關于大流量油料補給作業車的設計開發

李鳳斌　張新智　劉軍　徐艾青

摘 要：文章介紹了補給作業車的系統構成及功能設計分析，包括主要總體結構方案、管路系統、補給管線舉升裝置、流量及壓力監測系統、液壓與操縱控制系統以及車輛穩定性計算等內容及實施方案。

關鍵詞：舉升裝置；壓力監測系統；液壓與操縱控制系統

引言

大流量油料補給作業車（以下簡稱補給作業車）主要用于在碼頭對大型高船舶進行油料補給，可補給船用燃料油、柴油和汽油，也可以當作碼頭為各類其它裝備補給油料的裝備使用。該大流量油料補給作業車采用管道輸送的方式，利用油庫泵站提供足夠的供油流量和壓力，分別把各種油料通過不同的管道經碼頭油料作業車輸送至待補給的船舶；還可以把燃料從轉運船舶上卸油至碼頭油庫；也可以排空補給作業車管路中的余油至余油箱。該補給車可實現碼頭油料補給、艦船退油、補給管路余油排空和余油箱排空等功能。

1 主要技術參數及要求

大流量油料補給作業車主要用于在碼頭對大型艦船進行油料補給。

通過流量：燃料油400m3/h，汽油：350m3/h，柴油：100m3/h

工作壓力：≤1.0MPa

最大補給高度：7.0m（補給出口距碼頭平面垂直高度）

最大補給跨度：16m（補給出口距至舉升裝置回轉中心水平距離）

流量計計量精度： 0.2%

油料排空：補給車管線殘余油料不大于10%

展開/撤收時間：展開時間≤15min；撤收時間：≤30min（含余油排空時間）

2 設計方案

為滿足大流量油料補給作業車的功能需要和性能要求，我們采用的設計方案是：（1）根據整車的載重量、外形尺寸及舉升裝置尺寸要求，選用25噸6×4型汽車底盤；（2）設計副車架通過螺栓固定于汽車底盤上，滿足汽車底盤的連接及上裝部分的承載需求；（3）通過加裝前夾取力器由汽車發動機及變速箱取力器驅動液壓油泵為液壓系統提供動力；（4）按作業功能需求設計、布置各功能模塊及管路系統；（5）應用成熟的液壓與操縱控制技術實現轉臺、平衡支撐腿、補給管線舉升裝置及鐵路收發油系統；（6）設置流量及壓力監測系

統，用于作業過程的控制、監測。

該補給作業車按照車頭軸向在底盤副車架上平面的中間位置布置補給管線舉升裝置，后部位置布置液壓轉臺，兩側位置分別布置管路系統、排空和余油回收裝置、流量及壓力監測系統（測控系統）、液壓與操縱控制系統、靜電監測與防護裝置、附件、操作室等。并在后部及中前部兩側位置布置4個平衡支撐腿，可向兩側伸出1.5m。

大流量油料補給作業車結構示意圖如圖1所示。

3 主要部分系統設計方案

3.1 管路系統

補給作業車管路系統由主管路系統（包括舉升輸油管）、回抽油管路系統及連接軟管附件等組成，主管路系統由流量計、過濾器、閥門、管路補償器、壓力表、溫度表及管路支撐組成；舉升輸油管由輸油鋼管、旋轉接頭、進氣閥、輸油軟管組成；回抽油管路系統由液壓馬達、回抽油泵、閥門、50卷盤、余油箱、電伴熱保溫組成；連接軟管附件由插轉輕質軟管、插轉彎頭等組成。主管路、回抽油管路采用模塊化設計，以適應滿足各種油料的補給要求。通過管路系統閥門開關組合可以實現碼頭油料補給、艦船退油、補給管路余油排空和余油箱排空等功能。

另外，在過濾器和流量計底部設有集中放油集油管和閥門，便于集中排放余油。流量計選用均帶有發訊器等電子部件，可將信號傳輸給二次儀表，能夠實現瞬時流量、累計流量等監控顯示。管路閥門采用電動防爆硬密封蝶閥，實現作業自動控制，該蝶閥配置手動操作機構，以防電動機構失效。

3.2 補給管線舉升裝置

補給管線舉升裝置采用臂架式。包括折疊式臂架和舉升輸油管，液壓回轉臺、臂架、自動補償器、液壓缸等組成。臂架為方形桁架式結構，采用“R”型折疊方式，共三節，分別為大臂、中臂和前臂。中間固定安裝舉升輸油管的鋼質輸油管，鋼質輸油管在臂架折疊處以旋轉接頭連接。立柱中的鋼質輸油管與回轉臺中的鋼質輸油管也采用旋轉接頭連接，兩個進氣閥安裝在大臂和中臂、中臂和前臂之間。在前臂與液壓缸缸頭處安裝自動補償器，用于艦艇小幅搖擺和漂移時自動補償。

3.3 流量及壓力監測系統

流量及壓力監測系統主要有嵌入式工業控制計算機、流量、壓力與溫度傳感器及直讀儀表、液壓系統的電氣控制元件、余油回抽控制開關及電氣控制柜、打印機、管線舉升裝置末端拉力超限報警裝置、靜電接地線路不通報警裝置、針式攝像頭、顯示器等組成。流量及壓力監測系統采用汽車自帶的電瓶作為電源。采用集中控制方式，實現包括作業流程控制、作業過程壓力與流量監測、實時監視等功能；實時監控分為補給管線舉升臂、管路系統及底盤兩部分組成；實時監視中的針式攝像頭安裝在前臂上，顯示器安裝在管線舉升裝置操作室內。

3.4 液壓與操縱控制系統

大流量油料補給作業車液壓與操縱控制系統主要由液壓油泵、液壓油箱、油缸、安全閥、多路換向閥、溢流閥、先導閥、手動液壓泵、儲能器、液壓馬達和濾油器及顯示和操作控制系統等組成，實現補給管線舉升裝置和兩套液壓支腿的展開和回收，并提供其他負載（如回抽油泵）所需的液壓動力。手動液壓泵主要是防止液壓油泵失靈后，可緊急展開或撤收補給管線舉升裝置及液壓支撐腿。

4 設計計算

4.1 裝備行駛穩定性計算

（1）行駛時縱向穩定性計算。裝備在上坡時，若前輪對地面的法向作用力為零時，前輪無法偏轉，不能確定車輛的行使方向。此時，可以認為已失去穩定。同理，當后輪對地面的法向作用力所引起的牽引力為零時（被下滑力抵消），可以認為車輛失去行使能力，也會失去行使穩定性。此時，地面對車輛的反作用力Z1=0，由于車爬大坡，行使速度慢，不做加速運動，故可忽略切向慣性力和風阻力。

5 結束語

（1）綜上分析，結構部件及控制系統可以滿足車輛設計指標要求。（2）車輛穩定性符合國標GB7258機動車運行安全技術條件要

求。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會編.機械設計手冊（第三版）[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]哈爾濱工業大學理論力學教研室編.理論力學（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1981.