城市作戰(zhàn)小型無人平臺機動環(huán)境及障礙分析

【裝備理論與裝備技術(shù)】

城市作戰(zhàn)小型無人平臺機動環(huán)境及障礙分析

徐國英，姚新民，王濤

(裝甲兵工程學(xué)院 機械工程系，北京100072)

摘要：小型無人平臺是時下城市作戰(zhàn)關(guān)注的熱點，該類平臺的機動性受到城市特殊環(huán)境的約束；通過分析小型無人平臺城市作戰(zhàn)面臨的機動環(huán)境，整理了影響無人平臺機動的障礙類型和尺寸，提出了平臺設(shè)計的一些基本要求，為城市作戰(zhàn)小型無人平臺的設(shè)計和使用提供幫助。

關(guān)鍵詞：城市作戰(zhàn)；小型無人平臺；機動環(huán)境；障礙

收稿日期：2014-10-12

作者簡介：徐國英(1965—)，男，博士，副教授，主要從事車輛工程研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.06.001

中圖分類號：TJ811

文章編號：1006-0707(2015)06-0001-06

本文引用格式：徐國英，姚新民，王濤.城市作戰(zhàn)小型無人平臺機動環(huán)境及障礙分析[J].四川兵工學(xué)報，2015(6):1-6.

Citation format:XU Guo-ying, YAO Xin-min, WANG Tao.Analysis on Obstacles and Mobile Field of Small Unmanned Platforms in Urban Combat[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(6):1-6.

Analysis on Obstacles and Mobile Field of Small Unmanned

Platforms in Urban Combat

XU Guo-ying, YAO Xin-min, WANG Tao

(Department of Mechanical Engineering,

Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract:Mobile field of small unmanned platforms in urban combat is the hot issue nowadays and its maneuverability is limited by the special environment of city. The maneuverability of small unmanned platforms was analyzed, and types and dimensions of obstacles influencing mobility of unmanned platforms were studied. It will supply helps for the design and use of small unmanned platforms.

Key words: urban combat; small unmanned platforms; mobile field; obstacles

威脅形式的變化和維穩(wěn)形勢的要求，使得城市作戰(zhàn)成為研究的熱點。城市作戰(zhàn)中，防守方可以方便利用城市現(xiàn)有的堅固建筑和一些可利用的設(shè)施對抗攻擊、隱蔽自己。一些有價值的建筑、場所要最大限度進行保護，要在避免誤傷平民和降低恐慌程度的要求下清除威脅，增加了城市作戰(zhàn)的難度。為減少傷亡，一些小型無人平臺紛紛投入使用。這些無人平臺主要用于抵近偵察或進行排雷、排爆，有些甚至還遂行不同程度的戰(zhàn)斗任務(wù)。無人平臺有空中和地面的區(qū)分。本文僅就地面無人平臺的問題進行研究。地面無人平臺需要通過地面機動方能接近目標(biāo)。為提出機動性能要求，需要對其機動環(huán)境進行剖析。

1機動環(huán)境

無人平臺在城市作戰(zhàn)中的機動環(huán)境大致可以按城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部的形式區(qū)分。具體又可以分成民居、公共建筑、道路、公共設(shè)施等。下面以北京地區(qū)為例進行分析。

城鄉(xiāng)結(jié)合部：大部分民居相對集中，有個別獨立房屋。建筑相對低矮，以平房為主，有部分2～3層樓房。道路基本完善，以水泥或柏油路為主，主要道路上大型載重汽車可以錯車，道路中間多數(shù)沒有隔離設(shè)施。胡同內(nèi)道路，小型家用轎車可以通行。周邊或有寺廟、公園、溝渠等。一些地域的下水道系統(tǒng)尚不完善。此外還有部分比例的農(nóng)用地和林地。

城區(qū)民居相對集中：老舊民居情況和城鄉(xiāng)結(jié)合部情況相似。新居民區(qū)建筑及配套設(shè)施均符合相關(guān)建筑或建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，高層建筑比例較大。公共建筑和公共設(shè)施較多。道路密集，設(shè)施完備。有大量明、暗的排水溝渠，雨水和污水排水系統(tǒng)完善。

有些地方主城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部的區(qū)分較為明顯，有些地方二者緊密相連。一些衛(wèi)星城城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部結(jié)合比較緊密。隨著經(jīng)濟條件的發(fā)展，城鄉(xiāng)結(jié)合部的生活和配套設(shè)施與城區(qū)逐漸看齊。

城鄉(xiāng)結(jié)合部和城區(qū)，都具有良好的道路條件，對無人平臺沿道路行駛的機動性影響不大。城區(qū)道路發(fā)達，管理規(guī)范，道路上面設(shè)有區(qū)分行駛方向和區(qū)分機動車、行人的一些隔離設(shè)施，對體型較小的無人平臺橫越道路有影響。居民區(qū)和公共場所，為方便人員活動，有很多設(shè)施對小型無人平臺機動造成障礙，一些人員不便或不能通行的特殊環(huán)境也需要無人平臺前往執(zhí)行任務(wù)。無人平臺的活動范圍實際上受到障礙形式的約束。

現(xiàn)將無人平臺機動范圍內(nèi)的障礙進行分析。

2機動平臺障礙類型及尺寸

無人平臺在城市作戰(zhàn)中需要克服的障礙類型可劃分如下：需要攀爬、越過的障礙和需要通過或穿越的障礙。

需要攀爬、越過的障礙包括樓梯、各種坡道、坎棱類(如門檻、路緣石、隔離)帶。需要通過或穿越的障礙如水障礙、門窗、通道、洞、井、間隙等。在克服這些障礙時，除了考慮無人平臺的直線運動，還需要考慮其回轉(zhuǎn)的余地。

2.1攀爬類障礙尺寸

2.1.1樓梯和臺階

常見的樓梯大致有單跑樓梯、雙跑樓梯、旋轉(zhuǎn)樓梯等。單跑樓梯是一段樓梯直通上一層，一跑的階數(shù)在15步左右[1]。雙跑樓梯通過兩段樓梯到達上一層，中間有一個休息平臺。如果是三跑樓梯，中間有兩個休息平臺。樓梯的每一個臺階高度稱為樓梯的踏步高。

居住建筑疏散樓梯最小凈寬不小于1.1 m[1-3]，其他建筑不小于1.2 m，醫(yī)院病房樓不小于1.3 m[1-2]，六層及六層以下住宅一邊有欄桿時樓梯凈寬不小于1 m[3]。住宅、公寓建筑公用樓梯臺階規(guī)格見表1[4]。休息平臺寬度大于或等于樓梯寬度，地面最窄處0.85 m以上。無障礙通道休息平臺尺寸為便于輪椅回轉(zhuǎn)，通常在1.1 m以上。輪椅占地面積按1.1 m×0.8 m計算[5]。

過街天橋坡道凈寬不小于1.8 m。推薦過街天橋坡道臺階踏步高和寬的關(guān)系是2×高+寬=0.6 m[6]，比如臺階高0.15 m，則寬0.3 m。過街天橋轉(zhuǎn)折處休息平臺回轉(zhuǎn)半徑1.5 m，便于自行車回轉(zhuǎn)。

人防工程的人員掩蔽工程及配套工程，樓梯凈寬1 m。踏步高不大于0.18 m，臺階寬不小于0.25 m[7]。

公共場所電動扶梯的寬度規(guī)格大致有0.6 m、0.8 m和1 m 三種，不同生產(chǎn)廠家尺寸有出入。臺階踏步高0.2 m，最大寬度0.4 m，每一級臺階的上升段呈逐漸向外突出的弧形，所以兩級臺階邊緣的水平距離為0.34 m。

少數(shù)非標(biāo)的人行臺階高度達到0.2 m，寬度也縮短到0.2 m左右。一些水泥制體育場看臺非標(biāo)臺階高約0.3 m。

表1　建筑樓梯規(guī)格

注：無中柱螺旋樓梯和弧形樓梯離內(nèi)側(cè)扶手中心0.25 m處，踏步寬度不應(yīng)小于0.22 m。

2.1.2坡道

常規(guī)樓梯坡度見表1。一些非標(biāo)的臺階坡度達到45°。天橋或地道坡道的坡度不大于26.6°。設(shè)有自行車通道的過街天橋或人防工程步行通道，自行車推行坡道寬度為0.3～0.4 m。公共場所常用的電動扶梯，坡道有30°和35°兩種規(guī)格[4]。房屋屋頂排水坡度見表2[4]。

表2　建筑屋頂排水坡度

鐵路路基的護坡角度，所用材質(zhì)不同角度也不同。對路堤而言，細粒土、易風(fēng)化的軟塊石土，護坡角下部為29.7～45°，上部為33.7°。粗粒硬塊石土，8 m高度以下陸基，護坡角下部為37.6～41°。對路塹而言，土質(zhì)路塹護坡角為33.7～45°，巖石路塹最小護坡角可到33.7°[8]。地鐵車場線碎石道砟護坡角29.7～33.7°，路堤護坡角為33.7°[9]。重軌邊坡護角33.7°，輕軌29.7°[10]。

公路路基護坡角度在29.7～33.7°[11]之間。砌石路基護坡最緩處為53°。浸水路堤水位下設(shè)計護坡角不陡于29.7°。

河道護坡，內(nèi)側(cè)角度大于外側(cè)護堤的角度，如1、2級土堤堤坡角不大于18.4°[12]。河道內(nèi)側(cè)坡道過水部位多為石砌水泥勾縫結(jié)構(gòu)，有的為上下一體結(jié)構(gòu)，有的上部為暴露的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，上面鋪設(shè)六棱形空心坡道磚，中間或種有植被。坡道角度在24°左右，遇到石塊突出部分角度可達34°。臺階形坡道，過水坡道上部和水平面的過渡部位有0.1 m的陡直段；上部坡道和頂部的水平面過渡處有0.2～0.3 m的臺階。道路與河道間的雨水道通常寬0.5～1 m。雨水道為硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，入河角度與坡道角大致相同。

磚石或混凝土塊鋪砌的明渠，有45～53°的邊坡。粉質(zhì)黏土或黏土礫石或卵石邊坡的角度為38.7～41°[13]。

建筑邊坡沒有明確數(shù)值時，密實碎石按45～70.7°計，堅硬黏土按45～53°[14]計。

2.2穿越類障礙尺寸

2.2.1門、門廳及過道

門廳設(shè)過道時，兩道門之間當(dāng)一扇門開啟時，門廳前后方向剩余的最小距離不小于1.2 m。平開門、彈簧門、推拉門、折疊門、電梯門寬度不小于0.8 m[5]。

民用建筑樓內(nèi)的公共通道，1.05 m寬的大小門結(jié)構(gòu)，小門寬0.36 m，僅小門打開時通過寬度0.30 m，僅大門打開時通過寬度0.64 m。0.85 m寬的雙小門結(jié)構(gòu)，一扇打開時通過寬度0.36 m。住戶用門，寬度在1 m左右，室內(nèi)生活用門寬度不小于0.79 m。

檢票口、結(jié)算口輪椅通道寬度不小于0.9 m。

地鐵普通檢票口寬度0.55 m，向上無障礙空間0.44 m，之后有2個扇形伸出的擋板。擋板最高點距地面的空間距離約0.8 m。地鐵軌道上，建筑界和設(shè)備之間的間隙不小于0.2 m，相鄰兩線中間無墻柱及其他設(shè)備時，設(shè)備間安全間隙不小于0.1 m，路肩寬度不小于0.4 m[9]。進站口寬度0.6 m的圍欄類單人通道，兩直線拐角相連處，直線通過寬度0.42 m。

人防工程戰(zhàn)時備用出入口最小尺寸0.7 m×1.6 m[7]。明渠和蓋板渠底部寬度不小于0.3 m[13]。要進行檢查或操作的坑道，底部寬度一般不小于一個人的通行空間，可以按0.8 m計算。

2.2.2窗戶

窗戶有平開式、推拉式和下開式等。居民住宅窗戶整體寬度多在0.8～1.2 m，公共建筑一般要大些。推拉式多數(shù)為兩扇結(jié)構(gòu)，下開式多數(shù)為單扇結(jié)構(gòu)。平開式有一扇、兩扇和三扇結(jié)構(gòu)。以居民住宅為例，扣除0.08 m窗框?qū)挾?，下開式推拉式窗戶外露的玻璃寬度約為0.7～1.1 m。推拉式窗戶玻璃寬度約為0.3～0.5 m。平開式單扇璃寬度約為0.3 m。

大部分居民住宅窗戶高度在0.9 m左右，部分廠房、倉庫等特殊用途建筑窗戶較高。

地鐵站臺距軌頂面的高度為1～1.08 m。

2.2.3坎類

坎類障礙包括道路兩邊的緣石、中央的隔離帶以及門檻、鐵路導(dǎo)軌等。

緣石設(shè)在中間隔離帶和道路兩側(cè)時，外露高度0.12～0.2 m[15]，行人通道的緣石不高于0.2 m以方便行人上下車時開啟車門。公交站臺高出路面0.12～0.2 m。隧道內(nèi)線形彎曲路段或陡峭路段等處可高出0.25～0.4 m。綠化帶所用緣石通常與道路緣石類似，其靠近道路一側(cè)露出地面高度也不高于0.2 m，但靠近綠化帶一側(cè)高度變化較大，最大高度甚至和緣石高度相同，約有0.28 m。

城市快速路道路中央水泥隔離墩高度0.42～1 m不等。

四合院普通民居門檻一般在0.15 m左右，一些舊時富貴人家大宅門的門檻高0.25 m左右。寺廟、公園門檻多在0.25～0.3 m。

我國鐵路軌距為1.435 m。鐵路正線軌道種類分為特重軌(75或60 kg/m)、重(60 kg/m)、次重(50 kg/m)、中(50 kg/m)和輕軌(50或43 kg/m)[10]。這幾種鋼軌的高度從0.14～0.192 m不等，磨損后高度可按降低0.002 m計算。軌面寬度從0.07～0.075 m不等。防腐木枕寬度0.22 m。混凝土軌枕中段寬度0.17～0.22 m不等。有砟軌道道床頂面低于木枕頂面0.03 m[9]。重軌(60 kg/m)磨損后，碎石距鋼軌頂面的高度約為0.248 m。高速鐵路正線使用的無砟軌道，其軌枕本身由混凝土澆灌而成，鋼軌直接鋪在混凝土路基上，軌頂面距路基的高度通常比有砟軌道高，但高度比較均勻。

一些舊式樓房屋頂上會有一些加強筋之類的結(jié)構(gòu)，其斷面尺寸在0.2 m×0.2 m左右。

2.2.4柵欄類

柵欄類障礙，指的是在城市道路中央或兩側(cè)設(shè)置的隔離車輛和行人的柵欄或間隔放置的隔離墩，以及在高速或快速道路中央或兩側(cè)設(shè)置的波形梁護欄或攔索護欄。道路中央的隔離柵欄一般安插在支座內(nèi)，其底部橫梁距路面的距離0.19 m。

行人通道使用的隔離柵欄形制和上述柵欄相似而略小，其底部橫梁距路面的距離視使用底座的規(guī)格大致為0.11～0.14 m。間隔放置的隔離墩之間連接欄桿距路面的高度為0.23 m。

快速路或高速路使用的波形梁護欄[16]，波形梁和地面間有0.42 m的空間。如果有緣石，則緣石距離波形梁的空間為0.42 m。其直立欄桿間距2 m。攔索護欄最低攔索和地面間通常有0.44 m的空間。

2.2.5雨水溝、窨井

一般道路排水用水篦子[17]國標(biāo)尺寸0.75 m×0.45 m，橫向通行尺寸不大于0.38 m，縱向通行尺寸不大于0.68 m。串聯(lián)式雨水口的水篦子中間設(shè)有過梁。雨水口深度不小于1 m，下部雨水口管直徑在0.2～0.4 m。雨水口管與排水支管一般用管頂平接的方式相連[18]，管道轉(zhuǎn)角不小于90°，二者通常有0.1 m的落差。雨水排水管支管最小直徑為0.3 m。排水網(wǎng)內(nèi)設(shè)清淤沉砂井，深度不小于0.6 m，以便于機械掏挖。管道落差超過1 m時還設(shè)有跌水井。

地面上各種窨井蓋，通行直徑有0.5 m、0.6 m、0.7 m、0.8 m 4種規(guī)格[19]。

2.2.6水深

常見小流水及污水排水溝水深不均勻，但大部分在0.2 m 以內(nèi)，一般水深0.15 m左右，寬闊之處水深僅幾厘米。

2.2.7其他

家用轎車離地間隙通常在0.16 m?？罩屑茉O(shè)的可供無人平臺通過的管道直徑一般在0.2 m以上。

2.3各類障礙尺寸分布

綜合上面障礙尺寸，其在高度、寬度、坡度和凈空方向的分布如圖1所示。

圖1　障礙各方向數(shù)據(jù)分布

3障礙對平臺設(shè)計及使用的影響

通過上述障礙類型和尺寸可以看到。在無人平臺機動環(huán)境內(nèi)，障礙的尺寸差別較大，不同的障礙對機動性的阻礙也不同。因此在設(shè)計和使用中要根據(jù)無人平臺的使命和功能確定主要的越障類型，有針對性地進行設(shè)計和使用。

3.1障礙尺寸對平臺主要設(shè)計屬性的影響

障礙的尺寸決定著無人平臺的設(shè)計屬性。樓梯臺階和坎類障礙影響著無人平臺的長度尺寸。寬度類障礙內(nèi)的通過要求決定了無人平臺的寬度尺寸，其中的回轉(zhuǎn)要求也影響長度尺寸。柵欄類障礙決定了無人平臺的高度。這些障礙尺寸有些決定平臺的一個尺寸，有的基本可以決定平臺的整體尺寸，比如一個管道直徑就可以將行動于其中的平臺尺寸整體確定下來。有的尺寸相互之間還有影響，比如越障高和回轉(zhuǎn)半徑。

3.1.1障礙對長度尺寸的要求

障礙高度對平臺長度的約束可以從兩個方面考慮，如圖2所示。

平臺的最大爬坡角為一個約束。平臺以最大爬坡角α攀越高度為b(BO′線段)的障礙，在重心O(其水平高度為h，圖中用OC線段表示)到達障礙棱線O′時，后部A點應(yīng)有有效支撐。由于重心一般位于車體中心位置，所以平臺的長度尺寸L就等于2AC，即

(1)

圖2　平臺攀爬臺階示意圖

設(shè)計初期若不好確定最大爬坡角，則以臺階的最大寬度c(圖中用線段AB表示)為約束進行計算。這樣就有平臺的長度

(2)

設(shè)平臺的最大爬坡角45°，重心高度為0.5 m，需要越過的障礙高0.3 m，根據(jù)式(1)計算得長度約為1.85 m。若臺階最小寬度按0.22 m計，高按0.2 m計，重心高度不變，式(2)計算得長度約為1.5 m。但這樣的長度，在樓道休息平臺只有0.85 m的地方轉(zhuǎn)向就成問題了。如果長度按0.85 m約束，要通過0.22 m的障礙，重心高度就必須降低到0.126 5 m 以下。

攀爬的高度越高，長度尺寸越大，需要的回轉(zhuǎn)半徑也越大，方向的機動性就越差。

降低越障高度或重心位置，都可以有效縮短車長。越障高度的底線是臺階高度，這是必須要克服的障礙。城區(qū)道路良好，平臺的車底距地高和重心高度可以適當(dāng)降低，但也要適當(dāng)考慮戰(zhàn)時道路情況。若這兩個措施還不能將車長縮短到0.8 m以內(nèi)，以兼顧狹小地方的轉(zhuǎn)向問題，則需要通過輔助機構(gòu)來克服高度障礙。

3.1.2障礙對寬度尺寸的要求

直線通過和回轉(zhuǎn)要求是寬度尺寸的約束條件。稍大的戰(zhàn)斗平臺要求能在居民區(qū)房間內(nèi)靈活運動，因此必須可以在室內(nèi)各類門中間穿行，因此可考慮總體寬度不大于0.7 m。同時也方便在樓梯拐角處轉(zhuǎn)彎。小一些的平臺若考慮通過窗戶拋入，則寬度尺寸應(yīng)該限制在0.3 m左右。樓道過廳大小門結(jié)構(gòu)小門打開的通過寬度也為0.3 m(該結(jié)構(gòu)大門通常有回位機構(gòu)，通過困難。小門沒有回位機構(gòu)，容易通過)。檢票口通道0.5 m的寬度也可以是約束。

3.1.3障礙對高度尺寸的要求

若不考慮特殊通行能力，居民區(qū)對平臺高度方面沒有特殊要求。稍大的戰(zhàn)斗平臺，主要考慮火線高(對付臥姿、臥姿有掩體、跪姿和立姿的威脅)和越障時對重心的約束。除手持式的小型平臺外，其他平臺要考慮到戰(zhàn)時磚塊遍布的情況，車底距地高至少應(yīng)大于一個普通磚塊外加部分粘連水泥的厚度，共約0.05 m。

只要有足夠的驅(qū)動力和摩擦力，平臺高度尺寸不大于障礙高度也可以翻越障礙。如果考慮在柵欄和車底部通過，則根據(jù)需要選取。

如果考慮在管道內(nèi)的通行能力，則平臺的總體尺寸不應(yīng)超出以管道直徑為約束的球面，如圖3所示。

3.1.4障礙對最大爬坡角要求

小型平臺的驅(qū)動力通常不是主要問題。最大爬坡角主要受到附著條件的限制。對于城區(qū)的水泥坡道和樓梯，主要考慮的是平臺行動機構(gòu)的材料和水泥地面的摩擦因數(shù)μ，原理如圖4所示。

圖3　管道約束示意 圖4　最大爬坡角

平臺在重力作用下不沿斜面下滑的條件是

mgsinα≤mgμcosα

即

tanα≤μ

摩擦因數(shù)大于1的材料并不多。新橡膠輪胎和水泥路面的摩擦因數(shù)等于1，即最大爬坡角最大不超過45°。也因此建議大爬坡角的平臺使用橡膠材料做行走機構(gòu)。

由上文數(shù)據(jù)可以知道，除一些較高大的門檻外，臺階高度都在0.2 m以下。標(biāo)準(zhǔn)樓梯坡道最大42.27°，非標(biāo)樓梯能達到45°，常規(guī)起脊屋頂?shù)淖畲蠼嵌?6.6°，鐵路、公路路基角度大部分在45°以下，河道和溝渠的坡道角大部分在45°以下，所以，具有45°爬坡能力的平臺可以應(yīng)付絕大多數(shù)坡道。

3.1.5障礙對重量、速度和動力要求

城區(qū)作戰(zhàn)本身對平臺重量的要求可從攜行、續(xù)航能力和速度等角度考慮。戰(zhàn)斗平臺需要攜帶武器彈藥，重量大，應(yīng)以人員伴行為主，速度在10 km/h左右，人員急行軍可以跟隨。重量以兩個人能從高1 m左右的運載平臺上抬上、抬下為宜。一次任務(wù)所需動力，最好能滿足攀爬30層左右建筑樓梯的需求。

較小的平臺不需要攜帶彈藥，主要搭載偵察和作業(yè)設(shè)備，應(yīng)以單兵背負攜帶要求為重量約束。因為士兵自身還要攜帶防護和作戰(zhàn)裝備，所以該類平臺的重量建議不超過20 kg，以方便從集結(jié)地到任務(wù)地域的短途負載，以及通過條件不好的情況下由單兵單手提攜短距離快速機動。平臺的自主機動速度可以略高些但不宜太高，以方便沿途偵察和視頻傳播，最大速度至少要大于人的短距離沖刺速度(如36 km/h)以防被俘獲。動力應(yīng)能滿足1～2 h中等速度的路面行駛和半小時以上低速攀爬樓梯的需求。

小型平臺僅搭載偵察設(shè)備，建議可單手持握。重量主要考慮機構(gòu)防跌落強度或手持高度跌落砸傷士兵足部的約束。速度以3～6 km/h為宜，以防在屋頂或較小的開放空間因操縱失誤而陷、落。

因為對爬坡速度不提特別要求，所以功率方面的要求按平地最大速度和地面阻力的乘積確定。以質(zhì)量20 kg，速度36 km/h的平臺為例，如果采用履帶行走，履帶和水泥地面的滾動阻力系數(shù)為0.03。則，所需有效功率P為

P=20×10×0.03×36 000/3 600=60 W

如果采用12 V的電池供電，根據(jù)公式P=UI，需要電池的容量為5 Ah。換言之，12 V 5 Ah的電池可供該平臺使用1小時。這僅是有效功率的計算，實際上還要計算傳動系統(tǒng)的效率等。

一旦平臺設(shè)計成型，這些能力就被確定下來，在某一環(huán)境的使用性能也就確定了。

上述分析僅立足于城市作戰(zhàn)要求，若平臺要兼顧野戰(zhàn)環(huán)境需求，則需另行研究。

3.2平臺其他設(shè)計和使用建議

通過上述分析知道，平臺長一些對攀爬能力有利，但回轉(zhuǎn)性能受限制。短一些回轉(zhuǎn)能力上去了但攀爬能力又受到約束。尺寸大的平臺在狹窄地域的活動也比較困難。這還僅僅是通過性方面的要求，如果再結(jié)合負載等需要，則對平臺的要求就更高。事實上也不存在一個萬能的平臺能滿足所有的需求。因此要根據(jù)主要矛盾采取相應(yīng)的對策。對策一是拆分功能區(qū)別對待。對策二是改變結(jié)構(gòu)。

可以把平臺按功能大致拆分3類。其中一類是負載較大的戰(zhàn)斗和負載類平臺，一類是小的偵察類平臺，還有一類是介乎前兩類之間的偵察/作業(yè)平臺。對于較大的平臺必須舍棄其在狹小地域的通過性，即以在樓道和室內(nèi)為主要使用環(huán)境，重點解決攀爬樓梯和樓道回轉(zhuǎn)問題?；剞D(zhuǎn)是需要解決的基本問題，需要優(yōu)先考慮，由此帶來的攀爬高度不足問題，通過改變行走機構(gòu)形式(如多足形式)或采用附加機構(gòu)(前、后部安裝可折疊的攀附機構(gòu)、支撐機構(gòu))解決。小尺寸的平臺采用附加機構(gòu)或跳躍方式就可以提高翻越障礙性能，其功能和作用可參照3.1.5的描述。

對于偵察類平臺，管道直徑對傳統(tǒng)行走機構(gòu)約束作用很大。下面以雨水管為例加以說明。雨水管入口直徑最小為0.2 m。因為管道是圓的，0.2 m是其最大特征尺寸，根據(jù)圖3知道，平臺對角斜剖面的對角線應(yīng)小于0.2 m。此外，雨水管和排水支管通常有0.1 m落差，從排水支管進入雨水管可能有一定難度。平臺翻滾后的自我扶正能力也是必需的功能。一些仿生或異形平臺可能在管道類障礙中有較好的通行能力。這類平臺除考慮通過性能外，還要考慮無線電波對土壤的穿透能力，確保平臺能接收和傳輸信號。

由于我國城市現(xiàn)有地下管道系統(tǒng)相對不很完善，所以管道通行能力可以根據(jù)需要提出要求。

小型平臺橫過鐵道要困難些。鐵軌高度雖然不高，但高度方向中部有凹陷，容易妨礙平臺行走機構(gòu)運動。車底距地高小于0.03 m，且輪間距大于枕木寬度的平臺，在橫過有砟軌道時容易托底，在道砟較松時尤其如此。城區(qū)鐵路兩側(cè)通常設(shè)置護欄或擋板。高速鐵路沿線幾乎是封閉式的，無砟軌道的高度也高于有砟軌道。在鐵路沿線使用，需要平臺具有優(yōu)異的越障能力。

公共場所電動扶梯的臺階雖然不高，因形狀特殊不易攀爬，使用中應(yīng)盡量避免。

額外的越障高度如高的門檻、快速路0.42 m的隔離墩等需要附加結(jié)構(gòu)或配套措施來實現(xiàn)。

偵察平臺需要拋入建筑內(nèi)或地鐵道床上，甚至?xí)妮^高的起脊平房失控跌落。手持式的平臺可以把屋頂?shù)渥黾s束?？紤]0.5 m左右地基，2～2.2 m室內(nèi)凈高，1.5～2 m的起脊高度，5 m左右的抗跌落能力就可以應(yīng)付一般障礙。寺廟和皇室建筑，房屋較高，要求更高的抗跌落能力。美軍Recon Scout Throwbot銳光偵察兵紅外機器人全長0.187 m，驅(qū)動輪直徑0.076 m(也是高度尺寸)，抗9.1 m垂直跌落，可以手持。在執(zhí)行屋頂?shù)雀叨确较虻膫刹烊蝿?wù)時，可以用具有伸縮功能的桿子送達。偵察/作業(yè)平臺可以以一樓窗戶高度和地鐵月臺高作跌落高度約束。

有些建筑周圍有金屬防護網(wǎng)結(jié)構(gòu)，正方形孔徑，邊長0.1 m。在此環(huán)境使用無人平臺，需要特殊尺寸或措施。

純偵察目的的無人平臺，以抵近使用為主，主要活動在較平坦的地面或坡道上，借助人工幫助克服樓梯、門檻等障礙，以拓展機動范圍，通常不單獨較長距離機動。

兼顧偵察/作業(yè)的平臺能進行較長距離的單獨機動，應(yīng)適應(yīng)作戰(zhàn)區(qū)域的大部分地形，需要較好的自主越障能力?；剞D(zhuǎn)空間能滿足檢查井的要求，平臺高度低于快速路上設(shè)置的波形梁或攔索底邊距地高。在作戰(zhàn)行動中第一線應(yīng)優(yōu)先使用該類平臺，手持式平臺和人員隨后跟進。

小型平臺不宜強調(diào)克服水障礙能力。水障礙底部情況復(fù)雜，河岸陡直，平臺很難通過，但如果具有浮渡能力，機動起來就方便一些。一般排水溝渠通常水流緩慢，可以浮渡。戰(zhàn)斗平臺重量大浮渡困難，應(yīng)以涉水為主。大型的江、河障礙小型無人平臺很難逾越，設(shè)計和使用時可不做重點考慮。

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(責(zé)任編輯周江川)