魏國，賀廿六，趙益，王率軍，雷晗

某武器系統(tǒng)滑移式方艙保護罩設計

魏國，賀廿六，趙益，王率軍，雷晗

（西南技術物理研究所，四川 成都 610041）

車載方艙是武器系統(tǒng)的重要組成部分，可為艙內設備及人員提供必要的環(huán)境條件和防護。針對某武器系統(tǒng)光電設備伺服轉臺回轉半徑大、俯仰范圍大的特點，設計了一種大型滑移式方艙保護罩，可在陣地停放及隨車運輸過程中，防止外界雨雪及砂塵等環(huán)境條件對艙內光電設備造成損傷。介紹了該裝置的結構組成、工作原理、密封設計及控制原理，并結合物理樣機對滑移式方艙保護罩進行了詳細闡述。設計及樣機結果表明，滑移式方艙保護罩閉合后具有較好的防雨防塵等作用，作戰(zhàn)開啟時，可滿足武器系統(tǒng)的使用需求，且開/閉運動靈活、運行時間短、可靠性高。該自動化保護裝置滿足了武器系統(tǒng)可靠防護和快速狀態(tài)轉換的需求。

方艙保護罩；滑移式；武器系統(tǒng)；電動控制

軍用車載方艙總體布局需要綜合考慮艙內各種設備的使用頻率和操作方便性，行駛穩(wěn)定性等指標的要求，并嚴格控制重量，做到先進性、合理性、經濟性。不僅滿足人機工程的要求，同時達到各項戰(zhàn)術技術指標，對艙內的設備進行防護并有效隔離外界不利自然環(huán)境因素的影響[1]。某武器系統(tǒng)整車后部中央安裝有大型T型伺服轉臺，轉臺兩側外掛光電設備，由于光電設備工作時需要豎直上升至方艙頂部以上，達到觀測目標等目的，因此設計了一種滑移式方艙保護罩，在行車及陣地轉移過程中對內部高價值光電設備進行保護，駐車工作時再自動開啟[2]。

1 滑移式方艙保護罩外形設計

某武器系統(tǒng)光電設備伺服轉臺回轉直徑2200 mm，俯仰運動要求在-5°～85°范圍內工作，方位運動在±180°范圍內工作，底盤選用北奔3233LA軍用越野車二類底盤。為滿足道路運輸條件并確保該系統(tǒng)工作范圍[3]，設計方案采用大板式結構、前低后高階梯式外形，后部高處為觀瞄作戰(zhàn)轉臺，露出方艙外。運輸停放時滑移式方艙保護罩關閉，滑蓋閉合后經機械鎖裝置鎖緊后具有較高的密封性能，可以起到防雨防塵等作用，同時滿足方艙內其他高精密設備的防護要求；作戰(zhàn)時，解開機械鎖緊裝置，保護罩自動開啟，滿足系統(tǒng)作戰(zhàn)時的使用需求[4]。

2 工作原理

為滿足艙內光電設備的運輸及使用要求，在方艙頂部設置電動滑蓋，車廂后壁設置電動后門，同時具有手動功能，保證電動機構失效時可通過搖把開啟方艙保護罩，有效提高其操作可靠性[5]。為保證作戰(zhàn)機械結構操作簡便易行，所有執(zhí)行電機設計有手動應急處理功能，滑移式方艙保護罩手動功能通過解除各運動執(zhí)行電機抱閘開關、外套電機搖把實現，不再單獨設置其他機械結構[6]，接口及搖把如圖1。

圖1 手動接口及搖把

滑移式方艙保護罩開啟時，先將電動滑蓋及電動后門的機械鎖緊裝置解鎖，按下開啟按鈕，后門升降電機帶動齒輪、齒條相對運動，電動后門緩緩下降；當接近開關1探測到位后，平移電機工作，帶動平移絲杠轉動，回轉運動轉化為直線運動，帶動電動滑蓋向車前進方向移動；當接近開關2探測到位后，滑蓋升降電機工作，帶動艙體左右兩側的螺旋升降絲杠轉動，前部艙蓋繞轉軸向前滑動，電動滑蓋緩緩下降。直至到達接近開關3探測位置，滑蓋升降電機停止工作，滑蓋到達指定位置，整個開啟過程結束，各接近開關安裝位置如圖2所示，開啟狀態(tài)如圖3所示?；剖椒脚摫Ｗo罩閉合過程與開啟過程相反。

3 詳細結構設計

3.1 滑移式方艙保護罩設計

滑移式方艙保護罩位于整車后部[7]，其結構組成如圖4所示。其中，電動后門在方艙保護罩開啟過程中通過齒輪齒條副進行上下平移，并通過滑輪在方艙側壁的固定滑道內移動，防止電動后門上下移動時前后晃動，保證其運動精度及重復定位精度。電動后門升降機構的組成[8]如圖5所示。

電動滑蓋在電動后門下降到位后通過絲杠傳動向車頭方向平移，到達指定位置后通過升降機構下移，觀瞄作戰(zhàn)轉臺即可完全露出車艙頂部進行工作。電動滑蓋平移機構由滑蓋、絲母、絲杠、軸承座、平移電機、滑輪、滑道等組成；電動滑蓋升降機構由升降托架、限位滑輪、螺旋升降機、電動機等組成[8]。電動滑蓋平移及升降機構如圖6所示。

圖2 保護罩各接近開關安裝位置

圖3 滑移式方艙保護罩開啟狀態(tài)示意圖

圖4 滑移式方艙保護罩結構組成圖

3.2 方艙保護罩密封性設計

滑移式方艙保護罩主要是為了保護艙內高價值光電設備，因此密封性能的好壞直接影響整車戰(zhàn)技指標的實現，需重點設計[9-10]。密封結構如圖7所示。

4 保護罩控制設計

4.1 保護罩電動控制

電動控制是實現滑移式方艙保護罩自動運行的核心，在控制器的作用下驅動執(zhí)行機構按照指定流程運動，實現自動開啟或關閉?；w電動控制[11]原理框圖如圖8所示。

圖5 電動后門組成

圖6 電動滑蓋平移及升降機構

滑蓋動作流程控制通過邏輯控制器PLC實現，滑蓋平移、升降過程中兩個電機的同步性通過伺服電機控制器及PLC共同實現。按下面板控制按鈕，系統(tǒng)運行，接近開關在探測到位后，信號回傳，滑蓋電機電源使能，電機工作，推動滑蓋完成打開和關閉動作。平移電機采用交流380 V供電，控制回路采用直流24 V供電。

4.2 控制箱設計

控制箱放置在運載平臺下部，其前面板為操作面板，操作按鈕、狀態(tài)指示燈均放置在上面，方便人員操作和觀察；箱內安裝邏輯控制器PLC、伺服控制器、開關電源等控制器件[12]。

（1）控制箱面板

如圖9所示，控制箱面板上設有一鍵式動作控制按鈕、各限位開關狀態(tài)等。

控制箱具體操作原理為：（1）展開流程。按下“展開”按鈕后，依次進行后門下降、滑蓋前移、滑蓋下降動作，完成后自動停止。（2）關閉流程。按下“關閉”按鈕后，依次進行滑蓋升起、滑蓋后移、后門上升動作，完成后自動停止。

（2）控制箱內部布局

控制箱內部布局實物圖如圖10所示。

為便于設備維修和調試，在控制箱內設置了一組手動/調試按鈕，點擊此按鈕時，可產生單步動作，不觸發(fā)下一步動作?？紤]到邏輯控制器PLC、伺服電機控制器等器件的環(huán)境低溫指標為-10℃，不能滿足-20℃的技術要求，在配電箱內安裝了一組石墨烯加熱裝置，并采用溫控開關作為檢測器件，當溫度低于-10℃時開啟加熱裝置，高于0℃時自動關閉。

4.3 控制動作流程

滑移式方艙保護罩打開和關閉操作程序如圖11所示。

圖7 滑蓋前部、后部和左右部的密封結構

圖8 電動滑蓋控制原理框圖

5 結束語

本文根據武器系統(tǒng)對于方艙保護罩的工作使用要求，提出了可電動控制的滑移式方艙保護罩的設計方案。對外形結構設計、工作原理、密封性設計及控制流程進行了詳細描述，該方案合理可行且已經加工生產并投入使用。該方艙保護罩已隨武器系統(tǒng)經過了上萬公里的跑車并長時間使用運行，驗證了該設計穩(wěn)定可靠，可供其他相同類型車載光電設備設計參考。

①.展開按鈕 ②.停止按鈕 ③.關閉按鈕 ④.鎖固指示 ⑤.動作指示 ⑥.故障指示 ⑦.后門限位指示 ⑧.滑蓋平移限位指示 ⑨.滑蓋升降限位指示 ⑩.操作說明

圖10 控制箱內部示意圖

圖11 滑移式方艙保護罩打開和關閉動作流程

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The Design of Sliding Shelter Protective Cover of a Weapon System

WEI Guo，HE Nianliu，ZHAO Yi，WANG Shuaijun，LEI Han

( Southwest Institute of Technical Physics , Chengdu 610041, China )

Vehicle shelter is an important part of weapon system. It provides necessary environmental conditions and protection for the equipment and soldiers in the cabin. According to the characteristics of large rotation radius and large pitch range of photoelectric servo turntable in the shelter, a new type of large sliding shelter protective cover was designed, which could prevent the equipment from the damage caused by rain, snow, dust and other weather conditions in the process of on-board transportation and parking. The structure, working principle, sealing design and control principle of the device was introduced. Combined with the physical prototype, the sliding shelter cover was described in detail. The design and prototype results show that the sliding shelter protective cover is rainproof and dustproof when closed, and it meets the requirements of weapon system when opened. Meanwhile, the sliding shelter protective cover has the advantages of simple structure, flexible operation, short movement time and high reliability. The automatic protection device designed in this paper meets the requirements of reliable protection and fast warring-marching conversion for weapon system.

shelter protective cover；sliding type；weapon system；electric control

TJ81+0.371

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2021.04.011

1006－0316 (2021) 04－0068－06

2020－08－17

魏國（1986－），男，四川綿陽人，碩士，工程師，主要研究方向為系統(tǒng)總體結構，E-mail：820947328@qq.com；賀廿六（1979－），男，四川達州人，碩士，高級工程師，主要研究方向為系統(tǒng)結構設計；趙益（1989－），男，四川南充人，碩士，工程師，主要研究方向為載車結構設計；王率軍（1993－），男，四川遂寧人，碩士，助理工程師，主要研究方向為車輛底盤結構；雷晗（1993－），男，四川南充人，碩士，助理工程師，主要研究方向為系統(tǒng)仿真。