某大型民用應急保障炊事車的總體設計

張偉梁 萬峻麟 章 琦

(中國電子科技集團公司第二十八研究所，江蘇南京210000)

某大型民用應急保障炊事車的總體設計

張偉梁 萬峻麟 章 琦

(中國電子科技集團公司第二十八研究所，江蘇南京210000)

針對某大型民用應急保障炊事車，詳細論述和分析了在其保障能力、應用模式、內外布局、底盤改裝、廂體結構、水路系統(tǒng)、電源保障、環(huán)境調節(jié)等方面的設計思路和實施內容，并對整車的運輸性能和抗風性能進行了校核。校核和實際使用結果表明，該炊事車功能完備、性能優(yōu)良，能夠滿足民用應急后勤保障的使用要求。

應急保障炊事車 總體設計 底盤改裝

隨著軍民各領域對應急裝備需求的不斷增加和專用汽車技術的快速發(fā)展，應用于后勤應急炊事保障等領域的裝備也逐漸增多，這些裝備在處理各類突發(fā)性事件和應急搶險救災活動中發(fā)揮了較大作用(如圖1)。某大型民用應急保障炊事車主要用于在非軍事行動的重大突發(fā)事件或重大活動現(xiàn)場開展應急后勤生活保障，可在野外條件下提供良好的熱食保障，包括主輔食品的備菜、蒸煮、烹飪等炊事勤務保障；是應急保障系統(tǒng)的重要組成部分，也是應急指揮系統(tǒng)開展工作的有利支撐；車載系統(tǒng)由電站車或市電集中供電；整車具備機動靈活、性能可靠、廂體擴展、實用等特性。

本文介紹的大型民用應急保障炊事車由二類底盤、單側擴展車廂、副車架、炊事設備、換氣系統(tǒng)、電源保障系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、水路系統(tǒng)和附件等組成，如圖2所示。文中對該炊事車的設計進行了詳細分析和論述，并對整車的運輸性能和抗風性能進行了校核，可為相關車輛的研制生產(chǎn)和集成提供技術參考。

圖1 9.3閱兵預演中的軍用炊事車

圖2 某大型民用應急保障炊事車

1 保障能力與應用模式

與軍品不同，大型民用炊事車的應用模式與其應用環(huán)境和場景有直接關系，其使用人員和使用需求也存在差異。只有在綜合考慮民用炊事車典型的使用人員、應用環(huán)境和場景基礎上，才能更加合理地進行炊事車的結構設計和布局，并配置更為合適的設備和設施，保證應急保障能力不受外界因素影響。

1.1 炊事車獨立使用

軍用炊事車通常設置主、副食灶，采用大尺寸燃油灶，進行米飯、饅頭、炒菜、燉菜、湯等炊事作業(yè)，行進間可進行米飯、燉菜等炊事作業(yè)，加工、烹飪能力強；但其具備的原材料存儲功能較弱，在大規(guī)模供應時，需有相應儲運車輛保障，烹飪手段相對單一，主食以米飯和饅頭為主。

而本文中的民用炊事車為適應民用環(huán)境條件和性能需求，采用了大功率全電民用炊事設備，既能方便就地取電和使用維護，又能滿足一定的用餐需求；且根據(jù)使用地域不同，炊事車配置的烹飪手段和設備也可不同。同時，炊事車還具有一定的水、原材料和餐具儲藏能力，具備在不依賴外界原材料供給條件下，獨立保障一定程度餐食供應的能力；主食品種較豐富，副食可兼顧小炒。具體來說，民用炊事車配備了電磁爐、電蒸車、冰箱、平冷操作臺、消毒碗柜、油煙機、開水器、微波爐等通用設備，也根據(jù)客戶地域飲食習慣需要選配電烤箱、電餅鐺、高壓燉菜鍋等設備；可獨立提供豐富多樣的烹飪手段和餐食，滿足不同人群的需求。該車可在駐車時進行炊事作業(yè)，1 h內可以同時完成50～100人份的主副食制作。

1.2 與大型應急保障餐車組合使用

在野外惡劣環(huán)境下，特別是處于北方寒冷冬季、西北沙塵或南方暴雨等天氣時，炊事車烹飪的餐食轉送、分發(fā)十分不便，野外就餐時就餐人員對惡劣環(huán)境的適應能力也各不相同，這對獨立使用炊事車提出了挑戰(zhàn)。

為此，在設計炊事車時，還考慮了炊事車與餐車組合使用的模式，并進行了相應設計，如圖3所示。在合理布置車內炊事設備的同時，在炊事車的單側抽拉擴展廂體開設艙門，使炊事車可通過由通道支撐、通道踏板和帳篷架設而成的密閉通道，與大型應急保障餐車直接連通，后勤保障人員無需上下車廂，即可方便將餐食送達設置于餐車車廂內的大型就餐區(qū)；且餐車就餐區(qū)配備了較好的餐食放置設施和保溫設備，并形成了較為適宜的封閉式就餐環(huán)境，避免了惡劣環(huán)境對餐食和就餐人員就餐活動的不利影響，炊事車與餐車的組合使用可大大提高應急保障的效率和效果。

圖3 應急保障炊事車與餐車組合使用

圖4 外部布局效果圖

圖5 內部布局效果圖

2 總體布局設計

2.1 外部布局

炊事車選用東風天龍二類底盤和9 m單側擴展廂體。廂體中后部右側擴展，擴展部分長度4.8 m，擴展寬度1.45 m。選擇這樣尺寸的廂體，既保證了箱內較大空間，又能兼顧公路運輸?shù)耐ㄟ^性。廂體上及廂體外設有排煙口、采光窗、艙門、登頂梯、登艙梯、抽拉平臺、照明指示燈等設備。車輛底盤四周做裙邊，裙邊內做工具箱，內放空調外機、載車工具、附件、支撐腿、給排水口、多功能配電箱、線纜盤、墊木、土木工具等。經(jīng)對載車改造后，炊事車外形尺寸(長×寬×高)≤12 000 mm×2 500 mm×4 000 mm，需符合GB 1589對載重汽車外廓尺寸的規(guī)定，滿足改裝車輛《公告》要求，但不能進行鐵路運輸。炊事車外部布局效果圖如圖4所示。

2.2 廂體內部布局

炊事車的廂體內部按功能分為儲物區(qū)和炊事區(qū)。儲物區(qū)位于廂體前端，用于放置水箱、通道組件以及登艙梯等。

廂體中后部均為炊事區(qū)，內鋪不銹鋼板，方便清理，防止銹蝕。炊事區(qū)內合理布置并固定有電磁爐、電蒸車、儲藏式菜臺、電餅鐺、電烤箱、平冷操作臺、調料車、水池、冰箱、消毒碗柜、菜架、傳菜臺、高壓燉菜鍋、油煙機、開水爐等炊事設備，使得整艙具備完整的炊事功能，滿足了移動廚房的基本要求，方便人員操作使用，營造了舒適廚房環(huán)境。其中，電磁爐、電蒸車和水池接有水路，用電炊事設備按要求分別接有220 V或380 V電路，無用氣或用油等其他耗能方式設備。

炊事車內部布局效果如圖5所示，實車布局如圖6和圖7所示。

炊事區(qū)還裝有分體式空調內機、頂置通風扇、排風扇、采光窗、照明燈、煙霧報警器等環(huán)境調節(jié)設備?？照{為冷暖空調，在炊事設備未啟用且箱內溫度過高時，可用于降低箱內溫度，改善工作環(huán)境；箱內配備照明燈及采光窗，其中照明燈采用節(jié)能LED照明設備，布置3條由連續(xù)照明燈組成的燈帶。箱內后部裝有煙霧報警器，進行火災報警，可保障箱內安全。

圖6 實車內部前側布局

圖7 實車內部左后及左前側布局

3 底盤改裝及廂體設計

3.1 底盤改裝

東風天龍二類底盤作為裝載平臺，燃料為柴油，滿足國Ⅳ標準，驅動型式6×4，總長11 460 mm。改裝工作主要包括在底盤上側加裝尺寸為8 858 mm×2 390 mm的鋼制副車架，副車架縱梁的連接保證使其與車架縱梁緊密貼合，同時限制其水平移動，特別是前后竄動；兩側加裝4個電動調平支撐腿；周邊設計裙邊及儲物箱。改裝以不影響原車技術性能為基本要求，改裝完畢后要求炊事車符合GB 7258-2004的規(guī)定，并將在《道路機動車輛企業(yè)和產(chǎn)品公告》中進行公告，通過中國強制認證(CCC認證)并標識強制認證標志。

3.2 廂體結構設計

9 m單側擴展廂體，采用廂式方艙大板結構，外形尺寸(長×寬×高)9 000 mm×2 450 mm×3 450(含裙邊)mm。根據(jù)系統(tǒng)要求，整個廂體通過包角、角鋁將多塊骨架壁板拼接成形。廂體壁板采用復合夾心板結構，復合夾芯板為泡沫—梁結構，由內外蒙皮和夾芯層組成，采用成熟可靠的熱壓成型工藝粘接成形，具有很好的平面度和強度。裙邊箱與側艙板采用一體化制造，整個側板整體制造；外蒙皮材料為防銹鋁板，外表面平整美觀；廂體符合GJB 6142-2007《軍用方艙通用規(guī)范》。

3.3 廂體擴展驅動機構

廂體擴收機構用于擴展艙的擴展和回收，同時承受運輸時擴展艙的側向負荷，保證擴展運輸時擴展艙鎖止可靠。擴展機構采用齒輪齒條加內外伸縮套管形式，牢固可靠，有自鎖能力，保養(yǎng)維護方便。擴展控制操作簡單，只需操作電源接口窗或手機APP上的擴展、回收控制按鈕即可實現(xiàn)一鍵自動收擴，收擴到位自動停止；擴展控制箱具有過載保護、狀態(tài)指示等功能。在無電時，擴展機構可通過備份的手動收擴功能實現(xiàn)應急擴展和撤收。

4 水路系統(tǒng)設計

水路系統(tǒng)由水箱、截止閥、管路、附件、水泵裝置等組成，具有上水和排空功能。在水路系統(tǒng)設計時，將可靠性和可維修性放在首位，重點考慮維修空間操作方便性和可達性，功能原理框如圖8所示?？紤]整體功能性，水路系統(tǒng)中設置水箱液位儀，實現(xiàn)水位自動控制；設置溢水管道并將溢水引至地面。

為了保證炊事車野外自持能力，將廂體前端的凈水箱容量設計得盡可能大，約1 300 L。注水、排污對外接口裙邊箱內開設注水口，注水口由裙邊門、注水插口組成；通過此注水口向凈水箱注水，注水后將裙邊門關閉即可。水箱及管路均進行保溫處理，外部包裹有保溫棉，內部裝有電加熱系統(tǒng)，以防止冬季箱內及管路內存水凍結，破壞水箱與水路系統(tǒng)。在水箱箱體設計時，應考慮到炊事車在行進時的帶水要求；在廂體結構設計時，在其內部設加強隔板，將加強隔板上鉆孔與廂體板焊接。

水路系統(tǒng)中，日常用水靠水泵加壓供水；系統(tǒng)管路設置回路，以免系統(tǒng)由于壓力過大而損壞管路。水泵安裝空間，應保證人員可達性，便于維修和冬季排水操作。本車污水為灰水，污染性?。徽嚥辉O污水箱，可現(xiàn)場加裝排水管將污水引至遠處直接排放。

圖8 整車水路系統(tǒng)功能原理框圖

5 電源保障系統(tǒng)設計

由于本大型民用炊事車采用全電民用炊事設備，存在用電功率大、設備多、安全性要求高等特點，電源保障系統(tǒng)設計對于整車設計的成敗尤為關鍵。在總體設計時，為統(tǒng)一供配電需求，車內炊事、通風、照明等設備均選用AC380 V或AC220 V用電設備，且整車不需要具備行進間炊事能力。因此，整車采用外接AC380 V供電方式，電源保障系統(tǒng)原理如圖9所示。

圖9 電源保障系統(tǒng)原理圖

圖10 電源接口箱

5.1 整車用電功率計算與分配

根據(jù)設備配置可計算出設備最大用電功率為62 414 W，其中整車調平支撐腿和艙體擴展電機與其他設備不同時使用且單獨由底盤供電。所以本車實際最大功率為58 914 W。

輸入1(三相)：電磁爐1(12 000 W)+電蒸車(6 000 W)+電餅鐺(4 800 W)+電烤箱(4 200 W)+空調(3 200 W)=30 200 W。

輸入2三相分配如下：

A相：電磁爐2(4 000 W)+油煙機(667 W)+高壓燉菜鍋(3 000 W)+水箱加熱(2 500 W)=10 167 W；

B相：電磁爐2(4 000 W)+油煙機(667 W)+消毒碗柜(4 800 W)=9 467 W；

C相：電磁爐2(4 000 W)+油煙機(667 W)+開水器(3 000 W)+平冷操作臺(500 W)冰箱(500 W)+照明通風(414 W)=9 081 W。

5.2 電源接口箱

電源接口箱安裝在裙邊箱內，如圖10所示。電源接口箱面板上設置各個分路的斷路器、漏電保護開關、浪涌保護器、電源指示燈，內部安裝輸出接口、過欠壓相序檢測模塊、集中控制繼電器、開關電源、頻閃燈觸發(fā)器等，側板上安裝電源輸入接口和接地端子。由于炊事設備用電功率普遍較大，考慮到用電安全性，每個用電炊事設備均設置斷路器等設備保護、控制功能。

6 整車性能校核

6.1 車輛行駛安全性校核計算

行駛安全性校核是車輛改裝設計的一個重要工作內容，用以驗證車輛改裝設計的正確性、合理性和安全性，為改裝車輛的可靠、安全使用提供理論支撐和技術保障。在計算前需建立坐標系，以汽車底盤前橋中心做垂線與水平地面交點為坐標原點，以車頭向后為X軸正向，以車寬向右為Y軸正向，以車高向上為Z軸正向，建立空間三維坐標系。

根據(jù)東風天龍DFL1250二類底盤技術參數(shù)，底盤整備質量9 300 kg，最大允許總質量24 900 kg，前橋最大允許載荷6 900 kg，后橋最大允許載荷18 000 kg；底盤前后橋中心軸距L=6 350 mm，綜合輪距B＝1 860 mm。

6.1.1 質心計算

根據(jù)炊事車總體設計方案，整車總質量：G總= G底盤+ G副車架+G廂體+G炊事設備+G其他設備+G乘員+G油水=19 466 kg

根據(jù)質心計算公式，整車的質心位置為：

式中，x、y、z為整車質心位置；xi、yi、zi為各組成部分質心在整車上的位置；Gi為整車各組成部分質量。

計算可得，大型民用應急保障炊事車總質量為19 466 kg，沒有超過車輛底盤承載要求，因此，整車總質量滿足底盤承載要求。其中，質心位置距地面1 495 mm；距底盤前橋中心軸4 174 mm；距底盤寬度中心線偏右4 mm。

6.1.2 前后橋軸荷分配計算

根據(jù)以上計算結果，整車改裝后前、后橋載荷均有余量，能夠滿足汽車底盤軸荷限值要求。

6.2 車輛穩(wěn)定性校核

汽車在行駛過程中，整車質心高度對行駛穩(wěn)定性有較大影響，質心過高可能導致橫向或縱向翻車。

為避免車輛在行駛過程中發(fā)生翻車，必須保證整車具有較好的縱向和橫向穩(wěn)定性，整車的質心應分別符合下列要求：

式中，φ為路面附著系數(shù)，標準要求φ=0.6。

6.3 整車抗風性能分析

由于應急保障炊事車主要在野外應急狀態(tài)下使用，需能承受各類惡劣天氣作用，特別是能夠抗瞬時大風對整車的影響。在大風條件下，整車受風載荷直接作用，而風載荷為水平側向作用時，作用力達到最大；當重力相對于支點的力矩大于風載荷相對于支點的力矩，則整車不會翻倒，反之會車輛會出現(xiàn)側向傾覆。

整車重力相對于右側輪胎內側緣支點的抗傾覆力矩為：

式中，為左右輪胎內側緣間距，B內=1 260 mm。

整車以迎風面積最大的車體側面計算迎風載荷。設風載荷為F，風載荷作用于車體的位置與地面高度為h。 炊事車為帶裙邊廂式車，整車最大高度3 950 mm，裙邊艙離地400 mm，可取車廂側板高度方向中心為風載作用點，即h=2 175 mm。

式中，V為風速；ρ為空氣密度，ρ＝1.226 kg/m3；A為車體側面迎風面積，A=40 m2；K為狀態(tài)系數(shù)，K＝0.664。

代入數(shù)據(jù)計算可得，整車可抗風速為V=41 m/s，即當風速小于41m/s時，應急保障炊事車不會發(fā)生側翻，滿足抗風性要求。

根據(jù)整車布局進行軸荷及穩(wěn)定性計算，車輛能夠滿足汽車底盤載荷要求，滿足整車使用工況布局要求。

7 結語

大型民用應急保障炊事車及相應配套車組已在華北地區(qū)使用約一年時間，受到廣泛好評。通過對整車性能的精心設計和分析，使其具備了展開操作簡單方便，使用空間大，自持能力強，炊事設備齊備，烹飪手段豐富多樣，功能性能優(yōu)良而全面等特點；與餐車組合使用時效果更為突出，可謂目前國內領先的民用大型后勤保障裝備。

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