方舱设计（精选7篇）
方舱设计 篇1
1 引言
扩展方舱在方舱式医疗系统或装备中应用广泛, 我军早期研究的手术方舱等采用的就是板块式双面扩展方舱, 其扩展方式为手动方式, 首先打开扩展顶板, 然后扩展底板、扩展侧板, 最后扩展前后端板, 整个扩展过程需要大量人力完成。为了满足现代战争对后勤装备补给及时、操作方便快捷、机械化信息化程度高等要求, 提高装备的战场生存能力, 我们重新研制了液压自动扩展的新一代扩展方舱———四板联动双扩方舱 (并已申请国家实用新型专利, 专利号:) 。
2 四板联动方舱设计
2.1 基本结构型式
方舱可以分为标准方舱 (即非扩展型) 和扩展方舱, 扩展方舱收拢后运输尺寸与非扩展方舱相同, 展开后使用面积有较大增加, 又可分为单侧扩展方舱和双侧扩展方舱等。
2.1.1 标准方舱
标准方舱即非扩展型方舱, 主要是指展开使用时不能扩大容积的方舱, 其运输尺寸与作业使用尺寸相同。根据尺寸型号的不同, 有4 m、6 m等多种标准方舱。
2.1.2 单侧扩展方舱
单侧扩展方舱仅有一侧能够展开, 使其使用面积增加。根据其扩展形式的不同, 一般单侧扩展方舱展开后使用面积能够增加原相同尺寸标准方舱的一倍左右。目前已有的单侧扩展方舱一般采用手动扩展方式, 也有采用电动与手动扩展相结合的方式。
2.1.3 双侧扩展方舱
双侧扩展方舱的两侧均能展开, 使其使用面积增加。根据扩展形式的不同, 方舱展开后使用面积一般能够增加原相同尺寸标准方舱的2倍左右或更大。目前双侧扩展方舱多采用手动扩展方式, 这种方式需要耗费大量人力完成, 且展开时间较长。本研究的四板联动方舱采用液压自动扩展方式, 所需人力大大减少, 且展开时间骤减。
2.2 联动舱板几何参数确定
四板联动扩展方舱为双侧扩展方舱结构, 壁板采用铝塑复合大板加钢骨架的结构形式。各扩展板收拢后, 其外形与非扩展方舱相同, 工作时方舱向两侧展开。方舱扩展部分由扩展端板、扩展顶板、上侧板、下侧板和底板等组成, 整个展收过程除扩展端板单独展收外, 其余扩展顶板、上侧板、下侧板和底板等4个扩展板协同工作、共同完成, 故此称为“四板联动方舱”。
2.2.1 舱板尺寸设计
为了计算方便, 我们将各舱板简化为尽量小的壁厚, 并忽略各铰链的尺寸, 从而确定各舱板之间的几何关系。由于各舱板之间互相联动, 设计舱板尺寸时重点考虑了方舱展开和收拢2种状态下的几何关系, 如图1所示。设方舱扩展底板为a, 扩展顶板为b, 扩展上下侧板之和为c, 图中h、m已知, h为扩展底板与扩展顶板在固定舱体安装铰链的高度差, m为扩展底板与扩展顶板在固定舱体安装铰链的水平差。利用各舱板之间的几何关系可以列出如下方程式:
综合以上各式, 可以得出:
由以上分析可知, 各舱板长度受h大小限制, h的大小与方舱高度和结构有关。根据方舱高度可确定底板尺寸, 随之可确定其余各舱板的尺寸, 上下侧板的尺寸确定在下文中介绍。设计过程中考虑到方舱淋雨, 要求扩展顶板与水平方向成一定角度, 该四板联动方舱研制时设为9°。实际设计时还要通过计算机作图、三维模拟运动干涉、实验验证等多种手段共同确定最终各舱板尺寸。
2.2.2 联动舱板展收运动轨迹分析
联动舱板展开运动轨迹如图2所示。
方舱展开过程为:开始为收拢状态, 图2 (a) 所示;首先油缸驱动顶板和侧板向上抬起, 图2 (b) 所示;扩展顶板到位后, 油缸驱动展开扩展底板, 图2 (c) 所示;某一时刻, 上侧板与顶板成一直线, 同时底板与下侧板也成一直线, 这是各舱板展开的中间极限状态, 图2 (d) 所示;随后底板继续下落, 带动下侧板下落, 最后展开, 图2 (e) 所示。联动舱板收拢是展开的逆过程。
2.2.3 侧板铰接点设计
顶板、底板铰接点确定:扩展顶板、侧板、底板在展收过程中, 扩展顶板与扩展上侧板成直线状态时, 扩展底板与扩展下侧板也成一直线 (见图3) , 对各舱板进行简化处理, 简化为图4所示的几何关系。由图4可以看出, 确定c1、c2的值后, 侧板铰接点也就确定了。根据图4的几何关系, 得到如下方程式:
联立以上各方程, 即可确定c1、c2的大小。根据上述条件计算, 并通过计算机运动模拟干涉检查, 最终确定上、下侧板的长度。
2.3 联动舱板展收液压控制系统
四板联动方舱由扩展顶板及扩展底板作为主动板实现扩展及撤收动作。扩展顶板和扩展底板的翻转均由油缸的伸缩来实现。因此, 方舱液压系统的设计是整个方舱设计的关键之一。液压控制系统由动力单元、控制阀、油缸及其他附件组成, 其主要功能是实现方舱的自动调平及方舱的扩展和撤收。
2.3.1 扩展油缸受力分析及选型
扩展顶板在扩展过程中受到顶板的重力矩、侧板的重力矩、铰接处转动产生的摩擦力矩Mm、风力阻力矩M风。顶板的重力矩、侧板的重力矩、风力阻力矩方向都使壁板产生关闭的趋势, 因此, 顶板在扩展过程中受正负载。顶板扩展油缸受力情况如图5所示, 根据力矩平衡原理列方程如下:
其中, m为展收油缸展开后中心点到铰链的垂直高度。
其中, d为铰链铰接处球面直径q为比压, 取为摩擦长度, 取h=5 668 mm;f为摩擦系数, 取f=0.1。
其中, k为状态系数, 取k=0.929;A为壁板的迎风面积;v为风速, 取v=9 m/s;ρ为空气密度, 取。
综合以上各式, 并结合各舱板尺寸计算, 即可求得单只油缸受力大小。据此可以选择顶板扩展油缸的型号。
底板扩展时, 油缸受力为负负载, 回收过程为正负载, 因此, 只需计算回收过程油缸受力情况。方舱研制过程中, 底板回收过程油缸的受力情况分别考虑底板回收瞬间、底板与下侧板成一直线以及底板回收状态等3种情况下的油缸受力情况。计算过程同上面顶板扩展油缸的受力分析。
通过以上分析知, 四板联动展收过程中上油缸受力最大点发生在顶板与铅垂方向成71.7°角的位置见图5所示) , 所受最大载荷为456 kg;下油缸受力最大点发生在撤收过程中底板和下侧板成一直线的位置 (见图6) , 最大载荷约为865.4 kg。
扩展过程中液压系统工作压力为
撤收过程中液压系统工作压力为
据此, 可以选择合适的顶板和底板展收油缸, 本方舱选择底板扩展油缸型号为HSG01-50/35 16-EC1-Ec, 顶板扩展油缸型号为HSG01-50/35 16-EC1-Ec4。
2.3.2 展收动作程序设计
方舱的顶、侧、底板的扩展与撤收以固定舱体为中心基础, 通过液压系统传动、控制系统控制实现左右两侧自动扩展。在无电源情况下, 液压站备有手动接口, 通过压杆实现手动扩展, 端板扩展采用手动方式。
扩展过程:按下控制盒油缸“扩展”按钮, 由PLVC控制上油缸活塞杆伸出, 带动顶板上升, 当顶板上升至与最大极限位置约差5.7°时, 下油缸活塞杆自动伸出, 推动底板下降, 同时带动侧板展开, 直至底板到达水平位置 (油缸到达极限位置) , 此时可手动将端板展至工作状态, 并用插销锁定。最后利用气泵或高压打气筒将端板上的密封条充气, 直至检查确认无缝隙为止。其扩展过程控制流程如图7所示。
撤收顺序:手动操作将端板转至收拢位置, 并锁定。按下控制盒“撤收”按钮, 油缸回缩带动底板侧板回收, 当两侧板转至与顶板接近平行时, PLVC自动控制扩展顶板下落, 底板同时回收, 直至到位, 采用转销将顶板两侧锁定。其撤收过程控制流程如图8所示。
2.4 方舱气密性结构设计
对扩展舱来说, 舱体密封需要考虑2种情况:一是扩展状态的密封, 二是收拢状态的密封。舱体密封的关键在于密封方式及密封条形式的选择。四板联动双扩方舱采取的密封措施是:扩展端板与相临板的密封采用常态密封及充气密封双重密封;扩展顶、侧、底板之间的密封采用无缝隙橡胶铰链密封;其他部位采用矩形密封条密封。方舱密封形式如图9所示。
2.4.1 不同型式橡胶密封件设计
为了满足方舱三防能力的要求, 我们分别设计了多种型式的橡胶密封件, 并成功应用于方舱的气密性设计。方舱设计中应用的橡胶密封件有:哑铃型密封条、矩形密封条、充气密封条、山字型密封条和球型密封条。
2.4.2 常压密封结构
方舱气密性设计时选用2种密封结构, 常压密封结构和超压防护结构。正常情况下, 常压密封结构可以满足方舱正常工作需要。此时, 哑铃型密封条、山字型密封条及球型密封条工作构成常压密封结构, 如图9所示。
2.4.3 超压防护结构密封
当遭遇核生化武器袭击时, 方舱即可启用超压防护密封措施, 使得方舱内部免遭核生化等有害物质的侵袭。此时, 哑铃型密封条、充气密封条、山字型密封条及球型密封条工作, 构成超压防护密封结构, 如图9所示。充气密封条在常态下不工作, 工作时需要人工为其充气, 使其处于工作状态, 方能实现超压防护密封。
3 四板联动方舱试验
3.1 展收作业试验
方舱进行了展收作业试验, 其中单个方舱展开时间基本在47 s, 车下撤收时间仅为44 s, 符合设计要求。
3.2 液压系统高低温试验
方舱在高低温实验室进行了高低温环境适应性试验:液压系统选用ROYCO756-QT航空液压油, 在-55℃环境温度下经24 h储存, 外观检查一切正常。环境温度升温到-41℃时, 方舱展收工作正常。在环境温度为70℃、相对湿度为70%RH的高温环境下储存, 经过24 h, 方舱未出现异常变化, 在环境温度为46℃, 相对湿度为50%RH的条件下, 方舱展收工作正常。
3.3 密封胶条老化试验
常温条件下, 利用模拟壁板进行了密封胶条可靠性试验, 密封胶条载荷集度0.051 kg/mm, 常温下模拟壁板转动20 000次, 密封胶条外形尺寸无变化, 外表面无裂纹及断裂现象。
3.4 气密性试验
方舱进行了超压气密性试验, 在单舱封闭状态下测试, 方舱的滤毒通风装置启动后, 舱室相对外界环境的超压平均值为371 Pa, 满足关于静止状态的防护体三防能力的通用指标要求。
3.5 方舱整体结构可靠性试验
在总装备部汽车试验场, 该方舱经过了行驶里程1 600km的车载可靠性行驶试验, 行程分配为:高速环道路60%、越野路20%、山区路10%、凹凸不平路10%。试验采用MZX98-12整体自装卸越野汽车为方舱机动载运底盘, 可靠性行驶试验表明, 舱体无故障, 外观未出现变形及开裂等现象。
4 结语
试验结果表明, 四板联动方舱性能稳定可靠, 实现了任务书的各项指标要求。该四板联动方舱一改原有的人工手动扩展方式, 实现了机械化自动扩展、液压自动调平, 使得方舱调平、展收时间大大缩短, 调平所需时间仅为40 s左右, 车下展收也不超过50 s。该方舱首次采用常态密封与充气密封相结合的密封方式, 有效地提高了扩展方舱的密封性。目前, 该方舱已在医疗方舱设计中得到成功应用。四板联动方舱研制成功, 大大提升了我军卫勤装备的技术水平, 并在实际的装备使用中发挥了重要作用。
参考文献
[1]傅征, 王政, 霍仲厚, 等.军队卫生装备学[M].北京:人民军医出版社, 2004.
[2]王运斗, 高万玉.高技术局部战争与野战卫生装备[M].北京:解放军出版社, 2000.
[3]刘惟信.机械最优化设计[M].北京:清华大学出版社, 2000.
[4]孙桓, 陈作模.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 1998.
[5]易继锴.智能控制技术[M].北京:北京工业大学出版社, 2000.
[6]刘俊耀, 李元年, 王永清.方舱设计的再设计[J].方舱与地面设备, 2006, 5 (4) :11-17.
[7]王燕, 王凯, 王旭辉, 等.方舱四点液压自动调平技术研究[J].方舱与地面设备, 2007, 6 (4) :6-10.
新型扩展通道方舱的设计 篇2
方舱医院系统通常采用通道形成闭式系统部署。 我军自主研发的一代和二代方舱医院系统的通道均采用的是可伸缩式通道篷结构, 即固定方舱一侧附带与之相连的伸缩式通道篷。 通道的宽度为1 400 mm、 长度为1 000~1 500 mm可调, 通道篷为单层篷布[1,2,3,4]。 受结构限制, 该种通道的作业面积和空间相对小, 保温性及密封性相对低。 为适应新一代方舱医院系统对作业环境及其他性能等的要求, 急需研制新型扩展通道方舱。
1扩展通道方舱的功能需求及主要技术指标
1.1功能需求
扩展通道方舱用于连接各医疗功能方舱。 扩展状态为医疗方舱系统搭建公共通道平台, 为系统提供主通道及各功能舱连接通道, 使各医疗功能方舱形成闭式系统。 撤收状态为通道篷及其附属装置、活动通道模块及其附属装置、 正压模块等设备设施提供存放空间。
1.2主要技术指标
(1 ) 通道作业面积: 主通道内部宽度不小于2 800 mm, 与各医疗功能方舱的连接通道内部宽度不小于1 300 mm。
(2) 保温性及密封性: 在-41 ℃ 的环境条件下取暖装置在60 min内能使通道内升温至不低于10 ℃ 在46 ℃的环境条件下, 降温装置在60 min内能使通道的温度降至36 ℃以下。
静止展开状态下, 通道内可建立超压≥100 Pa正压防护模块离心风机流量为10.75 m3/min。
2布局设计
2.1扩展通道方舱扩展状态的部署形式
扩展通道方舱由固定方舱、 可扩展主通道活动平台模块、 可伸缩功能方舱连接通道平台及扩展通道帐篷等组成。 固定方舱、可扩展通道平台模块及可伸缩通道平台为通用复合板结构。 扩展通道帐篷主要由可快速连接的帐篷骨架、“外披内挂”式内外通道篷等组成。
方舱医院系统部署时, 扩展通道方舱居中布置主通道分别向扩展通道方舱的左右两侧展开。 各医疗功能方舱通过主通道侧面的连接通道与主通道篷连接, 形成闭式方舱医院系统。 扩展通道方舱展开状态的外部布置如图1所示。
2.2通道方舱收拢状态的外部布局
通道方舱撤收状态为标准6 m方舱, 与系统各医疗功能方舱撤收状态的外形尺寸一致。
通道方舱前部设有单独隔间, 最上层安装空调室外机组, 最下层安装燃油暖风机, 分别为通道方舱扩展工作状态提供冷暖风。 中间层设有电源和信号孔口等。
通道方舱后部设后门, 后门两侧设有通风门, 实现新风的“上进下排”, 保证扩展状态通道内的通风换气。 出入门两侧的中下部设有正压防护模块小门, 内设正压防护模块。
通道方舱左、右壁各设有下翻门, 主要用于扩展状态搭建主通道平台。 通道方舱收拢状态的外部布置如图2所示。
2.3通道方舱收拢状态的内部布局
通道方舱撤收后, 主通道的活动平台模块和连接通道平台通过舱内的立体化安装和固定结构固定, 通道平台所需的支撑调平装置、通道篷骨架及通道篷布、 登舱通道踏板等通过舱内的箱体或绑带等装置固定。 通道方舱收拢状态的布局如图3所示。
3关键指标的实现
3.1扩展作业面积及空间
为了提高整个系统通道的作业面积和空间, 改变了原来附着于舱体上的可伸缩式通道篷的设计思路, 确定了将整个通道设计为通道篷, 收拢状态由通道方舱携带的设计思路。 于是, 系统通道的搭建展开形式设计为:扩展通道方舱居中布置, 主通道分别向扩展通道方舱的左右两侧展开, 而后在主通道两侧搭建连接通道, 并据此进行了通道方舱的具体结构设计。
通道方舱左右两侧的下翻板翻转扩展后, 作为主通道平台的第一个平台模块, 其他活动平台模块以此为基础, 分别向左右两侧扩展。 通道帐篷以主通道平台为基础, 搭建帐篷骨架及内外篷布。 主通道活动平台的内部有效宽为2 850 mm, 左、右两侧主通道长分别为8 000、14 000 mm, 通道篷顶高2 500 mm沿高1 900 mm。 与各医疗功能方舱的连接通道由可伸缩连接通道平台及与其一体的辅助支撑机构组成。 通道帐篷一端依托主通道篷骨架, 另一端依托医疗功能方舱的通道门进行连接。 连接通道长在1 300~ 1 500 mm内可伸缩, 连接通道平台的内部有效宽为 (1 350 ±30) mm, 通道篷高1 800 mm。 连接通道在长度及宽度方向的调整量能够满足医疗功能方舱系统展开作业的对正要求。
3.2扩展通道的密封及保温性能
扩展通道和连接通道平台均采用复合板结构每个平台模块之间采用快速定位、 橡胶压倒式密封连接结构及锁紧机构。 主通道各活动平台模块搭接处采用相配合的型材, 内嵌橡胶封条。 相连活动平台模块的中间部位设有快速定位结构, 以保证其边缘快速、准确的对齐及定位, 各活动平台模块两侧下部设有锁紧机构, 将相邻的活动平台模块纵向压紧连接、高度方向与支撑机构连接固定, 如图4、图5所示。 连接通道固定踏板与主通道活动平台模块的连接结构及密封方式采用快速定位机构及内嵌式密封条密封, 固定端两侧采用凸轮锁紧机构与主通道活动平台模块锁紧。
通道篷采用空心双层篷布的结构形式。 外层篷布可实现防雨水密封, 内层篷布可实现防尘及相对气密封。 外篷布与平台通过快速压框压紧密封, 内篷布通过搭扣压紧密封; 连接通道外篷与各功能方舱通道门的左右两侧及顶部采用快速压框压紧密封, 如图6、图7所示。
通道的保温通过2种方式实现: (1) 活动平台选用复合板结构, 厚度43 mm, 传热系数取K复合板= 1.5 W/ (m2·K) [5]; (2) 内外篷布的空心双层帐篷结构, 厚度40 mm, 传热系数取经验值, K帐篷=5.9 W/ (m2·K) 。 设计时, 我们对扩展通道进行了冷热负荷计算, 计算中主要考虑环境温度变化、 通道内的照明设备及人员的散热量、通风换气、缝隙密封不严而引起的热量损失等因素。 根据计算结果, 通道方舱配备了4台15 k W的燃油暖风机和2台7 k W的空调机, 空调机带有5 k W的制热能力。 样舱试制后, 对方舱的高低温适应性进行了试验验证。 结果表明, 所配备的暖风空调系统能够满足整个通道的冷热负荷要求, 达到了规定的指标要求。
为保证通道的气密性, 除可扩展主通道活动平台模块密封结构的设计外, 还为通道配备了三防内篷, 这也是保证通道气密性的主要手段。 此外, 还对通道帐篷的内篷布与主通道平台、 与连接通道平台和与各医疗功能方舱通道门等处的连接, 主通道平台之间、主通道平台与连接通道平台之间的连接, 通道帐篷自身的出入门及通风窗等重点可能泄露的区域进行了优化设计。 试验结果表明, 在扩展通道展开静止状态下, 正压防护性能满足要求。
3.3扩展通道活动平台模块轻量化
减小通道活动平台模块的自身质量, 能够方便人员的展收操作, 提高展收速度、缩短展收时间和降低扩展方舱的总质量。 本次研究采取分别对相关模块进行有限元分析与计算、 仿真和优化设计等方法降低自身质重。 在满足刚强度的前提下, 对薄弱部位进行加强、对富裕区域进行减重处理, 使活动平台模块单件质量控制在63 kg以下, 可伸缩连接通道平台单件质量控制在40 kg, 与原方案相比质量降低了8%[6]。
4结语
一直以来, 通道方舱在移动医院系统中只是承担使各功能医疗方舱形成闭式系统的作用, 但因操作面积及空间相对小、保温性能差, 人员使用的舒适性和对外部环境的适应性差[7,8]。 新型扩展通道方舱的研制, 不但解决了操作面积及空间小、保温性能低等问题, 同时还具有形成超静压的相对气密封性能环境舒适、实用可靠等优点, 为移动方舱医院系统提供了一种新型的连接通道形式, 有效地提高了移动医院系统的环境适应性, 也为未来大型帐篷医院系统的连接通道设计提供了参考。
参考文献
[1]温明, 吴秋菊, 谭树林, 等.通道方舱的机构设计与改进[J].医疗卫生装备, 2013, 34 (7) :36-37.
[2]韩俊淑, 王政, 谭树林, 等.方舱伸缩式骨架连接通道装置的研制[J].方舱与地面设备, 2010, 18 (3) :14-18.
[3]谭树林, 王政.中国科协防灾减灾论坛, 郑州, 2008[C].郑州:中国科协, 2008.
[4]谭树林, 王政, 徐新喜, 等.战役卫勤快速支援系统的研制[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (9) :144-146.
[5]GJB 870—1990军用电子设备方舱通用规范[S].
[6]李敏堂, 王凤忠.厢式车夹心复合板结构优化中的边值问题分析[J].专用汽车, 2007 (7) :33-35.
[7]孙景工, 谭树林, 张晓峰.外军方舱医院的发展现状及对我军的启示[J].医疗卫生装备, 2011, 32 (9) :75-77.
航卫保障方舱的研究与设计 篇3
应急状态下快速部署机场为各型飞机提供起降平台,满足应急的需要,机场保障设施将装备化、集约化,以形成后勤保障装备系统。作为服务于飞行人员的航卫保障系统,对航卫保障装备进行集成,在我军现有医疗方舱的基础上,结合应急航卫保障工作的特点,研制航卫保障方舱,为飞行人员提供航卫保障场所,从生理、心理方面保持飞行人员的工作能力,保障飞行安全。
1 应急航卫保障的特点
1.1 飞行疲劳问题突出
航空兵部队在应急状态下,飞行环境复杂、飞行强度大、飞行员操作任务负荷加大、续航时间长、夜间飞行多,是导致飞行人员飞行疲劳的主要原因。海湾战争中,多国部队夜间出动飞机架次占总出动架次的70%,出动各类飞机11万架次,平均日出动2 500架次。美军飞机平均每天出动1.5架次,每架B-52一天可执行2次任务,飞行人员在空中时间长达7 h[1]。全天候、全天时连续作战,应激因素增多,飞行人员易产生飞行疲劳[2]。因此,应急航卫保障必须采取快速有效的措施,缓解飞行人员的飞行疲劳[3]。
1.2 身体负荷显著增加
苏-27、苏-30等高性能战斗机机动性能、飞行速度明显增加,飞行中载荷可高达+9 G,加速度增长率可达6 G/s。持续高加速度和高加速度增长率引起的空中意识丧失是危及飞行安全和飞机性能发挥的重要因素。美国空军1982—1990年间,因高过载致使飞行员发生空中意识丧失造成18起飞行事故,机毁人亡14起。高性能战斗机的“高过载、高过载增长率、高角加速度、高认知负荷”在未来的空战中更加突出。此外,应急状态下的夜间及复杂气象飞行,造成飞行错觉、座舱迅速减压、高空缺氧等航空医学问题更加严重。因此,应急时航卫保障的任务更加繁重,对航卫保障技术、装备提出了更高的要求。一方面,要继续强化飞行员抗荷、抗错觉、抗缺氧的航空医学鉴定训练[4],提高飞行员的抗荷耐力,增强预防和克服飞行错觉、高空缺氧的能力,确保飞行安全和战斗力维护;另一方面,要提高一线航医的救治能力,加强航空性病症的救治和鉴定,及时发现和治疗航空性病症患者,做好患病飞行人员的在队治疗,缩短治疗周期,提高作战能力。
2 航卫保障方舱的主要功能
根据应急状态航卫保障工作的特点,通过研制航卫保障方舱,为航空军医提供开展飞行人员飞行前体检、飞行疲劳快速恢复、特殊功能检查和训练等航卫保障场所,在具备快速部署机场条件下,实施高效的航卫保障。因此,航卫保障方舱的主要功能包括:一是具备实施飞行人员身心放松和疲劳恢复功能;二是具备飞行人员特殊身体检查和训练的功能;三是满足飞行人员飞行前“一问三查”和常见病症的检查、治疗。
3 航卫保障方舱的设计基本原则
在现有标准医疗方舱的基础上,突出应急航卫保障工作的特点[1],采用综合集成现有航卫保障装备技术,一装多能、平台共用、信息共享,为飞行人员提供航卫保障场所,确保航空军医能够采取有效手段,从生理、心理方面保持飞行人员的工作能力,达到保障飞行安全的目的。
4 系统设计
本装备采用双侧扩展方舱(以下简称“方舱”)[5,6],手动推拉翻板扩展结构等技术于一体的技术形式。方舱内由身心放松、检查治疗和特殊功能检查训练等3个单元组成。
4.1 方舱结构
方舱的主要功能是作为应急开设机场条件下,对飞行人员实施航卫保障的场所。其结构采用总后统型的铝蒙皮聚氨酯夹芯大板式方舱结构。方舱的扩展方式采用手动抽拉式双侧扩展,收拢状态外形尺寸符合《GJB 6109—2007军用方舱通用规范》要求。方舱的运输方式采用现有的整体自装卸方式[7]。
方舱收拢状态外部尺寸(长×宽×高):6 058 mm×2 438 mm×2 438 mm。方舱收拢状态和运输形式如图1所示。
方舱展开状态外部尺寸(长×宽×高):6 058 mm×5 800 mm×2 438 mm,其展开后共设置3个舱门,分别位于主舱后壁和2个副舱前端板,均为单开门(如图2所示)。副舱门供装备展开和特殊条件下使用,主舱门供航空军医和飞行人员使用。
舱内空调和照明分别安装在舱中间端壁和舱顶上,舱内配有2个移动灯具。在舱中间端壁配有1个供水龙头和1组电源插座,水、电由舱外固定接口与外部连接,由机场统一提供。
4.2 身心放松单元
身心放松单元主要装备包括1套飞行人员反馈式身心放松系统、1套便携式空勤综合理疗工作站。该单元的功能是对飞行人员实施身心放松和飞行疲劳的快速恢复。飞行员反馈式身心放松系统,经局部加改装后固定,主机尺寸(长×宽×厚)应不大于600 mm×500 mm×200 mm;便携式空勤综合理疗工作站由1套理疗工作站和2个可折叠诊断床组成,理疗工作站尺寸(长×宽×高)应不大于550 mm×460 mm×700 mm;诊断床选用可折叠式,展开尺寸(长×宽)应不大于2 000 mm×800 mm。
4.3 检查治疗单元
检查治疗单元主要设备包括1套检查桌椅、药品柜、器械柜、心电图机、“一问三查”检查仪和氧气瓶。该单元的主要功能是实施对飞行人员的放飞前身体检查和在队治疗。检查桌椅、药品柜和器械柜的选购应符合方舱内部布局的尺寸要求,必要时进行局部加改装。标准40 L医用氧气瓶2个,加改装后固定。医疗器械和药品包括航医室基本医疗设备17种,基本药品85种,一定数量的急救包、航医包以及航空医疗箱。
4.4 特殊功能检查训练单元
特殊功能检查训练单元主要装备包括飞行员飞行状态生理参数记录检测仪1套、飞行员特殊视觉功能检查仪1台、飞行员抗荷抗缺氧能力检查训练仪1台。该单元的主要功能是根据需要,有针对性实施飞行人员特殊功能检查和训练。其中对飞行员抗荷抗缺氧能力检查训练仪进行改造,在保留原有功能的基础上,使其展开尺寸(长×宽×高)不大于1 500 mm×800 mm×1 600 mm,质量不大于100 kg。
5 舱载设备的布局
航卫保障方舱采用双扩方式,舱载航卫保障设备布置在舱中间[8]。运输时,飞行员特殊视觉功能检查仪、飞行员抗荷抗缺氧能力检查训练仪和药品柜、器械柜等固定在舱中间,其他体积相对较小、质量较轻的飞行状态生理参数记录检测仪、身心放松系统、便携式空勤综合理疗工作站、心电图机、“一问三查”检查仪等设备装入原有的包装箱内,码放在舱中间,药品、医疗器械装入柜内。展开时,一侧扩展舱为身心放松单元,另一侧为检查治疗单元,中间为特殊功能检查训练单元。
6 航卫保障方舱的保障能力
航卫保障方舱的药品量应满足50名飞行员停留1个月的需要,具备多机种综合航卫保障能力[9,10],能够实施飞行员常见病症的检查和治疗[11],具备飞行前对飞行员快速实施“一问三查”的身体把关,具备对飞行员实施身心放松和疲劳快速恢复的能力,具备特殊条件下对飞行员实施抗荷、供氧、特殊视觉和生理功能检查和训练的能力。
7 结论
本研究设计的航卫保障方舱,满足应急状态下快速部署机场的要求;适应多机种、多架次、较长时间飞行人员的航卫保障需要;适应依托任务区机场保障条件简陋,特别是保障条件缺乏的情况,立足于独立保障。本方舱具有快速反应、机动性以及较强的航卫保障能力,配备的航卫装备满足小型化、集约化、自动化要求,作为应急遂行航卫保障平台,便于航卫保障工作的展开。
参考文献
[1]罗永昌,安瑞卿.新时期空军卫勤论[M].西安:第四军医大学出版社,2003:73-80.
[2]罗永昌,安瑞卿.联合登陆作战空中进攻战役航空卫勤保障探讨[J].后勤学术,2004(8):66-67.
[3]梁岚萍,马里,卫芬,等.飞行疲劳相关症状的综合物理治疗[J].中华航空航天医学杂志,2009,20(4):270-273.
[4]王海霞,颜桂定,耿喜臣,等.飞行员抗荷动作训练器的研制[J].航天医学与医学工程,2010,23(5):359-363.
[5]谭树林,刘亚军,孙景工.应急医学救援方舱医院装备研究进展[J].医疗卫生装备,2011,32(9):78-79.
[6]谭树林,赵秀国,段德光,等.武警方舱医院研究与设计[J].医疗卫生装备,2012,33(11):75-77.
[7]蒋美华,李慧梅,张磊.国内外军用方舱专用搬运装置技术及应用[J].军事交通学院学报,2008,10(1):85-88.
[8]袁宝生,杨靖,张俊锋.扩展式与组合式方舱[J].方舱与地面设备,2005,4(3):1-7.
[9]郭华,周亚军,郭壁砖,等.高性能战斗机大强度飞行对飞行员生理指标及飞行劳动负荷主观评价的影响[J].中华航空航天医学杂志,2011,22(3):168-170.
[10]史志广.多机种组训的航卫保障[J].航空军医,2005,33(6):261-263.
指挥车方舱电磁兼容设计 篇4
随着当前电子技术的飞速发展,现代的电子设备已经越来越多地应用于人类生活的各个方面。这必然导致其周围空间中产生的电磁场电平的不断增加,电子设备不可避免地必须在日益恶化的电磁环境(EME)中工作。特别在现代战场上,产生电磁辐射的武器系统的激增,造成战场上各军兵种武器系统间电磁干扰(EMI)的可能性不断增大,当两个系统以足够接近的频率和间距运行时,就会出现电磁干扰,其对武器系统性能和可靠性所造成的恶劣影响以及由此而产生的后果是极其严重的,包括信息不准确、无法探测敌方目标、引信过早点火、飞机飞行失控和制导武器失灵等。现代战场指挥系统就包含有大量的电子装备,在指挥车方舱有限的空间,随着电子设备的种类和数量的不断增加,它们所占用的电磁频谱越来越宽,所传输的信息量越来越大,除了电子设备的质量和可靠性,设备的密集所带来设备之间的相互干扰问题也不能忽略,因而车载电子设备之间的EMC问题也越来越突出。这就对现代战场指挥系统的电磁兼容设计提出了更高的要求。电磁兼容设计一方面要保证系统在复杂的电磁环境下甚至在敌人强烈的电磁干扰下正常工作,另一方面又要最大限度的抑制自身对周围环境的电磁辐射,以减少对其他电子设备或系统的影响,同时也防止被敌人发现,提高生存能力[1]。
某型号防空指挥系统是新研制的战场指挥系统,该系统配有雷达以发现目标,各种数据在专用计算机中进行处理,使用跳频电台作为主要通信手段。这些设备都装配在系统的核心部分指挥车方舱中,另外方舱中还装有在线式UPS、柴油发电机等电子设备,在同时开机工作时电磁环境非常复杂,电磁兼容设计显得十分重要。其中跳频电台是该系统的主要通信手段,接受灵敏度高,方舱内其它设备辐射的电磁信号有时会影响电台的正常工作,减小其他设备对其造成的电磁干扰成为方舱电磁兼容设计的核心。
在产品的设计初期,我们就注意了电磁兼容设计。在结构设计上,机箱采用铸铝材料的全密封设计,对各个电器设备之间连接电缆、电源电缆采用了屏蔽措施,并注意屏蔽层接地。尽管如此,但在做电磁兼容测试时,仍然存在着干扰。特别是对电台的干扰,严重影响了电台在最大通信距离上的通信质量。抑制或屏蔽这些电磁辐射,仍是艰巨的任务。
为了从根本上解决上述问题,我们将指挥车方舱置于电磁暗室中,用频谱仪,近场探头等仪器对车上各设备进行了逐个反复试验,认真寻找主要电磁辐射源。经过试验发现专用计算机按程序运行时,雷达开机时,UPS在线工作时都会对周围电磁环境造成干扰。特别是在跳频电台的工作频段上也存在一定的干扰,这将严重影响电台的工作,必须加以解决。
1 用计算机同电台的电磁兼容设计
针对计算机工作时对电台的干扰,我们在电磁暗室中专门对其进行了反复的测试,发现计算机对外电缆的传导是主要的干扰源。为此,结合本型号产品的实际情况决定从解决电缆对外接口的传导干扰入手,重点解决传导干扰,进而隔离辐射干扰。我们给电源插座加磁环,将导线分别同相缠绕此磁环8～10圈,并在每一根导线与机箱之间接一高压电容。专用计算机串行接口、键盘接口等计算机对外接口安装滤波插针,再加适当的磁环,重新布置键盘内走线等措施使各个接口传导干扰泄漏得到抑制。最后,实际对接测试,打开计算机,运行工作程序,对电台没有干扰了。至此,专用计算机和电台之间的电磁兼容问题得到解决。
2 雷达系统和电台的电磁兼容设计
雷达是一部较为复杂的大型电子设备,有信号收发单元,计算机终端设备和天线单元组成,各部分有大量电缆连接,很容易造成干扰的传输[2]。为此,我们先对已采取的众多电磁兼容措施全面认真分析,并进行多次测试,发现:在信号收发单元的高频信号处理电路工作时有高频的干扰产生。在电缆中传输的时钟信号,控制信号,通过雷达系统各单元之间,雷达与平台之间的连接电缆造成辐射。雷达天线上的分频器在天线工作时会向周围空间发射强烈的电磁辐射,而且这些辐射正处在电台的工作频段,对同在舱顶的电台天线造成干扰,严重影响了天线接受的灵敏度。另外,雷达天线与收发单元之间有穿越方舱舱体的电缆,对方舱的整体电磁屏蔽性能造成影响。于是,我们提出了进一步减小辐射强度,改善和加强雷达电磁屏蔽的设计方案。
对各种连接电缆,采取双层屏蔽,重新加工,确保屏蔽层与插头之间连接可靠,电台天线与电台之间的电缆抗辐射能力较差,我们选用了屏蔽效果好的刚性电缆,提高整体屏蔽效果,增强电台防护能力。对信号收发单元采用电源滤波、基准时钟信号滤波,主要输出插座的安装部位增设滤波盒等,消除或者减小辐射强度,并为信号收发单元制作了专门的电磁屏蔽箱体,从整体上提高雷达本身电磁屏蔽效果。对雷达天线上的分频器在结构上进行了处理,壳体进行了除漆,在壳体的连接处加装了导电胶条,很好的防止了电磁信号的泄漏。对穿舱电缆加强屏蔽,在电缆穿舱的开孔处装入电磁屏蔽材料,减小外部对舱内电磁环境的影响。经过测试雷达的干扰有了明显下降。
3 UPS系统和电台的电磁兼容设计
为了保证系统在没有外来电力供应的情况下正常工作,方舱内安装了在线式UPS系统。在系统有外来电力供应时,UPS起到滤波的作用,并自动为电池充电。在系统没有外来电力供应时,UPS的逆变功能利用电池储存的电能为系统供电。我们在电磁暗室中对UPS进行了测试,检测在各种情况下UPS对周围电磁场的影响。发现UPS的整流部分和逆变部分工作时,会对舱内电磁环境产生较大影响。在这种情况下我们对UPS进行了全面的改进,在机箱内部对整流器和逆变器用金属壳体进行了隔离,对其的输出电缆加装了磁环,在机箱对外的插头采用了滤波连接器,为了保证滤波连接器的良好接地还在滤波连接器与机箱面板之间安装电磁密封衬垫。对舱内的供电电缆进行了完全的网状屏蔽保持了电缆良好的柔韧性及抗挠寿命的同时,也最大限度的抑制了电缆的电磁波发射作用。另外电源线也是电磁干扰传入设备和传出设备的主要途径。通过电源线,电网上的干扰可以传入设备,干扰设备的正常工作。同样,设备的干扰也可以通过电源线传到电网上,对网上其他设备造成干扰。为了防止这两种情况的发生,最后我们在系统的电源入口处加装了电源滤波器,从而从源头上保证了供电系统的电磁兼容性能。经过上述改进UPS系统的电磁干扰也得到了有效的抑制。
经过艰苦攻关,方舱内其它设备对电台的电磁干扰电平明显下降。我们对电台工作频段的高、中、低段都进行了测试,在系统设备全部开机的情况下,电台在最远通信距离上的通信质量得到很大的改善。电磁兼容基本达到的要求,满足部队使用要求,而且采取的措施能方便的在批量生产中贯彻实施。
电磁兼容问题是一个复杂的系统工程。它要求参与系统的研制与管理人员用系统的观点与方法去研究、分析与设计,针对不同的电子系统进行具体的分析,总结出针对该系统的最有效最合适的EMC方案。由于电子技术的广泛应用,并且各种干扰设备的辐射很复杂,要真正完全消除电磁干扰是不可能完成的任务。但是通过我们的工作表明,根据电磁兼容性的基本原理来采取措施最大限度地减小电磁干扰,可将其控制在系统可容纳的范围之内,从而保证系统或设备良好的电磁兼容性。
参考文献
[1]沙斐.机电一体化的电磁兼容技术[M].北京:中国电力出版社,1999.
某卫星标校设备综合方舱设计 篇5
标校设备相对是一个检测设备, 所以要求其单元数少, 机动性高。根据以上要求, 本标校设备除电站外, 其余设备都集成在一个6m方舱内, 通过一辆运输车运输。所以方舱设计就是重点。
1 设备布局
方舱采用隔热和电磁屏蔽都比较好的军用大板方舱。方舱外形尺寸为长×宽×高=3500×2438×2100 (单位:mm) 。舱内设备包括显示机柜、综合机柜、电源机柜、发射机柜、天线、转台、升降机构。根据设备特点, 将方舱分为两大部分, 前后两部分, 前半部分 (长3.5m) 为电子方舱, 用于安装显示机柜、综合机柜、电源机柜、发射机柜;后半部分 (大约2.5m) 为天线舱, 用于安装天线、转台、升降机构及伺服设备。具体布局见图1。
在方舱内前壁放一个显示机柜和一个工作台, 为了舱内的整洁美观, 工作台外观和显示机柜外型相似;在方舱后壁安装三个带门机柜, 分别为综合机柜、发射机柜和电源机柜。在舱外前壁安装一个冷暖空调。在方舱底部隔开一个高200mm的空间用于设计风道。
1.显示机柜;2.综合机柜;3.发射机柜;4.电源机柜;5.天线;6.转台;7.升降平台;8.伺服控制箱
天线后部隔开一个长×深×高=2438×550×750的空间用于安装伺服控制设备。在距地面高1640mm的地方设计一个隔层, 隔层中间留一个800mm×800mm的方孔, 用于转台出入。在舱顶壁留一个2400×2400的口, 供2300×2300的天线出入。舱顶设计一个可以前后滑动的盖板, 天线工作时, 滑盖打开, 运输时, 滑盖关闭。
2 关键技术问题及解决途径
2.1 大发热量机柜及方舱一起化热设计
本系统中包含一个电源机柜和一个发射机柜, 这两个机柜都属于大发热量机柜, 其中发热量最集中的芯片最大热流密度达到54W/cm2, 所以解决散热问题是一个非常关键的问题。
通过仿真计算, 对发射组件中的发热模块进行热设计。为加强冷板底板的均热效果, 在铝质底板内嵌纯铜衬底覆盖热流密度较高的的芯片底板区域。此外, 风冷肋片并不布满整个组件的流道长度方向, 而根据机柜工作环境与组件功率器件的热耗特点进行布置。
对机柜进行热设计。机柜热设计对本系统来说主要是流道的设计。为了使整个机柜内风阻最小, 且风量分布均匀, 机柜内的设备都采用盲插结构, 且插件都采用竖插的方式。整个机柜背板全部相连, 两个侧面也用封板密封, 使这个机柜形成一个完整的密封体。
对整个方舱进行风到设计。在方舱底部隔开一个高2 0 0 m m的空间用于设计风道。风道直接和机柜底部相连, 机柜顶部安装两个风机进行抽风。这样空调的冷风先进入机柜, 而后在出来到方舱, 最后到回风口, 形成一个循环。这样的优点一个是机柜进口冷却风温度更低, 另一个是风道内风的流动方向更符合流动的规律, 避免了机柜内结露的出现, 第三个是在机柜顶部安装风机抽风后, 对机柜内风的流速有很大提高 (如图2) 。
2.2 天线工作时安全性设计
天线通过转台安装在升降平台上。在运输状态时, 转台位于舱内, 天线位于方舱隔层和舱顶滑盖之间。天线架设流程为:取下平台四个快锁螺栓并放进螺栓放置盒, 打开方舱顶盖, 平台举升, 最后天线达到工作状态。停止工作到运输状态流程刚好相反。那么在整个过程中, 只要有一个环节没有做到位, 或者操作顺序错都会对天线造成伤害。
为了确保天线安全, 整个过程设都计有严格的先后顺序, 前面的动作没有做, 或者没有做完, 后面的操作将自动失效。即方舱顶盖打开到位后, 接近开关1导通, 然后将四个快锁螺栓都插入螺栓盒后, 接近开关2导通, 有且只有接近开关1和2全部导通后, 升平台操作才能起作用, 当平台举升到位后, 接近开关3导通, 并送给监控系统一个开关信号, 当监控收到这个开关信号后, 对天线运动的操作才能有效。同样天线收回时, 天线下降时, 接近开关断开, 此时对天线运动操作无效, 当平台下降到位后, 接近开关4导通, 然后关闭滑盖操作开始有效。这样可以避免由于误操作而引起天线损伤。同时为了避免方舱顶盖和升降平台故障影响整个系统工作, 方舱顶盖和升降平台都设置了手动功能。
3 结语
文中对某标校设备的综合方舱总体设计进行了总结。综合方舱的设计涉及到总体布局、散热设计、天线安全性设计等等。经过实践验证, 此综合方舱的设计满足总体技术要求, 可以为类似方舱的结构设计提供借鉴作用。
摘要：针对某标校设备综合方舱的特点, 通过对其结构设计的思路的介绍, 阐述了此类方舱设计关键技术及其解决途径。
关键词：综合方舱,热设计,安全性
参考文献
[1]GBJ870-90, 军用电子设备方舱通用规范[S], 1991.
[2]谢德仁.电子设备热设计[M].南京:东南大学出版社, 1989 (12) .
方舱油机固定装置的通用化设计 篇6
方舱很多应用于野外作业, 快速持久的电力供应显得尤为重要。柴油发电机 (以下简称油机) 以其可靠性高、性价比好、运输便捷、维护保养简单等等优点成为首选。但油机种类繁多, 其固定装置也是多种多样。为了野外机动设备的灵活性和维修工作的高效率, 方舱油机固定装置的通用性和灵活性的设计显得尤为重要。
1 方舱油机固定装置的通用化和系列化
油机固定装置一般要有上、下方舱的便捷性和在车行进过程中的牢靠性, 固定装置的通用性一般是指相互独立的系统中, 最大限度地扩大具有功能互换和尺寸互换的一种标准化形式。在此所述的方舱油机固定装置是指安装在方舱内部, 可以承载以托盘为接口的2k W、3k W、4k W、6k W几种油机的通用固定装置, 对其它尺寸系列的油机, 在满足上述几种固定装置的前提下, 适当增加通用固定装置的接口安装尺寸, 也可以兼容安装。
系列化是油机固定装置可以按照反映产品最基本特性的安装尺寸以及接口形式建立固定装置的系列。在设计时可根据使用要求和实际情况 (如表1) , 结合油机目前的应用状况将各厂的油机进行组合设计, 现以图1和图2两种油机为例, 适宜选用的组合有2k W、3k W、4k W为一组、6k W为一组。
方舱油机需要满足车上固定牢靠、取用灵活方便的要求, 因此, 要实现油机和固定装置分离的方便, 首先必须将油机从油机舱内拖出来, 并且不会滑落;然后快速地将油机与其固定装置分离。要完成这两个动作, 固定装置由底座、滑道和托盘三个部分组成。固定装置底座固定在油机舱内;滑道可以在底座上滑动, 并加限位装置, 使其不会滑落;托盘通过不脱落螺栓与螺母固定在滑道上;托盘和油机的接口则采用螺栓与螺母的锁固方式。整个装置采用镀锌处理, 防止表面滑伤。
2 固定装置的结构设计
2.1 底座的设计
军用方舱油机固定装置的安装应考虑运输状态和载车的轴荷分配合理性。应保证其装载后, 汽车的行驶稳定性, 爬坡、转向、侧偏、操作稳定性等方面符合设计技术要求。根据实际经验和系列产品数据的比较分析, 其底座的设计如图3所示。
底座用以承载滑道和油机固定装置, 因此其结构必须牢靠。底座采用钢板焊接, 2k W、3k W、4k W的组合采用3mm钢板, 6k W采用4mm钢板。底座与舱底通过减震器连接, 防止汽车在行驶过程中, 底座与舱底发生碰撞, 损坏舱体和设备, 同时可以降低因油机震动形成的噪音。减震器上方是一个矩形框, 考虑到它的稳定性, 在矩形框中间加了一个U形横梁, 并将5根梁都翻了边, 以增加其强度。矩形框上竖直焊接了6块钢板用以支撑滑道, 并在每块板和矩形框之间安装了加强筋。底座上方安装了8个轴承, 确保滑道可以在上面自由滑动。
2.2 滑道的设计
滑道在承载托盘和油机的同时, 必须能轻巧地滑动, 而且在滑进滑出的过程中, 能进行限位, 以免滑落造成危险。底座上一共有4组轴承, 左右相对的两个为一组。其结构如图4、图5所示。图4为滑出状态, 图5为滑进锁紧状态。
滑道主要由左右两根U形纵梁和3根由圆管组成的横梁焊接而成, 并在纵梁的末端装了限位装置。滑道滑出时, 限位块碰到限位螺栓, 滑道停止滑行, 第一组和第二组轴承起到支撑滑道的作用。
滑道滑进时, 第三组和第四组轴承起到导向的作用, 使滑道顺利收紧, 滑道左右两侧横梁的前端封闭, 同样也起到限位的作用。滑道收紧后, 用不脱落螺栓 (图6) 锁紧。同时滑道上还安装有托盘导向装置和定位孔。
不脱落螺栓上端装有加力杆, 在不使用工具的情况下, 也能徒手将螺栓拧死。
2.3 托盘的设计
托盘是油机和固定装置的接口, 托盘上有4个油机安装孔和两个托盘固定孔。如图7所示。
油机与托盘固定后基本上不会拆卸, 因此采用螺栓螺母固定。托盘与滑道则因为拆卸频繁而采用不脱落螺栓固定。托盘一端安装了两个定位销, 与滑道上的定位孔互相配合。
3 系列化设计
三大部件设计完成后, 油机固定装置的设计就完成了, 效果如图8所示。
固定装置总质量为28.59kg, 适用范围:山东吉美乐和江西泰豪生产的2kW、3kW、4kW、6kW柴油发电机。
其他厂家参数类似的油机同样适用。由于各型号油机的质量及安装孔尺寸存在差异, 只需按照油机的安装尺寸在托盘上配做安装孔即可。同理, 减震器的选用可根据油机质量, 以及各厂家减震器的参数来选取。
4 结语
该固定装置贯彻了通用化、系列化、组合化设计指导思想, 在设计中尽可能多地考虑了经常使用的各类型油机的安装尺寸, 保证了针对性系列尺寸的油机具有通用性和互换性。该固定装置还具有结构紧凑、外形美观、牢固可靠且重量轻的特点, 经受住了振动、冲击等一系列例行试验, 证明这种固定装置的结构形式、刚度、强度设计是合理的, 满足了方舱的使用要求。
摘要：介绍了方舱油机固定装置的通用化设计, 不仅有利于设备使用时的灵活机动, 还能保证维修的便利性, 并能在各种车型中使用, 可大幅度提高设计、制造的工作效率。
关键词：油机,固定装置,设计,通用化
参考文献
[1]机械工程师手册编委会.机械工程师手册[M].北京:机械工业出版社, 1989.
方舱设计 篇7
我国在高原地区的边境线长达4 000多千米,和多个国家接壤,军事和战略地位十分重要。领土纷争使高原成为我军的重要作战方向,一旦发生战争则需要数十万乃至上百万官兵从平原快速进入高原地区[1]。高原具有海拔高、气压低、氧气含量低、昼夜温差大等特点[2]。平原地区部队进入高原面临的最大问题就是无法在短时间内适应低压、低氧环境而发生急性高原病[3]。因此,急需研制一种能够适应高原环境,可快速、安全、有效地解决急性高原缺氧,并防止急性高原病发生的应急装备[4]。目前的应急装备主要为增压和增氧2种,其中单兵高原增氧呼吸器已经装备全军并被进驻高原部队广泛使用。它采用小型空气压缩机,利用风扇压缩空气,通过面罩局部加压的方式增大空气体积分数,从而增加氧气体积分数,达到提高血氧饱和度(Sp O2)的目的[5],但与对其使用效果的报道并不一致。有研究显示高原增氧呼吸器可改善心脏耐缺氧和抗疲劳能力,能够有效地改善高原习服过程[6];然而另外的研究结果则显示,在3 992 m海拔高度单兵高原呼吸器不但不能改善动脉血氧分压[p(O2)]、Sp O2,反而使受试者的p(O2)、Sp O2明显降低,提示其对高原缺氧无明显改善作用[7]。其他尚有便携式制氧机,高原富氧室,帐篷或车载增氧、增压等装备[4],但未见利用方舱医院的制氧模块用于增氧的报道。方舱医院是我军机动野战医院系统的重要组成部分,在军事斗争、演习训练、抗震救灾等重大活动中发挥着重要的保障作用[8,9]。为了使方舱医院的保障作用在高原环境中得到更好的发挥,我们研究设计了依托方舱医院的高原增氧帐篷医疗单元,现介绍如下。
1 总体设计思路
对现有医疗帐篷的结构形式进行部分改造:出入门由4个改为2个,并进行改进,增强出入门的密封性。同时于医疗帐篷内层设置氧气管道及个人吸氧接口。在医疗帐篷的3个面安装布氧机,在医疗帐篷的头尾侧顶部安装2个小型排风机,将设计的增氧医疗帐篷通过氧气管道与方舱医院的制氧模块连接,并在实地高原环境中检验该增氧帐篷的效果。
2 增氧帐篷的设计
2.1 结构与材料
采用现有医疗网架帐篷的结构,便于展开与撤收,且与其他网架帐篷统一。帐篷由尼龙布基双面涂附聚氨酯涂层材料制成,增加了帐篷的密闭性。
2.2 出入门的改造
将帐篷原有的4个出入门改造为2个,同时将出入门的双层设计由原来的紧贴模式,改为具有过渡空间的双侧设计(如图1所示)。绝大部分时间医患人员出入可以依次打开双层门,这样可以明显减少双层门同时打开而引起的氧气泄漏。
2.3 氧气管通道的设置
将医疗帐篷内层进行改装,在距地面1.5 m的位置预留连接氧气管的通道,同时标明布氧机、床头吸氧终端的具体连接方位图标,便于定位、安装。于帐篷的头尾侧顶端预留排风机位置。医疗帐篷单元展开后,可以按照帐篷内标志的各设备预装的位置(如图2所示),迅速安装布氧机、排风机、个人吸氧终端、病床、医疗工作台等设施。最后将连接布氧机、床头吸氧终端的氧气管的通道(内径8 mm,流量60 L/min)与制氧方舱的供氧出口连接。
注:布氧机、个人吸氧终端位于距地面1.5 m处,排风机帐篷位于头尾侧的顶端
2.4 布氧机的设置
布氧机采用壁挂式空调室内机的形式悬挂于帐篷内,具备布氧、空气净化及等离子消毒的功能,可遥控操作。
2.5 个人吸氧终端
个人吸氧终端可提供床旁吸氧,另外具有加湿功能。
3 使用方法
常规展开医疗网架帐篷,按照图2所示安装布氧机、个人吸氧终端,利用连接管道与制氧方舱相连,封闭帐篷出入门,即可进入工作状态。
4 应用效果
2015年,我院方舱医院在西藏海拔4 400多米的训练基地,保障“2015-使命行动”实战化演训。经浓度仪检测,4 400 m训练基地氧气体积分数为10%~11%,而增氧帐篷内的氧气体积分数可提高至16%~19%。利用空气压差计测得改造前帐篷内氧气压力为10.3~11.2 k Pa,改造后为15.7~19.2 k Pa,帐篷内氧气体积分数和压力均明显升高。为检验增氧效果,我们随机抽取15名队员做自我对照试验,用指甲式血氧饱和度测试仪,在进入增氧帐篷前和进入增氧帐篷后静坐10 min后测右食指Sp O2各1次,进入增氧帐篷前Sp O2为(76.2±2.8)%,进入增氧帐篷10 min后Sp O2为(85.7±3.1)%(t=3.11,P<0.01)。可见增氧帐篷能显著提高帐篷内人员的Sp O2。在3个月演训期间,共收治高原反应官兵1 700多例,有效缓解率达97%;同时随行保障的医务人员120人,由于长时间在增氧帐篷内工作,得到了氧气的补充,高原反应发生率由第1天的92.3%(111人),在1周后下降至21.7%(26人)。而REN等[10]报道未习服人员急进高原后高原反应发病率高达57.2%。由此我们发现,增氧帐篷可以明显增强高原环境下的后勤保障作用。
5 结语
吸氧是迄今为止缓解急性高原缺氧、急性高原反应最为便捷和普遍的手段。大量研究证实,吸氧能迅速提高p(O2),有效改善高原缺氧[4]。作为卫勤保障力量的医务人员,在高原配属作战部队演训时既是战斗员,又是保障员,自身同样面临高原反应而需要吸氧,但是在工作中吸氧会影响技术操作和救治,因此,减少或减轻他们的高原反应是提高卫勤保障能力的关键。增氧帐篷的研制为医务人员提供了富氧的工作环境,实践证明它能显著提高Sp O2,降低医务人员高原反应的发生率。同时,对在增氧帐篷中住院或留观的伤病员,能缩短住院时间,提高伤病缓解率。可为高原环境下伤病员的救治提供更好的医疗保障服务,减少因急性高原反应导致的非战斗减员,为我军高原环境下作战、演训提供重要的后勤保障。增氧帐篷有展开快捷、便于撤收、减少高原反应效果明显的优点,作为生活帐篷和工作帐篷适合官兵高原驻训,值得推广应用。但是,需要强大的制氧方舱(机)作为供氧来源,如能和高原小型制氧机结合,将会有更大的应用前景。
摘要：目的:研制适应高原环境下医疗保障的增氧帐篷,用于部队高原驻训,减少高原反应。方法:对网架医疗帐篷进行改造,增加封闭性,并采用制氧方舱作为供氧设备,通过输氧管道将二者连接;同时辅助其他相关设备,设计出增氧帐篷,以增大帐篷内的氧气体积分数。结果:增氧医疗帐篷内氧气体积分数为16%~19%,高于帐篷外的10%~11%,能够为高原环境下演训的官兵提供很好的供氧保障,明显降低了医务人员急性高原反应的发生率,缩短了部队伤病员住院的时间。结论:依托方舱医院的高原增氧帐篷使方舱医院能够在高原环境下发挥更好的作用,扩展了方舱医院的效能,有良好的应用前景。
关键词：方舱医院,增氧帐篷,高原环境,急性高原反应
参考文献
[1]刘燕.进入高原部队习服状况评价及促进习服的对策研究[D].重庆:第三军医大学,2011:49-60.
[2]胡卓生,韩佐生.甘肃省高原训练基地地理环境特点分析[J].中国体育科技,2006,5(4):136-138.
[3]陈国柱,黄岚.急性高原病的研究进展[J].军事医学,2013(5):321-324.
[4]范斌,樊毫军,侯世科.急性高原病防治相关装备研究进展[J].中华灾害救援医学,2014,2(11):653-655.
[5]金川,罗二平,申广浩,等.增氧呼吸器在不同海拔高度下对血氧饱和度和心率的影响[J].医疗卫生装备,2006,27(7):10-11.
[6]崔建华,罗二平,马广泉,等.单兵高原增氧呼吸器在高原地区增氧效果的评价[J].西南国防医药,2006,16(1):36-37.
[7]孙亮,车杰,张健鹏,等.在3 992 m海拔高度吸氧及局部增压对高原缺氧疗效的对比研究[J].中华呼吸与危重监护杂志,2009,8(4):392-395.
[8]任旭东,谭树林,牛福,等.方舱医院病房帐篷模块保障方舱的设计研究[J].医疗卫生装备,2014,35(2):26-27.
[9]孙景工,谭树林,张晓峰.外军方舱医院的发展现状及对我军的启示[J].医疗卫生装备,2011,32(9):75-77.