一種野營可循環(huán)水處理淋浴車的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉虎楨

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225101)

0 引 言

野營可循環(huán)水處理淋浴車是為陸軍開發(fā)的一種后勤設(shè)備，采用超濾膜過濾技術(shù)，在國內(nèi)淡水處理領(lǐng)域?qū)儆谙冗M(jìn)技術(shù)。野營可循環(huán)處理淋浴車不僅可以用于軍事方面，還可以用于地址勘探、旅游服務(wù)和石油開采等后勤服務(wù)。

1 車身的簡要結(jié)構(gòu)

野營可循環(huán)水處理淋浴車由東風(fēng)系列載貨貨車、柴油發(fā)電機(jī)和方艙組成，車載式軍用方艙安裝于東風(fēng)汽車的車架上，柴油發(fā)電機(jī)位于車頭與設(shè)備方艙之間，為淋浴車提供電力。方艙分為2個(gè)部分：設(shè)備間和淋浴間。設(shè)備間由凈水水箱、膜處理設(shè)備、水泵、加熱器等設(shè)備組成。淋浴方式有2種：當(dāng)水源干凈時(shí)可直接泵入凈水水箱進(jìn)行加熱淋浴；當(dāng)水質(zhì)較差或者缺水時(shí)便通過水處理設(shè)備對水源進(jìn)行處理循環(huán)利用。其三維示意圖如圖1所示。

圖1 野營可循環(huán)水處理淋浴車三維示意圖

1.1 艙體結(jié)構(gòu)

艙體采用標(biāo)準(zhǔn)方艙結(jié)構(gòu)形式，外形尺寸為長5 000 mm×寬2 438 mm×高2 600 mm。艙體采用板片拼裝結(jié)構(gòu)，整艙外蒙板采用1.5 mm厚的整張防銹鋁板，設(shè)備艙內(nèi)蒙板采用1.5 mm厚的整張防銹鋁板，淋浴艙內(nèi)蒙板采用1 mm厚的不銹鋼鏡面板，中間填充聚氨脂發(fā)泡材料。板片骨架由鋼方管切削加工，達(dá)到圖紙規(guī)定尺寸后，通過工裝定位，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接；內(nèi)、外蒙板均進(jìn)行防銹處理。采用這種工藝制作的板片，表面平整、美觀，耐物理沖擊，每平方米表面不平度不大于2 mm；聚氨脂發(fā)泡材料厚度均勻、填充飽滿、粘接牢固，具有較高的載荷比，熱傳導(dǎo)系數(shù)不大于1.5 W/m2·℃[1]。

艙體合攏時(shí)，在板片端面之間采用鋼質(zhì)彎角件連接，以保證板片之間連接強(qiáng)度。板片與板片的內(nèi)拼角處安裝鋁質(zhì)內(nèi)壓條，外拼角處安裝直角形鋁質(zhì)包角，采用鉚釘連接的方式，起到緊固、密封及裝飾的作用。板片合攏形式如圖2所示。

方艙通過運(yùn)輸車自帶旋鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接運(yùn)輸，方艙角組件及旋鎖結(jié)構(gòu)均為國際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。

方艙與運(yùn)載平臺(tái)連接如圖3所示。

圖3 方艙與運(yùn)輸平臺(tái)連接結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 方艙內(nèi)部布局

方艙內(nèi)部分為2個(gè)艙室：設(shè)備艙室、淋浴艙室。設(shè)備艙室內(nèi)有凈水水箱、加熱器、膜處理設(shè)備、過濾器水泵等設(shè)備。淋浴間尺寸為2.2 m×1.6 m，有3個(gè)淋浴噴頭，可供3人同時(shí)淋浴使用。淋浴間配有換氣風(fēng)扇和衣帽柜，其效果圖如圖4所示。

圖4 方艙內(nèi)部布局

2 淋浴車配電及接地

2.1 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整車的供電系統(tǒng)分為2種方式：一種是由市電通過專用航空插頭經(jīng)配電箱引入艙內(nèi)供電；另一種是由車載柴油發(fā)電機(jī)通過柴油機(jī)發(fā)電直接給艙內(nèi)供電，保證艙內(nèi)用電供暖和熱水的供應(yīng)。

2.2 方艙照明及布線

為了給工作人員創(chuàng)造一個(gè)良好和舒適的工作環(huán)境，使視覺疲勞和視覺差錯(cuò)率減到最低程度，保證視覺功能得到充分發(fā)揮，為此我們對照明系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)備艙選用綠色環(huán)保的LED照明燈作為照明燈具，淋浴艙選用防水照明燈具。為操作方便，照明燈控制開關(guān)安裝在艙門附近。

艙體內(nèi)布線設(shè)計(jì)按以下原則進(jìn)行：

(1) 艙體內(nèi)所有照明、插座及風(fēng)機(jī)電源線采用暗線方式布設(shè)，在艙體壁內(nèi)走線，其余線纜走明線，通過走線槽布設(shè)；

(2) 電源、信號(hào)走線用走線槽分別布設(shè)，并且空間距離盡量遠(yuǎn)離，利用其空間隔離度，減少電源信號(hào)對通信的干擾；

(3) 所有線纜根據(jù)走線要求，起止端加有標(biāo)識(shí)，以便維修。

2.3 接地系統(tǒng)

為保證整車用電安全，按照國標(biāo)813955-92要求采用TN-S的保護(hù)形式，接地線接在電源轉(zhuǎn)接板上的接地線柱上，接地電阻不大于4 Ω，在每次供電前必須做好接地工作后才能供電。

3 淋浴系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 淋浴車水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖5所示，地表三類水源由潛水泵吸至待處理水箱，經(jīng)毛發(fā)收集器、粗精過濾器，進(jìn)入膜處理裝置進(jìn)行最終凈化，凈化處理后的凈水進(jìn)入凈水水箱，凈水水箱的水分為2股，一股加熱再經(jīng)流量混合閥與另外一股冷水混合供淋浴使用。市政管網(wǎng)自來水通過艙體進(jìn)水口可直接向車內(nèi)凈水水箱加水。淋浴間污水經(jīng)過地漏進(jìn)入待處理水箱，當(dāng)水源不夠使用時(shí)，通過水循環(huán)處理循環(huán)使用[2]。

圖5 水循環(huán)系統(tǒng)

3.2 膜處理設(shè)備

淋浴車的水循環(huán)系統(tǒng)采用超濾水處理設(shè)備，該設(shè)備是以壓力為動(dòng)力的膜分離設(shè)備，通過膜表面的微孔篩選可將直徑0.002～0.1 μm之間的顆粒和雜物截留[3]。

超濾水處理設(shè)備中的膜采用中空纖維超濾膜，通過垂直交叉流過濾的方式對雜物及大分子進(jìn)行過濾可進(jìn)行有效的過濾和清洗。同時(shí)當(dāng)過濾過程中發(fā)現(xiàn)壓力過大時(shí)，對中空纖維超濾膜進(jìn)行反沖洗，這時(shí)將滯留在膜上的雜物反沖入廢水箱體中進(jìn)行集中回收處理[4]。

超濾水處理設(shè)備具有壽命長、通量大、成本低等特點(diǎn)。

3.3 供暖設(shè)計(jì)

淋浴車在低溫狀態(tài)下保證水不結(jié)冰，需要艙內(nèi)有供暖系統(tǒng)，利用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的熱加熱方艙，加熱方式為相互隔絕密閉雙通道，有很高的安全性。當(dāng)供熱不足時(shí)可通過空調(diào)補(bǔ)足。這樣可以減少能耗，并且提高淋浴車的獨(dú)立性。

3.4 換氣及供熱設(shè)計(jì)

淋浴間換氣要求每小時(shí)8次，在淋浴間加裝進(jìn)氣軸流風(fēng)機(jī)，給風(fēng)量為1.05 m3/min，淋浴間容積6.4 m3，每小時(shí)換氣8次。每分鐘換氣量為6.4×8/60=0.853 m3/min，進(jìn)氣風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為1.05 m3/min>0.853 m3/min滿足要求。

根據(jù)Q=q(TL-TH)，考慮20%的余量，最小供熱量為19 490 kcal/h，日淋浴人次能力可達(dá)95人/日。

4 結(jié)束語

野營可循環(huán)處理淋浴車是一款獨(dú)立性較強(qiáng)的后勤車，是為保障野戰(zhàn)條件下部隊(duì)官兵淋浴而設(shè)計(jì)的后勤裝備。本車可獨(dú)立使用自身攜帶的發(fā)電機(jī)和外部提供的電力及凈化后的水完成保障工作，可將河、庫中的水泵入設(shè)備中凈化處理后進(jìn)行使用，也可直接使用市政管網(wǎng)和其他裝備的供水。

該車不僅可以保障陸軍后勤，還可以作為地質(zhì)勘測、旅游野營、石油開采等服務(wù)后勤。