一種用于應急救援的車載水陸兩用橋技術構想

盧康 張營川 趙軍科 黃新磊

摘 要：應急交通保障橋梁主要分為兩類不同用途的橋梁裝備，一類是用于克服河流障礙的浮橋（舟橋）系列裝備，一類是用于克服干溝障礙的干溝橋系列裝備。目前國內還沒有將兩種功能結合起來的水陸兩用橋梁裝備。本文提出了一種用于應急救援的車載水陸兩用橋的技術構想，可為新型應急交通保障橋梁的發展提供參考。

關鍵詞：應急交通保障橋梁;水陸兩用橋;一橋多用;軍民兩用

中圖分類號：U693? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0057-03

1水陸兩用橋市場需求

為了滿足軍事交通保障的需要，國內外都研究和裝備有浮橋系列裝備和干溝橋系列裝備，浮橋系列裝備主要用于渡過江河障礙，干溝橋系列裝備主要用于克服溝壑障礙。隨著軍事任務多樣化的要求，需要創新發展多功能交通保障裝備，著力提升單裝機動工程保障效能，增強裝備“一專多能”的保障能力，提高裝備利用效率。

另一方面，隨著應急救援和保障交通的需要，上述軍用裝備進行了大量民用化改造。但是在遇到道路損毀等干溝障礙和江河湖泊等水上障礙時，需調用多種裝備進行保障，裝備種類較多、協調組織困難、救援相對效率較低，因而需要研發出“一專多能”、多用途、多功能的應急橋梁裝備。

應急交通保障橋梁的下一代發展方向應是將浮橋系列裝備和干溝橋系列裝備結合起來，研發一種水陸兩用橋梁裝備，既可以在陸地上快速架設機械化橋梁，又可以在水上快速架設成漕渡門橋，即可用滿足軍事需求，又可以滿足民用應急救援要求，實現一橋多用、滿足軍民兩個市場的多功能應急交通保障橋梁裝備。

2 國內外應急橋發展現狀

目前，水陸兩用橋已成為美國、法國等軍事發達國家軍用應急橋梁的發展重點之一。

2.1 美軍未來戰斗系統擴展溝壑渡越理念

美軍針對未來戰斗系統提出擴展溝壑渡越理念（Augmented Gap Crossing Concepts）（見圖1），采用復合材料橋來伴隨保障未來戰斗系統克服水障。在這個項目中，重要的概念是提出了一橋多能，既可以克服干溝，又可以克服河流。

在未來戰斗系統擴展干溝渡越理念中，當需要克服干溝時，運載車可以運載兩節橋節或是三節橋節，根據溝壑寬度選擇架設橋節的數量。當需要克服河流時，利用運載車上的充氣設備對橋節攜帶的浮筒充氣，然后將浮筒置于水面，再架設橋節于浮筒之上，達到克服水障的目的。

2.2英軍APFB可空運門橋系統

英軍APFB可空運門橋系統基于威廉姆斯·費爾雷工程公司（WFEL）已經相當成熟的中桁橋技術，整套系統包括：中桁橋門橋、單層加強型中桁橋、空中部隊中桁橋、空中部隊中型桁架跨線橋。APFB能夠承載35軍用荷載級的履帶式或輪式車輛，可以在干溝和河流上架設橋梁，作為跨線橋或是自由尺寸的門橋系統部署。APFB能使用自備拖車運輸，或是在DROPS平板卡車或標準ISO集裝箱中運輸;能由C-130“大力神”運輸機運輸，由直升機吊運或放置在中型預應力平臺（MSP）上進行空投?？煽者\門橋系統的模塊化特性滿足了部隊對橋梁機動性和靈活性的要求。

2.3法國多功能水陸快速橋

為了提高沖擊橋的保障效能，法軍發展了Libris輕型一體化架橋系統，它綜合集成了軍用干溝橋和舟橋的功能，具備同時克服中小干溝和河流障礙的能力。

2.4 我國應急橋發展現狀

我國研發了多種型號的浮橋和干溝橋裝備，并且大量裝備部隊，還在民用應急救援領域進行了大量應用，但目前我國相關單位還在進行技術探索，沒有研發出水陸兩用橋梁裝備。

為了順應下一代裝備的發展需求和填補國內空白，本文提出了一種用于應急救援的車載水陸兩用橋的技術構想。

3研究內容以及技術構想

3.1研究內容

研發水陸兩用橋，主要研究和需要解決的關鍵技術有：橋跨總體結構技術、水陸通用架設技術、高流速下水上動力匹配技術。

水陸兩用橋的主要研究思路有兩種，一種是在干溝橋的橋跨和架設技術基礎上進行改進，主要是將開放式橋跨改造為封閉式結構，在兩側加裝氣囊，增加浮力和水上穩定性，再利用干溝橋的架設技術向水面進行架設，如美國的美軍未來戰斗系統擴展溝壑渡越理念（見圖1）和法軍Libris輕型一體化架橋系統（見圖3）。

另一種是在自行門舟橋的橋跨和架設技術基礎上進行改進，主要是將橋跨結構進行改進，增加抗彎能力，以適應干溝橋的通載需要，然后在自行門舟橋承載底盤上面加裝架橋系統，以適應干溝橋的架設需要，如英軍APFB可空運門橋（見圖2）。

3.1.1橋跨總體結構技術

干溝橋和浮橋的橋跨是兩種不同的承載體系，橋跨總體結構方案的確定涉及諸多復雜關系的處理，如水上和陸上性能的關系，裝車單元的重量與體積的關系，強度與吃水、水動力穩定性的關系以及裝備全壽命的效費比關系等。

在干溝橋的橋跨基礎上進行研究時，主要是將橋跨結構封閉，在兩側加裝氣囊，增加浮力和水上穩性，適應水上承載需求。在浮橋的橋跨基礎上進行研究時，主要是增加橋跨截面，或者增加張弦系統，增強強度和抗彎能力，以適應干溝橋的通載需要。

經過分析對比，將干溝橋橋跨進行封閉，加裝氣囊只需要加裝一套充氣系統，相對來說結構簡單、技術成熟。

3.1.2水陸通用架設技術

浮橋的架設一般在運載車上面加裝一套泛水機構，將橋節滑動入水，在水中展開，形成浮橋（多車相連）或者漕渡門橋（單車），如美國新型IRB帶式舟橋的舟車。

自行門舟橋采用兩棲底盤，直接入水，再橋跨展開，形成浮橋（多車相連）或者漕渡門橋（單車），如德國M3自行舟橋。

浮橋（含自行門舟橋）運載車進行浮橋架設技術成熟，但是進行干溝橋架設時，缺乏干溝橋的架設機構，加裝時存在空間受限、與舟體干涉、重量超限等問題，架設時，存在橋跨不好展開、架設無法保持平衡等問題，解決起來較為困難。

干溝橋大部分采用平推式架設，橋跨和架設機構相互嵌套，架設技術成熟，安裝空間、架設時的平衡問題都得到了很好地解決，在水域架設，岸坡和水的浮力、流速會對架設平衡產生一定影響，只需要解決此類問題即可實現渡橋架設。

由此可見，采用干溝橋的架設技術進行研發時，結構簡單，容易實現。

3.1.3高流速下水上動力匹配技術

門橋在水上航行時，門橋的尺度和線型、動力系統的選擇和匹配問題，成為漕渡功能實現的關鍵因素，特點是要在2.0米/秒以上的高流速下動力匹配問題更為突出。

傳統的浮橋漕渡時依靠汽艇提供動力，如79式帶式舟橋、三代重型舟橋，自行門舟橋依靠自身的兩棲底盤提供動力進行漕渡，如德國M3自行舟橋，動力舟橋是在舟體側面安裝船用舷外機提供動力，舟體和水上動力一體化，如法國和英國的PFM自推進舟橋和國產動力舟橋。

相對舟橋來說，干溝橋的橋跨不帶動力單元，在進行渡橋架設時，不但要進行橋體封閉設計，加裝氣囊等，還要在橋跨上面布置一套動力系統，要求結構緊湊（橋跨內部空間有限）、重量輕（影響架設平衡）、推力大（適應高流速）。

經過對推進方式的論證，軸流式噴水推進器可以安裝在橋跨內部，滿足空間和重量要求，技術上可行。

3.2技術構想

本文通過分析論證，提出的用于應急救援的車載水陸兩用橋技術構想如下：

整套裝備由運載車、架設系統、橋跨、充氣系統、動力系統、液壓系統、電氣系統組成。

運載車采用重型越野底盤，一輛車可以獨立承載一套橋跨系統和架設系統進行運輸;架設系統安裝在底盤車上面，借鑒了干溝橋的架設原理，可以完成橋跨干溝橋和渡橋的架設和撤收;橋跨采用三折式結構，由一個中橋節和兩個端橋節組成，橋節間通過單雙耳接頭連接，可以展直或者折疊，橋跨為全封閉結構，兩側加裝有氣囊，提供水上浮力，滿足干溝橋和渡橋的兩種承載要求;充氣系統主體布置在運載車上，管路、控制閥組以及補氣系統布置在橋跨上面，能夠完成充氣、反向抽氣和補氣功能;動力系統布置在橋跨艙體內部，進行水上推進;液壓系統和電氣系統由車載部分和橋跨部分組成，完成車上和橋跨各機構動作的驅動和控制，如圖4所示。

作為水上漕渡門橋使用時，充氣系統通過對橋跨兩側氣囊充氣增加橋體寬度和浮力，通過架設機構向水中進行架設，啟動動力系統機動進行航行，利用橋跨電控系統進行操控，實現水上漕渡功能，如圖5所示;作為干溝橋適應時，氣囊折疊，動力系統關閉，通過架設機構直接向對岸架設，實現干溝橋的通載功能，如圖6所示。

4總結

本文通過對水陸兩用橋的市場需求、研究現狀以及研究內容進行分析，對橋跨的承載問題、通用化架設問題、水上動力問題等有了初步的解決方案，提出了一種用于應急救援的車載水陸兩用橋的技術構想。后續可以深入研究，對性能進一步拓展，研究橋跨的連接技術，兩套橋跨架設一座較長的干溝橋，或者多套橋跨在水上架設一座浮橋等。

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