周志鵬 李碩

摘要：介紹了一款新型警用淋浴車的開發(fā)背景、整車結(jié)構(gòu)設(shè)計及其技術(shù)參數(shù)，分析了淋浴車的主要技術(shù)特點。重點分析了淋浴車上裝各了系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計過程及重要零部件的技術(shù)指標。該警用淋浴車集自取水、過濾凈化、消毒水質(zhì)、供電、照明等功能于—體，功能強大，使用方便，能夠滿足救災人員的淋浴需求。

關(guān)鍵詞：警用淋浴車 沐浴方艙 發(fā)電機組 熱水器

中圖分類號：U469.6⁺、93.02 文獻標識碼：A文章編號：1004-0226（2017）09-0080-05

1前言

中國地域遼闊，幾乎每年均有較大的自然災害出現(xiàn)，例如2016年武漢洪水、還有眾所周知的汶川地震等。由于地震的破壞，當?shù)厮次廴緡乐?。為做好抗震救災人員的后勤保障工作，讓其在工作勞累之余，有一個較好的沐浴環(huán)境，迅速消除疲勞，恢復體力，更好地繼續(xù)投入到抗震救災的工作巾去，特研發(fā)了一款能供救災人員沐浴的警用淋浴車，以解決實際需求。

2整車產(chǎn)品定義

2.1功能定義

淋浴車是針對警方或者軍方定向開發(fā)的，能在野營環(huán)境下滿足救災人員的淋浴要求，具有防雷擊、防太陽輻射、防火、抗風沙等特性，并具有自取水、過濾凈化、消毒水質(zhì)，供電、照明、通風換氣等功能的專用車輛。

2.2淋浴用水量的定義

由于武警部隊執(zhí)行野外救災、訓練等任務(wù)時，需要加熱的人員較多，為了提高淋浴效率，淋浴車需要容納幾個人同時淋浴。據(jù)調(diào)研，一個戰(zhàn)士淋浴用水量約為30L，綜合考慮底盤承載力、供電等問題，設(shè)計定義4個人同時淋浴，車載水箱裝滿水—次可供50人淋浴，所需總水量至少為1500L。

2.3加熱方式

淋浴用水的加熱方式有發(fā)電機電熱器加熱與燃油蒸汽鍋爐加熱兩種，兩種加熱方式的優(yōu)缺點比較如下。

a.燃油鍋爐加熱需要—定的預熱時間，而即熱型電熱水器不需要預熱時間，且具有自動調(diào)溫功能。

b.帶發(fā)電機淋浴車不作業(yè)時，可作為電源車輸出電功率，以供其他用電機械及電器作業(yè)。可實現(xiàn)一車多用，利用率大幅提高。

c.燃油鍋爐存在結(jié)水垢問題，增加了設(shè)備檢修、維修的費用及時間。由于在55℃以上時，水中結(jié)垢量會大大增加，而即熱型電熱水器直接輸出45℃左右熱水，所以即熱型電熱水器不存在此問題。

d.電熱淋浴在有市電輸入時，不用發(fā)電，可直接輸入市電作業(yè)，節(jié)省能源。

綜上分析，決定采劇電熱淋浴方案。

2.4加水方式

淋浴車有時在惡劣的環(huán)境下工作，車內(nèi)存儲的水用完后，還需向水箱加水，這時就需要從錯綜復雜的水源中抽取水。為了保證安全，需要對不明水源進行凈化消毒處理。因此，設(shè)計加水方式為水管通過消防栓等加水以及水泵從外而水源抽水并凈化消毒兩種方式。

2.5整車結(jié)構(gòu)

結(jié)合以上分析，整車定義為在某成熟底盤上加裝廂體結(jié)構(gòu)。主要南底盤、1500L沐浴水箱、發(fā)電機組、即熱型電熱器、水泵、管路系統(tǒng)、水凈化器、電路系統(tǒng)等組成。

3底盤選擇

淋浴車主要供警方及軍方在特定條件下使用，通常工作路況較為惡劣，需要質(zhì)量非?？煽康牡妆P產(chǎn)品，整車工作起來既要動力強勁，又需要有較大的承載力。根據(jù)整車定義，選擇某品牌專用底盤，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

4總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)整車所要實現(xiàn)的功能，所設(shè)計的方艙由兩部分組成，—部分為后艙，用來布置發(fā)電機、電氣控制柜、水凈化裝置、臭氧發(fā)生器等設(shè)備；另—部分為淋浴艙，淋浴方艙中間用活動拉簾隔開，一端布置衣物柜、暖風機、水加溫裝置、洗衣機、折疊椅等輔助設(shè)備；另—端安裝4個淋浴器。綜合以上設(shè)備及安裝尺寸，設(shè)計方艙的外形尺寸為3805mmx2220mmx2150mm。方艙材料采用雙面玻璃鋼復合保溫板，鋁合金角鋼包邊角，該方艙造型美觀大方，經(jīng)久耐用。

車廂頂部安裝一個帶換氣扇的安全頂窗，淋浴時可以換氣通風，緊急情況時可從安全頂窗撤離?？紤]到冬季氣溫較低，配備—個1.8kW的電暖風機供暖。

4.2水箱設(shè)計

為有效利用空間和降低整車質(zhì)心，提高整車穩(wěn)定性和安全性，考慮將水箱布置在方艙底部及底部兩側(cè)，并配有吸水泵、淋浴水泵、臭氧發(fā)生器和過濾凈化裝置，以保證汲取水源低于3級水標準時，可以將其凈化到3級水標準以上。

考慮到每次4人淋浴，車輛裝滿水一次需滿足50人淋浴，每個人用水量約為30L，所需總水量至少為1500L，所以設(shè)計水箱總長為2.8m，總寬度為2.1m。為最大程度地降低整車質(zhì)心，將水箱設(shè)計為平鋪在底盤上，由于總體布置的原因，水箱設(shè)計成異形結(jié)構(gòu)，但是總?cè)莘e保證為1.5m3。

4.3整車結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品定義及所選擇的底盤，設(shè)計了警用淋浴車整車結(jié)構(gòu)，主要由汽車底盤、淋浴方艙、供排水系統(tǒng)、輔助設(shè)備、水箱、供電系統(tǒng)及其他電路、管路組成。警用淋浴車主要結(jié)構(gòu)如

4.4淋浴器的選擇

考慮到不同地方野外作業(yè)的溫度差異較大，且參與救災需要淋浴的人較多，為保證淋浴水溫保持在40℃左右，選擇了4個即熱型熱水器DSF306，單個功率為7kW，一次可滿足4個人同時淋浴。

4.5工作動力源設(shè)計

由于警用淋浴車配有4個7kW的即熱型熱水器，還配有吸水泵、淋浴泵、水凈化消毒裝置及其他許多輔助設(shè)備，設(shè)計配備一個功率為45kW的發(fā)電機組給所有設(shè)備供電。

4.6整車技術(shù)參數(shù)確定

根據(jù)產(chǎn)品定義及總體設(shè)計結(jié)果，定義警用淋浴車的整車技術(shù)參數(shù)如表2所示。

5系統(tǒng)設(shè)計

5.1抽排水系統(tǒng)

5.1.1抽水系統(tǒng)設(shè)計

本車采用直接注水和抽吸地表水兩種取水方式，原理如圖2所示。如果有自來水，可將隨車配備的Ф<65消防水帶接在水箱進水口即可灌水。如果野外沒有自來水，將水管接地表水，打開閥門，給吸水泵供電，地表水即通過凈化裝置過濾凈化，然后經(jīng)消毒裝置消毒，再由吸水泵進入水箱。水箱上裝有安全報警裝置及通氣閥，能夠保證水箱內(nèi)的水達到規(guī)定的水位后立即停止吸水。

淋浴時，將淋浴泵接通電源，再打開相應閥門，即可進行淋浴。

5.1.2排水系統(tǒng)設(shè)計

淋浴艙里4個人同時淋浴時，需要將淋浴的污水及時排出。因此在艙底部設(shè)計兩個地漏，均與管道聯(lián)接，車尾部大梁下方設(shè)有一個排水口，安裝一個排水閥。淋浴時，打開排水閥連接Ф50的消防水帶，即可延伸排放。

水箱需定期進行清洗，清洗時，從箱內(nèi)注水口往水箱注入適量水后，打開水箱前底部排污口（左右各一個）的螺塞，排出水箱中沉淀物。

5.2供電系統(tǒng)設(shè)計

5.2.1大功率設(shè)備供電

淋浴車需要供電的設(shè)備較多，主要有吸水泵、淋浴泵、4個熱水器、臭氧發(fā)生器、水凈化器、水箱溫控、消毒及各種照明燈等?？紤]將供電系統(tǒng)分為兩部分，功率比較大的設(shè)備采用自帶發(fā)電機組提供用電，功率小的設(shè)備采用底盤蓄電池提供用電。發(fā)電機組輸出三相交流電，最大輸出功率為45kW，接線時要防止三相不平衡，每相輸出功率不大于15kW。

大功率設(shè)備有發(fā)電機組供電和市電輸入兩種選擇，如果有市電輸入的地方盡量采用市電輸入。市電輸入為380v，按照三相四線制接入。

大功率設(shè)備供電原理、市電和發(fā)電機組的雙電源切換開關(guān)如圖3所示。

5.2.2其他供電

其他設(shè)備包括排氣扇、照明燈均用底盤自帶蓄電池供電。照明供電原理如圖4所示。

5.3其他輔助功能設(shè)計

5.3.1臭氧殺菌系統(tǒng)

考慮到水箱中殘余水變質(zhì)及所抽取地表水需要消毒，采用臭氧發(fā)生器對水進行殺菌消毒處理。臭氧對水進行消毒處理在國內(nèi)外使用較廣泛，屬于成熟技術(shù)，它的特點是效率高，克服了紫外線殺菌存在許多死角的缺點，對各種細菌、病毒、真菌和原蟲胞體等均能有效殺滅，同時還具有很強的除異味功能。臭氧半衰期為17-23min，對水消毒作用lh后，便不存在任何殘留物。水質(zhì)對人體無任何影響，解決了其他消毒方法導致的二次污染問題。臭氧消毒操作非常方便，打開臭氧輸入閥，臭氧發(fā)生器接電，即可對水箱里的水進行殺毒，殺毒一般持續(xù)30min。

5.3，2紫外線消毒

本車內(nèi)置兩盞紫外線消毒燈，以供定期消毒。紫外線消毒時，應保證車廂內(nèi)無人。一般消毒時間為30min，每3個月需進行一次紫外線消毒。

5.3.3照明、通風

車廂上部安裝通風扇保證淋浴的時候車廂內(nèi)空氣新鮮；車廂內(nèi)部安裝兩盞普通照明燈，供淋浴或者維護使用。發(fā)電機艙安裝有兩盞照明燈，均采用底盤電瓶（24V）供電。

5.3.4側(cè)門伸縮梯

側(cè)門底部裝有伸縮梯以便上下車。

5.3.5洗衣機和干衣機

洗衣機可取用車廂水箱內(nèi)水源。洗衣機和干衣機可通過隨車配備的接線盤連接到淋浴間暖風機對應插座上，并將電控箱上暖風機空氣開關(guān)閉合，通電后即可使用。

5.3.6水溫控制系統(tǒng)

當水箱裝滿水，外部環(huán)境溫度低于0℃時，可插上水溫控制系統(tǒng)插座，閉合電控箱上水溫控制系統(tǒng)空氣開關(guān)，通電使用，以防止水箱內(nèi)水溫過低或結(jié)冰導致無法淋浴。

5.3.7暖風機

當車廂內(nèi)溫度較低時，可插上暖風機插座，閉合電控箱上暖風機空氣開關(guān)，通電后暖風機即可供暖。

5.3.8折疊椅

車廂內(nèi)裝有兩個折疊椅，以便使用。

5.3.9發(fā)電機噪音處理

為了減小電機噪音對淋浴人員的影響，將發(fā)電機組單獨設(shè)置一個空間與淋浴艙分隔開，中間采用雙面玻璃鋼復合保溫

5.3.10發(fā)電機組安全設(shè)計

由于發(fā)電機組使用的是380v交流電，為保證用戶的安全，設(shè)計了避雷針。避雷針連接電機組接地線，使用時將避雷針半截插入地下，可以起防雷、防漏電等安全保護作用。所有電器開關(guān)處均使用絕緣套，在所有接線的地方均用絕緣膠帶做了絕緣防護處理，確保使用安全。

6整車質(zhì)心計算及穩(wěn)定性校核

6.1整車質(zhì)心計算

由于整車布置時特別注意左右對稱布置，寬度方向的質(zhì)心可以近似認為在前軸和后軸連線上，長度方向上質(zhì)心布置時也是按照前后軸荷1：3的經(jīng)驗值進行分配的，故此處只分析計算高度方向上的質(zhì)心分布。

建立坐標系，以淋浴車前軸的中心在地面的投影為原點，垂直地面的方向為z軸。各零部件質(zhì)心位置如表3所示。

將表3數(shù)據(jù)帶入公式（1），可以求得h=1140mm。

6.2淋浴車穩(wěn)定性校核

由計算可知，該車能夠滿足使用條件。

7結(jié)語

警用淋浴車經(jīng)過了各種道路試驗，證明該車具有良好的機動性能和爬坡能力，穩(wěn)定可靠，適用范圍廣。該車具有保溫、加熱、水凈化功能、儲水量足夠等許多優(yōu)點，整車外形尺寸和整備質(zhì)量均符合機動作戰(zhàn)要求。淋浴車具備良好的通風換氣調(diào)節(jié)功能，配備了淋浴所需要的一切配套設(shè)施，能在各種惡劣的野外環(huán)境下工作，是公安特警執(zhí)行各種救災任務(wù)、野外訓練必不可少的生活保障裝備。