盧康 張營川 趙軍科 黃新磊

摘 要：應(yīng)急交通保障橋梁主要分為兩類不同用途的橋梁裝備，一類是用于克服河流障礙的浮橋（舟橋）系列裝備，一類是用于克服干溝障礙的干溝橋系列裝備。目前國內(nèi)還沒有將兩種功能結(jié)合起來的水陸兩用橋梁裝備。本文提出了一種用于應(yīng)急救援的車載水陸兩用橋的技術(shù)構(gòu)想，可為新型應(yīng)急交通保障橋梁的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急交通保障橋梁;水陸兩用橋;一橋多用;軍民兩用

中圖分類號：U693? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0057-03

1水陸兩用橋市場需求

為了滿足軍事交通保障的需要，國內(nèi)外都研究和裝備有浮橋系列裝備和干溝橋系列裝備，浮橋系列裝備主要用于渡過江河障礙，干溝橋系列裝備主要用于克服溝壑障礙。隨著軍事任務(wù)多樣化的要求，需要創(chuàng)新發(fā)展多功能交通保障裝備，著力提升單裝機(jī)動工程保障效能，增強(qiáng)裝備“一專多能”的保障能力，提高裝備利用效率。

另一方面，隨著應(yīng)急救援和保障交通的需要，上述軍用裝備進(jìn)行了大量民用化改造。但是在遇到道路損毀等干溝障礙和江河湖泊等水上障礙時，需調(diào)用多種裝備進(jìn)行保障，裝備種類較多、協(xié)調(diào)組織困難、救援相對效率較低，因而需要研發(fā)出“一專多能”、多用途、多功能的應(yīng)急橋梁裝備。

應(yīng)急交通保障橋梁的下一代發(fā)展方向應(yīng)是將浮橋系列裝備和干溝橋系列裝備結(jié)合起來，研發(fā)一種水陸兩用橋梁裝備，既可以在陸地上快速架設(shè)機(jī)械化橋梁，又可以在水上快速架設(shè)成漕渡門橋，即可用滿足軍事需求，又可以滿足民用應(yīng)急救援要求，實現(xiàn)一橋多用、滿足軍民兩個市場的多功能應(yīng)急交通保障橋梁裝備。

2 國內(nèi)外應(yīng)急橋發(fā)展現(xiàn)狀

目前，水陸兩用橋已成為美國、法國等軍事發(fā)達(dá)國家軍用應(yīng)急橋梁的發(fā)展重點之一。

2.1 美軍未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)擴(kuò)展溝壑渡越理念

美軍針對未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)提出擴(kuò)展溝壑渡越理念（Augmented Gap Crossing Concepts）（見圖1），采用復(fù)合材料橋來伴隨保障未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)克服水障。在這個項目中，重要的概念是提出了一橋多能，既可以克服干溝，又可以克服河流。

在未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)擴(kuò)展干溝渡越理念中，當(dāng)需要克服干溝時，運載車可以運載兩節(jié)橋節(jié)或是三節(jié)橋節(jié)，根據(jù)溝壑寬度選擇架設(shè)橋節(jié)的數(shù)量。當(dāng)需要克服河流時，利用運載車上的充氣設(shè)備對橋節(jié)攜帶的浮筒充氣，然后將浮筒置于水面，再架設(shè)橋節(jié)于浮筒之上，達(dá)到克服水障的目的。

2.2英軍APFB可空運門橋系統(tǒng)

英軍APFB可空運門橋系統(tǒng)基于威廉姆斯·費爾雷工程公司（WFEL）已經(jīng)相當(dāng)成熟的中桁橋技術(shù)，整套系統(tǒng)包括：中桁橋門橋、單層加強(qiáng)型中桁橋、空中部隊中桁橋、空中部隊中型桁架跨線橋。APFB能夠承載35軍用荷載級的履帶式或輪式車輛，可以在干溝和河流上架設(shè)橋梁，作為跨線橋或是自由尺寸的門橋系統(tǒng)部署。APFB能使用自備拖車運輸，或是在DROPS平板卡車或標(biāo)準(zhǔn)ISO集裝箱中運輸;能由C-130“大力神”運輸機(jī)運輸，由直升機(jī)吊運或放置在中型預(yù)應(yīng)力平臺（MSP）上進(jìn)行空投?？煽者\門橋系統(tǒng)的模塊化特性滿足了部隊對橋梁機(jī)動性和靈活性的要求。

2.3法國多功能水陸快速橋

為了提高沖擊橋的保障效能，法軍發(fā)展了Libris輕型一體化架橋系統(tǒng)，它綜合集成了軍用干溝橋和舟橋的功能，具備同時克服中小干溝和河流障礙的能力。

2.4 我國應(yīng)急橋發(fā)展現(xiàn)狀

我國研發(fā)了多種型號的浮橋和干溝橋裝備，并且大量裝備部隊，還在民用應(yīng)急救援領(lǐng)域進(jìn)行了大量應(yīng)用，但目前我國相關(guān)單位還在進(jìn)行技術(shù)探索，沒有研發(fā)出水陸兩用橋梁裝備。

為了順應(yīng)下一代裝備的發(fā)展需求和填補國內(nèi)空白，本文提出了一種用于應(yīng)急救援的車載水陸兩用橋的技術(shù)構(gòu)想。

3研究內(nèi)容以及技術(shù)構(gòu)想

3.1研究內(nèi)容

研發(fā)水陸兩用橋，主要研究和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有：橋跨總體結(jié)構(gòu)技術(shù)、水陸通用架設(shè)技術(shù)、高流速下水上動力匹配技術(shù)。

水陸兩用橋的主要研究思路有兩種，一種是在干溝橋的橋跨和架設(shè)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，主要是將開放式橋跨改造為封閉式結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)加裝氣囊，增加浮力和水上穩(wěn)定性，再利用干溝橋的架設(shè)技術(shù)向水面進(jìn)行架設(shè)，如美國的美軍未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)擴(kuò)展溝壑渡越理念（見圖1）和法軍Libris輕型一體化架橋系統(tǒng)（見圖3）。

另一種是在自行門舟橋的橋跨和架設(shè)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，主要是將橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，增加抗彎能力，以適應(yīng)干溝橋的通載需要，然后在自行門舟橋承載底盤上面加裝架橋系統(tǒng)，以適應(yīng)干溝橋的架設(shè)需要，如英軍APFB可空運門橋（見圖2）。

3.1.1橋跨總體結(jié)構(gòu)技術(shù)

干溝橋和浮橋的橋跨是兩種不同的承載體系，橋跨總體結(jié)構(gòu)方案的確定涉及諸多復(fù)雜關(guān)系的處理，如水上和陸上性能的關(guān)系，裝車單元的重量與體積的關(guān)系，強(qiáng)度與吃水、水動力穩(wěn)定性的關(guān)系以及裝備全壽命的效費比關(guān)系等。

在干溝橋的橋跨基礎(chǔ)上進(jìn)行研究時，主要是將橋跨結(jié)構(gòu)封閉，在兩側(cè)加裝氣囊，增加浮力和水上穩(wěn)性，適應(yīng)水上承載需求。在浮橋的橋跨基礎(chǔ)上進(jìn)行研究時，主要是增加橋跨截面，或者增加張弦系統(tǒng)，增強(qiáng)強(qiáng)度和抗彎能力，以適應(yīng)干溝橋的通載需要。

經(jīng)過分析對比，將干溝橋橋跨進(jìn)行封閉，加裝氣囊只需要加裝一套充氣系統(tǒng)，相對來說結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟。

3.1.2水陸通用架設(shè)技術(shù)

浮橋的架設(shè)一般在運載車上面加裝一套泛水機(jī)構(gòu)，將橋節(jié)滑動入水，在水中展開，形成浮橋（多車相連）或者漕渡門橋（單車），如美國新型IRB帶式舟橋的舟車。

自行門舟橋采用兩棲底盤，直接入水，再橋跨展開，形成浮橋（多車相連）或者漕渡門橋（單車），如德國M3自行舟橋。

浮橋（含自行門舟橋）運載車進(jìn)行浮橋架設(shè)技術(shù)成熟，但是進(jìn)行干溝橋架設(shè)時，缺乏干溝橋的架設(shè)機(jī)構(gòu)，加裝時存在空間受限、與舟體干涉、重量超限等問題，架設(shè)時，存在橋跨不好展開、架設(shè)無法保持平衡等問題，解決起來較為困難。

干溝橋大部分采用平推式架設(shè)，橋跨和架設(shè)機(jī)構(gòu)相互嵌套，架設(shè)技術(shù)成熟，安裝空間、架設(shè)時的平衡問題都得到了很好地解決，在水域架設(shè)，岸坡和水的浮力、流速會對架設(shè)平衡產(chǎn)生一定影響，只需要解決此類問題即可實現(xiàn)渡橋架設(shè)。

由此可見，采用干溝橋的架設(shè)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)時，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。

3.1.3高流速下水上動力匹配技術(shù)

門橋在水上航行時，門橋的尺度和線型、動力系統(tǒng)的選擇和匹配問題，成為漕渡功能實現(xiàn)的關(guān)鍵因素，特點是要在2.0米/秒以上的高流速下動力匹配問題更為突出。

傳統(tǒng)的浮橋漕渡時依靠汽艇提供動力，如79式帶式舟橋、三代重型舟橋，自行門舟橋依靠自身的兩棲底盤提供動力進(jìn)行漕渡，如德國M3自行舟橋，動力舟橋是在舟體側(cè)面安裝船用舷外機(jī)提供動力，舟體和水上動力一體化，如法國和英國的PFM自推進(jìn)舟橋和國產(chǎn)動力舟橋。

相對舟橋來說，干溝橋的橋跨不帶動力單元，在進(jìn)行渡橋架設(shè)時，不但要進(jìn)行橋體封閉設(shè)計，加裝氣囊等，還要在橋跨上面布置一套動力系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)緊湊（橋跨內(nèi)部空間有限）、重量輕（影響架設(shè)平衡）、推力大（適應(yīng)高流速）。

經(jīng)過對推進(jìn)方式的論證，軸流式噴水推進(jìn)器可以安裝在橋跨內(nèi)部，滿足空間和重量要求，技術(shù)上可行。

3.2技術(shù)構(gòu)想

本文通過分析論證，提出的用于應(yīng)急救援的車載水陸兩用橋技術(shù)構(gòu)想如下：

整套裝備由運載車、架設(shè)系統(tǒng)、橋跨、充氣系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。

運載車采用重型越野底盤，一輛車可以獨立承載一套橋跨系統(tǒng)和架設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行運輸;架設(shè)系統(tǒng)安裝在底盤車上面，借鑒了干溝橋的架設(shè)原理，可以完成橋跨干溝橋和渡橋的架設(shè)和撤收;橋跨采用三折式結(jié)構(gòu)，由一個中橋節(jié)和兩個端橋節(jié)組成，橋節(jié)間通過單雙耳接頭連接，可以展直或者折疊，橋跨為全封閉結(jié)構(gòu)，兩側(cè)加裝有氣囊，提供水上浮力，滿足干溝橋和渡橋的兩種承載要求;充氣系統(tǒng)主體布置在運載車上，管路、控制閥組以及補氣系統(tǒng)布置在橋跨上面，能夠完成充氣、反向抽氣和補氣功能;動力系統(tǒng)布置在橋跨艙體內(nèi)部，進(jìn)行水上推進(jìn);液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)由車載部分和橋跨部分組成，完成車上和橋跨各機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動和控制，如圖4所示。

作為水上漕渡門橋使用時，充氣系統(tǒng)通過對橋跨兩側(cè)氣囊充氣增加橋體寬度和浮力，通過架設(shè)機(jī)構(gòu)向水中進(jìn)行架設(shè)，啟動動力系統(tǒng)機(jī)動進(jìn)行航行，利用橋跨電控系統(tǒng)進(jìn)行操控，實現(xiàn)水上漕渡功能，如圖5所示;作為干溝橋適應(yīng)時，氣囊折疊，動力系統(tǒng)關(guān)閉，通過架設(shè)機(jī)構(gòu)直接向?qū)Π都茉O(shè)，實現(xiàn)干溝橋的通載功能，如圖6所示。

4總結(jié)

本文通過對水陸兩用橋的市場需求、研究現(xiàn)狀以及研究內(nèi)容進(jìn)行分析，對橋跨的承載問題、通用化架設(shè)問題、水上動力問題等有了初步的解決方案，提出了一種用于應(yīng)急救援的車載水陸兩用橋的技術(shù)構(gòu)想。后續(xù)可以深入研究，對性能進(jìn)一步拓展，研究橋跨的連接技術(shù)，兩套橋跨架設(shè)一座較長的干溝橋，或者多套橋跨在水上架設(shè)一座浮橋等。

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