應急供排水裝備中的一種輸液管線穿越裝置研究

梅濤　戚中勇　張偉　文彬　徐宏英

摘 要：輸液管線穿越裝置屬于道路穿越防護裝置技術(shù)領(lǐng)域，作為一種新型消防、救災輔助裝備，在中、遠程輸液作業(yè)中可以起到保障救災與道路暢通的雙重作用。本裝置采用折疊式設計，結(jié)構(gòu)簡潔、操作方便、承載大，相較以往的穿越裝置大大提高了性能。采用模塊化設計，將裝置主體分為小斜塊板、中斜塊板、大斜塊板、單通蓋板等4個單元，呈對稱式分布，各模塊單元間采用可脫卸連接，并通過重型車輛的多次反復承壓試驗進一步驗證了本裝置符合各項設計指標。

關(guān)鍵詞：輸液管線穿越裝置；機械設計

為滿足極端天氣下抗旱排澇和消防供水的需求，應用遠程供排水裝備將水源從幾公里甚至幾十公里外輸送到指定地點。由于輸液管線口徑大且鋪設距離較長，一方面要增加自身防護性能，使輸液管線穿越道路而可避免被汽車通過時破壞；另一方面要盡量減少對道路交通的影響，避免干擾后續(xù)救援裝備的運輸、對應急搶險工作帶來不利影響。

本文研究的輸液管線穿越裝置屬于道路穿越防護裝置技術(shù)領(lǐng)域，該裝置采用折疊式設計，在備用狀態(tài)下可收合于應急供排水裝備上、免去了廂體空間的占用，使用時通過將過往車輛騰空于道路、從而對輸液管線實施保護；此外，采用鏤空狀構(gòu)造實現(xiàn)輕量化，簡化結(jié)構(gòu)設計在縮減裝置體積、增強連接牢固度的同時，提高了承載能力，有效提升了遠程供排水裝備整體的經(jīng)濟性、適應性，可在滿負荷工作狀態(tài)下有效保證過往車輛通行、提高應急轉(zhuǎn)場效率，從而發(fā)揮保障搶險救援與道路暢通的雙重作用。

1 折疊式輸液管線道路穿越裝置系統(tǒng)簡介

1.1 主體結(jié)構(gòu)設計

設計基本原則：

（1）遠程供排水裝備自身及一般車輛的前橋、后橋在上、下橋時不會與裝置發(fā)生接觸并保有安全距離；

（2）遠程供排水裝備自身及一般車輛的底盤在通過裝置最高點時不會與裝置發(fā)生接觸并保有安全距離；

（3）允許軸荷不小于30t的載重汽車來回通過的次數(shù)應不小于50次，穿越裝置不得出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)、永久變形、破損等現(xiàn)象，管線不得出現(xiàn)損壞；

（4）在滿足輸液管線鋪設的前提下盡量減小裝置長度，以降低成本、減小搬運難度。

遠程供排水裝備基本參數(shù)：車身長度11.950m；車身寬度2.496m；軸距6300mm+1350mm；前懸/后懸1.511mm/2.569mm；底盤最小離地高度280mm；總質(zhì)量30t；輪胎規(guī)格315/65R22.5；輪胎數(shù)10個。

依據(jù)上述原則，采用模塊化設計，本折疊式輸液管線道路穿越裝置由左防護單元和右防護單元構(gòu)成，左防護單元、右防護單元均可分解為4個模塊：小斜塊板、中斜塊板、大斜塊板、單通蓋板。

1.2 小斜塊板設計

小斜塊板的坡架上升角為11.5°。小斜塊板由若干花紋鋼板焊接構(gòu)成：沿坡架上升方向，縱向排列完全相同的4塊小側(cè)板以及2塊大側(cè)板，橫向排列5塊大小遞增的立板，立板上開有便于側(cè)板嵌入并進行焊接的凹槽，兩側(cè)開有便于作業(yè)人員搬運的抬孔，抬孔上附有抬孔護手膠條。與中斜塊板連接的位置焊接有縱梁掛鉤。

1.3 中斜塊板設計

中斜塊板的坡架上升角為4°。中斜塊板由上梁總成、左支腿總成、右支腿總成、支腿銷軸、拉伸彈簧、軸套、墊圈以及開口銷組成：左、右支腿總成與上梁總成通過支腿銷軸連接，支腿銷軸上裝有軸套，以限制支腿總成的縱向滑移并減小支腿銷軸由軸向載荷帶來的撓曲；支腿銷軸大端為凸臺，凸臺與上梁總成接觸處裝有墊圈，支腿銷軸小端有徑向通孔，用于加裝開口銷以實現(xiàn)支腿銷軸與上梁總成的相對固定連接；支腿總成與上梁總成間裝有拉伸彈簧，便于支腿總成的收回和展開，也可防止在搬運時支腿總成由于作業(yè)人員操作不當受重力落下。

1.4 大斜塊板設計

大斜塊板的結(jié)構(gòu)形式與中斜塊板相同，主要區(qū)別為大斜塊板的兩支腿總成高度不同。

1.5 單通蓋板設計

單通蓋板由L板、縱隔板、面板、橫隔板、拱板、平槽型板、抬孔護手膠條以及加強筋板組成。沿坡架上升方向兩側(cè)開有便于作業(yè)人員搬運的抬孔，抬孔上附有抬孔護手膠條。拱板沿坡架上升方向有一Φ340 半圓拱，用以輔助輸液管線通過。L板縱隔板、橫隔板、平槽型板垂直焊接于拱板四周；兩塊面板分別對應焊接在拱板上方。

1.6 模塊間的連接方式

小斜塊板與中斜塊板之間、中斜塊板與大斜塊板之間、大斜塊板與單通蓋板之間均經(jīng)掛鉤脫卸連接，左防護單元的單通蓋板與右防護單元的單通蓋板經(jīng)榫卯結(jié)構(gòu)連接。

1.7 標準件及材料選用

穿越裝置中選用的標準件有：開口銷GB/T91-2000、墊圈GB T 97.2-1985 A級倒角型平墊圈；選用的材料有：花紋鋼板Q235-GB/T700、普通碳素熱軋薄鋼板Q235-A、結(jié)構(gòu)用冷彎空心矩型熱鍍鋅方管Q235AF和碳素彈簧鋼絲65Mn。

1.8 工藝和工序過程

（1）成型工藝采用熱鍍鋅方管焊接。

（2）防腐工藝采用噴涂雙組份環(huán)氧防腐面漆或噴涂專用防腐裝甲。

（3）工序過程：拋丸或噴砂→噴涂雙組份環(huán)氧富鋅底漆→干燥→噴涂雙組份環(huán)氧中間漆→干燥→噴涂專用防腐裝甲噴涂雙組份環(huán)氧防腐面漆→干燥。

2 折疊式輸液管線道路穿越裝置先進性說明

（1）采用折疊式設計，在中斜塊板、大斜塊板設置了支腿總成，在備用狀態(tài)下可將整體部件收合于遠程供排水裝備上，節(jié)省了對器材車的空間占用，相較絎架式護橋結(jié)構(gòu)，長度和寬度一致時，折疊式每套體積縮小49%。

（2）根據(jù)GB7956.1規(guī)范5.1.5條軸荷限值的規(guī)定，以往的護橋設計均在15噸以內(nèi)。現(xiàn)有護橋的承載能力無法滿足超過25噸的超重型以及更重的車型，局限性較大。中斜塊板、大斜塊板中格柵橫梁和支腿總成之間增加了軸套，將支腿連結(jié)條與支腿總成焊接成一體，通過開口銷、支腿連結(jié)條和拉伸彈簧限位的設計，有效減少了串動、磨損，大大提高了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。經(jīng)過斯堪尼亞、重汽汕德卡等重型車輛在不同路面現(xiàn)場前進、后退，快速、慢速的多次反復承壓試驗，沒有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形和損壞，滿足30噸的超重型車輛通過要求。

（3）更加合理的結(jié)構(gòu)設計，增強了裝置的適應性。如斯堪尼亞R620，6×4，軸距6300mm+3500mm。最小離地間隙（燃油箱底部與地面）僅250mm，以往的穿越結(jié)構(gòu)形式根本無法使車輛通過。而本穿越裝置可滿足底盤較低的車輛快速通過。

（4）以往的結(jié)構(gòu)基本都是單根管線，現(xiàn)擴展為兩根，增強了裝置的實用性。

（5）以往的輸液管線道路穿越裝置連接的牢固程度不足，質(zhì)量輕與結(jié)構(gòu)牢固較難同時做到。而本穿越裝置坡架面的鏤空格柵狀構(gòu)造可顯著減輕重量、節(jié)省制造耗材并且降低操作人員移運作業(yè)的強度；結(jié)構(gòu)簡練，連接牢固度高，拆分后可以給操作人員分別攜帶，拿取方便。

3 結(jié)語

本裝置結(jié)構(gòu)新穎，設計簡練，連接牢固度高，對輸液管線防護效果好，并可根據(jù)輸液管線長度沿橫向進行拓展；在備用狀態(tài)下收合于器材車上，節(jié)省對器材車的占用空間；拆分后可以給操作人員分別攜帶，拿取方便，大大降低了作業(yè)強度?？梢詫崿F(xiàn)保障救災與道路暢通的雙重作用，是一種實用的應急供排水裝備輸液管線穿越裝置。

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