扩展方舱扩展结合部电磁屏蔽设计

吴长伟　范雪峰

铁岭陆平专用汽车有限责任公司 辽宁铁岭 112001

扩展方舱扩展结合部电磁屏蔽设计

吴长伟范雪峰

铁岭陆平专用汽车有限责任公司 辽宁铁岭 112001

1　前言

方舱电磁屏蔽关键是如何让方舱形成一个封闭壳体。目前，国内外固定方舱处理手段已经非常成熟，主要控制点是门、窗等孔口的处理。扩展方舱相对于固定方舱可以有效增加空间和使用面积，大大提高方舱的使用效率，增加电磁屏蔽功能，可有效解决扩展方舱在指挥、通信、侦察、干扰等领域的应用难题。其主要控制点除了门、窗等孔口位置外，重点是扩展结合部的电磁屏蔽控制。

2　组成

电磁屏蔽扩展方舱收拢状态外型尺寸（长×宽×高）：6 058×2 438×2 438，mm；展开状态外形型尺寸（长×宽×高）：6 058×4 366×2 438，mm；扩展舱长为5 000 mm；主要由左扩展舱、右扩展舱、固定舱、折叠底板、扩展助力机构和压紧装置等组成（如图1）。总扩展容积满足国军标规定大于1.8 m3的标准。

图1　方舱组成

3　展收原理

3.1展开

方舱展开时（如图2），先将方舱调整平衡，再打开扩展舱固定锁，拉动扩展舱即可展开；扩展完成后，启动压紧装置，锁定扩展舱和压紧屏蔽密封。在扩展过程中，扩展舱是通过底部滚轮在轨道上面滚动的，可以有效地减小运动阻力。

图2　方舱展开结构

3.2收拢

折叠底板与两侧扩展舱根部通过铰链连接，方舱收拢时，折叠底板向上抬起折叠。由于展开状态时，折叠底板处于展平状态，收拢时折叠底板存在死点，需要先将折叠板向上拉起，越过死点方可收拢。方舱收拢时，卸下压紧装置，用手拉起固定舱内折叠底板，再将扩展舱推入固定舱内，卸下滚轮，再将扩展舱用固定锁锁紧。

4　关键技术及结构

4.1电磁屏蔽密封设计

扩展方舱门窗孔口的屏蔽处理也与固定方舱一致，关键是如何解决扩展孔口结合部的电磁屏蔽密封。为保证扩展后电磁屏蔽指标要求，扩展舱与固定舱结合部位采用啮合形式，啮合部位形成回宫格结构，造成电磁波无法直线穿透，从而削弱电磁波能量。为增加结合部位导电性能，形成等势体，在啮合部位，安装一道橡胶芯丝网屏蔽条和屏蔽簧片，这样双扩展舱扩展后与固定舱形成一个封闭厢体，确保了方舱的电磁屏蔽效果。

4.1.1屏蔽条和屏蔽簧片

由于扩展孔口大于5 m，扩展舱与固定舱接合部位存在一定的平面挠度和对角线差，会造成扩展舱与固定舱结合部位的结合不均匀。为保证接合部位有效结合，在固定舱框口内侧安装一条屏蔽型簧片和橡胶芯丝网屏蔽条，通过两者的弹性伸缩，可以弥补结合不均匀（如图3）。屏蔽型簧片通过螺钉与框口连接，橡胶芯丝网屏蔽条直接嵌入框口牙槽内，方便维修更换。扩展舱展开时，扩展舱端部压框先压在簧片上，实现第一层屏蔽密封，随着进一步扩展压缩，压框内边接触屏蔽条，实现第二层屏蔽密封，当压框全部压在屏蔽条和簧片上之后，整个框口就形成了良好的电磁密封。另外，屏蔽型簧片和橡胶芯丝网屏蔽条均具有弹性和记忆功能，并可以互补。

图3　扩展口电磁密封结构

4.1.2固定舱、扩展舱电磁屏蔽

固定舱、扩展舱各壁板之间连接全部采用高导电金属材料接触，并做抗氧化处理；框体与蒙皮之间全部采用拉铆方式连接。

4.1.3固定舱与扩展舱连接部位压紧

簧片和屏蔽条压缩弹性会产生反作用力，导致扩展舱与固定舱不能有效连接。因此，在扩展舱外部安装了一套可调节的压紧装置（如图4）。扩展舱展开后，顶撑机构固定在扩展舱外部端面滚轮运动轨道内，通过调整其伸缩，顶滚轮端面向外侧顶扩展舱，实现方舱在啮合部位屏蔽条的压紧。

图4　压紧装置

4.2助力装置

在不考虑摩擦力的情况下，方舱扩展和收拢时折叠板水平分力随夹角α变化曲线为余切函数曲线，夹角增大，折叠板水平分力减小，方向向外。受力分析如图5所示：

图5　受力分析图

式中，F为折叠板水平分力；G为折叠板重力；α为折叠板与水平面夹角。

为确保1～2人即可操作，实现方舱扩展及收拢，克服折叠板运动造成的影响，本方舱设计了一套弹簧助力装置辅助扩展方舱的收拢，从而抵消折叠板的运动变化产生的分力（如图6）。这样人工操作只需克服扩展舱运动时底部滚轮滚动摩擦力即可。

图6　助力弹簧拉力与折叠板水平分力示意图

助力装置由顶升弹簧装置和拉力弹簧装置组成（如图7、8）。两种装置均安装在方舱折叠底板下方。顶升弹簧用于将折叠底板顶起，力量设置在与折叠底板重力平衡状态，解决了方舱收拢时的折叠底板死点问题；拉力弹簧装置通过弹簧压缩，使折叠底板的重力与弹簧的弹性势能接近平衡，解决了收拢方舱时推力过大而无法操作的问题。

图7　顶升弹簧装置原理

图8　拉力弹簧装置原理

折叠底板重力直接影响水平分力，在设计助力装置时，折叠底板自重经过了仔细校核。由于弹簧弹力与压缩量成正比，弹力曲线只能趋近于折叠底板水平分力曲线，无法完全平衡折叠板水平分力，故在设计和制造弹簧时，控制弹簧刚度和使用行程尤为重要。

5　工艺控制

方舱各部位连接主要是搭接，为保证良好的电磁屏蔽效果，对接缝、孔口均要进行有效处理。

a. 搭接表面清洁时需要用酒精等有机试剂擦除灰尘和铁屑等，保证搭接金属平面充分连接成一体。

b. 去除搭接表面不导电的保护镀层（如阳极氧化）。

c. 屏蔽密封条在周转过程中需要用塑料袋包装并保持清洁，不能在地上拖拽；安装时，屏蔽密封条需要用试剂擦试干净，保证与沟槽接触严密，同时用屏蔽条本体将接缝缝合。

d. 通过工装控制加工质量，确保孔口尺寸偏差在允许范围内。

6　防雨防尘密封

方舱收拢时，通过固定在扩展端板内侧周圈的密封条密封，同时，外部加装集装箱锁进行锁紧，以确保密封条能够压实密封。方舱展开时，通过固定在扩展舱根部周圈的密封条密封。收拢时密封条为“O”字型，为嵌入安装；展开时的密封条为“山”字形，通过压板压装。两种密封条均具有耐盐、耐油、耐酸碱、耐压等性能，弹性好，使用温度-45℃～+70℃。其密封形式如图9、10所示。

图9　收拢密封

图10　扩展密封

7　试验情况

该方舱试制完成后经过了淋雨、短途转运、1 000 km路跑、200次展收、3 t加载，以及1个月、3个月、半年存放等多项试验的测试，其电磁屏蔽指标在频段150 kHZ～6 GHz，均达到40 dB以上。

8　结语

通过该方舱的研制，扩展方舱电磁屏蔽性能良好，解决了扩展方舱因无屏蔽性能而无法在指挥、通信领域拓展应用的技术难题。该项技术已经获得实用新型专利，授权公告号：CN202528894 U.

［1］ GJB 20008-1991.军用通信车电磁兼容性规范［S］。

［2］ GJB 870-1990.军用电子设备方舱通用规范［S］。

［3］ 成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2007。

［4］ GJB 5469-2006.扩展方舱通用规范［S］。

［5］ GJB 6875-2009.军用电子设备方舱屏蔽效能测试方法［S］。

Electromagnetic Shielding Design for Connection Part of Expandable Shelter

WUChang-weietal

通过设计扩展方舱扩展结合部的电磁屏蔽结构，突破扩展厢体与固定厢体电磁密封关键技术，实现扩展方舱真正意义上的电磁屏蔽。

扩展方舱 电磁屏蔽 试验情况

This paper breaks through the key technology of electromagnetic sealing between expandable compartment and fixed compartment by means of redesigning the electromagnetic shielding structure of the expanding connection part of the expandable shelter， thereby， realize a real electromagnetic shielding for the expandable shelter.

expandable shelter； electromagnetic shielding； test state

U469.6+93.02

A

1004-0226（2016）03-0097-03

吴长伟，男，1980年生，工程师。现从事方舱、移动实验室、特种车研发设计。

2015-11-26