气象雷达通信指挥车的结构设计与应用

杨昆

摘 要：针对气象局的雷达移动工作系统，利用某大型底盘载车，改装成气象雷达通信指挥车，根据某气象部门的实际要求，通过结构设计，形成该通信指挥车的总体与局部布局。同时，对改装后的通信指挥的气象雷达的抗风载能力进行了计算，得出计算结果。该雷达通信指挥车具有结构新颖、布局合理的特点，且通过良好的人机工程和个性化设计，将运输状态设计安装了锁定装置，而将驻车工作状态增加了附加支撑件。随着气象雷达通信指挥车在气象部门的广泛应用，将极大地提高气象部门的移动应急能力，有效地保障气象部门的雷达探测任务。

关键词：气象雷达；通信车；指挥车；结构设计；抗风系数

中图分类号 TN954.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）06-135-03

The Design and Application of Meteorological Radar Communications Command Vehicle

Yang Kun

（Linyi Meteorological Bureau，Linyi 276004，China）

Abstract：This paper is focused on mobile radar system of work Meteorological Bureau， the use of a large car carrier chassis，converted into weather radar communications command vehicle， according to the actual requirements of a meteorological department，by design， to form the overall layout of the communication with the local command vehicle. Meanwhile，the communications command vehicle modified after its weather radar wind load capacity were calculated， and the results obtained. The radar communications command vehicle，a new structure，reasonable layout features， and through good ergonomics and personalized design，transportation design and installation of a locking device status，job status and the parking adds additional support.Weather radar communications command vehicle， widely used in the meteorological department，will greatly improve the meteorological department of mobile emergency response capacity to effectively protect mission radar meteorological department.

Key words：Meteorological radar；Communication vehicle；Command vehicles；Structural design；The wind factor

为了满足气象部门的需求，气象雷达的应用分为地面站式和移动车载式[1]2种。其中，移动车载式是将气象雷达安装在移动底盘车的方舱上，并通过雷达天线的升降系统举升雷达天线，实现气象探测雷达的移动式通信指挥功能，具有结构新颖、布局合理的特点，且通过良好的人机工程和个性化设计，将运输状态设计安装了锁定装置，而将驻车工作状态增加了附加支撑件，保证了安全运行。本文针对气象雷达装备通信指挥车，研究该指挥车的结构布局以及雷达的安装与工作内容。

1 总体结构设计

1.1 总体布局设计 雷达通信指挥车装载平台为二类底盘车+电子设备方舱的结构形式[2]，车辆改装简单，技术成熟，工作可靠。雷达通信指挥车工作状态结构如图1所示。雷达由装载平台（带电动调平系统）、机柜方舱、天线转台系统、卫星通信、光电设备、升降系统、供电系统和相关附件组成。雷达工作方舱的规格为：6 600mm×2 400mm×2 200mm（含副车架），分为前舱、工作舱和后舱。

雷达通信指挥车的主要布局结构设计如下：（1）前舱装有雷达天线转台和升降系统；工作舱主要是工作人员办公区域；后舱安装光电设备、油机和调平控制箱。（2）方舱顶部安装有室外摄像头，对方舱内部进行24h全方位的视频监控。（3）方舱内部是雷达设备的布置区，也是雷达操作人员的主要活动区。因此，所有的设计都充分体现了人性化设计的理念，如舱内可调式风向和风速的空调出风口设计。（4）工作舱：50英寸的显示器、军用顶置空调、室内摄像头、雷达终端、光电终端、工作台、会议桌和机柜。雷达机柜为标准屏蔽型机柜，前后带门。（5）后舱：光电设备、升降系统、电动调平控制箱和油机。电动调平控制箱和油机通过隔板与后舱隔开，方舱的左部开有上掀门，方便调平控制箱的操作和油机的抽拉（见图2）。

1.2 雷达举升机构设计 气象雷达的天线通过安装架与升降系统相连，如图3所示，运输时用绳带将天线的固定座和丝杠系牢固。该举升机构，根据整机对机动性的要求，雷达设备的架设和拆收设计为电动机构实现[3]。升降系统由电机、换向器、升降机、传动轴和电路系统组成，通过高精度动力转向机构实现4点升降的同步性和可靠性。举升重量：≥700kg，举升高度：1 780mm，丝杠形式：滚珠丝杠，供电：3kVA，220V、单相、交流，具有电动升降功能的同时，兼有手动升降功能。振动、冲击：满足三级公路运输要求，低温航空润滑脂，满足-40～55℃环境要求（已通过环境试验），配有上、下接近开关和过载保护功能，确保安全性。

2 雷达装载车抗风载计算

本系统是一台机动式的雷达，雷达工作时，天线转台竖起，天线转台与雷达车固定在一起，雷达车和天线倒伏机构是天线座的基础。因此，有必要增大雷达车和天线转台的刚度，减小变形，保持测角精度的稳定性[4]；同时天线升高，受风负荷的作用，有必要对系统抗倾覆能力和抗平移能力进行计算，计算风速为10级。该雷达可以简化成雷达舱与汽车为一个整体进行系统抗倾覆能力计算。

2.1 雷达抗倾覆能力计算 雷达天线的迎风投影面积S雷达天线：1.12m2；光电设备的迎风投影面积S光电：0.57m2；雷达车迎风投影面积S雷达舱：6m2；汽车的迎风面积S汽车：3.4m2；雷达天线受力中心高h雷达天线：4.5m；光电设备受力中心高h光电：4.5m；雷达舱受力中心高雷达舱：2.45m；汽车受力中心高h汽车：1.4m。

计算公式如下：

[P=12CX?ρ?V2?S]

式中：[CX]：为迎面风力系数，厢式车取1.1；[ρ]：空气密度为1.29kg/m3；[V]：风速25m/s。

由风引起的最大倾覆力矩是

M倾=P雷达天线[×]h雷达天线[+]P光电[×]h光电[+]P雷达舱[×]h雷达舱[+]P汽车[×]h汽车=13373.8N.m

雷达总质量G=3600kg·g=35280N

雷达稳定力矩

M稳[=G×5.3×12]=93492N.m

M稳>M倾，因此在最大风速时，雷达不会倾覆。

2.2 雷达抗风载平移能力计算 本雷达在8级风有足够的稳定性，10级风也不会倾覆，现校核在10级风时，雷达会不会发生平移。由上述分析可知，在侧向时受到力较大，只需校核在侧向时是否会发生移动。雷达受到的平移风力是天线受到风力、汽车受到风力的合力，即：P合=9768.1N，雷达支撑腿与枕木静摩擦系数f=0.3，即静摩擦力F=G·f=88984N[×]0.3=26695.2N，F[>]P合，因此雷达在10级风时也不会移动。

3 安装效果与应用

通过以上设计，将该气象雷达安装在某二类底盘的方舱载车上，实际应用的效果如图4所示，该图为雷达通信指挥车的外部图片，该状态为雷达展开时的工作状态。雷达载车系统由载车、空调、通信接口等组成，全机雷达（包括载车）重为9.8t。

4 结语

本文设计与研究的气象雷达通信指挥车，具有结构新颖、布局合理的特点，且通过良好的人机工程和个性化设计，将运输状态设计安装了锁定装置，而将驻车工作状态增加了附加支撑件。随着气象雷达装备指挥车在气象部门的广泛应用，将极大地提高气象部门的移动应急能力，有效地保障了气象部门的雷达探测任务要求。

参考文献

[1]张赟霞.风廓线气象雷达双极化相控阵天线系统[J].现代雷达，2012，06：54-56.

[2]傅帅.风廓线雷达研究及其天线设计[D].西安：西安电子科技大学，2014.

[3]王志春，植石群，丁凌云，等.华南沿海地区车载风廓线雷达资料的分析与应用[J].气候与环境研究，2013，02：195-202.

[4]胡明宝，李妙英.风廓线雷达的发展与现状[J].气象科学，2010，05：724-729.

（责编：张宏民）