一种野营可循环水处理淋浴车的设计及应用

刘虎桢

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225101)

0 引 言

野营可循环水处理淋浴车是为陆军开发的一种后勤设备，采用超滤膜过滤技术，在国内淡水处理领域属于先进技术。野营可循环处理淋浴车不仅可以用于军事方面，还可以用于地址勘探、旅游服务和石油开采等后勤服务。

1 车身的简要结构

野营可循环水处理淋浴车由东风系列载货货车、柴油发电机和方舱组成，车载式军用方舱安装于东风汽车的车架上，柴油发电机位于车头与设备方舱之间，为淋浴车提供电力。方舱分为2个部分：设备间和淋浴间。设备间由净水水箱、膜处理设备、水泵、加热器等设备组成。淋浴方式有2种：当水源干净时可直接泵入净水水箱进行加热淋浴；当水质较差或者缺水时便通过水处理设备对水源进行处理循环利用。其三维示意图如图1所示。

图1 野营可循环水处理淋浴车三维示意图

1.1 舱体结构

舱体采用标准方舱结构形式，外形尺寸为长5 000 mm×宽2 438 mm×高2 600 mm。舱体采用板片拼装结构，整舱外蒙板采用1.5 mm厚的整张防锈铝板，设备舱内蒙板采用1.5 mm厚的整张防锈铝板，淋浴舱内蒙板采用1 mm厚的不锈钢镜面板，中间填充聚氨脂发泡材料。板片骨架由钢方管切削加工，达到图纸规定尺寸后，通过工装定位，采用二氧化碳气体保护焊接；内、外蒙板均进行防锈处理。采用这种工艺制作的板片，表面平整、美观，耐物理冲击，每平方米表面不平度不大于2 mm；聚氨脂发泡材料厚度均匀、填充饱满、粘接牢固，具有较高的载荷比，热传导系数不大于1.5 W/m2·℃[1]。

舱体合拢时，在板片端面之间采用钢质弯角件连接，以保证板片之间连接强度。板片与板片的内拼角处安装铝质内压条，外拼角处安装直角形铝质包角，采用铆钉连接的方式，起到紧固、密封及装饰的作用。板片合拢形式如图2所示。

方舱通过运输车自带旋锁机构进行连接运输，方舱角组件及旋锁结构均为国际集装箱标准结构。

方舱与运载平台连接如图3所示。

图3 方舱与运输平台连接结构示意图

1.2 方舱内部布局

方舱内部分为2个舱室：设备舱室、淋浴舱室。设备舱室内有净水水箱、加热器、膜处理设备、过滤器水泵等设备。淋浴间尺寸为2.2 m×1.6 m，有3个淋浴喷头，可供3人同时淋浴使用。淋浴间配有换气风扇和衣帽柜，其效果图如图4所示。

图4 方舱内部布局

2 淋浴车配电及接地

2.1 供电系统设计

整车的供电系统分为2种方式：一种是由市电通过专用航空插头经配电箱引入舱内供电；另一种是由车载柴油发电机通过柴油机发电直接给舱内供电，保证舱内用电供暖和热水的供应。

2.2 方舱照明及布线

为了给工作人员创造一个良好和舒适的工作环境，使视觉疲劳和视觉差错率减到最低程度，保证视觉功能得到充分发挥，为此我们对照明系统进行了优化设计，设备舱选用绿色环保的LED照明灯作为照明灯具，淋浴舱选用防水照明灯具。为操作方便，照明灯控制开关安装在舱门附近。

舱体内布线设计按以下原则进行：

(1) 舱体内所有照明、插座及风机电源线采用暗线方式布设，在舱体壁内走线，其余线缆走明线，通过走线槽布设；

(2) 电源、信号走线用走线槽分别布设，并且空间距离尽量远离，利用其空间隔离度，减少电源信号对通信的干扰；

(3) 所有线缆根据走线要求，起止端加有标识，以便维修。

2.3 接地系统

为保证整车用电安全，按照国标813955-92要求采用TN-S的保护形式，接地线接在电源转接板上的接地线柱上，接地电阻不大于4 Ω，在每次供电前必须做好接地工作后才能供电。

3 淋浴系统设计

3.1 淋浴车水循环系统设计

如图5所示，地表三类水源由潜水泵吸至待处理水箱，经毛发收集器、粗精过滤器，进入膜处理装置进行最终净化，净化处理后的净水进入净水水箱，净水水箱的水分为2股，一股加热再经流量混合阀与另外一股冷水混合供淋浴使用。市政管网自来水通过舱体进水口可直接向车内净水水箱加水。淋浴间污水经过地漏进入待处理水箱，当水源不够使用时，通过水循环处理循环使用[2]。

图5 水循环系统

3.2 膜处理设备

淋浴车的水循环系统采用超滤水处理设备，该设备是以压力为动力的膜分离设备，通过膜表面的微孔筛选可将直径0.002～0.1 μm之间的颗粒和杂物截留[3]。

超滤水处理设备中的膜采用中空纤维超滤膜，通过垂直交叉流过滤的方式对杂物及大分子进行过滤可进行有效的过滤和清洗。同时当过滤过程中发现压力过大时，对中空纤维超滤膜进行反冲洗，这时将滞留在膜上的杂物反冲入废水箱体中进行集中回收处理[4]。

超滤水处理设备具有寿命长、通量大、成本低等特点。

3.3 供暖设计

淋浴车在低温状态下保证水不结冰，需要舱内有供暖系统，利用柴油发电机发的热加热方舱，加热方式为相互隔绝密闭双通道，有很高的安全性。当供热不足时可通过空调补足。这样可以减少能耗，并且提高淋浴车的独立性。

3.4 换气及供热设计

淋浴间换气要求每小时8次，在淋浴间加装进气轴流风机，给风量为1.05 m3/min，淋浴间容积6.4 m3，每小时换气8次。每分钟换气量为6.4×8/60=0.853 m3/min，进气风机排风量为1.05 m3/min>0.853 m3/min满足要求。

根据Q=q(TL-TH)，考虑20%的余量，最小供热量为19 490 kcal/h，日淋浴人次能力可达95人/日。

4 结束语

野营可循环处理淋浴车是一款独立性较强的后勤车，是为保障野战条件下部队官兵淋浴而设计的后勤装备。本车可独立使用自身携带的发电机和外部提供的电力及净化后的水完成保障工作，可将河、库中的水泵入设备中净化处理后进行使用，也可直接使用市政管网和其他装备的供水。

该车不仅可以保障陆军后勤，还可以作为地质勘测、旅游野营、石油开采等服务后勤。