航天器總裝過程特種車輛運(yùn)輸問題的研究

劉廣通，張 滿，趙 璐，張立偉

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

0 引言

航天器總裝在整個(gè)航天器研制流程中占有重要地位，據(jù)俄羅斯航天部門統(tǒng)計(jì)，總裝的工作量占到航天器制造工作量的35%，其周期占到裝配周期的30%[1]。而各種特種車輛在總裝階段以及測試、試驗(yàn)各環(huán)節(jié)中都發(fā)揮著不可替代的重要作用。在航天器運(yùn)至發(fā)射場的同時(shí)，還需要把總裝流程中使用的特種車輛運(yùn)輸至發(fā)射場，發(fā)射完成后還要將這些車輛原路返回。隨著型號(hào)任務(wù)的增加，發(fā)射場任務(wù)加重，特種車輛的運(yùn)輸壓力也越來越大，因此迫切需要一種新的運(yùn)輸方式來緩解這種壓力。

1 現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢

1.1 現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)有航天器研制模式下，航天器總裝所使用的特種車輛需要經(jīng)過公路、鐵路的運(yùn)輸才能達(dá)到目的地，在把特種車輛裝上汽車和火車的過程中需要繁雜的固定和拆卸，裝、卸等中間環(huán)節(jié)的工作量占到整個(gè)運(yùn)輸過程的60%，具體的運(yùn)輸過程如圖1所示。

圖1 特種車輛現(xiàn)有運(yùn)輸模式Fig. 1 The modes of transport of special vehicles

可以看出：在航天器總裝過程中，特種車輛的轉(zhuǎn)運(yùn)在目前的運(yùn)輸模式存在以下問題。

1）勞動(dòng)強(qiáng)度大。首先車輛的運(yùn)輸主要是放在鐵路的槽車和平板車上，為了車輛的防塵防雨，需要花費(fèi)大量時(shí)間裝篷布。其次，車輛整個(gè)運(yùn)輸過程包括汽車裝運(yùn)到火車站、火車裝卸、再次裝汽車、清潔、就位等環(huán)節(jié)，每一步的工作量和強(qiáng)度都非常大。

2）存在安全隱患。目前在鐵路運(yùn)輸中由鐵路人員用鐵絲固定，路上有鐵絲斷裂的隱患，需要隨時(shí)進(jìn)行路上檢查；而防塵防雨的篷布在火車運(yùn)行過程中容易損壞，在可靠性和安全性方面存在隱患。

3）浪費(fèi)人力物力。在特種車輛的運(yùn)輸過程中，每一步都需要至少數(shù)名總裝工人現(xiàn)場工作，相對(duì)于現(xiàn)在緊張的型號(hào)任務(wù)和緊缺的人力資源，無疑是十分巨大的浪費(fèi)；此外，篷布在火車運(yùn)行過程中的損壞也造成很大的浪費(fèi)。

1.2 發(fā)展趨勢

1.2.1 集裝箱運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

集裝箱運(yùn)輸從20世紀(jì)60年代起步，突破原來用袋、箱、盒、籮、桶、捆或用托盤包裝等方式，將貨物成組后運(yùn)輸，以其出色的優(yōu)越性迅速地發(fā)展起來，成為現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的主要運(yùn)輸方式之一[2]。

1）集裝箱運(yùn)輸是一種“門—門”（door to door）的運(yùn)輸方式，在運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品一旦裝箱，則可以承受長距離、復(fù)雜的運(yùn)輸，其便捷性凸顯；

2）集裝箱運(yùn)輸是一種多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸方式，使用兩種或兩種以上的運(yùn)輸方式更顯其優(yōu)越性[3]；

血常規(guī)檢驗(yàn)是可以對(duì)早期病變進(jìn)行發(fā)現(xiàn)的一種有效的檢測方式,對(duì)骨髓造血、血循環(huán)等等問題可以盡早的發(fā)現(xiàn) [3]。現(xiàn)在臨床中血液檢測的技術(shù)日趨成熟,檢測的工作變得完善,檢測的精度也有了很大的提升。但是,我國使用的三級(jí)分類是以白細(xì)胞大小作為基準(zhǔn),對(duì)嗜酸、幼稚細(xì)胞及粒性細(xì)胞進(jìn)行鑒別,而對(duì)中性粒細(xì)胞、變異性淋巴細(xì)胞的鑒別效果不是十分理想。部分儀器會(huì)將小型粒細(xì)胞判斷為中間細(xì)胞,把大淋巴細(xì)胞當(dāng)成粒細(xì)胞,因此而引發(fā)了檢驗(yàn)的結(jié)果偏差。因此臨床中對(duì)于血常規(guī)檢測的重視度必須足夠高,尤其是血涂片分析,能夠?qū)ρ?xì)胞指標(biāo)進(jìn)行觀察,獲得的結(jié)論能夠給臨床治療提供依據(jù),為患者進(jìn)行復(fù)查。

3）集裝箱運(yùn)輸是一種高效的運(yùn)輸方式，在時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上能夠兼顧，實(shí)現(xiàn)高效率工作；

4）集裝箱運(yùn)輸是一種不受所運(yùn)貨物外形差異限制的運(yùn)輸方式，克服了一般運(yùn)輸方式對(duì)貨物外形要求很高的難題[4]。

1.2.2 特種車輛使用集裝箱運(yùn)輸?shù)膬?yōu)越性

使用集裝箱方式運(yùn)輸特種車輛往返，可達(dá)到以下效果：

1）總裝勞動(dòng)強(qiáng)度減輕。將特種車輛裝入集裝箱，以后每一步除吊運(yùn)之外幾乎不需要總裝人員工作。集裝箱方便裝入火車，通過標(biāo)準(zhǔn)固定方式，可以省去包覆、清潔、裝卸汽車、裝卸火車等工作；

2）工作環(huán)境改善。特種車輛的運(yùn)輸作業(yè)環(huán)境為室內(nèi)作業(yè)或集裝箱內(nèi)作業(yè)，相比室外作業(yè)和運(yùn)輸途中露天作業(yè)有明顯改善，能徹底解決防塵防雨問題；

3）對(duì)特種車輛保護(hù)加強(qiáng)。大部分特種車輛都是進(jìn)口購置，價(jià)格昂貴，使用集裝箱改善了特種車輛在運(yùn)輸途中的存放環(huán)境，對(duì)于特種車輛的保護(hù)大大加強(qiáng)；

4）安全效益提升明顯。標(biāo)準(zhǔn)集裝箱運(yùn)輸途中，汽車和火車都有與之配合的標(biāo)準(zhǔn)接口，可靠性和安全性提高帶來的潛在效益顯而易見。

2 航天器總裝用特種車輛類型分析

目前我們?cè)诤教炱骺傃b過程所涉及的特種車輛分別為：升降車（JLG3369、STAR10、HA15I），叉車（E30S、E20、E15）和牽引車（P250、P60）。將這8種特種車輛裝進(jìn)集裝箱，需要根據(jù)車輛的尺寸、外形、自重等進(jìn)行詳細(xì)的分類與分析。

圖 2 長度對(duì)比Fig. 2 Comparison of lengthes among special vehicles

圖 3 寬度對(duì)比Fig. 3 Comparison of width among special vehicles

圖 4 高度對(duì)比Fig. 4 Comparison of heights among special vehicles

圖5 輪間距對(duì)比Fig. 5 Comparison of spaces between wheels among special vehicles

圖6 自重對(duì)比Fig. 6 Comparison of weights

由圖2～圖6可知，所需用特種車輛其寬度小于2 300 mm，長度小于6 000 mm，自重小于7 000 kg，滿足使用標(biāo)準(zhǔn)20 ft集裝箱（外部尺寸6 058 mm× 2 438 mm×2 591 mm，內(nèi)部尺寸5 899 mm×2 352 mm× 2 390 mm）長和寬兩個(gè)方向的條件，但是E30S叉車高度超標(biāo)，因此最終確認(rèn)使用超高的20 ft集裝箱（外部尺寸6 058 mm×2 438 mm×2 761 mm，內(nèi)部尺寸5 899 mm×2 352 mm×2 560 mm）。在鐵路運(yùn)輸時(shí)，集裝箱與火車的固定標(biāo)準(zhǔn)一致，固定便捷。

3 特種車輛裝載分析

根據(jù)航天器各個(gè)平臺(tái)不同的總裝過程和總裝場所，從不同航天器平臺(tái)對(duì)特種車輛的需求和特種車輛在集裝箱內(nèi)的裝載規(guī)則兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1 航天器各平臺(tái)使用特種車輛情況分析

在航天器現(xiàn)有研制狀況下，共有4類航天器平臺(tái)在總裝過程中需要用到特種車輛，分別為遙感衛(wèi)星平臺(tái)、通信衛(wèi)星平臺(tái)、導(dǎo)航衛(wèi)星平臺(tái)和載人航天器平臺(tái)等，所需特種車數(shù)量如表1所示。

表1 總裝過程中各平臺(tái)使用特種車數(shù)量Table 1 The number of special vehicles used in different platforms

3.2 特種車輛裝載規(guī)則

考慮到有些特種車輛的尺寸比較小，單獨(dú)占用一個(gè)集裝箱比較浪費(fèi)，因此可以采用一個(gè)集裝箱裝兩個(gè)尺寸合適的車輛。裝載的基本原則：在集裝箱內(nèi)部尺寸為5 899 mm×2 352 mm×2 560 mm的情況下，所有車輛裝入集裝箱后，車輛距集裝箱前門和后門的距離均不能小于150 mm。

能夠組合的特種車輛分兩類（如圖7所示），一類是兩個(gè)相同的STAR10組合，另一類是STAR10、TJG3369、E30S、E20、E15、P250與P60的組合。

圖7 特種車輛裝載兼容性分析Fig. 7 Analysis of the compatibility of transportation

3.3 航天器各平臺(tái)集裝箱使用情況

根據(jù)航天器各平臺(tái)使用特種車輛情況分析和特種車輛轉(zhuǎn)載兼容性分析，航天器各個(gè)平臺(tái)所使用集裝箱的數(shù)量如圖8所示。

圖8 航天器各平臺(tái)集裝箱使用數(shù)量Fig. 8 The number of containers in each platform of spacecraft

4 特種車輛運(yùn)輸專用集裝箱集成設(shè)計(jì)

根據(jù)特種車輛類型和鐵路運(yùn)輸集裝箱標(biāo)準(zhǔn)確定使用超高20 ft長鐵路集裝箱，尺寸為6 058 mm× 2 438 mm×2 761 mm。集裝箱內(nèi)部采用擋塊限位和緊繩器方式固定特種車輛，同時(shí)外部需要一定角度的登箱橋，使特種車輛可以方便、可靠地進(jìn)出。

4.1 特種車輛限位設(shè)計(jì)

特種車輛在集裝箱內(nèi)使用擋塊限位車輪，而且擋塊可以方便地拆裝，具體結(jié)構(gòu)如圖9～圖10所示。擋塊分為固定塊、移動(dòng)部分和橫向部分，固定塊與集裝箱地面通過螺釘固定，在固定塊底面的豎向和橫向上都有一字槽，方便檔塊在橫向和豎向調(diào)整位置。在使用時(shí)，固定塊位置選定后，只需把移動(dòng)部分掛在固定塊上即可。同理，橫向部分通過螺栓固定在移動(dòng)塊上，防止特種車輛橫向滑動(dòng)。

圖9 檔塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 9 The configuration of the block

圖10 集裝箱內(nèi)檔塊使用示意圖Fig. 10 Schematic diagram of the block in the container

4.2 特種車輛固定設(shè)計(jì)

集裝箱內(nèi)部兩面?zhèn)缺诘牡走吅晚斶叾己附佑邢鄳?yīng)數(shù)量的吊環(huán)。緊繩器一端與特種車輛上的固定點(diǎn)連接，另一端與集裝箱上的吊環(huán)連接，實(shí)現(xiàn)車輛的固定。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)航天器總裝過程中特種車輛的運(yùn)輸方式進(jìn)行研究，通過分析特種車輛類型和各個(gè)航天器平臺(tái)使用特種車輛情況，確定特種車輛的裝載規(guī)則和集裝箱集成設(shè)計(jì)方案。集裝箱運(yùn)輸方式現(xiàn)已在航天器研制過程中成功應(yīng)用，特別是特種車輛的卸載、運(yùn)輸工作人次減少56%，特種車輛清潔時(shí)間減少95%，在這兩個(gè)方面效果突出。

航天器總裝過程中涉及到大量的型號(hào)工裝，由于工裝的不規(guī)則性，其運(yùn)輸也成為航天器總裝過程中的難題。集裝箱化運(yùn)輸?shù)睦砟钜部梢詰?yīng)用到航天器工裝運(yùn)輸過程，即結(jié)合航天器各個(gè)型號(hào)工裝類型，探討適合航天器總裝過程的工裝運(yùn)輸集裝箱，這將在后續(xù)工作中考慮實(shí)施。

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[1] 徐福祥. 衛(wèi)星工程概論[M]. 北京: 中國宇航出版社, 2002

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[4] 鳳翔鳴. 我國集裝箱運(yùn)輸發(fā)展思路與對(duì)策[C]//北京:適應(yīng)入世后的形勢促進(jìn)汽車運(yùn)輸發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集, 2002-11-01