集裝箱搭載某大型裝備方案設(shè)計(jì)

李菲然 邢福澤

集裝箱作為運(yùn)輸工具主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度較高，可長期反復(fù)使用;適用于多種運(yùn)輸方式，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)箱內(nèi)貨物無須換裝;配備快速裝卸和搬運(yùn)裝置，便于從一種運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換至另一種運(yùn)輸方式。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，集裝箱已經(jīng)形成完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，成為全球通用的運(yùn)輸工具，在倉儲(chǔ)、物流等方面發(fā)揮重要作用。集裝箱的零部件主要包括壁、梁、柱和角件：角件位于集裝箱的8個(gè)角部，用于支承、堆碼、裝卸和栓固集裝箱;2個(gè)角件所在水平面之間用梁連接，豎直面之間用柱連接;4根梁與柱之間用非完全平面的壁緊固，構(gòu)成固定的近似長方體的密閉空間。

目前，集裝箱主要載運(yùn)普通貨物。本文涉及的某裝備的體積和質(zhì)量較大且形狀不規(guī)則，運(yùn)輸難度較大。若用集裝箱搭載該裝備，將對(duì)裝備的吊運(yùn)轉(zhuǎn)化為對(duì)集裝箱的吊運(yùn)，可大大提升其操作便利性和操作效率。不過，國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱不能同時(shí)滿足該裝備運(yùn)輸和使用要求。鑒于此，本文通過改造標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，使集裝箱成為該裝備的一部分，以便于該裝備的運(yùn)輸和使用，這種一體化設(shè)計(jì)方案可為集裝箱搭載其他大型裝備提供思路。

1 某大型裝備介紹

某大型裝備外形如圖1所示，其底座尺寸約為1.2 m？.2 m，寬度約為1.5 m，高度約為5 m，整體質(zhì)量超過8 t。該裝備完成裝配調(diào)試后，須從陸地廠房運(yùn)至碼頭，再吊裝至艦船甲板，布置在尾部甲板或兩舷側(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，操作人員可通過專用控制機(jī)柜發(fā)出指令，使得裝備折臂外展或內(nèi)收。

雖然裝備設(shè)計(jì)考慮起吊運(yùn)輸問題（即在相關(guān)部件上裝有起吊環(huán)），但在實(shí)際運(yùn)輸作業(yè)中存在以下問題：（1）起吊過程煩瑣，不易找準(zhǔn)起吊重心;（2）運(yùn)輸前需要緊固，裝船時(shí)需要解除緊固裝置，裝船后需要再次緊固;（3）雖然裝備已涂刷油漆防銹，但其關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及部件因缺乏遮蔽保護(hù)措施而存在日曬雨淋問題;（4）控制機(jī)柜單獨(dú)布置，操作人員工作環(huán)境惡劣，缺乏遮擋保護(hù)措施;（5）裝備與甲板采用焊接固定方式，不便于拆卸，且卸船后會(huì)在甲板上留下切割痕跡?？傊?，該裝備外形和質(zhì)量巨大，其運(yùn)載安裝缺乏便捷性、通用性、整體性和保護(hù)性;因此，考慮將該裝備與控制機(jī)柜集成搭載于集裝箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一體化緊固、運(yùn)輸、安裝、使用和保護(hù)。

2 搭載某大型裝備集裝箱標(biāo)準(zhǔn)尺寸選擇

將某大型裝備及其控制機(jī)柜搭載于集裝箱內(nèi)運(yùn)輸有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）解決整體搭載運(yùn)輸問題;（2）集裝箱角件可直接固定在甲板上，從而免去在甲板上焊接緊固裝備的工作，并且拆卸操作便捷;（3）裝備直接伸出集裝箱作業(yè)，操作簡便，強(qiáng)度可靠;（4）控制機(jī)柜集成于集裝箱內(nèi)并安裝空調(diào)，從而使操作人員的工作環(huán)境明顯改善;（5）操作完成后可關(guān)閉集裝箱，從而保護(hù)裝備及其控制機(jī)柜。

為了盡可能地使裝備搭載通用化，優(yōu)先考慮現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)集裝箱尺寸。標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的底部角件標(biāo)準(zhǔn)化，具有裝卸和運(yùn)輸便捷的優(yōu)點(diǎn)。系列1集裝箱的公稱長度主要有10英尺（約3 m）、20英尺（約6 m）、30英尺（約9 m）及40英尺（約12 m）等，寬度均為2.4 m，高度不超過2.8 m。具體來看：長度選擇9 m最為接近該裝備倒下尺寸，并有空間布置控制機(jī)柜;寬度可滿足需求;不過，高度難以滿足裝備工作狀態(tài)下的空間需求。鑒于此，需要對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)集裝箱實(shí)施改造，設(shè)計(jì)基于非標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的搭載運(yùn)輸方案。

3 集裝箱搭載某大型裝備方案設(shè)計(jì)

根據(jù)該大型裝備搭載需求，提出非標(biāo)準(zhǔn)專用集裝箱搭載方案：將裝備整裝于集裝箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)輸、吊裝及固定;通過扭鎖將集裝箱固定在甲板上;集裝箱上部分蓋板可定軸旋轉(zhuǎn)，從而為裝備留出足夠的工作空間。

3.1 集裝箱搭載某大型裝備工作狀態(tài)

集裝箱搭載某大型裝備工作狀態(tài)即集裝箱固定完畢后該大型裝備布置到位的狀態(tài)，具體表現(xiàn)為：集裝箱前端蓋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，平鋪于甲板上;兩側(cè)門分別旋轉(zhuǎn)180°，與集裝箱側(cè)板并攏;剩余頂蓋部分翻轉(zhuǎn)180°，與頂面固定部分重合;底座在液壓缸作用下逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)，最終與集裝箱底板重合，從而使裝備達(dá)到預(yù)定的工作狀態(tài)（見圖2）;裝備可以在自身液壓缸組的作用下伸縮擺動(dòng)，達(dá)到如圖3所示的極限位置。

3.2 集裝箱搭載某大型裝備收回過程

（1）底座在液壓缸作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度（見圖4）。此時(shí)，由于上端直臂在液壓缸作用下具有一定限位功能，故須拆卸上端2個(gè)液壓缸，使上端直臂可沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。直臂本身具有一定限位功能，不會(huì)在無液壓缸的情況下沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

（2）在轉(zhuǎn)軸電機(jī)的作用下，上端直臂順時(shí)針翻轉(zhuǎn)180°以上，達(dá)到另一側(cè)的限位位置（見圖5），以便后續(xù)收回。

（3）底座繼續(xù)繞定軸旋轉(zhuǎn)，最大可達(dá)50°左右。此時(shí)，可調(diào)整直臂與折臂角度，使裝備完全置于集裝箱內(nèi)部限位處，并保持狀態(tài)不變;然后，順時(shí)針上翻前端蓋，關(guān)上側(cè)門及頂端蓋板，最終完成裝備的整體收回（見圖6）。

3.3 集裝箱搭載某大型裝備布置過程

集裝箱搭載該大型裝備布置過程與裝備收回過程正好相反：集裝箱被運(yùn)至指定甲板并緊固角件，此時(shí)裝備處于圖6狀態(tài);打開各側(cè)門及蓋板，緩慢逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)底座，將裝備直臂翻轉(zhuǎn)過來并安裝液壓缸，此時(shí)裝備處于圖4狀態(tài);繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)底座，使之完全水平，此時(shí)裝備達(dá)到如圖2所示的工作狀態(tài)，完成整個(gè)布置過程。

4 結(jié)束語

基于非標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的某大型工程裝備搭載方案具有一定通用性。本方案在保持集裝箱角件及外部尺寸不變的情況下，通過技術(shù)改造使裝備布置于集裝箱內(nèi)，集裝備安裝、調(diào)試、緊固、運(yùn)輸、使用、保護(hù)等多環(huán)節(jié)于一體，具有簡便快捷、整體性好、經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)，大大提升裝備運(yùn)輸、使用及維護(hù)的便捷性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。