MC冷成型用高屈服強度連軋鋼板（屈服強度ReH≥700MPa，抗拉強度Rm≥750MPa，沖擊吸收功AKV/J（-40°）≥27，延伸率≥15）來保證剛強度以及實現輕量化，同時S700MC材料是履帶式自行舟橋側舟（上裝）的主體材料，其性能在桁架結構上得到了充分驗證，是桁架結構的優選材料。同時也保證了與上裝材料的統一性，便于以后維修保障。

616裝甲鋼作為我國早期研制的較為成熟的中碳低合金軋制裝甲鋼，經熱處理后，具有高的強度和良好的韌性，且具有優良的焊接和切削加工性能，在坦克裝甲車輛上廣泛應用，加工工藝成熟穩定，且便于采購。

根據以上分析，履帶式自行舟橋車體采用S700MC、616鋼作為主體材料。

3.2 車體結構組成

履帶式自行舟橋上裝部分（左右側舟）重量達到15t，相對傳統裝甲車輛，自行舟橋底盤承載量非常大，陸上底盤承載達到35t，這對采用桁架設計車身的底盤是一個全新的挑戰。根據整車的總體結構和功能需求，結合工廠多年的履帶式車輛的設計經驗，對承載較大車體下部結構，采用了承載式車身設計，車體側下采用裝甲鋼板+桁架結構。通過借鑒與創新形成了承載式與非承載式相混合的車身設計。

自行舟橋底盤承載量非常大，這對采用桁架設計車身的底盤是一個全新的挑戰。在設計過程中，主要通過以下途徑來突破。

上裝接口箱型梁結構設計：上裝兩側舟在路上和水上狀態時通過鉸接支座、固定支座、油缸支座供給12個安裝座將負載傳遞到底盤，安裝支座受力大，底盤設計兩個箱型梁來固定安裝支座，箱型嵌入在前橋框架、動力艙框架、尾部框架之間焊接，并設有輔助加強筋來加強兩箱型與車體的連接，保證車體在兩側舟安裝位置具體足夠的剛強度，滿足上裝的使用要求。

箱型梁采用四塊為S700MC鋼板焊接成3097×326×684的梁，支座采用38CrSi材料鍛造、機加成型，焊接在箱型梁上，焊后加工保證支座的位置度及安裝要求，在各支座位置增加輔助加強筋結構。

承載式與非承載式相混合的車身設計：車體上部采用桁架+蒙皮結構非承載車身設計，側下則采用承載車身設計，采用616裝甲鋼板的側下甲板與車體上部桁架和箱型梁焊接，同時輔以立柱，在車行道位置增加斜支撐梁，形成上裝→箱型梁→側下甲板→行動系統的負載傳遞路徑，減輕了車體薄弱部分受力。

4 試驗概況

履帶式自行舟橋車輛性能試驗主要分為陸上試驗和水上試驗兩部分。

陸上試驗主要為陸上行駛里程試驗及陸上性能測試，具體結果見表2所示，其中加速時間是車輛從0加速至32km/h所需的時間。

水上試驗主要包括排水試驗、水上偏載試驗、水上裝載試驗、水上航行試驗等。

排水試驗主要測試排水裝置是否可以單獨排出浮箱內部的水。首先在左右浮箱灌水直至沒過吸水口，在引水管內灌滿水后放入裝滿水的水桶內，啟動車輛并切換到水上工況，持續十分鐘無水排出，達到設計需求。

水上偏載試驗主要測試自行舟橋在水中載物時，若物體重心車輛重心位置，車輛的側傾情況。試驗方案：在車輛的四角選取對稱的8個位置，用4塊2噸重的砝碼放置在8個位置中的4個，挪動砝碼到不同的位置，記錄傾斜數據，計算得到最大傾斜角為2°，小于臨界值4°，符合設計條件，滿足使用要求。

水上裝載試驗則是測試車輛水上航行的最大載重量，考慮試驗安全性，配重由鋼板代替。最終測得車輛水上航行的滿載量達到83t，滿足設計需求。

水上航行試驗主要驗證車輛在水上行駛時，在發動機不同轉速下車輛可以達到的最大速度。根據設計要求，車輛空載情況的水上航行速度不得低于8km/h，滿載時的航行速度不得低于5km/h。具體試驗數據見表3、表4，通過試驗數據（空載、滿載）可知，自行舟橋水上航行速度達到設計要求。

5 結論

履帶式自行舟橋的設計，充分考慮了性能指標、環境適應性、可靠性，以及技術成熟度、研制周期等因素，滿足總體設計要求。同時，該產品繼承了技術成熟的兩棲裝備、新型輕型坦克、新型輕型步兵戰車等設計理念和成熟經驗，嚴格執行了研制技術協議以及相關標準的要求，同時兼顧了可靠性、工藝性和經濟性。

樣車研制成功后，同時進行了陸上及水上多項性能測試試驗，并順利通過測試，這對提高我國應急工程裝備核心競爭力有著重要作用。

參考文獻：

[1]盧康.一種適合軍民融合發展的動力舟橋[J].中國水運，2019（08）：58-61.

[2]史宣琳，陳興蘭.國外公路器材舟橋發展現狀及展望[J].國防交通工程與技術，2009（04）：69-72.

[3]趙慶亮.國外公路舟橋發展概況[J].中國水運，2016（07）：198-201.

[4]王建平，黃亞新，程建生.浮橋工程[M].北京：人民交通出版社，2012.

[5]余文明，焦寶山，黃新磊，等.某舟橋作業車的設計開發[J].國防交通工程與技術，2019（03）：1-4.

[6]王建平.舟橋設計理論[M].北京：國防工業出版社，2012.

[7]張凱，徐軍強，靳福.國外應急交通運輸裝備發展綜述[J].內燃機與配件，2018（20）：191-197.

[8]王建平，陳鵬輝，程建生，等.基于模塊化理論的某帶式舟橋模塊劃分研究[J].2014，35（07）：121-124+138.