淺談水雷產(chǎn)品總體包裝箱設(shè)計(jì)

張利軍

（海軍裝備部，山西 太原 030027）

引言

水雷產(chǎn)品的總體包裝箱是為了保護(hù)水雷產(chǎn)品，方便其運(yùn)輸、裝卸操作、儲(chǔ)存，有利于部隊(duì)在庫(kù)房或技術(shù)陣地對(duì)產(chǎn)品使用操作和管理活動(dòng)。水雷產(chǎn)品的總體防護(hù)包裝可以增強(qiáng)庫(kù)存水雷裝備對(duì)各種不良因素的抗御能力，提高庫(kù)存水雷裝備的保障性。隨著我國(guó)水雷武器系統(tǒng)向著機(jī)械化、信息化方向發(fā)展，作為傳統(tǒng)水雷產(chǎn)品的總體防護(hù)包裝保障設(shè)備的包裝箱，其設(shè)計(jì)及使用操作已不能適應(yīng)我軍水雷現(xiàn)代化使用保障需求。因此水雷產(chǎn)品包裝箱發(fā)展必須在設(shè)計(jì)理念上有所突破，在新材料、新技術(shù)、新工藝等領(lǐng)域有所應(yīng)用，在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所創(chuàng)新，以滿足部隊(duì)在使用過程中對(duì)防護(hù)包裝操作便捷、快速，不需過多工具、省時(shí)省力、維護(hù)方便等更高保障要求。

1 國(guó)內(nèi)水雷產(chǎn)品總體包裝箱現(xiàn)狀

我國(guó)水雷產(chǎn)品種類眾多，其總體防護(hù)包裝結(jié)構(gòu)主要根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、裝卸、使用條件及訂購(gòu)方要求等進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此總體包裝箱的品種也多種多樣，結(jié)構(gòu)上也千差萬別，雖然不同水雷其總體防護(hù)包裝各異，但其都要滿足水雷全雷或水雷分段的防護(hù)、運(yùn)輸及儲(chǔ)存要求，同時(shí)在水雷產(chǎn)品整個(gè)壽命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)充氮密封使用要求。目前國(guó)內(nèi)水雷產(chǎn)品總體包裝箱多采用鋼制材料，在總體結(jié)構(gòu)上采用圓筒或近似圓筒結(jié)構(gòu)形式，按箱體主體結(jié)構(gòu)可分為二類：第一類是箱蓋和箱體采用上下或前后對(duì)分結(jié)構(gòu)形式，一般較短的全雷總體包裝箱或分段包裝箱采用該結(jié)構(gòu)模式；第二類是采用三段對(duì)接結(jié)構(gòu)，兩端一般為可方便拆分結(jié)構(gòu)，全雷重心應(yīng)在中段模式，一般全雷較長(zhǎng)時(shí)采用該結(jié)構(gòu)方式。若按水雷產(chǎn)品從包裝箱內(nèi)的進(jìn)出方式分，也可分為兩類：第一類是導(dǎo)軌式，包裝箱內(nèi)置導(dǎo)軌，外面配備托架（外置導(dǎo)軌），內(nèi)外導(dǎo)軌對(duì)接后產(chǎn)品才能進(jìn)行進(jìn)出箱操作；第二類是托平車式，即產(chǎn)品從包裝箱內(nèi)拖出后直接放置到托平車上，然后再由托平車近距離轉(zhuǎn)移或直接由吊車吊裝作業(yè)［1］。

2 當(dāng)前存在的主要問題

水雷總體包裝箱的特點(diǎn)是要保證水雷產(chǎn)品在全壽命周期內(nèi)的運(yùn)輸、儲(chǔ)存及保護(hù)功能，另外由于水雷產(chǎn)品在使用過程中一般要進(jìn)行小修、中修和大修，這就意味著水雷產(chǎn)品在貯存周期內(nèi)，經(jīng)常需要從總體包裝箱內(nèi)取出進(jìn)行技術(shù)檢查和維護(hù)保養(yǎng)，有時(shí)要完成必要的轉(zhuǎn)級(jí)任務(wù)，因此其在部隊(duì)使用操作的頻次較高，容易出現(xiàn)一些問題，如：包裝箱與托架對(duì)接操作困難；包裝箱導(dǎo)軌強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足導(dǎo)致箱體變形，影響產(chǎn)品進(jìn)出箱正常操作；產(chǎn)品出現(xiàn)漆層剝落、銹蝕；包裝箱蓋打開時(shí)笨重不便取下，需雙人抬動(dòng)；包裝箱使用維護(hù)不方便等。

出現(xiàn)上述問題的原因主要在以下幾個(gè)方面：一是保障性要求不明確，由于保障要求在項(xiàng)目研制過程中還沒有被當(dāng)成硬指標(biāo)，沒有與產(chǎn)品性能要求同等對(duì)待，因而存在保障性分析不規(guī)范、保障性的定量要求和定型要求不完整、不明確的問題；二是重視不夠，保障資源沒有與產(chǎn)品裝備同步研制，產(chǎn)品研制部門往往到產(chǎn)品研制后期，才開始組織設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有關(guān)總體包裝箱設(shè)計(jì)工作，研制工作滯后；三是未進(jìn)行充分驗(yàn)證工作，由于總體包裝箱研制工作開始較晚，而設(shè)計(jì)定型時(shí)又要求與裝備同步進(jìn)行定型考核，因此其設(shè)計(jì)制造周期縮短，導(dǎo)致樣機(jī)未能按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分的理論計(jì)算仿真分析、功能性試驗(yàn)驗(yàn)證考核，以及發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行的設(shè)計(jì)改進(jìn)和完善工作。

3 水雷總體包裝箱設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平提高，新技術(shù)、新材料、新工藝在水雷行業(yè)上廣泛應(yīng)用，以及我軍武器裝備現(xiàn)代化對(duì)保障設(shè)備新的需求，水雷總體包裝箱的研制也向著實(shí)現(xiàn)“保障好、好保障”的方向發(fā)展，水雷總體包裝箱在滿足功能前提下，更注重提高保障資源的效率，即達(dá)到產(chǎn)品在全壽命周期內(nèi)使用維護(hù)過程中操作人員少、操作時(shí)間短、使用工具少、方便快捷、維護(hù)方便的要求。因此水雷總體防護(hù)包裝箱要達(dá)到武器裝備現(xiàn)代化新的需求，必須在設(shè)計(jì)上更加注重以下幾個(gè)細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)創(chuàng)新［2］。

3.1 開箱方式

目前國(guó)內(nèi)水雷基本上都采用金屬圓筒端面密封形式總體包裝箱，該結(jié)構(gòu)具有密封端面小、機(jī)加工藝簡(jiǎn)單、易于密封等特點(diǎn)，但該結(jié)構(gòu)的總體包裝箱的前端蓋和主箱體之間連接多為螺栓緊固方式。在包裝箱整個(gè)開箱過程中，操作者需要隨身攜帶工具，擰下不同位置的多個(gè)螺母，尤其包裝箱底部貼近地面的位置，操作起來十分不便，無法滿足部隊(duì)進(jìn)行快速技術(shù)準(zhǔn)備使用要求。為避免現(xiàn)役產(chǎn)品包裝箱開箱操作需要依靠工具這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足，在總體包裝箱開箱方式上應(yīng)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)工作，如采用結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理的凸輪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或連桿推拉機(jī)構(gòu)的前端蓋結(jié)構(gòu)模式。

3.2 產(chǎn)品進(jìn)出箱結(jié)構(gòu)方式

國(guó)內(nèi)水雷產(chǎn)品進(jìn)出總體包裝箱結(jié)構(gòu)模式基本為導(dǎo)軌式和托平車兩種方式。導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品進(jìn)出包裝箱操作過程中需要配備托架或外接導(dǎo)軌，為保證托架的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度，一般托架制造的都較重，需要2～4人抬動(dòng)與包裝箱對(duì)接，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而托平車式結(jié)構(gòu)雖然操作簡(jiǎn)便，但與包裝箱之間對(duì)接后定位比較困難，需要反復(fù)多次后才能準(zhǔn)確對(duì)接定位。上述兩種水雷產(chǎn)品進(jìn)出總體包裝箱結(jié)構(gòu)模式都存在操作復(fù)雜、保障時(shí)間長(zhǎng)、占用空間大等缺陷，也是包裝箱裝備部隊(duì)后反映比較多的問題之一，因此需對(duì)水雷進(jìn)出包裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化、創(chuàng)新，如采用多功能一體化托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、大開蓋箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，以滿足部隊(duì)訓(xùn)練使用過程中快速技術(shù)準(zhǔn)備需要。

3.3 產(chǎn)品在箱體內(nèi)定位和限位結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品在箱體內(nèi)定位和限位結(jié)構(gòu)是水雷總體包裝箱設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，其目的是保證水雷總體包裝箱固定在合理位置，防止其滾動(dòng)和移位。定位和限位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到產(chǎn)品的運(yùn)輸過程、操作過程是否使用各種工具、進(jìn)出箱操作時(shí)間等，因此在該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)著重考慮水雷產(chǎn)品與包裝箱之間的自動(dòng)找正定位，合理使用一些標(biāo)準(zhǔn)件，如合成纖維收緊器等，使產(chǎn)品在箱體內(nèi)定位、限位以及進(jìn)出箱操作都不使用工具，易于獲得方便、快速的技術(shù)保障。

3.4 檢測(cè)箱體內(nèi)環(huán)境參數(shù)的儀表系統(tǒng)

水雷總體包裝箱箱根據(jù)有關(guān)保障要求，一般都在其前端蓋上設(shè)計(jì)有檢測(cè)和顯示包裝箱內(nèi)部氣壓、溫度、濕度的儀表系統(tǒng)，可以在不泄壓條件下自動(dòng)監(jiān)測(cè)和顯示，方便部隊(duì)隨時(shí)掌握水雷產(chǎn)品儲(chǔ)存的環(huán)境條件。該種設(shè)計(jì)在部隊(duì)實(shí)際使用過程中，經(jīng)常反映存在拆卸、計(jì)量、維護(hù)不方便的問題，造成人力、物力及財(cái)力的浪費(fèi)；并且隨著部隊(duì)信息化建設(shè)，遠(yuǎn)距離對(duì)水雷產(chǎn)品儲(chǔ)存環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制及信息儲(chǔ)存成為現(xiàn)實(shí)，因此水雷總體包裝箱儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)也應(yīng)不斷滿足部隊(duì)新的保障需求，如：采用溫濕度壓力三合一儀表、配備高精度計(jì)量?jī)x器進(jìn)行定期計(jì)量、校調(diào)等。

3.5 箱體結(jié)構(gòu)及新材料

水雷總體包裝箱箱體結(jié)構(gòu)及選用材料直接影響其強(qiáng)度、密封性能、重量及進(jìn)出箱操作性能，是包裝箱設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)水雷總體包裝箱基本上都采用金屬圓筒端面密封形式，該結(jié)構(gòu)雖有工藝簡(jiǎn)單、易于密封等優(yōu)點(diǎn)，但也存在裝卸操作需要配備托架、占用空間大、操作時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)動(dòng)保障對(duì)地面和設(shè)備要求嚴(yán)格等不足。隨著新技術(shù)、新材料、新工藝在產(chǎn)品包裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及大平面密封技術(shù)的突破，水雷總體包裝箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合防護(hù)包裝總體設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的箱體結(jié)構(gòu)，如金屬或非金屬大開蓋結(jié)構(gòu)、金屬方形端面密封結(jié)構(gòu)等，不拘泥于傳統(tǒng)的金屬圓筒端面密封結(jié)構(gòu)模式。在箱體材料的選用上，傳統(tǒng)的水雷總體防護(hù)包裝箱多采用Q235鋼板，該鋼材雖有易于機(jī)械加工、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，但隨著新材料的應(yīng)用，其在強(qiáng)度、剛度等方面存在的不足逐漸凸顯，已有被Q345、高強(qiáng)板、高強(qiáng)鋁合金、增強(qiáng)纖維玻璃鋼等材料代替的趨勢(shì)。

3.6 各種專用閥門

水雷總體包裝箱一般都在前端蓋或后端蓋上設(shè)計(jì)有充氣閥、安全閥、排氣閥等專用閥門。充氣閥通常為單向閥，在氣壓低時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，其設(shè)計(jì)應(yīng)考慮通用性及與充氣接頭快速連接；安全閥具有自動(dòng)泄壓功能，當(dāng)包裝箱內(nèi)氣體壓力超過規(guī)定值時(shí)，安全閥自動(dòng)打開將氣體排出，避免箱體內(nèi)壓力過大造成箱體破裂等不安全事故，其設(shè)計(jì)應(yīng)考慮通用性、最大通徑及閥值；傳統(tǒng)包裝箱的排氣是靠操作人員用工具壓住排氣閥的閥芯排出箱體內(nèi)氮?dú)?，操作過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還需使用工具，因此排氣閥在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其操作的便捷性、可靠性，如：可采用具有自鎖功能的手排閥等。

3.7 隔熱防曬、防雷擊、防水、防碰撞等功能

隨著對(duì)水雷產(chǎn)品總體防護(hù)包裝新的保障需求，總體包裝箱在設(shè)計(jì)過程中也要考慮其隔熱防曬、防雷擊、防水、防碰撞等功能要求，以提高包裝箱在運(yùn)輸、環(huán)境適應(yīng)、野外機(jī)動(dòng)保障等方面能力。

4 有關(guān)計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目要求

由于對(duì)水雷產(chǎn)品總體包裝箱保障設(shè)備研制重視程度不夠，產(chǎn)品研制組往往到產(chǎn)品研制后期，才開始組織設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有關(guān)總體包裝箱設(shè)計(jì)工作，因此導(dǎo)致其設(shè)計(jì)制造周期縮短、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型及試制樣機(jī)沒有充足時(shí)間按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理論計(jì)算仿真分析、功能性試驗(yàn)驗(yàn)證等考核，以至于總體包裝箱在提供部隊(duì)使用后發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)存在的問題，影響了裝備正常使用和維護(hù)。因此總體包裝箱在有關(guān)驗(yàn)證項(xiàng)目環(huán)節(jié)上，應(yīng)注重樣機(jī)試制前結(jié)構(gòu)模型的理論計(jì)算、仿真分析和樣機(jī)試制完成后試驗(yàn)驗(yàn)證工作。

4.1 理論計(jì)算及仿真分析

水雷產(chǎn)品總體包裝箱在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，一般應(yīng)按其在靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷條件下進(jìn)行箱體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度分析計(jì)算，通常要建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維模型，按照國(guó)軍標(biāo)有關(guān)環(huán)境試驗(yàn)要求進(jìn)行三層堆碼、沖擊強(qiáng)度、振動(dòng)強(qiáng)度的仿真分析計(jì)算，滿足設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行樣機(jī)試制工作，同時(shí)仿真分析計(jì)算結(jié)果也可以與樣機(jī)試制完成后試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步對(duì)比、分析。

4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目及要求

對(duì)有密封性要求的總體包裝箱，應(yīng)進(jìn)行密封性能試驗(yàn)。

強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)按總體包裝箱技術(shù)條件規(guī)定壓力對(duì)包裝箱抽真空進(jìn)行外壓強(qiáng)度試驗(yàn)和加內(nèi)壓進(jìn)行內(nèi)壓強(qiáng)度試驗(yàn)，包裝箱應(yīng)無變形和破壞。

總體包裝箱的堆碼試驗(yàn)可以按照GB／T

48 57.3《包裝運(yùn)輸包裝件靜載荷堆碼試驗(yàn)方法》規(guī)定執(zhí)行。

總體包裝箱樣機(jī)試制完成后通常應(yīng)與水雷產(chǎn)品進(jìn)行裝配適應(yīng)性試驗(yàn)，包括：裝箱操作、出箱操作、水雷產(chǎn)品與包裝箱定位緊固、裝箱及出箱使用工具情況、是否符合人機(jī)工程等。

總體包裝箱的起吊和栓系裝置均應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)可以按照GJB2017《專用包裝容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

總體包裝箱應(yīng)進(jìn)行公路運(yùn)輸試驗(yàn)。

總體包裝箱還應(yīng)進(jìn)行機(jī)械裝卸試驗(yàn)。試驗(yàn)可以按照WJ2055《軍用包裝試驗(yàn)方法機(jī)械裝卸試驗(yàn)》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

5 結(jié)語

本文針對(duì)國(guó)內(nèi)水雷產(chǎn)品的總體包裝箱在部隊(duì)使用維護(hù)過程中出現(xiàn)的問題和不足，提出了水雷產(chǎn)品總體包裝箱在設(shè)計(jì)階段應(yīng)注重創(chuàng)新設(shè)計(jì)的開箱方式、產(chǎn)品進(jìn)出箱結(jié)構(gòu)方式、箱體結(jié)構(gòu)及新材料等方面內(nèi)容，同時(shí)對(duì)總體包裝箱在理論計(jì)算及仿真分析、樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目要求進(jìn)行了闡述，使水雷總體包裝箱保障設(shè)備適應(yīng)我國(guó)水雷武器系統(tǒng)現(xiàn)代化使用保障需求，對(duì)同類水雷產(chǎn)品總體包裝箱設(shè)計(jì)、試制及試驗(yàn)具有一定的借鑒作用。

［1］ 佘湖清.水雷總體技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

［2］ 叢曉霞，徐起賀.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2008.