車載CT方艙整裝質(zhì)心位置及軸荷分配的計算

帥萬鈞，蘇衛(wèi)華，劉帥，譚樹林，牛福，武超，

段德光2，晁勇1

1.中國人民解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院，北京 100048；2.軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所，天津 300161

車載CT方艙整裝質(zhì)心位置及軸荷分配的計算

帥萬鈞1，蘇衛(wèi)華2，劉帥1，譚樹林2，牛福2，武超2，

段德光2，晁勇1

1.中國人民解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院，北京 100048；2.軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所，天津 300161

近年來我國陸續(xù)發(fā)生了幾次嚴重的地震災(zāi)害，機動式醫(yī)療系統(tǒng)尤其是車載式方艙醫(yī)院已成為了亟需發(fā)展的關(guān)鍵醫(yī)療技術(shù)[1-2]。CT方艙是將CT裝置安裝于方艙中，通過車輛運輸實現(xiàn)其在野外環(huán)境下的機動式應(yīng)用，以期在發(fā)生重大自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭時可對傷病員進行及時救治的裝置[3-4]。CT方艙的主要組成部件有載車底盤、CT裝置、方艙艙體及其附件等[5]。為保證機動車輛整裝行駛中的安全性和穩(wěn)定性，必須對整裝質(zhì)心位置和軸荷分配進行計算校核[6]。本文針對車載CT方艙進行相關(guān)計算和分析。

1 整裝組成

1.1 載車底盤

CT方艙載車底盤采用陜汽SX2190P（6×6）型軍用越野車二類底盤。該底盤在SX2190型基礎(chǔ)上[7-8]加長了軸距，增加了上裝的可利用空間，具有動力性好、適應(yīng)性強、越野性能優(yōu)良等特性。該底盤基本參數(shù)，見表1。另外，在底盤基礎(chǔ)上設(shè)計安裝了吊臂和吊鉤，以實現(xiàn)載車自動裝卸方艙。

表1 越野底盤SX2190P基本參數(shù)

外形尺寸[長（車架后端）×寬×高（滿載）]（mm）8977×2500×3029±30車架縱梁后懸長度（mm）1660最高車速（km/h）≮92最大爬坡度≮45%連續(xù)換檔加速時間（0～60 km/h）（s）≯40直接檔加速時間（60～90 km/h)（s）≯55最低穩(wěn)定車速（km/h）≯3最小離地間隙（mm）（驅(qū)動橋橋包最低端測量）≮310接近角(°)≮34離去角(°)≮31最大涉水深度（mm）≮1000（接涉水尾管）最大行駛側(cè)坡（%）≮36最小轉(zhuǎn)彎直徑（m）≯24限定工況下燃油消耗量（L/100km）≯40續(xù)駛里程（km）≮700制動距離(初速30 km/h)（m）9．5勻速行駛駕駛員耳旁噪聲V=50 km/h（dB(A)）≯85汽車加速行駛車外噪聲（dB(A)）≯86

1.2 CT裝置

CT裝置選用GE公司生產(chǎn)的 Brivo325型CT機，基本參數(shù)見表2。

表2 GE Brivo325 CT裝置基本參數(shù)

1.3 方艙

方艙采用軍隊6 m標準規(guī)格的雙側(cè)擴展醫(yī)療功能方艙[2,9]。方艙內(nèi)安裝有CT裝置、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備、供配電設(shè)備、通訊設(shè)備等。方艙艙壁安裝有鉛防護屏蔽層[10]，防止CT工作時X射線泄漏。方艙內(nèi)整體布局,見圖1。

圖1 CT方艙布局圖

2 坐標系確定

建立笛卡爾坐標系，見圖2。位置以空間坐標(X、Y、Z)表示。以X軸表示縱軸線（車頭行進方向為正），Y軸表示偏離縱軸線的程度（向前行進時駕駛員左側(cè)方向為正），Z軸表示高度位置（垂直地面向上方向為正）。以底盤前橋中心線與整車縱向中心線的交點在地面上的垂直投影點為坐標系原點。

圖2 CT方艙坐標系示意圖（mm）

基于上述坐標系，CT方艙各部件的質(zhì)心分布情況，見表3。

表3 CT方艙各部件質(zhì)心分布表

3 計算指標及方法

3.1 總質(zhì)量

其中，M為CT方艙整裝總質(zhì)量，Mi為CT方艙各部件質(zhì)量。

3.2 整裝質(zhì)心

其中，Xg、Yg、Zg為CT方艙整裝質(zhì)心坐標位置，M為CT方艙整裝總質(zhì)量；Xi、Yi、Zi為CT方艙各部件質(zhì)心坐標位置，Mi為CT方艙各部件質(zhì)量。

3.3 整車前后橋軸荷

其中，M前為前橋軸荷，M后為后橋軸荷，M為CT方艙整裝總質(zhì)量；L為車輛底盤軸距，Xi為CT方艙各部件質(zhì)心X軸坐標位置，Mi為CT方艙各部件質(zhì)量。

3.4 整車橫向穩(wěn)定性其中，T橫為CT方艙整裝橫向穩(wěn)定參數(shù)，B為車輛底盤輪距，Zg為CT方艙整裝質(zhì)心高度。

3.5 整車縱向穩(wěn)定性

其中，T縱為CT方艙整裝縱向穩(wěn)定參數(shù)，C為CT方艙整裝質(zhì)心距離后橋的距離，Zg為CT方艙整裝質(zhì)心高度。

4 結(jié)果與分析

4.1 質(zhì)心位置

按公式(1)計算，CT方艙整裝總質(zhì)量為21366 kg。

按公式(2)計算，各向所受到的力矩為：X軸方向（縱向）力矩和∑Gn·Xn=-79718649 kg·mm；Y軸方向（橫向）力矩和∑Gn·Yn=577080 kg·mm；Z軸方向（高度）力矩和∑Gn·Zn=35241376 kg·mm；CT方艙整裝質(zhì)心位置坐標為（-3731 mm，27 mm，1649 mm）。

4.2 軸荷分配

按公式(3)計算，CT方艙中后軸載荷M后=15041 kg，占整裝總質(zhì)量70%；CT方艙前軸載荷M前=6325 kg，占整裝總質(zhì)量30%。參照表1可知，前、后軸荷分配均不超重，滿足運輸要求。

4.3 穩(wěn)定性分析

根據(jù)GJB2225.6-1994的要求[11]，整車滿載后，質(zhì)心位置應(yīng)盡可能低，質(zhì)心高度應(yīng)當符合橫向、縱向穩(wěn)定性要求。

按公式(4)計算，CT方艙整裝橫向穩(wěn)定性T橫=0.61＞0.6，滿足標準要求。

按公式(5)計算，CT方艙整裝縱向穩(wěn)定性T縱=0.95＞0.6，滿足標準要求。

5 結(jié)論

本文基于車載CT方艙的整裝組成和內(nèi)部布局，對CT方艙整裝質(zhì)心位置進行了計算，并對車輛運輸?shù)姆€(wěn)定性進行了初步分析。結(jié)果表明，CT方艙整裝質(zhì)心位置合理，前、后橋軸荷分配符合車輛底盤要求，運輸穩(wěn)定性達標。

[1] 王炳南．方艙醫(yī)院發(fā)展與研究展望[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2012, 33(1):92-93,96．

[2] 譚樹林,趙秀國,段德光,等．武警方艙醫(yī)院研究與設(shè)計[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2012,33(11):75-77．

[3] 丁輝,候世科,樊毫軍,等．武警方艙醫(yī)院CT方艙的研制[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2012,33(11):81-82,102．

[4] 武超,譚樹林,蘇衛(wèi)華,等．車載移動式CT方艙的設(shè)計[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2013,34(6):7-10．

[5] 晁勇,帥萬鈞,李安民,等．野外機動應(yīng)用的車載CT方艙研究[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2014,29(4):27-29．

[6] 張一帆．某地面控制站方艙裝車總體設(shè)計[J]．中國科技信息, 2012,(14):102-103．

[7] 袁宏明．談SX2190 6×6越野汽車的整車設(shè)計[J]．重型汽車, 1996,34(3):16-18．

[8] 王國軍,蔣美華,陳欣,等．SX2190越野汽車運輸振動環(huán)境研究[J]．裝備環(huán)境工程,2009,6(4):43-45．

[9] 蘇衛(wèi)華,譚樹林,晁勇,等．CT方艙艙體布局研究與設(shè)計[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2013,34(8):29-30．

[10] 晁勇,帥萬鈞,張少東,等．CT方艙電離輻射適形防護方法的研究[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2014,35(5):25-28．

[11] 國防科學技術(shù)工業(yè)委員會．GJB 2225．6-1994地面電子對抗設(shè)備通用技術(shù)要求/方艙、廂式車和裝車要求[S]．1995．

Calculation of Barycenter Position and Axle Load Distribution of Vehicle CT Shelter

SHUAI Wan-jun1, SU Wei-hua2, LIU Shuai1, TAN Shu-lin2, NIU Fu2, WU Chao2, DUAN De-guang2，CHAO Yong1
1.The First Affliated Hospital of General Hospital of PLA, Beijing 100048, China; 2.Institute of Medical Equipment, Academy of Military Medical Sciences, Tianjin 300161, China

為保證車載CT方艙設(shè)計的有效性，對方艙整裝運輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性進行了研究?；谲囕dCT方艙各部件的選型和布局，對CT方艙整裝的質(zhì)心位置和軸荷分配進行了計算，并對其橫向穩(wěn)定性和縱向穩(wěn)定性進行了分析。研究結(jié)果表明，所設(shè)計的車載CT方艙滿足國家相關(guān)標準要求。

CT方艙；質(zhì)心；軸荷；橫向穩(wěn)定性；縱向穩(wěn)定性

In order to assure the design validity of vehicle CT shelter, the safety and stability of the whole vehicle CT shelter during the transportation process were studied. The barycenter position and the axle load distribution as well as the lateral stability and longitudinal stability of the CT shelter were analyzed and calculated based on the type selection and the layout of various structures of the CT shelter. The research results showed that the CT shelter can meet relevant requirements of the national standards.

CT shelter; barycenter; axle load; lateral stability; longitudinal stability

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.06.009

1674-1633(2014)06-0025-03

2014-05-27

全軍后勤科研重點項目（BWS13C030）。

本文作者：帥萬鈞，博士，高級工程師，主要研究方向為生物醫(yī)學工程。

晁勇，醫(yī)學工程科主任，副主任技師，主要研究方向為醫(yī)學裝備管理、研發(fā)和計量檢測。

作者郵箱：smallshuai2002@hotmail．com