隋云亮 劉勁松 田帥 劉錚 齊強(qiáng) 謝鎮(zhèn)如

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京，100094）

引言

隨著我國(guó)航天事業(yè)的快速發(fā)展，型號(hào)科研生產(chǎn)任務(wù)日益繁重，航天器吊裝工作作為產(chǎn)品研制過(guò)程中的必要環(huán)節(jié)，對(duì)任務(wù)進(jìn)度、甚至產(chǎn)品安全將造成直接影響。為了保障航天器吊裝作業(yè)過(guò)程的安全性和規(guī)范性，2011 年制定發(fā)布了國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) 《航天器吊裝、翻轉(zhuǎn)、停放、運(yùn)輸、貯存通用技術(shù)要求》（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)要求》），各單位部門均應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行操作?！都夹g(shù)要求》未規(guī)定的按照GB/T 3811—2008 《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]、航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《航天工業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化考核評(píng)分細(xì)則第15 部分：特種設(shè)備》等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于航天器吊裝、翻轉(zhuǎn)操作的重點(diǎn)要求與解讀

航天器研制過(guò)程包含了總裝、力學(xué)試驗(yàn)、熱學(xué)試驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的吊裝作業(yè)流程繁雜，且涉及了精準(zhǔn)對(duì)接、聯(lián)動(dòng)運(yùn)行、點(diǎn)動(dòng)微動(dòng)調(diào)節(jié)、狹小空間內(nèi)作業(yè)等工況要求，同時(shí)由于航天器自身的昂貴價(jià)值，以及其上裝配著對(duì)污染高敏感度的光學(xué)元件，因此相比物流港口等場(chǎng)景下使用的通用吊裝設(shè)備和一般吊裝操作要求，航天器吊裝在設(shè)備性能、人員操作、環(huán)境控制等方面都提出了特殊的要求，現(xiàn)梳理《技術(shù)要求》對(duì)于航天器吊裝、翻轉(zhuǎn)操作過(guò)程中的重要要求，并進(jìn)行解讀。

1.1 多余物防護(hù)要求

《技術(shù)要求》中規(guī)定：①吊裝航天器的吊車應(yīng)有防漏油措施（標(biāo)準(zhǔn)的5.1 c））；②吊車運(yùn)動(dòng)部位，不應(yīng)有油液等潤(rùn)滑劑滴漏（標(biāo)準(zhǔn)的5.2.2 c））。

由于航天器研制環(huán)境對(duì)于潔凈度要求較高，對(duì)于多余物的控制十分嚴(yán)格。因此必須對(duì)吊車上的載油裝置和需要油脂潤(rùn)滑的運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行有效防范，避免油液、油脂因密封不嚴(yán)、融化等原因滲漏或在吊車運(yùn)動(dòng)時(shí)滴落，對(duì)航天器或潔凈環(huán)境造成污染。

1.2 持續(xù)穩(wěn)定低速運(yùn)行要求

《技術(shù)要求》中規(guī)定了廠房?jī)?nèi)吊裝和吊運(yùn)航天器的吊鉤運(yùn)行速度和一般航天器的翻轉(zhuǎn)速度，詳見表1。

表1 航天器吊裝和吊運(yùn)速度要求

為了確保航天器在對(duì)接、翻轉(zhuǎn)等精細(xì)操作和狹小空間內(nèi)運(yùn)行時(shí)的安全性，要求吊車在吊載航天器過(guò)程中，無(wú)論是吊鉤的升降，還是大、小車的平移，都必須保持穩(wěn)定的低速運(yùn)行狀態(tài)。

1.3 制動(dòng)裝置性能要求

《技術(shù)要求》的5.2.2 b）要求，檢查吊車、吊具和停放架車的完整性，吊車和停放架車的制動(dòng)性能應(yīng)良好。

《技術(shù)要求》中并未對(duì)吊車具體的制動(dòng)性能提出明確量化的要求，結(jié)合GB/T 3811—2008 《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》中10.5.3.2“起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器”要求，對(duì)于發(fā)生事故后可能造成重大危險(xiǎn)或損失的起升機(jī)構(gòu)，其每一套驅(qū)動(dòng)裝置都應(yīng)裝設(shè)2 個(gè)相互獨(dú)立的機(jī)械制動(dòng)器。用于吊裝航天器的吊車，其升降機(jī)構(gòu)必須配置雙制動(dòng)。這一點(diǎn)要求也在航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《航天工業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化考核評(píng)分細(xì)則 第15 部分：特種設(shè)備》中15.2.5.4 條作了規(guī)定：“吊運(yùn)衛(wèi)星、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、易燃易爆危險(xiǎn)品等可造成重大損失的起重機(jī)械應(yīng)設(shè)置兩套制動(dòng)器?！?/p>

2 標(biāo)準(zhǔn)在落實(shí)過(guò)程中存在的問(wèn)題

雖然 《技術(shù)要求》中明確了航天器吊裝操作相關(guān)要求，但在具體落實(shí)時(shí)，可能因?yàn)閷?duì)標(biāo)準(zhǔn)要求理解不到位，出現(xiàn)遺漏或偏差，從而造成執(zhí)行不徹底，甚至產(chǎn)生安全隱患的情況。

2.1 多余物防護(hù)要求在落實(shí)過(guò)程中存在的問(wèn)題

《技術(shù)要求》中只提及了對(duì)于油液、油脂類多余物的防護(hù)，忽略了對(duì)鋼絲繩、行走車輪等金屬部件在運(yùn)行磨損過(guò)程中產(chǎn)生的金屬粉末類多余物的識(shí)別，因此落實(shí)時(shí)可能疏忽對(duì)于鋼絲繩下端、車輪及其運(yùn)行軌道部分的防護(hù)與清潔。

接油裝置作為 《技術(shù)要求》中提及的“應(yīng)有防漏油措施”的手段，在航天領(lǐng)域內(nèi)被普遍應(yīng)用。航天器研制現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的吊車上均配置有相類似的接油裝置，但大部分接油裝置僅安裝在與產(chǎn)品吊具直接接觸的吊鉤的上方（如圖1 所示），而對(duì)于車上的載油裝置、可能產(chǎn)生金屬粉末的機(jī)械部件則疏于防范，這些部位產(chǎn)生的油液、粉末在掉落時(shí)受到潔凈廠房?jī)?nèi)氣流的影響，可能繞過(guò)吊鉤上方的接油裝置，直接污染產(chǎn)品。

圖1 國(guó)內(nèi)（左）、國(guó)外（右）吊鉤上方的接油裝置

目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中未涉及接油裝置的相關(guān)制作要求，為了確保防護(hù)的有效性和覆蓋性，部分吊車的接油裝置被制作得過(guò)于龐大，甚至出現(xiàn)2 個(gè)吊鉤上的接油裝置在吊裝作業(yè)過(guò)程中相互干涉、刮蹭的情況，為設(shè)備的正常、安全運(yùn)行帶來(lái)了阻礙和隱患。

2.2 持續(xù)穩(wěn)定低速運(yùn)行要求在落實(shí)過(guò)程中存在的問(wèn)題

《技術(shù)要求》中明確指出了在廠房?jī)?nèi)吊裝和吊運(yùn)航天器時(shí)，吊鉤升降和大小車平移的運(yùn)行速度，但在落實(shí)過(guò)程中，應(yīng)區(qū)分使用需求與設(shè)計(jì)需求。如誤將 《技術(shù)要求》中吊裝航天器時(shí)的運(yùn)行速度與吊車設(shè)計(jì)時(shí)的運(yùn)行速度混為一談，未能充分結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況，一味追求低速，將導(dǎo)致制造出來(lái)的吊車設(shè)備性能不足，工作效率低下。

如，某廠房?jī)?nèi)一臺(tái)跨度為41.5m 的吊車設(shè)備，其大、小車運(yùn)行速度均被設(shè)計(jì)為0.6m/min～6m/min，雖然能夠滿足 《技術(shù)要求》中規(guī)定的“航天器吊裝過(guò)程中平移速度不大于3m/min”的作業(yè)要求，但該吊車小車軌道全長(zhǎng)約40m，小車全速行走需要約7min；大車軌道全長(zhǎng)約100m，大車全速行走需要約17min，再加上該區(qū)域吊車不具備聯(lián)動(dòng)控制功能，即大、小車不能夠同時(shí)行走，若進(jìn)行廠房?jī)?nèi)對(duì)角位置的吊運(yùn)工作時(shí)，需要空鉤運(yùn)行約24min 才能到達(dá)吊裝作業(yè)位置，可見是影響了航天器吊裝工作效率的。

2.3 制動(dòng)裝置性能要求在落實(shí)過(guò)程中存在的問(wèn)題

結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，明確了用于吊裝航天器這類貴重產(chǎn)品的吊車設(shè)備，其升降系統(tǒng)必須配置有兩套制動(dòng)器。但在落實(shí)過(guò)程中，可能發(fā)生如下問(wèn)題。

a）雙制動(dòng)不同步。部分吊車生產(chǎn)廠家雖然配置了2 套制動(dòng)器，但會(huì)通過(guò)時(shí)間繼電器控制第二制動(dòng)器滯后于第一制動(dòng)器1s 左右動(dòng)作，以此來(lái)減小對(duì)于第二制動(dòng)器的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。這種設(shè)計(jì)雖然在起重行業(yè)內(nèi)比較常見，但應(yīng)用到航天器吊裝工作中，尤其是航天器對(duì)接等精細(xì)操作時(shí)，一旦第一制動(dòng)器失效，這滯后的1s將可能對(duì)航天器造成無(wú)法挽回的損失。

b）制動(dòng)安全系數(shù)偏低。按照GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)?shù)踯嚿禉C(jī)構(gòu)使用一個(gè)制動(dòng)器時(shí)，其制動(dòng)安全系數(shù)一般按照1.5 選取；當(dāng)使用雙制動(dòng)時(shí)，每一套制動(dòng)器的安全系數(shù)一般按照1.25 選取。在航天器吊裝工作中，為了避免因某一制動(dòng)器故障造成產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間懸停，進(jìn)而危及產(chǎn)品安全，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案中，會(huì)要求手動(dòng)釋放故障的制動(dòng)器，使用另一個(gè)完好的制動(dòng)器將產(chǎn)品落下，此時(shí)如果安全系數(shù)偏低，將可能對(duì)吊裝安全造成影響。

3 標(biāo)準(zhǔn)在落實(shí)過(guò)程中存在問(wèn)題的解決方法

針對(duì)上述分析出的問(wèn)題，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，并結(jié)合航天器吊裝工作的特殊性、專用性要求以及多年來(lái)航天器吊裝設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)，提出以下方法來(lái)解決問(wèn)題，且已在空間站、深空探測(cè)平臺(tái)等重點(diǎn)型號(hào)、大型產(chǎn)品上和年均5000 余次的實(shí)際吊裝操作中得到了有效驗(yàn)證。

3.1 多余物防護(hù)要求

針對(duì)多余物識(shí)別不全面、防護(hù)不到位、防護(hù)裝置制作不規(guī)范等問(wèn)題，規(guī)定了以下措施。

a）提升吊車部件自身質(zhì)量：減速器、制動(dòng)器液壓缸等載油裝置必須選用密封良好的免維護(hù)型產(chǎn)品。

b）防護(hù)全面性提升：載油裝置（減速器、制動(dòng)器液壓缸）及吊鉤動(dòng)滑輪、鋼絲繩卷筒、聯(lián)軸器、車輪軸承部位等轉(zhuǎn)動(dòng)部件下方加裝接油裝置，并在接油裝置內(nèi)鋪設(shè)吸油墊。

c）接油裝置設(shè)計(jì)規(guī)范化要求：①接油裝置宜選用不銹鋼等耐撞擊、耐墜落沖擊，且不易變形的材質(zhì)制作；②接油裝置形狀宜選用圓形或圓角矩形，并進(jìn)行折邊處理，折邊高度應(yīng)不小于20mm，接油裝置邊緣部位應(yīng)采用橡膠包裹；③接油裝置的尺寸應(yīng)覆蓋部件下方區(qū)域，其邊長(zhǎng)或直徑一般不超過(guò)1m；④接油裝置內(nèi)應(yīng)設(shè)置有固定吸油墊用的卡槽或卡片。

此外，在日常維護(hù)方面，有針對(duì)性地對(duì)上述可能產(chǎn)生多余物的部位進(jìn)行定期、嚴(yán)格檢查與清潔。

3.2 持續(xù)穩(wěn)定低速運(yùn)行要求

為了既能滿足 《技術(shù)要求》中對(duì)于航天器吊裝過(guò)程穩(wěn)定低速運(yùn)行要求，還能兼顧空載及非航天器吊裝作業(yè)時(shí)的工作效率，同時(shí)符合吊車設(shè)備機(jī)械特性和電控調(diào)速要求，提出方法如下：吊車吊鉤升降速度為0.2m/min～5m/min（吊載時(shí)）或0.2m/min～7.5m/min（空載時(shí)）的無(wú)級(jí)變速、小車運(yùn)行速度為2m/min～20m/min 的無(wú)級(jí)變速、大車運(yùn)行速度為3m/min～30m/min 的無(wú)級(jí)變速。

3.3 制動(dòng)裝置性能要求

《技術(shù)要求》中對(duì)于“吊車制動(dòng)性能良好”的要求進(jìn)行了更加細(xì)致完善的說(shuō)明。對(duì)制動(dòng)器的設(shè)置數(shù)量、設(shè)置形式、安全系數(shù)等進(jìn)行了明確規(guī)定：吊車起升機(jī)構(gòu)應(yīng)配有2 個(gè)常閉式、同時(shí)動(dòng)作的支持制動(dòng)器，制動(dòng)器本身應(yīng)質(zhì)量良好、靈敏可靠、制動(dòng)平穩(wěn)，每套制動(dòng)器均應(yīng)具備獨(dú)立制動(dòng)能力，制動(dòng)安全系數(shù)應(yīng)不低于1.5，并配有手動(dòng)釋放裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文梳理了航天器吊裝相關(guān)頂層標(biāo)準(zhǔn)中的重要要求，并進(jìn)行了解讀。同時(shí)對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)要求在落實(shí)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了匯總分析，最終給出了相應(yīng)的解決措施。使頂層標(biāo)準(zhǔn)能夠準(zhǔn)確、規(guī)范地應(yīng)用在實(shí)際吊裝工作中，進(jìn)而確保航天器研制任務(wù)的順利開展。