擴(kuò)展方艙擴(kuò)展結(jié)合部電磁屏蔽設(shè)計(jì)

吳長(zhǎng)偉　范雪峰

鐵嶺陸平專(zhuān)用汽車(chē)有限責(zé)任公司 遼寧鐵嶺 112001

擴(kuò)展方艙擴(kuò)展結(jié)合部電磁屏蔽設(shè)計(jì)

吳長(zhǎng)偉范雪峰

鐵嶺陸平專(zhuān)用汽車(chē)有限責(zé)任公司 遼寧鐵嶺 112001

1　前言

方艙電磁屏蔽關(guān)鍵是如何讓方艙形成一個(gè)封閉殼體。目前，國(guó)內(nèi)外固定方艙處理手段已經(jīng)非常成熟，主要控制點(diǎn)是門(mén)、窗等孔口的處理。擴(kuò)展方艙相對(duì)于固定方艙可以有效增加空間和使用面積，大大提高方艙的使用效率，增加電磁屏蔽功能，可有效解決擴(kuò)展方艙在指揮、通信、偵察、干擾等領(lǐng)域的應(yīng)用難題。其主要控制點(diǎn)除了門(mén)、窗等孔口位置外，重點(diǎn)是擴(kuò)展結(jié)合部的電磁屏蔽控制。

2　組成

電磁屏蔽擴(kuò)展方艙收攏狀態(tài)外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：6 058×2 438×2 438，mm；展開(kāi)狀態(tài)外形型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：6 058×4 366×2 438，mm；擴(kuò)展艙長(zhǎng)為5 000 mm；主要由左擴(kuò)展艙、右擴(kuò)展艙、固定艙、折疊底板、擴(kuò)展助力機(jī)構(gòu)和壓緊裝置等組成（如圖1）。總擴(kuò)展容積滿足國(guó)軍標(biāo)規(guī)定大于1.8 m3的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1　方艙組成

3　展收原理

3.1展開(kāi)

方艙展開(kāi)時(shí)（如圖2），先將方艙調(diào)整平衡，再打開(kāi)擴(kuò)展艙固定鎖，拉動(dòng)擴(kuò)展艙即可展開(kāi)；擴(kuò)展完成后，啟動(dòng)壓緊裝置，鎖定擴(kuò)展艙和壓緊屏蔽密封。在擴(kuò)展過(guò)程中，擴(kuò)展艙是通過(guò)底部滾輪在軌道上面滾動(dòng)的，可以有效地減小運(yùn)動(dòng)阻力。

圖2　方艙展開(kāi)結(jié)構(gòu)

3.2收攏

折疊底板與兩側(cè)擴(kuò)展艙根部通過(guò)鉸鏈連接，方艙收攏時(shí)，折疊底板向上抬起折疊。由于展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，折疊底板處于展平狀態(tài)，收攏時(shí)折疊底板存在死點(diǎn)，需要先將折疊板向上拉起，越過(guò)死點(diǎn)方可收攏。方艙收攏時(shí)，卸下壓緊裝置，用手拉起固定艙內(nèi)折疊底板，再將擴(kuò)展艙推入固定艙內(nèi)，卸下滾輪，再將擴(kuò)展艙用固定鎖鎖緊。

4　關(guān)鍵技術(shù)及結(jié)構(gòu)

4.1電磁屏蔽密封設(shè)計(jì)

擴(kuò)展方艙門(mén)窗孔口的屏蔽處理也與固定方艙一致，關(guān)鍵是如何解決擴(kuò)展孔口結(jié)合部的電磁屏蔽密封。為保證擴(kuò)展后電磁屏蔽指標(biāo)要求，擴(kuò)展艙與固定艙結(jié)合部位采用嚙合形式，嚙合部位形成回宮格結(jié)構(gòu)，造成電磁波無(wú)法直線穿透，從而削弱電磁波能量。為增加結(jié)合部位導(dǎo)電性能，形成等勢(shì)體，在嚙合部位，安裝一道橡膠芯絲網(wǎng)屏蔽條和屏蔽簧片，這樣雙擴(kuò)展艙擴(kuò)展后與固定艙形成一個(gè)封閉廂體，確保了方艙的電磁屏蔽效果。

4.1.1屏蔽條和屏蔽簧片

由于擴(kuò)展孔口大于5 m，擴(kuò)展艙與固定艙接合部位存在一定的平面撓度和對(duì)角線差，會(huì)造成擴(kuò)展艙與固定艙結(jié)合部位的結(jié)合不均勻。為保證接合部位有效結(jié)合，在固定艙框口內(nèi)側(cè)安裝一條屏蔽型簧片和橡膠芯絲網(wǎng)屏蔽條，通過(guò)兩者的彈性伸縮，可以彌補(bǔ)結(jié)合不均勻（如圖3）。屏蔽型簧片通過(guò)螺釘與框口連接，橡膠芯絲網(wǎng)屏蔽條直接嵌入框口牙槽內(nèi)，方便維修更換。擴(kuò)展艙展開(kāi)時(shí)，擴(kuò)展艙端部壓框先壓在簧片上，實(shí)現(xiàn)第一層屏蔽密封，隨著進(jìn)一步擴(kuò)展壓縮，壓框內(nèi)邊接觸屏蔽條，實(shí)現(xiàn)第二層屏蔽密封，當(dāng)壓框全部壓在屏蔽條和簧片上之后，整個(gè)框口就形成了良好的電磁密封。另外，屏蔽型簧片和橡膠芯絲網(wǎng)屏蔽條均具有彈性和記憶功能，并可以互補(bǔ)。

圖3　擴(kuò)展口電磁密封結(jié)構(gòu)

4.1.2固定艙、擴(kuò)展艙電磁屏蔽

固定艙、擴(kuò)展艙各壁板之間連接全部采用高導(dǎo)電金屬材料接觸，并做抗氧化處理；框體與蒙皮之間全部采用拉鉚方式連接。

4.1.3固定艙與擴(kuò)展艙連接部位壓緊

簧片和屏蔽條壓縮彈性會(huì)產(chǎn)生反作用力，導(dǎo)致擴(kuò)展艙與固定艙不能有效連接。因此，在擴(kuò)展艙外部安裝了一套可調(diào)節(jié)的壓緊裝置（如圖4）。擴(kuò)展艙展開(kāi)后，頂撐機(jī)構(gòu)固定在擴(kuò)展艙外部端面滾輪運(yùn)動(dòng)軌道內(nèi)，通過(guò)調(diào)整其伸縮，頂滾輪端面向外側(cè)頂擴(kuò)展艙，實(shí)現(xiàn)方艙在嚙合部位屏蔽條的壓緊。

圖4　壓緊裝置

4.2助力裝置

在不考慮摩擦力的情況下，方艙擴(kuò)展和收攏時(shí)折疊板水平分力隨夾角α變化曲線為余切函數(shù)曲線，夾角增大，折疊板水平分力減小，方向向外。受力分析如圖5所示：

圖5　受力分析圖

式中，F(xiàn)為折疊板水平分力；G為折疊板重力；α為折疊板與水平面夾角。

為確保1～2人即可操作，實(shí)現(xiàn)方艙擴(kuò)展及收攏，克服折疊板運(yùn)動(dòng)造成的影響，本方艙設(shè)計(jì)了一套彈簧助力裝置輔助擴(kuò)展方艙的收攏，從而抵消折疊板的運(yùn)動(dòng)變化產(chǎn)生的分力（如圖6）。這樣人工操作只需克服擴(kuò)展艙運(yùn)動(dòng)時(shí)底部滾輪滾動(dòng)摩擦力即可。

圖6　助力彈簧拉力與折疊板水平分力示意圖

助力裝置由頂升彈簧裝置和拉力彈簧裝置組成（如圖7、8）。兩種裝置均安裝在方艙折疊底板下方。頂升彈簧用于將折疊底板頂起，力量設(shè)置在與折疊底板重力平衡狀態(tài)，解決了方艙收攏時(shí)的折疊底板死點(diǎn)問(wèn)題；拉力彈簧裝置通過(guò)彈簧壓縮，使折疊底板的重力與彈簧的彈性勢(shì)能接近平衡，解決了收攏方艙時(shí)推力過(guò)大而無(wú)法操作的問(wèn)題。

圖7　頂升彈簧裝置原理

圖8　拉力彈簧裝置原理

折疊底板重力直接影響水平分力，在設(shè)計(jì)助力裝置時(shí)，折疊底板自重經(jīng)過(guò)了仔細(xì)校核。由于彈簧彈力與壓縮量成正比，彈力曲線只能趨近于折疊底板水平分力曲線，無(wú)法完全平衡折疊板水平分力，故在設(shè)計(jì)和制造彈簧時(shí)，控制彈簧剛度和使用行程尤為重要。

5　工藝控制

方艙各部位連接主要是搭接，為保證良好的電磁屏蔽效果，對(duì)接縫、孔口均要進(jìn)行有效處理。

a. 搭接表面清潔時(shí)需要用酒精等有機(jī)試劑擦除灰塵和鐵屑等，保證搭接金屬平面充分連接成一體。

b. 去除搭接表面不導(dǎo)電的保護(hù)鍍層（如陽(yáng)極氧化）。

c. 屏蔽密封條在周轉(zhuǎn)過(guò)程中需要用塑料袋包裝并保持清潔，不能在地上拖拽；安裝時(shí)，屏蔽密封條需要用試劑擦試干凈，保證與溝槽接觸嚴(yán)密，同時(shí)用屏蔽條本體將接縫縫合。

d. 通過(guò)工裝控制加工質(zhì)量，確保孔口尺寸偏差在允許范圍內(nèi)。

6　防雨防塵密封

方艙收攏時(shí)，通過(guò)固定在擴(kuò)展端板內(nèi)側(cè)周圈的密封條密封，同時(shí)，外部加裝集裝箱鎖進(jìn)行鎖緊，以確保密封條能夠壓實(shí)密封。方艙展開(kāi)時(shí)，通過(guò)固定在擴(kuò)展艙根部周圈的密封條密封。收攏時(shí)密封條為“O”字型，為嵌入安裝；展開(kāi)時(shí)的密封條為“山”字形，通過(guò)壓板壓裝。兩種密封條均具有耐鹽、耐油、耐酸堿、耐壓等性能，彈性好，使用溫度-45℃～+70℃。其密封形式如圖9、10所示。

圖9　收攏密封

圖10　擴(kuò)展密封

7　試驗(yàn)情況

該方艙試制完成后經(jīng)過(guò)了淋雨、短途轉(zhuǎn)運(yùn)、1 000 km路跑、200次展收、3 t加載，以及1個(gè)月、3個(gè)月、半年存放等多項(xiàng)試驗(yàn)的測(cè)試，其電磁屏蔽指標(biāo)在頻段150 kHZ～6 GHz，均達(dá)到40 dB以上。

8　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該方艙的研制，擴(kuò)展方艙電磁屏蔽性能良好，解決了擴(kuò)展方艙因無(wú)屏蔽性能而無(wú)法在指揮、通信領(lǐng)域拓展應(yīng)用的技術(shù)難題。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)獲得實(shí)用新型專(zhuān)利，授權(quán)公告號(hào)：CN202528894 U.

［1］ GJB 20008-1991.軍用通信車(chē)電磁兼容性規(guī)范［S］。

［2］ GJB 870-1990.軍用電子設(shè)備方艙通用規(guī)范［S］。

［3］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007。

［4］ GJB 5469-2006.擴(kuò)展方艙通用規(guī)范［S］。

［5］ GJB 6875-2009.軍用電子設(shè)備方艙屏蔽效能測(cè)試方法［S］。

Electromagnetic Shielding Design for Connection Part of Expandable Shelter

WUChang-weietal

通過(guò)設(shè)計(jì)擴(kuò)展方艙擴(kuò)展結(jié)合部的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，突破擴(kuò)展廂體與固定廂體電磁密封關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展方艙真正意義上的電磁屏蔽。

擴(kuò)展方艙 電磁屏蔽 試驗(yàn)情況

This paper breaks through the key technology of electromagnetic sealing between expandable compartment and fixed compartment by means of redesigning the electromagnetic shielding structure of the expanding connection part of the expandable shelter， thereby， realize a real electromagnetic shielding for the expandable shelter.

expandable shelter； electromagnetic shielding； test state

U469.6+93.02

A

1004-0226（2016）03-0097-03

吳長(zhǎng)偉，男，1980年生，工程師。現(xiàn)從事方艙、移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、特種車(chē)研發(fā)設(shè)計(jì)。

2015-11-26