運(yùn)載火箭測(cè)試廠(chǎng)房工藝布局設(shè)計(jì)

王秀芝 黃小春 肖 冉

運(yùn)載火箭測(cè)試廠(chǎng)房工藝布局設(shè)計(jì)

王秀芝 黃小春 肖 冉

（天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司，天津 300462）

針對(duì)運(yùn)載火箭測(cè)試廠(chǎng)房承擔(dān)的任務(wù)，分析了廠(chǎng)房主要工藝技術(shù)指標(biāo)和總體工藝布局方案?？紤]合理利用廠(chǎng)房空間和提高生產(chǎn)效率兩個(gè)因素，重點(diǎn)分析了前后端測(cè)試間和設(shè)備存儲(chǔ)間等基本功能間的工藝布局，并給出電源接口、氣源接口、等電位端子及地下電纜通道的技術(shù)指標(biāo)、工藝布局方法和注意事項(xiàng)。

運(yùn)載火箭；測(cè)試廠(chǎng)房；工藝布局

1 引言

運(yùn)載火箭出廠(chǎng)測(cè)試是針對(duì)箭上電氣系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的大型綜合試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證火箭各系統(tǒng)箭上及地面設(shè)備狀態(tài)和功能的正確性、系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)間接口的匹配性，以及測(cè)試軟件功能實(shí)現(xiàn)的正確性，是火箭出廠(chǎng)前的最后一道重大工序。出廠(chǎng)測(cè)試能否按既定周期圓滿(mǎn)完成，直接關(guān)系到發(fā)射任務(wù)的整體質(zhì)量和進(jìn)度。隨著我國(guó)探月和空間站組建等空間工程的展開(kāi)，運(yùn)載任務(wù)逐年增多，火箭型號(hào)產(chǎn)品的出廠(chǎng)頻次越來(lái)越快，出廠(chǎng)測(cè)試任務(wù)也越來(lái)越繁重。

運(yùn)載火箭的測(cè)試廠(chǎng)房主要承擔(dān)全箭出廠(chǎng)測(cè)試任務(wù)，一個(gè)合理設(shè)計(jì)的廠(chǎng)房可以切實(shí)提升測(cè)試工作效率，減少非必要工作時(shí)間，縮短測(cè)試周期，本文為新建或擴(kuò)建測(cè)試廠(chǎng)房給出具體的技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)方案。

2 運(yùn)載火箭測(cè)試廠(chǎng)房主要工藝技術(shù)指標(biāo)

在通用航天器廠(chǎng)房設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，考慮運(yùn)載火箭的測(cè)試工藝要求，測(cè)試廠(chǎng)房的工藝技術(shù)指標(biāo)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面[1]：

a. 環(huán)境技術(shù)指標(biāo)：廠(chǎng)房應(yīng)滿(mǎn)足溫度、濕度、噪聲、防靜電、防雷、防雨、防蟲(chóng)和防鼠等要求[2]。

b. 基建要求：配備相應(yīng)數(shù)量和噸位的吊車(chē)，地面滿(mǎn)足載荷和平整度要求。

c. 配電指標(biāo)：測(cè)試系統(tǒng)用電為UPS 不間斷供電，用電容量和接口數(shù)量應(yīng)覆蓋測(cè)試間和測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)所有用電設(shè)備，包括測(cè)試間和測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)系統(tǒng)配套的專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備用電、配氣試驗(yàn)臺(tái)、測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)使用的可移動(dòng)攝像頭以及語(yǔ)音終端，都應(yīng)使用UPS電源，測(cè)試間內(nèi)專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備的UPS電源一般設(shè)計(jì)主份和備份兩路，為對(duì)應(yīng)的主份設(shè)備和備份設(shè)備供電。

d. 氣源指標(biāo)：規(guī)定氣體種類(lèi)（壓縮空氣、氮?dú)饣蛘吆猓?、壓力范圍、供氣路?shù)、流量、露點(diǎn)、含油量、顆粒物含量等技術(shù)指標(biāo)。

e. 通信指揮和工業(yè)監(jiān)控設(shè)備部署：配備一套通信調(diào)度設(shè)備，按總指揮、分系統(tǒng)指揮和各系統(tǒng)號(hào)手分三級(jí)設(shè)計(jì)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有通播、系統(tǒng)內(nèi)通信和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信三種方式。該設(shè)備不連接內(nèi)網(wǎng)，不連接測(cè)試局域網(wǎng)，有單獨(dú)的控制終端工作站。

同時(shí)，布置一套工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，含攝像頭、屏幕、交換機(jī)及存儲(chǔ)器，在終端可進(jìn)行畫(huà)面調(diào)節(jié)和視頻自動(dòng)存儲(chǔ)，指揮人員在測(cè)試間通過(guò)相應(yīng)的屏幕觀(guān)察相關(guān)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，并使用通信終端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)通信指揮。

f. 消防安全設(shè)備部署：為保證服務(wù)器和交換機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性，一般會(huì)在火箭型號(hào)產(chǎn)品的測(cè)試周期內(nèi)24h持續(xù)開(kāi)機(jī)，所以在服務(wù)器機(jī)柜間配備自動(dòng)感應(yīng)式滅火系統(tǒng)。并安裝兩臺(tái)大功率空調(diào)，用于滿(mǎn)足設(shè)備工作溫濕度。測(cè)試區(qū)和測(cè)試間安裝單向逃逸門(mén)，確保人員在緊急情況下逃生。

廠(chǎng)房總體工藝設(shè)計(jì)應(yīng)全面考慮，結(jié)合火箭總體結(jié)構(gòu)方案、箭體測(cè)試布局方法和綜合測(cè)試工藝流程，同時(shí)還要兼顧廠(chǎng)房功能的通用性、建筑設(shè)計(jì)要求等。

3 運(yùn)載火箭測(cè)試廠(chǎng)房工藝布局總體設(shè)計(jì)

與發(fā)射場(chǎng)不同，參加運(yùn)載火箭出廠(chǎng)測(cè)試的系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和總控網(wǎng)系統(tǒng)，不包含地面支持系統(tǒng)，衛(wèi)星系統(tǒng)僅參加電磁兼容試驗(yàn)。測(cè)試的主要流程包括地面設(shè)備展開(kāi)、單項(xiàng)測(cè)試、分系統(tǒng)測(cè)試、匹配測(cè)試和總檢查。在型號(hào)任務(wù)多、時(shí)間緊的形式下，總測(cè)廠(chǎng)房工藝布局設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)圍繞兩個(gè)因素考慮：優(yōu)化空間利用率和提高測(cè)試工作效率。

根據(jù)廠(chǎng)房的長(zhǎng)度、寬度和高度，布置軌道、前后端測(cè)試間、設(shè)備存儲(chǔ)間和會(huì)議室等房間。一般情況下，測(cè)試間沿大廳一側(cè)或兩側(cè)布置，考慮工藝電纜的布置，前端設(shè)備可稍靠近芯級(jí)尾段。軌道間距應(yīng)考慮箭體直徑、停放工裝、架梯及過(guò)道寬度。

3.1 測(cè)試間

在發(fā)射場(chǎng)，前端測(cè)試間都處于臍帶塔內(nèi)部，而后端測(cè)試間都在距離發(fā)射塔較遠(yuǎn)的測(cè)試指揮大廳，前后端必然分開(kāi)，而火箭總裝廠(chǎng)前后端都在測(cè)試廠(chǎng)房?jī)?nèi)，測(cè)試間的設(shè)計(jì)也可以有兩種方式。

3.1.1 測(cè)試間的兩種布局方式

第一種布局方式：各系統(tǒng)的前端測(cè)試間與后端測(cè)試間分開(kāi)。這種布局方式又可分為兩種。第1種是各系統(tǒng)的前端設(shè)備都放一起，稱(chēng)前端測(cè)試間；所有系統(tǒng)后端設(shè)備都放在一起，稱(chēng)為后端測(cè)試間，中間設(shè)置服務(wù)器機(jī)柜間，放置散熱多噪聲大的總控網(wǎng)交換機(jī)和服務(wù)器、測(cè)量系統(tǒng)服務(wù)器，如圖1所示。前后端測(cè)試設(shè)備通過(guò)總控網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸，構(gòu)成分散式通信形式。第2種方式是各系統(tǒng)的前后端設(shè)備分別在不同房間，很多前期建造的測(cè)試間就是采用這種模式。其優(yōu)點(diǎn)是房間功能明確，各系統(tǒng)工作不相互干擾，缺點(diǎn)是測(cè)試間數(shù)量多，總占地面積大，對(duì)于有限的廠(chǎng)房空間資源不太適宜。

圖1 測(cè)試間布局圖1

圖2 測(cè)試間布局圖2

第二種測(cè)試間工藝布局方式：所有前端設(shè)備與后端設(shè)備放在一起，大測(cè)試間內(nèi)設(shè)一間服務(wù)器機(jī)柜間布置交換機(jī)和服務(wù)器設(shè)備，如圖2所示。由于所有設(shè)備在同一個(gè)空間內(nèi)，首先極大方便前后端設(shè)備操作、指令傳達(dá)和試驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察；其次，在出現(xiàn)測(cè)試故障時(shí)，能有效降低故障排除困難程度，減少排故時(shí)間；第三，在多系統(tǒng)參加測(cè)試項(xiàng)目，如系統(tǒng)間匹配測(cè)試和總檢查中，各系統(tǒng)指揮員可以面對(duì)面指揮協(xié)同，減少無(wú)效溝通，提高工作效率。該布局方式的缺點(diǎn)是：房間內(nèi)散熱設(shè)備較多，應(yīng)配備空調(diào)調(diào)節(jié)溫濕度；另外，在布置測(cè)試間地下電纜時(shí)，由于系統(tǒng)多，應(yīng)該充分考慮環(huán)境電磁兼容，避免信號(hào)干擾。

3.1.2 測(cè)試間技術(shù)指標(biāo)

測(cè)試間用于布置專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的布置考慮其長(zhǎng)寬，一般寬度不低于8m，地面使用防靜電地板和防回音墻壁，測(cè)試間的地下懸空0.4m左右高度，使用線(xiàn)槽在地下布置工藝電纜和網(wǎng)線(xiàn)。

3.2 功能間工藝布局

a. 設(shè)備儲(chǔ)存間

測(cè)試設(shè)備間一般分為控制系統(tǒng)設(shè)備間、測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備間、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備間和總控網(wǎng)設(shè)備間，用于存儲(chǔ)各系統(tǒng)備用設(shè)備及包裝箱、攝像裝置、語(yǔ)音調(diào)度終端及測(cè)試工裝等。設(shè)備存儲(chǔ)間的布局應(yīng)充分考慮使用便捷性，在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)四周就近布局。在設(shè)備較多，空間不足時(shí)，可引入多層自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。

b. 協(xié)同辦公室

主要用于收發(fā)技術(shù)文件、簽署技術(shù)單據(jù)，加快現(xiàn)場(chǎng)不協(xié)調(diào)問(wèn)題的處理，在出現(xiàn)故障時(shí)可以提供技術(shù)資料支持，縮短排故時(shí)間。

c. 現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議室：主要進(jìn)行任務(wù)安排和技術(shù)討論。一般與測(cè)試間臨近設(shè)置，墻體設(shè)置為透明玻璃，有利于會(huì)議快速組織，提高效率。

d. 飲水區(qū)：由于總裝測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的多余物要求[3]，不得帶水進(jìn)入測(cè)試區(qū)，為解決參試人員的飲水問(wèn)題，可考慮在飲水間放置不需要杯子就能喝到水的公共飲水臺(tái)，公共飲水臺(tái)出水口斜向上，可直接飲用，接水池下端為下水管路，從根本上避免喝水產(chǎn)生多余物的問(wèn)題。

3.3 電路、氣路和接地端子的布局

綜合考慮運(yùn)載火箭型號(hào)接口特點(diǎn)和兼容性，將測(cè)試的配電箱電、氣源接口和接地端子均勻布置到最近的使用地點(diǎn)，可以減少布設(shè)電纜管路工作量。

廠(chǎng)房的電路接口應(yīng)根據(jù)電流、電壓、功率、容量和路數(shù)設(shè)置。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的是，一般各系統(tǒng)配電的電源設(shè)備是以接電端子的形式直接連接到配電箱中，還是使用通用插座的形式連接；測(cè)試間及測(cè)試廠(chǎng)房四周墻壁設(shè)置常用的220V/10A和220V/16A等電源接口。

氣源管路接口一般沿廠(chǎng)房四周布置，每處均配有各種氣源接口，明顯標(biāo)識(shí)出每種氣源的種類(lèi)和壓力。管路出口附近應(yīng)無(wú)其他廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)物，避免連接時(shí)產(chǎn)生干涉。

等電位接地端子一般沿廠(chǎng)房?jī)?nèi)壁下沿均勻分布，同時(shí)應(yīng)在地面每組軌道的中部設(shè)一定接地端子，供箭體接地線(xiàn)的就近連接。

為了在測(cè)試區(qū)現(xiàn)場(chǎng)中央也能就近使用電、氣、地這三類(lèi)接口，可在測(cè)試廠(chǎng)房軌道之間均勻建立6至10個(gè)可升降地井裝置，該裝置帶有常用配電接口、氣源接口和接地端子，在不使用時(shí)降至與地面平齊，升起后可直接連接使用。應(yīng)注意可升降地井接口形式應(yīng)與用電器、配氣管路和接地端子的接口一致，使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，避免轉(zhuǎn)接。升降地井的強(qiáng)電電纜在布設(shè)時(shí)不允許工藝電纜通道并行鋪設(shè)，避免電磁干擾。

3.4 地下電纜通道

地下電纜通道是布置從測(cè)試間到測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)工藝電纜的專(zhuān)用通道，設(shè)計(jì)指標(biāo)主要應(yīng)考慮電纜使用環(huán)境和方便人員操作。主要技術(shù)指標(biāo)有如下幾個(gè)方面：

a. 地下電纜通道寬度在1.5m左右，高度2m左右，整個(gè)電纜通道應(yīng)布滿(mǎn)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，并與測(cè)試間地下空間相通。

b. 均勻設(shè)置電纜出口，應(yīng)盡量靠近火箭產(chǎn)品的尾段和箱間段等需要連接工藝電纜的地點(diǎn)。

c. 電纜通道內(nèi)設(shè)電纜支撐排架、電纜出口設(shè)固定架，同時(shí)安裝通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和照明裝置，進(jìn)行溫濕度和氧含量監(jiān)控。

d. 任何建筑用強(qiáng)電電纜不應(yīng)在電纜通道內(nèi)布設(shè)，避免電磁干擾。

4 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)載火箭測(cè)試廠(chǎng)房承擔(dān)火箭出廠(chǎng)前測(cè)試這一重要工序，面對(duì)時(shí)間緊任務(wù)重的嚴(yán)峻形式，應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)廠(chǎng)房工藝布局，充分提高空間利用率和降低時(shí)間成本。本文給出了工藝設(shè)計(jì)指標(biāo)和空間布局的具體注意事項(xiàng)，分析對(duì)比了不同的工藝布局方式，供運(yùn)載火箭總裝廠(chǎng)和發(fā)射場(chǎng)測(cè)試廠(chǎng)房設(shè)計(jì)人員參考。

1 GJB 2581—1996，戰(zhàn)略導(dǎo)彈與運(yùn)載火箭裝配測(cè)試廠(chǎng)房設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

2 GJB 1696—1993，航天系統(tǒng)地面設(shè)施電磁兼容性和接地要求[S]

3 HB 7128—1994，多余物控制要求[S]

Process Layout Design of Launch Vehicle Test Building

Wang Xiuzhi Huang Xiaochun Xiao Ran

(Tianjin Long March Launch Vehicle Manufacturing Co., Ltd., Tianjin 300462)

Focus on the task of launch vehicle test building, this paper analyses the main process technical indicators and general layout plan of launch vehicles test building. Considering that space should be used reasonably and the test efficiency should be increased as much as possible, it analyses the basic function room, including test room and equipment storage. Finally, the process technical indicators, layout method and precautions of power interface, air source interface, ground terminal and under ground cable channel are given at the same time.

launch vehicle；test building；process layout

王秀芝（1988），碩士，導(dǎo)航制導(dǎo)與控制專(zhuān)業(yè)；研究方向：運(yùn)載火箭總體測(cè)試。

2020-08-03