移動式中心洞庫技術研究

張恩濤 田 碩 王 濤 鄒昊峰 李 悅

（天津哈工領盛機器人有限公司，天津 300308）

0 引言

一個國家在戰爭狀態下的強大后勤補給能力是一個軍隊召之即來、來之能戰且戰則必勝的有力保障。在軍事領域，導彈部隊是各個大國爭先發展的目標，其優勢在于攻擊距離遠、精確度高且殺傷力大，在導彈的攻擊方式中，飽和攻擊是一種重要的攻擊形式，而負擔攻擊任務的導彈群是最終執行者[1]。導彈的飽和攻擊方式是考驗導彈補給能力的最有效的方式，因此根據戰場應用的需求，不僅要提高導彈本身的性能，更要提高導彈的后勤保障能力。

1 國內外現狀

國內對移動式中心洞庫的研究處于起步階段，但相關的各功能模塊都較為成熟。例如京東在全國各地的“亞洲一號”庫，它集成了數字化倉儲、自動化存取和運輸的先進技術；新型運載火箭 CZ-X一級裝配已經實現了自動化的裝配方式，在自動化裝配過程中，采用激光跟蹤測量技術精確地對接艙段進行定位。國外對這一類技術的研究也有一定的成果。例如歐洲導彈集團MBDA在巴黎航空展上提出了FlexiS導彈模塊化多任務的概念[2]，在歐洲導彈公司設想的作戰過程中，己方部隊在發現目標群后，會通知航空母艦或其他空軍基地，利用其配有的生產系統組裝Flexis整彈，并攻擊目標。

2 移動式中心洞庫的設計原則

為了適應戰場的需求，需要提高導彈部隊的機動性、隱蔽性，降低戰爭成本。

2.1 安全可靠性

在硬件設計過程中必須考慮系統的應用環境，例如溫度、濕度以及振動等因素對設備的干擾，需要充分考慮必要的硬件安全措施，保證系統穩定、安全地運行。在軟件設計方面，需要考慮系統的容錯功能、抗干擾能力以及及時報警功能，進一步保障系統可以安全、可靠地運行。

2.2 易操作性

設備必須具備人機界面友好、控制操作簡便以及運行自動化程度高等特點，從而達到減少人工工作量、降低人力投入成本的目的。

2.3 通用性

設備應該具備一定的通用性，其基本結構可以滿足其他武器系統的要求，只需要稍微修改某些特定結構就可以直接在其他系統中應用，這樣可以提高設備的使用率和利用率。

2.4 可維護性

設備維護方便，機械結構、硬件和軟件都必須滿足可維護性，當出現故障時可以及時進行維護，從而保障系統可以安全、可靠地運行。

3 移動式中心洞庫

移動式中心洞庫的設計方案主要由3個系統組成，包括洞庫導彈艙段補給系統、導彈自動拆裝檢測一體化系統和整彈自動轉載裝填系統。整個系統以軍用卡車為機動單元，具有高機動性和隱蔽性，可以提高補給效率。移動式中心洞庫布局如圖1所示。

圖 1 移動式中心洞庫布局圖

3.1 軍用卡車

軍用卡車作為移動式中心洞庫的機動單元，它可以發揮重要的作用，其重要性不僅體現在靈活性和隱蔽性上，它更是一個可隨時移動的裝配平臺，只要地形允許，在短時間內就可以裝配出整彈進行補給，并通過導彈發射車進行發射。

要滿足上述要求，對軍用卡車來說，最重要的就是底盤系統。該方案的軍用卡車底盤主要是由動力系統、傳動系統、行駛系統、轉向系統、制動系統、駕駛室、電氣系統及上裝接口部件等組成；取力供電系統的由發電機、控制系統以及連接電纜等組成。取力供電系統主要功能是為轉載運輸系統脫離底盤獨立作業提供動力，設計與底盤動力系統統一的取力發電機為上裝動力源。經平波整流后，將電力輸送至整彈供拆裝、轉載以及裝填等使用。

3.2 洞庫導彈艙段補給系統

洞庫導彈艙段補給系統主要由車廂、桁架頂板組件、電動缸伸縮臂、貨架組件、支撐腿組件以及數字化部段立體庫組成，具體樣式如圖2所示。

圖2 洞庫導彈艙段補給系統

該系統的車廂結構采用側開門形式，為伸縮臂的搬運工作預留足夠的活動空間；桁架頂板組件安裝在車廂主體框架頂部，以電機為動力源，通過齒輪齒條、導軌滑塊機構使伸縮臂沿車廂方向運動；貨架組件用于儲存導彈艙段，還可以通過電缸將艙段移出貨架外，便于伸縮臂完成抓取動作；支撐腿組件用于支撐整個系統，并對整個系統進行調平；電缸伸縮臂本身具有左右移動、垂直移動和抓取功能，又通過桁架頂板組件提供的沿車廂方向的移動范圍抓取所有導彈艙段。

該系統良好運行的關鍵在于控制系統，利用先進的物體識別技術、位置感知技術對物品的實物特征、位置特征等信息和狀態信息（實時數據）進行處理，利用數據庫和調度算法，按照事先設定的程序，自動完成物品出入庫管理工作[3]。

3.3 導彈自動拆裝檢測一體化系統

在導彈生產裝配制造過程中，總裝調試是其制造的最后環節，同時也是決定產品制造效率及質量的關鍵環節[4]。導彈自動拆裝檢測一體化系統由可擴展車廂、智能搬運系統、部段自動庫、自動化對接平臺以及支撐腿等組成，軍用卡車是該系統的載體，具體樣式如圖3所示。

圖3 導彈自動拆裝檢測一體化系統內部結構示意圖

該系統中可擴展車廂結構與擴展式方艙類似，其特點是運輸時與非擴展狀態下方艙尺寸相同，在開展工作時可以增加使用面積[5]，該系統的擴展方式為多電缸驅動；智能搬運系統采用雙層桁架結構和多級伸縮臂的形式，通過電機驅動，以導軌滑塊為導向，使伸縮臂及夾爪沿車廂的縱向和橫向進行移動，多級伸縮臂沿垂直方向進行運動，夾爪通過電缸實現夾取功能；部段自動庫采用雙層結構，與雙向貨叉結合使用，實現進庫組裝和出庫補給的功能；自動化對接平臺選用帶軌承載臺與多個四自由度調姿機構的組合形式，通過相應的執行機構實現整彈的組裝和測試功能；支撐腿機構由電缸驅動，主要用于承載和調平。

整套系統不僅要完成整彈的自動組裝，還要對整彈進行測試，包括質量、質心、外形和電氣測試等內容。質量質心測量原理比較成熟，質量測量可通過稱重傳感器直接進行測量，質心可通過“四點支承稱重法”進行測量[6]。可以通過雙目視覺測量系統，利用激光器在物體表面構造表征物體深度信息的輪廓特征，直接提取激光條紋，結合雙目視覺模型計算物體表面的三維坐標，從而得到外形信息[7]。電氣測試是使測試接口與計算機相連，從而對相應的電氣信號進行測試。

3.4 整彈自動轉載裝填裝置

導彈裝填方式一般均為人、機協作共同完成任務，該作業方式時間長、效率低。因此，將自動裝填系統引入武器裝備設計中，對實現快速作戰和裝填具有重大意義[8]。

整彈自動轉載裝填裝置主要由可開合箱罩、發射箱暫存平臺以及可展開式轉載架組成。根據轉載裝填的需求，將開合箱罩設計為上開蓋形式，為轉載架提供展開空間，同時還能保證展開架展開后可以開走運輸車，為導彈發射車留出裝車空間；發射箱暫存平臺可預先安裝在運輸車的半掛車廂上，到位后解除安裝，與運輸車脫開，實現快速裝卸功能；可展開式轉載架通過電缸驅動實現展開、收攏功能，通過2個夾爪機構對發射箱箱體的夾持、升降以及位置（橫向位置、縱向位置、水平圓周方向和豎直圓周方向）進行調整。具體樣式如圖4所示。

圖 4 整彈自動轉載裝填裝置狀態示意圖

3.5 控制系統

根據功能需求，將移動式中心洞庫分為導彈艙段補給模塊、導彈自動拆裝檢測一體化模塊以及整彈自動轉載裝填模塊。在實現3個功能模塊的過程中，可以進一步將移動式中心洞庫劃分為機械模塊、檢測模塊、控制模塊和通信模塊。機械結構模塊完成存儲、支撐、擴展、抓取、轉載、傳動以及鎖緊等任務；檢測模塊主要負責感應運動、壓力以及距離等模擬信號，并將其轉換為數字信號；控制模塊負責發出動作指令、控制動作的執行過程、接收并處理檢測數據以及手動和自動轉換等任務；通信模塊主要負責各模塊間數據的傳輸。移動式中心洞庫總體結構及功能模塊如圖5所示。

圖5 移動式中心洞庫總體結構及功能模塊

4 移動式中心洞庫的工作過程

移動式中心洞庫是一種新型作戰后勤補給設備，具備較高的靈活性與隱蔽性，在當前提倡一體化、信息化作戰的時代有較大的優勢。通過衛星或者遠程監測很難辨別涂有偽裝的集裝箱卡車的真實用途。

移動式中心洞庫的工作過程如下：首先，將分別載有洞庫導彈艙段補給系統、導彈自動拆裝檢測一體化系統以及整彈自動轉載裝填裝置的軍用卡車開到指定地點。其次，按指定布局分別停放，并開展準備工作，包括擴展箱體、打開集裝箱艙門、展開整彈自動轉載裝填裝置、連接電纜以及系統試運行等；準備工作結束后，開始進行導彈組裝—裝填—補給循環作業，單枚導彈裝配及測試作業過程不超過15 min。

5 結語

該文在實現組件導彈模塊化、通用化特點的前提下，對移動式中心洞庫技術進行研究，為構建可靈活作戰的新型彈藥裝備體系提供了研究方向。同時，也為軍方對該設備的研制提供了一定的指導作用，具有一定的參考價值。