浅谈水雷产品总体包装箱设计

张利军

（海军装备部，山西 太原 030027）

引言

水雷产品的总体包装箱是为了保护水雷产品，方便其运输、装卸操作、储存，有利于部队在库房或技术阵地对产品使用操作和管理活动。水雷产品的总体防护包装可以增强库存水雷装备对各种不良因素的抗御能力，提高库存水雷装备的保障性。随着我国水雷武器系统向着机械化、信息化方向发展，作为传统水雷产品的总体防护包装保障设备的包装箱，其设计及使用操作已不能适应我军水雷现代化使用保障需求。因此水雷产品包装箱发展必须在设计理念上有所突破，在新材料、新技术、新工艺等领域有所应用，在总体结构设计上有所创新，以满足部队在使用过程中对防护包装操作便捷、快速，不需过多工具、省时省力、维护方便等更高保障要求。

1 国内水雷产品总体包装箱现状

我国水雷产品种类众多，其总体防护包装结构主要根据产品外形尺寸、结构特点、储运、装卸、使用条件及订购方要求等进行设计，因此总体包装箱的品种也多种多样，结构上也千差万别，虽然不同水雷其总体防护包装各异，但其都要满足水雷全雷或水雷分段的防护、运输及储存要求，同时在水雷产品整个寿命周期内实现充氮密封使用要求。目前国内水雷产品总体包装箱多采用钢制材料，在总体结构上采用圆筒或近似圆筒结构形式，按箱体主体结构可分为二类：第一类是箱盖和箱体采用上下或前后对分结构形式，一般较短的全雷总体包装箱或分段包装箱采用该结构模式；第二类是采用三段对接结构，两端一般为可方便拆分结构，全雷重心应在中段模式，一般全雷较长时采用该结构方式。若按水雷产品从包装箱内的进出方式分，也可分为两类：第一类是导轨式，包装箱内置导轨，外面配备托架（外置导轨），内外导轨对接后产品才能进行进出箱操作；第二类是托平车式，即产品从包装箱内拖出后直接放置到托平车上，然后再由托平车近距离转移或直接由吊车吊装作业［1］。

2 当前存在的主要问题

水雷总体包装箱的特点是要保证水雷产品在全寿命周期内的运输、储存及保护功能，另外由于水雷产品在使用过程中一般要进行小修、中修和大修，这就意味着水雷产品在贮存周期内，经常需要从总体包装箱内取出进行技术检查和维护保养，有时要完成必要的转级任务，因此其在部队使用操作的频次较高，容易出现一些问题，如：包装箱与托架对接操作困难；包装箱导轨强度设计不足导致箱体变形，影响产品进出箱正常操作；产品出现漆层剥落、锈蚀；包装箱盖打开时笨重不便取下，需双人抬动；包装箱使用维护不方便等。

出现上述问题的原因主要在以下几个方面：一是保障性要求不明确，由于保障要求在项目研制过程中还没有被当成硬指标，没有与产品性能要求同等对待，因而存在保障性分析不规范、保障性的定量要求和定型要求不完整、不明确的问题；二是重视不够，保障资源没有与产品装备同步研制，产品研制部门往往到产品研制后期，才开始组织设计人员进行有关总体包装箱设计工作，研制工作滞后；三是未进行充分验证工作，由于总体包装箱研制工作开始较晚，而设计定型时又要求与装备同步进行定型考核，因此其设计制造周期缩短，导致样机未能按相关标准进行充分的理论计算仿真分析、功能性试验验证考核，以及发现问题后进行的设计改进和完善工作。

3 水雷总体包装箱设计

随着现代科学技术水平提高，新技术、新材料、新工艺在水雷行业上广泛应用，以及我军武器装备现代化对保障设备新的需求，水雷总体包装箱的研制也向着实现“保障好、好保障”的方向发展，水雷总体包装箱在满足功能前提下，更注重提高保障资源的效率，即达到产品在全寿命周期内使用维护过程中操作人员少、操作时间短、使用工具少、方便快捷、维护方便的要求。因此水雷总体防护包装箱要达到武器装备现代化新的需求，必须在设计上更加注重以下几个细节方面的设计创新［2］。

3.1 开箱方式

目前国内水雷基本上都采用金属圆筒端面密封形式总体包装箱，该结构具有密封端面小、机加工艺简单、易于密封等特点，但该结构的总体包装箱的前端盖和主箱体之间连接多为螺栓紧固方式。在包装箱整个开箱过程中，操作者需要随身携带工具，拧下不同位置的多个螺母，尤其包装箱底部贴近地面的位置，操作起来十分不便，无法满足部队进行快速技术准备使用要求。为避免现役产品包装箱开箱操作需要依靠工具这样费时费力的不足，在总体包装箱开箱方式上应进行创新性设计工作，如采用结构更加科学合理的凸轮旋转机构或连杆推拉机构的前端盖结构模式。

3.2 产品进出箱结构方式

国内水雷产品进出总体包装箱结构模式基本为导轨式和托平车两种方式。导轨式结构在产品进出包装箱操作过程中需要配备托架或外接导轨，为保证托架的稳定性、强度和刚度，一般托架制造的都较重，需要2～4人抬动与包装箱对接，费时费力；而托平车式结构虽然操作简便，但与包装箱之间对接后定位比较困难，需要反复多次后才能准确对接定位。上述两种水雷产品进出总体包装箱结构模式都存在操作复杂、保障时间长、占用空间大等缺陷，也是包装箱装备部队后反映比较多的问题之一，因此需对水雷进出包装箱结构设计进行优化、创新，如采用多功能一体化托架结构设计、大开盖箱体结构设计等，以满足部队训练使用过程中快速技术准备需要。

3.3 产品在箱体内定位和限位结构

产品在箱体内定位和限位结构是水雷总体包装箱设计过程中的重要环节，其目的是保证水雷总体包装箱固定在合理位置，防止其滚动和移位。定位和限位结构设计的好坏直接影响到产品的运输过程、操作过程是否使用各种工具、进出箱操作时间等，因此在该结构设计过程中应着重考虑水雷产品与包装箱之间的自动找正定位，合理使用一些标准件，如合成纤维收紧器等，使产品在箱体内定位、限位以及进出箱操作都不使用工具，易于获得方便、快速的技术保障。

3.4 检测箱体内环境参数的仪表系统

水雷总体包装箱箱根据有关保障要求，一般都在其前端盖上设计有检测和显示包装箱内部气压、温度、湿度的仪表系统，可以在不泄压条件下自动监测和显示，方便部队随时掌握水雷产品储存的环境条件。该种设计在部队实际使用过程中，经常反映存在拆卸、计量、维护不方便的问题，造成人力、物力及财力的浪费；并且随着部队信息化建设，远距离对水雷产品储存环境的实时监测、控制及信息储存成为现实，因此水雷总体包装箱仪表系统设计也应不断满足部队新的保障需求，如：采用温湿度压力三合一仪表、配备高精度计量仪器进行定期计量、校调等。

3.5 箱体结构及新材料

水雷总体包装箱箱体结构及选用材料直接影响其强度、密封性能、重量及进出箱操作性能，是包装箱设计过程中应重点考虑的环节。目前国内水雷总体包装箱基本上都采用金属圆筒端面密封形式，该结构虽有工艺简单、易于密封等优点，但也存在装卸操作需要配备托架、占用空间大、操作时间长、机动保障对地面和设备要求严格等不足。随着新技术、新材料、新工艺在产品包装领域的广泛应用，以及大平面密封技术的突破，水雷总体包装箱箱体结构设计应根据产品结构特点，结合防护包装总体设计要求，设计科学合理的箱体结构，如金属或非金属大开盖结构、金属方形端面密封结构等，不拘泥于传统的金属圆筒端面密封结构模式。在箱体材料的选用上，传统的水雷总体防护包装箱多采用Q235钢板，该钢材虽有易于机械加工、价格便宜等特点，但随着新材料的应用，其在强度、刚度等方面存在的不足逐渐凸显，已有被Q345、高强板、高强铝合金、增强纤维玻璃钢等材料代替的趋势。

3.6 各种专用阀门

水雷总体包装箱一般都在前端盖或后端盖上设计有充气阀、安全阀、排气阀等专用阀门。充气阀通常为单向阀，在气压低时自动关闭，其设计应考虑通用性及与充气接头快速连接；安全阀具有自动泄压功能，当包装箱内气体压力超过规定值时，安全阀自动打开将气体排出，避免箱体内压力过大造成箱体破裂等不安全事故，其设计应考虑通用性、最大通径及阀值；传统包装箱的排气是靠操作人员用工具压住排气阀的阀芯排出箱体内氮气，操作过程费时费力，还需使用工具，因此排气阀在设计时应考虑其操作的便捷性、可靠性，如：可采用具有自锁功能的手排阀等。

3.7 隔热防晒、防雷击、防水、防碰撞等功能

随着对水雷产品总体防护包装新的保障需求，总体包装箱在设计过程中也要考虑其隔热防晒、防雷击、防水、防碰撞等功能要求，以提高包装箱在运输、环境适应、野外机动保障等方面能力。

4 有关计算及试验验证项目要求

由于对水雷产品总体包装箱保障设备研制重视程度不够，产品研制组往往到产品研制后期，才开始组织设计人员进行有关总体包装箱设计工作，因此导致其设计制造周期缩短、产品结构模型及试制样机没有充足时间按相关标准进行理论计算仿真分析、功能性试验验证等考核，以至于总体包装箱在提供部队使用后发现在产品设计及试验验证环节存在的问题，影响了装备正常使用和维护。因此总体包装箱在有关验证项目环节上，应注重样机试制前结构模型的理论计算、仿真分析和样机试制完成后试验验证工作。

4.1 理论计算及仿真分析

水雷产品总体包装箱在结构设计完成后，一般应按其在静态载荷和动态载荷条件下进行箱体结构的强度、刚度分析计算，通常要建立产品结构的三维模型，按照国军标有关环境试验要求进行三层堆码、冲击强度、振动强度的仿真分析计算，满足设计要求后再进行样机试制工作，同时仿真分析计算结果也可以与样机试制完成后试验结果进行进一步对比、分析。

4.2 试验验证项目及要求

对有密封性要求的总体包装箱，应进行密封性能试验。

强度试验应按总体包装箱技术条件规定压力对包装箱抽真空进行外压强度试验和加内压进行内压强度试验，包装箱应无变形和破坏。

总体包装箱的堆码试验可以按照GB／T

48 57.3《包装运输包装件静载荷堆码试验方法》规定执行。

总体包装箱样机试制完成后通常应与水雷产品进行装配适应性试验，包括：装箱操作、出箱操作、水雷产品与包装箱定位紧固、装箱及出箱使用工具情况、是否符合人机工程等。

总体包装箱的起吊和栓系装置均应进行试验，试验可以按照GJB2017《专用包装容器设计准则》有关规定执行。

总体包装箱应进行公路运输试验。

总体包装箱还应进行机械装卸试验。试验可以按照WJ2055《军用包装试验方法机械装卸试验》有关规定执行。

5 结语

本文针对国内水雷产品的总体包装箱在部队使用维护过程中出现的问题和不足，提出了水雷产品总体包装箱在设计阶段应注重创新设计的开箱方式、产品进出箱结构方式、箱体结构及新材料等方面内容，同时对总体包装箱在理论计算及仿真分析、样机试验验证项目要求进行了阐述，使水雷总体包装箱保障设备适应我国水雷武器系统现代化使用保障需求，对同类水雷产品总体包装箱设计、试制及试验具有一定的借鉴作用。

［1］ 佘湖清.水雷总体技术［M］.北京：国防工业出版社，2009.

［2］ 丛晓霞，徐起贺.机械创新设计［M］.北京：北京大学出版社，2008.