通道方舱的优化设计

通道方舱的优化设计

0式通道镁结构通常，嵌入式医院系统采用开放通道系统。我军自主研发的一代和二代方舱医院系统的通道均采用的是可伸缩式通道篷结构,即固定方舱一侧附带与之相连的伸缩式通道篷。通道的宽度为1400mm、长度为1000~1500mm可调,通道篷为单层篷布。受结构限制,该种通道的作业面积和空间相对小,保温性及密封性相对低。为适应新一代方舱医院系统对作业环境及其他性能等的要求,急需研制新型扩展通道方舱。1公共通道平台扩展通道方舱用于连接各医疗功能方舱。扩展状态为医疗方舱系统搭建公共通道平台,为系统提供主通道及各功能舱连接通道,使各医疗功能方舱形成闭式系统。撤收状态为通道篷及其附属装置、活动通道模块及其附属装置、正压模块等设备设施提供存放空间。1.2通道的保温性及密封(1)通道作业面积:主通道内部宽度不小于2800mm,与各医疗功能方舱的连接通道内部宽度不小于1300mm。(2)保温性及密封性:在-41℃的环境条件下取暖装置在60min内能使通道内升温至不低于10℃在46℃的环境条件下,降温装置在60min内能使通道的温度降至36℃以下。静止展开状态下,通道内可建立超压≥100Pa正压防护模块离心风机流量为10.75m3/min。2布局设计2.1扩展通道帐式结构设计扩展通道方舱由固定方舱、可扩展主通道活动平台模块、可伸缩功能方舱连接通道平台及扩展通道帐篷等组成。固定方舱、可扩展通道平台模块及可伸缩通道平台为通用复合板结构。扩展通道帐篷主要由可快速连接的帐篷骨架、“外披内挂”式内外通道篷等组成。方舱医院系统部署时,扩展通道方舱居中布置主通道分别向扩展通道方舱的左右两侧展开。各医疗功能方舱通过主通道侧面的连接通道与主通道篷连接,形成闭式方舱医院系统。扩展通道方舱展开状态的外部布置如图1所示。2.2扩展状态下的下翻门设置通道方舱撤收状态为标准6m方舱,与系统各医疗功能方舱撤收状态的外形尺寸一致。通道方舱前部设有单独隔间,最上层安装空调室外机组,最下层安装燃油暖风机,分别为通道方舱扩展工作状态提供冷暖风。中间层设有电源和信号孔口等。通道方舱后部设后门,后门两侧设有通风门,实现新风的“上进下排”,保证扩展状态通道内的通风换气。出入门两侧的中下部设有正压防护模块小门,内设正压防护模块。通道方舱左、右壁各设有下翻门,主要用于扩展状态搭建主通道平台。通道方舱收拢状态的外部布置如图2所示。2.3内封式通道平台的安装和固定结构通道方舱撤收后,主通道的活动平台模块和连接通道平台通过舱内的立体化安装和固定结构固定,通道平台所需的支撑调平装置、通道篷骨架及通道篷布、登舱通道踏板等通过舱内的箱体或绑带等装置固定。通道方舱收拢状态的布局如图3所示。3重要指标的实现3.1活动平台及通道帐篷为了提高整个系统通道的作业面积和空间,改变了原来附着于舱体上的可伸缩式通道篷的设计思路,确定了将整个通道设计为通道篷,收拢状态由通道方舱携带的设计思路。于是,系统通道的搭建展开形式设计为:扩展通道方舱居中布置,主通道分别向扩展通道方舱的左右两侧展开,而后在主通道两侧搭建连接通道,并据此进行了通道方舱的具体结构设计。通道方舱左右两侧的下翻板翻转扩展后,作为主通道平台的第一个平台模块,其他活动平台模块以此为基础,分别向左右两侧扩展。通道帐篷以主通道平台为基础,搭建帐篷骨架及内外篷布。主通道活动平台的内部有效宽为2850mm,左、右两侧主通道长分别为8000、14000mm,通道篷顶高2500mm沿高1900mm。与各医疗功能方舱的连接通道由可伸缩连接通道平台及与其一体的辅助支撑机构组成。通道帐篷一端依托主通道篷骨架,另一端依托医疗功能方舱的通道门进行连接。连接通道长在1300~1500mm内可伸缩,连接通道平台的内部有效宽为(1350±30)mm,通道篷高1800mm。连接通道在长度及宽度方向的调整量能够满足医疗功能方舱系统展开作业的对正要求。3.2密封、保温及热负荷扩展通道和连接通道平台均采用复合板结构每个平台模块之间采用快速定位、橡胶压倒式密封连接结构及锁紧机构。主通道各活动平台模块搭接处采用相配合的型材,内嵌橡胶封条。相连活动平台模块的中间部位设有快速定位结构,以保证其边缘快速、准确的对齐及定位,各活动平台模块两侧下部设有锁紧机构,将相邻的活动平台模块纵向压紧连接、高度方向与支撑机构连接固定,如图4、图5所示。连接通道固定踏板与主通道活动平台模块的连接结构及密封方式采用快速定位机构及内嵌式密封条密封,固定端两侧采用凸轮锁紧机构与主通道活动平台模块锁紧。通道篷采用空心双层篷布的结构形式。外层篷布可实现防雨水密封,内层篷布可实现防尘及相对气密封。外篷布与平台通过快速压框压紧密封,内篷布通过搭扣压紧密封;连接通道外篷与各功能方舱通道门的左右两侧及顶部采用快速压框压紧密封,如图6、图7所示。通道的保温通过2种方式实现:(1)活动平台选用复合板结构,厚度43mm,传热系数取K复合板=1.5W/(m2·K);(2)内外篷布的空心双层帐篷结构,厚度40mm,传热系数取经验值,K帐篷=5.9W/(m2·K)。设计时,我们对扩展通道进行了冷热负荷计算,计算中主要考虑环境温度变化、通道内的照明设备及人员的散热量、通风换气、缝隙密封不严而引起的热量损失等因素。根据计算结果,通道方舱配备了4台15kW的燃油暖风机和2台7kW的空调机,空调机带有5kW的制热能力。样舱试制后,对方舱的高低温适应性进行了试验验证。结果表明,所配备的暖风空调系统能够满足整个通道的冷热负荷要求,达到了规定的指标要求。为保证通道的气密性,除可扩展主通道活动平台模块密封结构的设计外,还为通道配备了三防内篷,这也是保证通道气密性的主要手段。此外,还对通道帐篷的内篷布与主通道平台、与连接通道平台和与各医疗功能方舱通道门等处的连接,主通道平台之间、主通道平台与连接通道平台之间的连接,通道帐篷自身的出入门及通风窗等重点可能泄露的区域进行了优化设计。试验结果表明,在扩展通道展开静止状态下,正压防护性能满足要求。3.3优化设计过程中对方舱总质量重的影响减小通道活动平台模块的自身质量,能够方便人员的展收操作,提高展收速度、缩短展收时间和降低扩展方舱的总质量。本次研究采取分别对相关模块进行有限元分析与计算、仿真和优化设计等方法降低自身质重。在满足刚强度的前提下,对薄弱部位进行加强、对富裕区域进行减重处理,使活动平台模块单件质量控制在63kg以下,可伸缩连接通道平台单件质量控制在40kg,与原方案相比质量降低了8%。4人员的舒适性和对外部环境的适应性差一直以来,通道方舱在移动医院系统中只是承担使各功能医疗方舱形成闭式系统的作用,但因操作面积及空间相对小、保温性能差,人员使用的舒适性和对外