新型擴展通道方艙的設計

吳秋菊，韓俊淑，王立志，李 奪

0 引言

方艙醫(yī)院系統(tǒng)通常采用通道形成閉式系統(tǒng)部署。我軍自主研發(fā)的一代和二代方艙醫(yī)院系統(tǒng)的通道均采用的是可伸縮式通道篷結構，即固定方艙一側附帶與之相連的伸縮式通道篷。通道的寬度為1 400 mm、長度為1 000～1 500 mm可調，通道篷為單層篷布[1-4]。受結構限制，該種通道的作業(yè)面積和空間相對小，保溫性及密封性相對低。為適應新一代方艙醫(yī)院系統(tǒng)對作業(yè)環(huán)境及其他性能等的要求，急需研制新型擴展通道方艙。

1 擴展通道方艙的功能需求及主要技術指標

1.1 功能需求

擴展通道方艙用于連接各醫(yī)療功能方艙。擴展狀態(tài)為醫(yī)療方艙系統(tǒng)搭建公共通道平臺，為系統(tǒng)提供主通道及各功能艙連接通道，使各醫(yī)療功能方艙形成閉式系統(tǒng)。撤收狀態(tài)為通道篷及其附屬裝置、活動通道模塊及其附屬裝置、正壓模塊等設備設施提供存放空間。

1.2 主要技術指標

（1）通道作業(yè)面積：主通道內部寬度不小于2 800 mm，與各醫(yī)療功能方艙的連接通道內部寬度不小于1 300 mm。

（2）保溫性及密封性：在-41℃的環(huán)境條件下，取暖裝置在60min內能使通道內升溫至不低于10℃；在46℃的環(huán)境條件下，降溫裝置在60 min內能使通道的溫度降至36℃以下。

靜止展開狀態(tài)下，通道內可建立超壓≥100 Pa，正壓防護模塊離心風機流量為10.75 m3/min。

2 布局設計

2.1 擴展通道方艙擴展狀態(tài)的部署形式

擴展通道方艙由固定方艙、可擴展主通道活動平臺模塊、可伸縮功能方艙連接通道平臺及擴展通道帳篷等組成。固定方艙、可擴展通道平臺模塊及可伸縮通道平臺為通用復合板結構。擴展通道帳篷主要由可快速連接的帳篷骨架、“外披內掛”式內外通道篷等組成。

方艙醫(yī)院系統(tǒng)部署時，擴展通道方艙居中布置，主通道分別向擴展通道方艙的左右兩側展開。各醫(yī)療功能方艙通過主通道側面的連接通道與主通道篷連接，形成閉式方艙醫(yī)院系統(tǒng)。擴展通道方艙展開狀態(tài)的外部布置如圖1所示。

2.2 通道方艙收攏狀態(tài)的外部布局

通道方艙撤收狀態(tài)為標準6 m方艙，與系統(tǒng)各醫(yī)療功能方艙撤收狀態(tài)的外形尺寸一致。

圖1 通道方艙展開狀態(tài)的外部布置圖

通道方艙前部設有單獨隔間，最上層安裝空調室外機組，最下層安裝燃油暖風機，分別為通道方艙擴展工作狀態(tài)提供冷暖風。中間層設有電源和信號孔口等。

通道方艙后部設后門，后門兩側設有通風門，實現新風的“上進下排”，保證擴展狀態(tài)通道內的通風換氣。出入門兩側的中下部設有正壓防護模塊小門，內設正壓防護模塊。

通道方艙左、右壁各設有下翻門，主要用于擴展狀態(tài)搭建主通道平臺。通道方艙收攏狀態(tài)的外部布置如圖2所示。

圖2 通道方艙收攏狀態(tài)的外部布置圖

2.3 通道方艙收攏狀態(tài)的內部布局

通道方艙撤收后，主通道的活動平臺模塊和連接通道平臺通過艙內的立體化安裝和固定結構固定，通道平臺所需的支撐調平裝置、通道篷骨架及通道篷布、登艙通道踏板等通過艙內的箱體或綁帶等裝置固定。通道方艙收攏狀態(tài)的布局如圖3所示。

圖3 通道方艙收攏狀態(tài)布局圖

3 關鍵指標的實現

3.1 擴展作業(yè)面積及空間

為了提高整個系統(tǒng)通道的作業(yè)面積和空間，改變了原來附著于艙體上的可伸縮式通道篷的設計思路，確定了將整個通道設計為通道篷，收攏狀態(tài)由通道方艙攜帶的設計思路。于是，系統(tǒng)通道的搭建展開形式設計為：擴展通道方艙居中布置，主通道分別向擴展通道方艙的左右兩側展開，而后在主通道兩側搭建連接通道，并據此進行了通道方艙的具體結構設計。

通道方艙左右兩側的下翻板翻轉擴展后，作為主通道平臺的第一個平臺模塊，其他活動平臺模塊以此為基礎，分別向左右兩側擴展。通道帳篷以主通道平臺為基礎，搭建帳篷骨架及內外篷布。主通道活動平臺的內部有效寬為2 850 mm，左、右兩側主通道長分別為8 000、14 000 mm，通道篷頂高2 500 mm，沿高1 900 mm。與各醫(yī)療功能方艙的連接通道由可伸縮連接通道平臺及與其一體的輔助支撐機構組成。通道帳篷一端依托主通道篷骨架，另一端依托醫(yī)療功能方艙的通道門進行連接。連接通道長在1 300～1 500 mm內可伸縮，連接通道平臺的內部有效寬為（1 350±30）mm，通道篷高1 800 mm。連接通道在長度及寬度方向的調整量能夠滿足醫(yī)療功能方艙系統(tǒng)展開作業(yè)的對正要求。

3.2 擴展通道的密封及保溫性能

擴展通道和連接通道平臺均采用復合板結構，每個平臺模塊之間采用快速定位、橡膠壓倒式密封連接結構及鎖緊機構。主通道各活動平臺模塊搭接處采用相配合的型材，內嵌橡膠封條。相連活動平臺模塊的中間部位設有快速定位結構，以保證其邊緣快速、準確的對齊及定位，各活動平臺模塊兩側下部設有鎖緊機構，將相鄰的活動平臺模塊縱向壓緊連接、高度方向與支撐機構連接固定，如圖4、圖5所示。連接通道固定踏板與主通道活動平臺模塊的連接結構及密封方式采用快速定位機構及內嵌式密封條密封，固定端兩側采用凸輪鎖緊機構與主通道活動平臺模塊鎖緊。

圖4 主通道活動平臺模塊連接

通道篷采用空心雙層篷布的結構形式。外層篷布可實現防雨水密封，內層篷布可實現防塵及相對氣密封。外篷布與平臺通過快速壓框壓緊密封，內篷布通過搭扣壓緊密封；連接通道外篷與各功能方艙通道門的左右兩側及頂部采用快速壓框壓緊密封，如圖6、圖7所示。

圖5 各功能方艙連接通道平臺

圖6 主通道篷結構圖

圖7 功能方艙連接通道篷結構圖

通道的保溫通過2種方式實現：（1）活動平臺選用復合板結構，厚度43 mm，傳熱系數取K復合板＝1.5 W/（m2·K）[5]；（2）內外篷布的空心雙層帳篷結構，厚度 40mm，傳熱系數取經驗值，K帳篷＝5.9W/（m2·K）。設計時，我們對擴展通道進行了冷熱負荷計算，計算中主要考慮環(huán)境溫度變化、通道內的照明設備及人員的散熱量、通風換氣、縫隙密封不嚴而引起的熱量損失等因素。根據計算結果，通道方艙配備了4臺15 kW的燃油暖風機和2臺7 kW的空調機，空調機帶有5 kW的制熱能力。樣艙試制后，對方艙的高低溫適應性進行了試驗驗證。結果表明，所配備的暖風空調系統(tǒng)能夠滿足整個通道的冷熱負荷要求，達到了規(guī)定的指標要求。

為保證通道的氣密性，除可擴展主通道活動平臺模塊密封結構的設計外，還為通道配備了三防內篷，這也是保證通道氣密性的主要手段。此外，還對通道帳篷的內篷布與主通道平臺、與連接通道平臺和與各醫(yī)療功能方艙通道門等處的連接，主通道平臺之間、主通道平臺與連接通道平臺之間的連接，通道帳篷自身的出入門及通風窗等重點可能泄露的區(qū)域進行了優(yōu)化設計。試驗結果表明，在擴展通道展開靜止狀態(tài)下，正壓防護性能滿足要求。

3.3 擴展通道活動平臺模塊輕量化

減小通道活動平臺模塊的自身質量，能夠方便人員的展收操作，提高展收速度、縮短展收時間和降低擴展方艙的總質量。本次研究采取分別對相關模塊進行有限元分析與計算、仿真和優(yōu)化設計等方法降低自身質重。在滿足剛強度的前提下，對薄弱部位進行加強、對富裕區(qū)域進行減重處理，使活動平臺模塊單件質量控制在63 kg以下，可伸縮連接通道平臺單件質量控制在40 kg，與原方案相比質量降低了8%[6]。

4 結語

一直以來，通道方艙在移動醫(yī)院系統(tǒng)中只是承擔使各功能醫(yī)療方艙形成閉式系統(tǒng)的作用，但因操作面積及空間相對小、保溫性能差，人員使用的舒適性和對外部環(huán)境的適應性差[7-8]。新型擴展通道方艙的研制，不但解決了操作面積及空間小、保溫性能低等問題，同時還具有形成超靜壓的相對氣密封性能、環(huán)境舒適、實用可靠等優(yōu)點，為移動方艙醫(yī)院系統(tǒng)提供了一種新型的連接通道形式，有效地提高了移動醫(yī)院系統(tǒng)的環(huán)境適應性，也為未來大型帳篷醫(yī)院系統(tǒng)的連接通道設計提供了參考。

[1]溫明，吳秋菊，譚樹林，等.通道方艙的機構設計與改進[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（7）：36-37.

[2]韓俊淑，王政，譚樹林，等.方艙伸縮式骨架連接通道裝置的研制[J].方艙與地面設備，2010，18（3）：14-18.

[3]譚樹林，王政.中國科協(xié)防災減災論壇，鄭州，2008[C].鄭州：中國科協(xié)，2008.

[4]譚樹林，王政，徐新喜，等.戰(zhàn)役衛(wèi)勤快速支援系統(tǒng)的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29（9）：144-146.

[5]GJB 870—1990 軍用電子設備方艙通用規(guī)范[S].

[6]李敏堂，王鳳忠.廂式車夾心復合板結構優(yōu)化中的邊值問題分析[J].專用汽車，2007（7）：33-35.

[7]孫景工，譚樹林，張曉峰.外軍方艙醫(yī)院的發(fā)展現狀及對我軍的啟示[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32（9）：75-77.

[8]伍瑞昌.我軍野戰(zhàn)衛(wèi)生裝備發(fā)展思路[J].國防衛(wèi)生論壇，2002，11（1）：43-44.