劉 寅,蘇欣平 ,朱 潔,張珂寧
(1.軍事交通學院 研究生管理大隊,天津 300161; 2.軍事交通學院 軍事物流系,天津 300161; 3.91868部隊,海南 三亞 572016)
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● 車輛工程Vehicle Engineering
外軍野戰叉車的發展現狀與啟示
劉寅1,蘇欣平2,朱潔3,張珂寧1
(1.軍事交通學院 研究生管理大隊,天津 300161; 2.軍事交通學院 軍事物流系,天津 300161; 3.91868部隊,海南 三亞 572016)
為推動我軍野戰叉車的更新換代,追蹤研究外軍野戰叉車的發展情況,分析外軍現役典型型號野戰叉車的性能參數和技術特性。針對野戰叉車的道路行駛速度、通過能力、額定起質量、車架結構、穩定性等關鍵問題,分析其對提高野戰叉車工作性能所起到的作用,并對我軍發展野戰叉車應注意的問題提出對策建議。
野戰叉車;性能參數;外軍
近年來,世界范圍內發生的數場局部戰爭表明,現代戰爭從某種意義上來說就是交戰雙方后勤保障能力的較量。作為在野戰條件下進行物資裝卸、搬運的主力裝備,野戰叉車越來越受到各主要軍事強國的關注與重視,并對其進行了深入的研究與開發。本文對野戰叉車的定義、發展歷程,外軍典型的主戰型號野戰叉車的性能及采用的創新技術進行了介紹,并對野戰叉車的未來發展趨勢進行了展望,以期對我軍野戰叉車的發展提供借鑒。
1.1野戰叉車的定義
中國國標GB 6104—85對野戰叉車的定義:“在未經預整的地面上作業的專用叉車?!泵儡妼σ皯鸩孳嚩x:“野戰叉車主要是按照可以裝備屬具的叉車設計的輪式車輛,這種車輛可在建筑工地受破壞的地面上和未經改善的自然地面上作業。”野戰叉車又稱越野叉車,它具有較強的越野能力,快速機動能力和高效保障能力,適用于野戰條件下進行貨物的裝卸、碼垛、短途運輸等工作[1]。
1.2野戰叉車的發展歷程
野戰叉車出現于第二次世界大戰結束后。1957年,法國的曼尼通(Manitou)集團生產出世界第一輛野戰叉車,此后野戰叉車因其優越的性能受到外軍的普遍青睞,并得到了快速發展和廣泛應用。在野戰叉車出現后的短短50余年間,外軍已發展出多種系列、多種型號、多種用途的野戰叉車,并在實戰中經受了檢驗。美軍海灣戰爭期間,在規模巨大的物資(約1 050萬t)搬運行動中,主要依靠900多臺各種型式的野戰叉車,保障完成物資的裝運任務。其中有3 t伸縮臂式叉車、5 t連桿式叉車、25 t集裝箱叉車等,并用此來完成集裝箱掏箱、從運輸機上卸下托盤集裝物資和野外裝運8英尺集裝箱等工作。由此可見,在未來戰爭中,野戰叉車在物資保障方面將起到越來越重要的作用。
1.3野戰叉車的主要特點
野戰叉車與普通叉車相比有許多相同之處,同時又有其鮮明的特點:①動力形式大多采用內燃發動機,尤其以柴油機使用最廣,它可靠性高,故障少;②驅動形式大多為全輪驅動;③傳動形式大多為液力傳動、靜壓傳動;④輪胎一般為低壓寬基充氣胎,野戰花紋;⑤工作機構可用手動、電動、液壓等不同方式調節;⑥屬具一般帶有各種快換屬具,如貨叉、吊臂、油桶吊具、鏟斗等,可實現一機多用;⑦通過性接近角、離去角、縱向通過角及最小離地間隙大,野戰性好;⑧穩定性好,輪距寬、軸距長;⑨使用場合大多數為戶外未經修整的自然地面,如雪地、草原、泥濘地、沙灘地面等處;⑩運行性能好,行駛速度較普通型內燃叉車高,機動性能好。
2.1美軍主要野戰叉車型號
美國陸軍現役主戰型號的野戰叉車分別為M4K-B、M6K-B、M13K三種,它們都采用液力傳動全動力換擋,行駛速度均超過了35 km/h,其中M4K-B為整體式門架結構,M6K-B、M13K為鉸接式臂架結構。3種型號的額定起質量分別為1 814 kg、2 722 kg、5 879 kg。
美海軍陸戰隊現役主戰型號的野戰叉車是TEREX72-3,行駛速度高達41.9 km/h。為適應陸戰隊水岸灘頭的作戰環境,輪胎采用了20.5 cm×25.16 cm的寬型輪胎,額定起質量為4 545 kg。
美空軍使用的野戰叉車型號為M-31F,為鉸接式臂架結構設計,同樣采用了液力傳動全動力換擋,行駛速度達到32.9 km/h,額定起質量為4 545 kg。
2.2英軍主要野戰叉車型號
目前,英軍使用的野戰叉車型號主要有貝斯G系列野戰叉車和JCB410M野戰叉車。其中貝斯G系列采用整體式車架門架式全視野結構設計,叉車自重4.662萬kg,額定起質量高達為2.5萬kg。JCB410M采用了鉸接式車架臂架式結構,額定起質量為1 815 kg。
2.3德國武裝部隊主要野戰叉車型號
德國武裝部隊現役的野戰叉車型號為貝斯FUG全地形叉車,該型野戰叉車最大速度達到50 km/h,額定起質量為2 500 kg。
2.4法軍主要野戰叉車型號
法國作為野戰叉車的發源地,截止目前已發展出多種型號的野戰叉車,包括純軍用型號4RE25HP,通用型號MA460、MA470、MTl232S。其中4RE25HP、MA460、MA470采用鉸接式車架門架式結構,額定起質量分別為2 300 kg、6 000 kg、7 000 kg。MTl232S采用整體式車架伸縮臂式結構,額定起質量為3 200 kg[2]。
總的來看,外軍發展野戰叉車的思路是多型號、成系列、高低搭配,適應不同作業需求。一個國家同時擁有幾個型號的野戰叉車,如美軍為5型,英軍為3型,法軍為4型。另外,外軍普遍提高了野戰叉車的行駛速度和通過能力,以適應隨行保障的需要,傳動裝置普遍采用液力傳動和液力變矩全動力換擋。
外軍野戰叉車大多采用先進的靜壓傳動,雙DA控制技術,使動力和外阻力始終處于最佳匹配狀態,具有較好的經濟性和較高的工作效率[3]。采用單橋兩輪驅動或雙橋四輪驅動、輪邊減速,輪胎采用低壓寬基沙漠輪胎,地面附著力大,越野及爬坡能力強。大多數型號的野戰叉車車體采用鉸接式車架、全液壓折腰轉向,從而實現了轉彎半徑小、轉向輕便靈活、安全可靠、結構緊湊、維修方便的目標[4]。制動系統采用前輪鼓式、后輪盤式的助力制動或液壓多盤制動,制動力大、拆裝方便、安全可靠。獨特的工作裝置具備貨叉起升、前后傾斜、旋轉調平、左右側移的功能,并且還具備前車架調平裝置,使門架處于豎直狀態,駕駛室處于水平狀態,以確保本機在傾斜路況下作業時的貨物安全及駕駛員的舒適。輪距較寬、軸距較大,具有良好的整機穩定性[5]。
4.1提高野戰叉車的通過能力和運行速度
野戰叉車通過通道的難易程度,稱為叉車的通過性能,它由最小轉彎半徑、最小離地間隙、外形尺寸等主要參數決定。最小轉彎半徑直接決定叉車轉彎時所需地面的面積大小,是叉車通過性和機動性的主要指標。最小離地間隙直接決定叉車對路面不平度的適應情況。叉車的外形尺寸直接影響叉車的通過性,很明顯,外形尺寸愈小,叉車通過通道的性能愈好。除了以上3項主要參數外,爬坡度也是標志叉車通過性的重要參數,其數值越大表示通過性越好,這對野戰叉車尤為重要。
外軍野戰叉車在設計過程中充分考慮了作戰環境的多樣性,在沙漠、山地等各種地形中均具有良好的環境適應能力。我國幅員遼闊、地形多樣,因此我軍在發展野戰叉車時,必須注意減小其最小轉彎半徑,增加其最小離地間隙,在保證其額定起質量的同時盡可能地縮小野戰叉車的外形尺寸。
野戰叉車裝卸搬運的效率取決于叉車的動力性能,它主要由叉車的最高車速、加速時間、最大爬坡度、最大掛鉤牽引力等指標決定。為滿足伴隨運輸車隊進行保障的要求,外軍普遍提高了野戰叉車的運行速度,如美軍規定將制式M6K、M10K等型越野叉車的道路行駛速度由32 km/h提高到72 km/h,俄軍的4032和4903型野戰叉車最大行駛速度分別達到55 km/h和65 km/h,英國JCB公司生產的JCB410M型野戰叉車最大行駛速度達到57 km/h,加拿大LIFTKING公司生產的高速野戰伸縮臂叉車,道路運行最高車速可達到80 km/h。相對而言,我軍現有的野戰叉車道路運行速度較低,不能滿足伴隨保障的要求;從最小轉彎半徑、最小離地間隙和爬坡度等數據來看,越野性能相對較弱。因此,我軍在發展新型野戰叉車時應注意提高其運行速度和越野性能,從而更好地適應未來作戰保障的需要。具體有兩種方案可供參考:方案一,提高叉車自身的行駛速度;方案二,為野戰叉車設計自由輪,在野戰叉車隨車隊開進時,可轉換為自由輪狀態,此時車輪不與野戰叉車的動力系統發生聯系,由運輸車輛進行牽引拖行,達到既與運輸車輛等速,又不消耗野戰叉車自身油料的目的。
4.2提高野戰叉車的裝卸性能
野戰叉車的裝卸性能是叉車工作性能的主要標志,叉車的裝卸性能取決于叉車的門架升降系統和液壓系統的性能。門架升降系統的性能,主要表現為它的承載能力大小、運行靈活性、平衡度。液壓系統的性能,主要表現為它具有一定的起升和傾斜速度,且相應的加速度要適當,不致于產生較大沖擊,即不但保證較高的作業效率,而且還要保證安全。此外,液壓系統的密封性和安全性能,也是液壓系統性能的重要標志。外軍使用的野戰叉車額定起質量大,適合大噸位物資的裝卸作業。隨著大型運輸機等重型載具列裝我軍,迫切需要具有較強裝卸性能的野戰叉車。應大力發展不同額定起質量的野戰叉車系列,這樣可以有效避免“大馬拉小車”造成的資源浪費,或因額定起質量不足造成不能完成大質量貨物裝卸任務的情況。
4.3提高野戰叉車的穩定性能和制動性能
野戰叉車在運行中和作業時如載荷曲線設計不合理,易發生傾覆事故,特別是當野戰叉車在特殊路面作業,搬運彈藥等危險品時,如發生傾覆,后果將不堪設想。野戰叉車的制動性能是叉車安全操作的必要設備條件,它由叉車的制動力、制動距離、制動時的方向穩定性等指標決定。外軍使用的野戰叉車在設計時,特別注意提高其穩定性能和制動性能,設定了較大的安全系數,從而保證了野戰叉車作業的安全性。我軍在發展野戰叉車時應充分借鑒以上做法。在貨叉調平方面,國內外現有型號的野戰叉車都是采用操縱手柄調節的方式進行貨叉調平,建議可以借鑒坦克火炮穩定器的設計,在野戰叉車上安裝隨動控制系統,實現貨叉的自動調平。在大起質量高速野戰叉車的設計上,為防止作業中發生傾翻,應特別注意制動力的控制,建議加裝防抱死裝置。
4.4加強野戰叉車的種類型號建設
由上述可知,外軍發展野戰叉車的思路普遍是同時發展多種型號,形成額定起質量高低搭配、順次銜接。反觀我軍,一直以來野戰叉車型號較少。這種做法有利有弊,好的方面是便于零配件的供應保障和維修,不好的方面是往往會造成野戰叉車工作能力的浪費,綜合來看,弊大于利,建議我軍未來應發展多型號、成系列的野戰叉車,特別是開發研制高速、大噸位的新型野戰叉車,以適應集裝化運輸的要求。
隨著我軍使命任務的拓展,近年來,我軍開始越來越多地參與到國際維和、護航和人道主義救援行動中。隨之而來的是野戰條件下更大數量的物資裝卸搬運需求,這就為野戰叉車提供了廣闊的舞臺。在這個領域,外軍在多年的實踐中已積累了大量有益經驗,而我軍在野戰叉車的設計、生產、使用方面還處于起步階段。學習借鑒外軍的經驗做法,可以使我軍在發展野戰叉車時少走彎路、提高效益,對建設現代后勤大有裨益。
[1]蘇欣平,劉士通.工程機械液壓與液力傳動[M].北京:中國電力出版社,2010:249-251.
[2]黃定政,馬軍磊.野戰裝卸搬運快手—越野叉車[J].物流技術與應用:貨運車輛,2011(1):108-111.
[3]CONTE M,GENOVESE A,ORTENZI F. Hybrid battery-super capacitor storage for an electric forklift a life-cycle cost assessment[J].Journal of Applied Electrochemistry,2014,44(4):523-532.
[4]PARK S M,PARK T W,LEE S H.Analytical study to estimate the performance of the Power Shift Drive(PSD) Axle for a forklift[J].Intermational Journal of Automotive technology,2010,11(1):49-56.
[5]HOSSEINZADEH E,ROKNI M.Numerical analysis of transport phenomena for designing of ejector in PEM forklift system[J].Intermation Journal of Hydrogen Energy,2014,12(3):18-23.
(編輯:史海英)
Current Situation of Cross-country Forkman Development in Foreign Armies and Its Enlightenment
LIU Yin1, SU Xinping2, ZHU Jie3, ZHANG Kening1
(1.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Military Logistics Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;3. Unit 91868, Sanya 572016, China)
In order to renew and upgrade the cross-country forman in our army, this paper traces the development of the cross-country forkman in foreign armies and analyzes the performance parameters and technological characteristics of the typical models on active duty. The improvement of cross-country forkman's working performance is decided by its travelling velocity, passing capability, rating hoisting range, frame structure and stability. As far as our army is concerned, several problems should be solved before we can make progress in the development in this field.
cross-country forkman; performance parameter; foreign army
2015-11-03;
2016-03-28.
劉寅(1987—),男,碩士研究生;
蘇欣平(1961—),男,博士,教授,碩士研究生導師.
10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.05.011
TH24
A
1674-2192(2016)05- 0045- 04