应急供排水装备中的一种输液管线穿越装置研究
梅涛 戚中勇 张伟 文彬 徐宏英
摘 要：输液管线穿越装置属于道路穿越防护装置技术领域，作为一种新型消防、救灾辅助装备，在中、远程输液作业中可以起到保障救灾与道路畅通的双重作用。本装置采用折叠式设计，结构简洁、操作方便、承载大，相较以往的穿越装置大大提高了性能。采用模块化设计，将装置主体分为小斜块板、中斜块板、大斜块板、单通盖板等4个单元，呈对称式分布，各模块单元间采用可脱卸连接，并通过重型车辆的多次反复承压试验进一步验证了本装置符合各项设计指标。
关键词：输液管线穿越装置；机械设计
为满足极端天气下抗旱排涝和消防供水的需求，应用远程供排水装备将水源从几公里甚至几十公里外输送到指定地点。由于输液管线口径大且铺设距离较长，一方面要增加自身防护性能，使输液管线穿越道路而可避免被汽车通过时破坏；另一方面要尽量减少对道路交通的影响，避免干扰后续救援装备的运输、对应急抢险工作带来不利影响。
本文研究的输液管线穿越装置属于道路穿越防护装置技术领域，该装置采用折叠式设计，在备用状态下可收合于应急供排水装备上、免去了厢体空间的占用，使用时通过将过往车辆腾空于道路、从而对输液管线实施保护；此外，采用镂空状构造实现轻量化，简化结构设计在缩减装置体积、增强连接牢固度的同时，提高了承载能力，有效提升了远程供排水装备整体的经济性、适应性，可在满负荷工作状态下有效保证过往车辆通行、提高应急转场效率，从而发挥保障抢险救援与道路畅通的双重作用。
1 折叠式输液管线道路穿越装置系统简介
1.1 主体结构设计
设计基本原则：
（1）远程供排水装备自身及一般车辆的前桥、后桥在上、下桥时不会与装置发生接触并保有安全距离；
（2）远程供排水装备自身及一般车辆的底盘在通过装置最高点时不会与装置发生接触并保有安全距离；
（3）允许轴荷不小于30t的载重汽车来回通过的次数应不小于50次，穿越装置不得出现偏转、永久变形、破损等现象，管线不得出现损坏；
（4）在满足输液管线铺设的前提下尽量减小装置长度，以降低成本、减小搬运难度。
远程供排水装备基本参数：车身长度11.950m；车身宽度2.496m；轴距6300mm+1350mm；前悬/后悬1.511mm/2.569mm；底盘最小离地高度280mm；总质量30t；轮胎规格315/65R22.5；轮胎数10个。
依据上述原则，采用模块化设计，本折叠式输液管线道路穿越装置由左防护单元和右防护单元构成，左防护单元、右防护单元均可分解为4个模块：小斜块板、中斜块板、大斜块板、单通盖板。
1.2 小斜块板设计
小斜块板的坡架上升角为11.5°。小斜块板由若干花纹钢板焊接构成：沿坡架上升方向，纵向排列完全相同的4块小侧板以及2块大侧板，横向排列5块大小递增的立板，立板上开有便于侧板嵌入并进行焊接的凹槽，两侧开有便于作业人员搬运的抬孔，抬孔上附有抬孔护手胶条。与中斜块板连接的位置焊接有纵梁挂钩。
1.3 中斜块板设计
中斜块板的坡架上升角为4°。中斜块板由上梁总成、左支腿总成、右支腿总成、支腿销轴、拉伸弹簧、轴套、垫圈以及开口销组成：左、右支腿总成与上梁总成通过支腿销轴连接，支腿销轴上装有轴套，以限制支腿总成的纵向滑移并减小支腿销轴由轴向载荷带来的挠曲；支腿销轴大端为凸台，凸台与上梁总成接触处装有垫圈，支腿销轴小端有径向通孔，用于加装开口销以实现支腿销轴与上梁总成的相对固定连接；支腿总成与上梁总成间装有拉伸弹簧，便于支腿总成的收回和展开，也可防止在搬运时支腿总成由于作业人员操作不当受重力落下。
1.4 大斜块板设计
大斜块板的结构形式与中斜块板相同，主要区别为大斜块板的两支腿总成高度不同。
1.5 单通盖板设计
单通盖板由L板、纵隔板、面板、横隔板、拱板、平槽型板、抬孔护手胶条以及加强筋板组成。沿坡架上升方向两侧开有便于作业人员搬运的抬孔，抬孔上附有抬孔护手胶条。拱板沿坡架上升方向有一Φ340 半圆拱，用以辅助输液管线通过。L板纵隔板、横隔板、平槽型板垂直焊接于拱板四周；两块面板分别对应焊接在拱板上方。
1.6 模块间的连接方式
小斜块板与中斜块板之间、中斜块板与大斜块板之间、大斜块板与单通盖板之间均经挂钩脱卸连接，左防护单元的单通盖板与右防护单元的单通盖板经榫卯结构连接。
1.7 标准件及材料选用
穿越装置中选用的标准件有：开口销GB/T91-2000、垫圈GB T 97.2-1985 A级倒角型平垫圈；选用的材料有：花纹钢板Q235-GB/T700、普通碳素热轧薄钢板Q235-A、结构用冷弯空心矩型热镀锌方管Q235AF和碳素弹簧钢丝65Mn。
1.8 工艺和工序过程
（1）成型工艺采用热镀锌方管焊接。
（2）防腐工艺采用喷涂双组份环氧防腐面漆或喷涂专用防腐装甲。
（3）工序过程：抛丸或喷砂→喷涂双组份环氧富锌底漆→干燥→喷涂双组份环氧中间漆→干燥→喷涂专用防腐装甲喷涂双组份环氧防腐面漆→干燥。
2 折叠式输液管线道路穿越装置先进性说明
（1）采用折叠式设计，在中斜块板、大斜块板设置了支腿总成，在备用状态下可将整体部件收合于远程供排水装备上，节省了对器材车的空间占用，相较绗架式护桥结构，长度和宽度一致时，折叠式每套体积缩小49%。
（2）根据GB7956.1规范5.1.5条轴荷限值的规定，以往的护桥设计均在15吨以内。现有护桥的承载能力无法满足超过25吨的超重型以及更重的车型，局限性较大。中斜块板、大斜块板中格栅横梁和支腿总成之间增加了轴套，将支腿连结条与支腿总成焊接成一体，通过开口销、支腿连结条和拉伸弹簧限位的设计，有效减少了串动、磨损，大大提高了整体结构的稳定性和可靠性。经过斯堪尼亚、重汽汕德卡等重型车辆在不同路面现场前进、后退，快速、慢速的多次反复承压试验，没有出现结构变形和损坏，满足30吨的超重型车辆通过要求。
（3）更加合理的结构设计，增强了装置的适应性。如斯堪尼亚R620，6×4，轴距6300mm+3500mm。最小离地间隙（燃油箱底部与地面）仅250mm，以往的穿越结构形式根本无法使车辆通过。而本穿越装置可满足底盘较低的车辆快速通过。
（4）以往的结构基本都是单根管线，现扩展为两根，增强了装置的实用性。
（5）以往的输液管线道路穿越装置连接的牢固程度不足，质量轻与结构牢固较难同时做到。而本穿越装置坡架面的镂空格栅状构造可显著减轻重量、节省制造耗材并且降低操作人员移运作业的强度；结构简练，连接牢固度高，拆分后可以给操作人员分别携带，拿取方便。
3 結语
本装置结构新颖，设计简练，连接牢固度高，对输液管线防护效果好，并可根据输液管线长度沿横向进行拓展；在备用状态下收合于器材车上，节省对器材车的占用空间；拆分后可以给操作人员分别携带，拿取方便，大大降低了作业强度。可以实现保障救灾与道路畅通的双重作用，是一种实用的应急供排水装备输液管线穿越装置。
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