某武器系统滑移式方舱保护罩设计

魏国，贺廿六，赵益，王率军，雷晗

某武器系统滑移式方舱保护罩设计

魏国，贺廿六，赵益，王率军，雷晗

（西南技术物理研究所，四川 成都 610041）

车载方舱是武器系统的重要组成部分，可为舱内设备及人员提供必要的环境条件和防护。针对某武器系统光电设备伺服转台回转半径大、俯仰范围大的特点，设计了一种大型滑移式方舱保护罩，可在阵地停放及随车运输过程中，防止外界雨雪及砂尘等环境条件对舱内光电设备造成损伤。介绍了该装置的结构组成、工作原理、密封设计及控制原理，并结合物理样机对滑移式方舱保护罩进行了详细阐述。设计及样机结果表明，滑移式方舱保护罩闭合后具有较好的防雨防尘等作用，作战开启时，可满足武器系统的使用需求，且开/闭运动灵活、运行时间短、可靠性高。该自动化保护装置满足了武器系统可靠防护和快速状态转换的需求。

方舱保护罩；滑移式；武器系统；电动控制

军用车载方舱总体布局需要综合考虑舱内各种设备的使用频率和操作方便性，行驶稳定性等指标的要求，并严格控制重量，做到先进性、合理性、经济性。不仅满足人机工程的要求，同时达到各项战术技术指标，对舱内的设备进行防护并有效隔离外界不利自然环境因素的影响[1]。某武器系统整车后部中央安装有大型T型伺服转台，转台两侧外挂光电设备，由于光电设备工作时需要竖直上升至方舱顶部以上，达到观测目标等目的，因此设计了一种滑移式方舱保护罩，在行车及阵地转移过程中对内部高价值光电设备进行保护，驻车工作时再自动开启[2]。

1 滑移式方舱保护罩外形设计

某武器系统光电设备伺服转台回转直径2200 mm，俯仰运动要求在-5°～85°范围内工作，方位运动在±180°范围内工作，底盘选用北奔3233LA军用越野车二类底盘。为满足道路运输条件并确保该系统工作范围[3]，设计方案采用大板式结构、前低后高阶梯式外形，后部高处为观瞄作战转台，露出方舱外。运输停放时滑移式方舱保护罩关闭，滑盖闭合后经机械锁装置锁紧后具有较高的密封性能，可以起到防雨防尘等作用，同时满足方舱内其他高精密设备的防护要求；作战时，解开机械锁紧装置，保护罩自动开启，满足系统作战时的使用需求[4]。

2 工作原理

为满足舱内光电设备的运输及使用要求，在方舱顶部设置电动滑盖，车厢后壁设置电动后门，同时具有手动功能，保证电动机构失效时可通过摇把开启方舱保护罩，有效提高其操作可靠性[5]。为保证作战机械结构操作简便易行，所有执行电机设计有手动应急处理功能，滑移式方舱保护罩手动功能通过解除各运动执行电机抱闸开关、外套电机摇把实现，不再单独设置其他机械结构[6]，接口及摇把如图1。

图1 手动接口及摇把

滑移式方舱保护罩开启时，先将电动滑盖及电动后门的机械锁紧装置解锁，按下开启按钮，后门升降电机带动齿轮、齿条相对运动，电动后门缓缓下降；当接近开关1探测到位后，平移电机工作，带动平移丝杠转动，回转运动转化为直线运动，带动电动滑盖向车前进方向移动；当接近开关2探测到位后，滑盖升降电机工作，带动舱体左右两侧的螺旋升降丝杠转动，前部舱盖绕转轴向前滑动，电动滑盖缓缓下降。直至到达接近开关3探测位置，滑盖升降电机停止工作，滑盖到达指定位置，整个开启过程结束，各接近开关安装位置如图2所示，开启状态如图3所示。滑移式方舱保护罩闭合过程与开启过程相反。

3 详细结构设计

3.1 滑移式方舱保护罩设计

滑移式方舱保护罩位于整车后部[7]，其结构组成如图4所示。其中，电动后门在方舱保护罩开启过程中通过齿轮齿条副进行上下平移，并通过滑轮在方舱侧壁的固定滑道内移动，防止电动后门上下移动时前后晃动，保证其运动精度及重复定位精度。电动后门升降机构的组成[8]如图5所示。

电动滑盖在电动后门下降到位后通过丝杠传动向车头方向平移，到达指定位置后通过升降机构下移，观瞄作战转台即可完全露出车舱顶部进行工作。电动滑盖平移机构由滑盖、丝母、丝杠、轴承座、平移电机、滑轮、滑道等组成；电动滑盖升降机构由升降托架、限位滑轮、螺旋升降机、电动机等组成[8]。电动滑盖平移及升降机构如图6所示。

图2 保护罩各接近开关安装位置

图3 滑移式方舱保护罩开启状态示意图

图4 滑移式方舱保护罩结构组成图

3.2 方舱保护罩密封性设计

滑移式方舱保护罩主要是为了保护舱内高价值光电设备，因此密封性能的好坏直接影响整车战技指标的实现，需重点设计[9-10]。密封结构如图7所示。

4 保护罩控制设计

4.1 保护罩电动控制

电动控制是实现滑移式方舱保护罩自动运行的核心，在控制器的作用下驱动执行机构按照指定流程运动，实现自动开启或关闭。滑盖电动控制[11]原理框图如图8所示。

图5 电动后门组成

图6 电动滑盖平移及升降机构

滑盖动作流程控制通过逻辑控制器PLC实现，滑盖平移、升降过程中两个电机的同步性通过伺服电机控制器及PLC共同实现。按下面板控制按钮，系统运行，接近开关在探测到位后，信号回传，滑盖电机电源使能，电机工作，推动滑盖完成打开和关闭动作。平移电机采用交流380 V供电，控制回路采用直流24 V供电。

4.2 控制箱设计

控制箱放置在运载平台下部，其前面板为操作面板，操作按钮、状态指示灯均放置在上面，方便人员操作和观察；箱内安装逻辑控制器PLC、伺服控制器、开关电源等控制器件[12]。

（1）控制箱面板

如图9所示，控制箱面板上设有一键式动作控制按钮、各限位开关状态等。

控制箱具体操作原理为：（1）展开流程。按下“展开”按钮后，依次进行后门下降、滑盖前移、滑盖下降动作，完成后自动停止。（2）关闭流程。按下“关闭”按钮后，依次进行滑盖升起、滑盖后移、后门上升动作，完成后自动停止。

（2）控制箱内部布局

控制箱内部布局实物图如图10所示。

为便于设备维修和调试，在控制箱内设置了一组手动/调试按钮，点击此按钮时，可产生单步动作，不触发下一步动作。考虑到逻辑控制器PLC、伺服电机控制器等器件的环境低温指标为-10℃，不能满足-20℃的技术要求，在配电箱内安装了一组石墨烯加热装置，并采用温控开关作为检测器件，当温度低于-10℃时开启加热装置，高于0℃时自动关闭。

4.3 控制动作流程

滑移式方舱保护罩打开和关闭操作程序如图11所示。

图7 滑盖前部、后部和左右部的密封结构

图8 电动滑盖控制原理框图

5 结束语

本文根据武器系统对于方舱保护罩的工作使用要求，提出了可电动控制的滑移式方舱保护罩的设计方案。对外形结构设计、工作原理、密封性设计及控制流程进行了详细描述，该方案合理可行且已经加工生产并投入使用。该方舱保护罩已随武器系统经过了上万公里的跑车并长时间使用运行，验证了该设计稳定可靠，可供其他相同类型车载光电设备设计参考。

①.展开按钮 ②.停止按钮 ③.关闭按钮 ④.锁固指示 ⑤.动作指示 ⑥.故障指示 ⑦.后门限位指示 ⑧.滑盖平移限位指示 ⑨.滑盖升降限位指示 ⑩.操作说明

图10 控制箱内部示意图

图11 滑移式方舱保护罩打开和关闭动作流程

[1]任新霞. 通用大板式方舱结构设计与性能分析[D]. 长沙：国防科技大学，2008.

[2]沈龙，苏秀臣. 军用电子方舱的总体设计[J]. 电信技术研究，1997（5）：11-15.

[3]刘斌，岳通，魏国，等. 某武器系统车载方舱设计[J]. 机械，2017，44（10）：47-50.

[4]岳通，赵益，魏国，等. 某武器系统方舱车大型翻转顶盖装置设计[J]. 机械，2017，44（9）：57-60.

[5]陈军. 某雷达天线舱自动开合顶盖的设计[J]. 方舱与地面设备，2010（2）：19-21.

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[8]王军锋，唐宏. 伺服电机选型的原则和注意事项[J]. 装备制造技术，2009（11）：129-131.

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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

魏国（1986－），男，四川绵阳人，硕士，工程师，主要研究方向为系统总体结构，E-mail：820947328@qq.com；贺廿六（1979－），男，四川达州人，硕士，高级工程师，主要研究方向为系统结构设计；赵益（1989－），男，四川南充人，硕士，工程师，主要研究方向为载车结构设计；王率军（1993－），男，四川遂宁人，硕士，助理工程师，主要研究方向为车辆底盘结构；雷晗（1993－），男，四川南充人，硕士，助理工程师，主要研究方向为系统仿真。