航天器總裝過程特種車輛運輸問題的研究

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，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。在航天器運至發(fā)射場的同時，還需要把總裝流程中使用的特種車輛運輸至發(fā)射場，發(fā)射完成后還要將這些車輛原路返回。隨著型號任務的增加，發(fā)射場任務加重，特種車輛的運輸壓力也越來越大，因此迫切需要一種新的運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、鐵路的運輸才能達到目的地，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)的工作量占到整個運輸過程的60%，具體的運輸過程如圖1所示。

圖1 特種車輛現(xiàn)有運輸模式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)運在目前的運輸模式存在以下問題。

1）勞動強度大。首先車輛的運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，需要花費大量時間裝篷布。其次，車輛整個運輸過程包括汽車裝運到火車站、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度都非常大。

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

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

1.2 發(fā)展趨勢

1.2.1 集裝箱運輸?shù)膬?yōu)點

集裝箱運輸從20世紀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)社會的主要運輸方式之一[2]。

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

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

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

3）集裝箱運輸是一種高效的運輸方式，在時間和經(jīng)濟上能夠兼顧，實現(xiàn)高效率工作；

4）集裝箱運輸是一種不受所運貨物外形差異限制的運輸方式，克服了一般運輸方式對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輸?shù)膬?yōu)越性

使用集裝箱方式運輸特種車輛往返，可達到以下效果：

1）總裝勞動強度減輕。將特種車輛裝入集裝箱，以后每一步除吊運之外幾乎不需要總裝人員工作。集裝箱方便裝入火車，通過標準固定方式，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）對特種車輛保護加強。大部分特種車輛都是進口購置，價格昂貴，使用集裝箱改善了特種車輛在運輸途中的存放環(huán)境，對于特種車輛的保護大大加強；

4）安全效益提升明顯。標準集裝箱運輸途中，汽車和火車都有與之配合的標準接口，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

目前我們在航天器總裝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種特種車輛裝進集裝箱，需要根據(jù)車輛的尺寸、外形、自重等進行詳細的分類與分析。

圖 2 長度對比Fig. 2 Comparison of lengthes among special vehicles

圖 3 寬度對比Fig. 3 Comparison of width among special vehicles

圖 4 高度對比Fig. 4 Comparison of heights among special vehicles

圖5 輪間距對比Fig. 5 Comparison of spaces between wheels among special vehicles

圖6 自重對比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，滿足使用標準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）長和寬兩個方向的條件，但是E30S叉車高度超標，因此最終確認使用超高的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）。在鐵路運輸時，集裝箱與火車的固定標準一致，固定便捷。

3 特種車輛裝載分析

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

3.1 航天器各平臺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類航天器平臺在總裝過程中需要用到特種車輛，分別為遙感衛(wèi)星平臺、通信衛(wèi)星平臺、導航衛(wèi)星平臺和載人航天器平臺等，所需特種車數(shù)量如表1所示。

表1 總裝過程中各平臺使用特種車數(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，單獨占用一個集裝箱比較浪費，因此可以采用一個集裝箱裝兩個尺寸合適的車輛。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 航天器各平臺集裝箱使用情況

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

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

4 特種車輛運輸專用集裝箱集成設計

根據(jù)特種車輛類型和鐵路運輸集裝箱標準確定使用超高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、可靠地進出。

4.1 特種車輛限位設計

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)構如圖9～圖10所示。擋塊分為固定塊、移動部分和橫向部分，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，固定塊位置選定后，只需把移動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塊上，防止特種車輛橫向滑動。

圖9 檔塊結(jié)構示意圖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 特種車輛固定設計

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

5 結(jié)束語

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

航天器總裝過程中涉及到大量的型號工裝，由于工裝的不規(guī)則性，其運輸也成為航天器總裝過程中的難題。集裝箱化運輸?shù)睦砟钜部梢詰玫胶教炱鞴ぱb運輸過程，即結(jié)合航天器各個型號工裝類型，探討適合航天器總裝過程的工裝運輸集裝箱，這將在后續(xù)工作中考慮實施。

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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

[2] 吳煒. 探討鐵路集裝箱運輸?shù)男畔⒒芾韀C]//北京:中國鐵道學會提高鐵路客貨運輸質(zhì)量的途徑與措施研討會論文集, 2000-09-23

[3] 梁一如. 中國國際集裝箱運輸發(fā)展概況[C]//北京: 海峽兩岸海上溢油應急計劃暨集裝箱運輸學術研討會論文集, 2002-04-01

[4] 鳳翔鳴. 我國集裝箱運輸發(fā)展思路與對策[C]//北京:適應入世后的形勢促進汽車運輸發(fā)展學術研討會論文集, 2002-11-01