某大口径车载雷达铁路装卸方案的优化

摘 要：现代车载雷达的口径也越来越大，作为主要运输方式之一的铁路运输，因运输高度、宽度方向上的界限要求，给雷达的运输转移带来了不可避免设计难题，是大、中型雷达运输的最大瓶颈。文章从某型大口径车载雷达的设计特点入手，优化原设计采用的方法，以简便、快速、经济的方式降低车载雷达的运输高度，缩小运输宽度，满足运输要求，可供同类雷达研制参考。

关键词：车载雷达 机动性 铁路运输

中图分类号：TP959.1+1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0054-02现代战争中，提高雷达机动性是提高雷达生存能力的有效手段之一，而雷达运输转移的能力是机动性中的一个重要指标，随着雷达功能、性能的增强，雷达的口径变大的趋势越来越明显，这对雷达的可运输性提出了挑战。目前车载雷达最常用的运输方式是公路、铁路两种陆运方式。其中铁路运输界限要求高于公路运输，由于涵洞、隧道的客观存在，在运输高度、宽度方向上的界限要求是影响大型雷达运输实现的最大瓶颈。[1]

1 大口径车载雷达运输性的设计特点

目前，在中大口径雷达的总体设计中，为满足较大的抗倾覆能力和阵面自重，主天线设备往往体积大、自重大。在多种运输方式选择中，半挂汽车列车因其具有大尺寸、大载荷的运输能力，以及“区段运输”“甩挂运输”“滚装运输”等高效、经济特点，得到了较广泛的设计应用。[2]

目前我国铁路运输的高度界限要比公路运输的高度界限低，因此大多数大口径机动雷达采用凹梁式半挂车作为运输平台，来降低车辆的运输高度，使其满足运输要求。若仍然不能满足火车运输界限要求时，一般可采用可收缩式后桥或者可拆卸式后桥两种方法来降低车辆的运输高度。实际使用中，可拆卸式后桥较可收缩式后桥具有：承载能力大、运输通过性好、允许车速高和结构形式简单的特点，但需借助其它设备或装置才能脱离车架，从而降低装备的铁路运输高度，操作较为不便。

2 某大口径车载雷达的原铁路运输方案

某型雷达的天线运输单元为半挂拖车，单元外形：13 m（长）×2.5 m（宽）×3.9 m（高），重达到31 t，设计采用了典型的凹梁式半挂车和可拆卸式后桥的结构。

铁路运输时，待半挂车在火车运输平板上就位后，需现场安装半挂车后部撑腿，与半挂车前部撑腿共同配合，共同撑起并抬高半挂车，直到后桥与车架可以脱离，最后逐步收拢撑腿，直到车架纵梁落在火车平板上，降低了整个设备的高度，使之满足火车运输条件。

3 原方案存在的问题

上述方案在实施过程中存在以下问题。

（1）现场安装的半挂车后部撑腿横向间距接近火车平板最外沿，人力操作撑腿升降不仅不便，也不安全，且实际铁路平板新旧不一，边沿的承载能力不可控，有较大安全隐患。

（2）因后桥悬挂采用板簧结构，半挂车实际抬升高度需要叠加板簧恢复压缩的行程，因此撑腿单次行程不足，需要二、三次的再装配调整高度，操作非常繁琐，并存在安全隐患。

（3）火车运输时，装备重心距火车平板横中心线愈远，横向惯性力越大，安全系数越低（出于安全考横向偏距不能超过100 mm）[3]，而半挂拖车在狭窄的火车平板上，很难依靠拖车或自身设备精确调整在平板上的横向位置。

由于上述问题的存在，原方案难以安全、简单的拆卸后桥，并方便、准确的调整横向位置。针对这些问题，考虑使用吊车吊装来实现，但全车31 t，整体起吊需要的大吨位吊车市场保有量不高、使用费用高、场地限制条件多，另外还需在半挂车上设计能足够承载的吊点。受上述因素的限制，提出分头起吊、分步降高的优化方案，具体如下。

4 优化方案描述

选取半挂车前部、后部的合适吊点，采用一端落地支撑，一端起吊降低高度的方式，拆卸后桥、分步降低高度，直到车架纵梁落在火车平板上，使之满足火车运输条件，见图1。

4.1 实现步骤

按火车平板纵向重心标识位置停车，伸出前部撑腿落地撑实并脱车头，在靠撑腿处半挂车横梁底部垫入垫木（厚610 mm），然后收拢前部撑腿，使半挂车落实在垫木上。

吊车就位后，在半挂车后端吊点缠绕软吊带并挂入吊钩，拆卸后桥与车架的连接螺栓和刹车气管。

在半挂拖车凹梁处放入垫木（厚350 mm）后起吊，待后桥和车架自然分离后，拖出后桥，缓慢落下使半挂车落实在垫木上。

变换到前端吊点，起吊后移除前端对应垫木，直接使车架纵梁落在火车平板上，并校准与火车平板的横向距离。

变换到后端吊点，起吊后移除后端对应垫木，直接使车架纵梁落在火车平板上，并校准与火车平板的横向距离，完成吊装。

4.2 相关校核和计算

此型雷达已完成设计定型，另外设计增加吊点结构，会影响原有结构设计，不宜实施。因此把思路扩展到在现有结构上寻找可承受较大载荷（不小于12.9 t，计算见后）的合适吊点。以下是设备起吊和吊点承载能力的计算校核。

（1）起吊重量的校核，也作为选择吊点、吊绳和吊车吨位的条件。

①后端起吊（脱开后桥），需要的最大起吊力如图2所示。

其中：F1为吊车起吊力；

G为 装备自重（31 t）；

L1为重心距离前部垫木支撑的间距（3598 mm）；

L2为吊车起吊点距离装备重心的间距（5070 mm）；

解得F1=12.9 t，所以市面常见的25～35 t吊车即可满足吊装条件。

②前端起吊（拿出垫木），需要的最大起吊力如图3所示。

其中：F2为吊车起吊力；

G为装备自重（30 t，后桥1吨已脱开）；

L3为 吊车起吊点距离装备重心的间距（6690 mm）；

L4为 重心距离后部垫木支撑的间距（1990 mm）；

解得F2=6.9 t，较后端起吊力更小。

（2）半挂拖车起吊点的承载能力校核。

①后端起吊点选择设备液压撑腿位置，原设计用于承受装备全重40 t的使用工况，单点设计可承重大于20 t，远大于起吊力F1，选择的后端起吊点承载能力足够，无需增加额外的结构。

②前端起吊点原设计用于增加设备在强风工况下的抗倾覆力矩，计算的起吊力F2×1.5=10.35 t的受力工况进行仿真分析，结果显示在起吊点横梁处最大应力约为64 MPa（图4所示），远小于高强度钢板的抗拉强度600 MPa，可确认前端起吊点承载能力足够。

（3）半挂拖车小距离横向调整的受力计算，见图5。

如上图所示，假定半挂拖车横向偏移距离W=100 mm，选定吊绳后，起吊重心到吊钩高度H=5500 mm，所以有以下几点。

成年人的水平推力约为60 kg，考虑另一端存在车架与垫木之间的摩擦力，在吊车安全小幅摆动的条件下，4个成人可在半挂拖车一端起吊的状态下，完成半挂拖车横向位置的调整。

5 结语

上述优化的铁路运输方案，通过多次实施证明，操作安全简便、经济性好。此方案可以独立使用，也可根据需要组合使用。具体使用时需要根据产品的特点和需要进行全面分析，多方协调。同时车载雷达的运输性是一个系统工程问题，实现方式应该纳入到车载雷达结构设计的顶层范畴，对运输方式的实现方法合理定位，进行多方案的比较，找出切实可行的措施，并在实践中不断改进，才能满足口径越来越大的车载雷达的运输需求。

参考文献

[1] 洪林峰.大_中口径车载雷达运输性探[J].讨电子机械工程，2011（10）.

[2] 张增太，房景仕.雷达半挂汽车列车机动运输设计中的若干性能参数分析[J].电子机械工程，2009（3）.

[3] 苟军喜，马传宝，李一宁.地面雷达铁路运输装载加固方案设计探讨[J].电子机械工程，2012（2）.