一款新型警用淋浴车的设计

周志鹏 李硕

摘要：介绍了一款新型警用淋浴车的开发背景、整车结构设计及其技术参数，分析了淋浴车的主要技术特点。重点分析了淋浴车上装各了系统的设计原理、设计过程及重要零部件的技术指标。该警用淋浴车集自取水、过滤净化、消毒水质、供电、照明等功能于—体，功能强大，使用方便，能够满足救灾人员的淋浴需求。

关键词：警用淋浴车 沐浴方舱 发电机组 热水器

中图分类号：U469.6⁺、93.02 文献标识码：A文章编号：1004-0226（2017）09-0080-05

1前言

中国地域辽阔，几乎每年均有较大的自然灾害出现，例如2016年武汉洪水、还有众所周知的汶川地震等。由于地震的破坏，当地水源污染严重。为做好抗震救灾人员的后勤保障工作，让其在工作劳累之余，有一个较好的沐浴环境，迅速消除疲劳，恢复体力，更好地继续投入到抗震救灾的工作巾去，特研发了一款能供救灾人员沐浴的警用淋浴车，以解决实际需求。

2整车产品定义

2.1功能定义

淋浴车是针对警方或者军方定向开发的，能在野营环境下满足救灾人员的淋浴要求，具有防雷击、防太阳辐射、防火、抗风沙等特性，并具有自取水、过滤净化、消毒水质，供电、照明、通风换气等功能的专用车辆。

2.2淋浴用水量的定义

由于武警部队执行野外救灾、训练等任务时，需要加热的人员较多，为了提高淋浴效率，淋浴车需要容纳几个人同时淋浴。据调研，一个战士淋浴用水量约为30L，综合考虑底盘承载力、供电等问题，设计定义4个人同时淋浴，车载水箱装满水—次可供50人淋浴，所需总水量至少为1500L。

2.3加热方式

淋浴用水的加热方式有发电机电热器加热与燃油蒸汽锅炉加热两种，两种加热方式的优缺点比较如下。

a.燃油锅炉加热需要—定的预热时间，而即热型电热水器不需要预热时间，且具有自动调温功能。

b.带发电机淋浴车不作业时，可作为电源车输出电功率，以供其他用电机械及电器作业。可实现一车多用，利用率大幅提高。

c.燃油锅炉存在结水垢问题，增加了设备检修、维修的费用及时间。由于在55℃以上时，水中结垢量会大大增加，而即热型电热水器直接输出45℃左右热水，所以即热型电热水器不存在此问题。

d.电热淋浴在有市电输入时，不用发电，可直接输入市电作业，节省能源。

综上分析，决定采剧電热淋浴方案。

2.4加水方式

淋浴车有时在恶劣的环境下工作，车内存储的水用完后，还需向水箱加水，这时就需要从错综复杂的水源中抽取水。为了保证安全，需要对不明水源进行净化消毒处理。因此，设计加水方式为水管通过消防栓等加水以及水泵从外而水源抽水并净化消毒两种方式。

2.5整车结构

结合以上分析，整车定义为在某成熟底盘上加装厢体结构。主要南底盘、1500L沐浴水箱、发电机组、即热型电热器、水泵、管路系统、水净化器、电路系统等组成。

3底盘选择

淋浴车主要供警方及军方在特定条件下使用，通常工作路况较为恶劣，需要质量非常可靠的底盘产品，整车工作起来既要动力强劲，又需要有较大的承载力。根据整车定义，选择某品牌专用底盘，主要技术参数如表1所示。

4总体结构设计

4.1方舱结构设计

根据整车所要实现的功能，所设计的方舱由两部分组成，—部分为后舱，用来布置发电机、电气控制柜、水净化装置、臭氧发生器等设备；另—部分为淋浴舱，淋浴方舱中间用活动拉帘隔开，一端布置衣物柜、暖风机、水加温装置、洗衣机、折叠椅等辅助设备；另—端安装4个淋浴器。综合以上设备及安装尺寸，设计方舱的外形尺寸为3805mmx2220mmx2150mm。方舱材料采用双面玻璃钢复合保温板，铝合金角钢包边角，该方舱造型美观大方，经久耐用。

车厢顶部安装一个带换气扇的安全顶窗，淋浴时可以换气通风，紧急情况时可从安全顶窗撤离。考虑到冬季气温较低，配备—个1.8kW的电暖风机供暖。

4.2水箱设计

为有效利用空间和降低整车质心，提高整车稳定性和安全性，考虑将水箱布置在方舱底部及底部两侧，并配有吸水泵、淋浴水泵、臭氧发生器和过滤净化装置，以保证汲取水源低于3级水标准时，可以将其净化到3级水标准以上。

考虑到每次4人淋浴，车辆装满水一次需满足50人淋浴，每个人用水量约为30L，所需总水量至少为1500L，所以设计水箱总长为2.8m，总宽度为2.1m。为最大程度地降低整车质心，将水箱设计为平铺在底盘上，由于总体布置的原因，水箱设计成异形结构，但是总容积保证为1.5m3。

4.3整车结构设计

根据产品定义及所选择的底盘，设计了警用淋浴车整车结构，主要由汽车底盘、淋浴方舱、供排水系统、辅助设备、水箱、供电系统及其他电路、管路组成。警用淋浴车主要结构如

4.4淋浴器的选择

考虑到不同地方野外作业的温度差异较大，且参与救灾需要淋浴的人较多，为保证淋浴水温保持在40℃左右，选择了4个即热型热水器DSF306，单个功率为7kW，一次可满足4个人同时淋浴。

4.5工作动力源设计

由于警用淋浴车配有4个7kW的即热型热水器，还配有吸水泵、淋浴泵、水净化消毒装置及其他许多辅助设备，设计配备一个功率为45kW的发电机组给所有设备供电。

4.6整车技术参数确定

根据产品定义及总体设计结果，定义警用淋浴车的整车技术参数如表2所示。

5系统设计

5.1抽排水系统

5.1.1抽水系统设计

本车采用直接注水和抽吸地表水两种取水方式，原理如图2所示。如果有自来水，可将随车配备的Ф<65消防水带接在水箱进水口即可灌水。如果野外没有自来水，将水管接地表水，打开阀门，给吸水泵供电，地表水即通过净化装置过滤净化，然后经消毒装置消毒，再由吸水泵进入水箱。水箱上装有安全报警装置及通气阀，能够保证水箱内的水达到规定的水位后立即停止吸水。

淋浴时，将淋浴泵接通电源，再打开相应阀门，即可进行淋浴。

5.1.2排水系统设计

淋浴舱里4个人同时淋浴时，需要将淋浴的污水及时排出。因此在舱底部设计两个地漏，均與管道联接，车尾部大梁下方设有一个排水口，安装一个排水阀。淋浴时，打开排水阀连接Ф50的消防水带，即可延伸排放。

水箱需定期进行清洗，清洗时，从箱内注水口往水箱注入适量水后，打开水箱前底部排污口（左右各一个）的螺塞，排出水箱中沉淀物。

5.2供电系统设计

5.2.1大功率设备供电

淋浴车需要供电的设备较多，主要有吸水泵、淋浴泵、4个热水器、臭氧发生器、水净化器、水箱温控、消毒及各种照明灯等。考虑将供电系统分为两部分，功率比较大的设备采用自带发电机组提供用电，功率小的设备采用底盘蓄电池提供用电。发电机组输出三相交流电，最大输出功率为45kW，接线时要防止三相不平衡，每相输出功率不大于15kW。

大功率设备有发电机组供电和市电输入两种选择，如果有市电输入的地方尽量采用市电输入。市电输入为380v，按照三相四线制接入。

大功率设备供电原理、市电和发电机组的双电源切换开关如图3所示。

5.2.2其他供电

其他设备包括排气扇、照明灯均用底盘自带蓄电池供电。照明供电原理如图4所示。

5.3其他辅助功能设计

5.3.1臭氧杀菌系统

考虑到水箱中残余水变质及所抽取地表水需要消毒，采用臭氧发生器对水进行杀菌消毒处理。臭氧对水进行消毒处理在国内外使用较广泛，属于成熟技术，它的特点是效率高，克服了紫外线杀菌存在许多死角的缺点，对各种细菌、病毒、真菌和原虫胞体等均能有效杀灭，同时还具有很强的除异味功能。臭氧半衰期为17-23min，对水消毒作用lh后，便不存在任何残留物。水质对人体无任何影响，解决了其他消毒方法导致的二次污染问题。臭氧消毒操作非常方便，打开臭氧输入阀，臭氧发生器接电，即可对水箱里的水进行杀毒，杀毒一般持续30min。

5.3，2紫外线消毒

本车内置两盏紫外线消毒灯，以供定期消毒。紫外线消毒时，应保证车厢内无人。一般消毒时间为30min，每3个月需进行一次紫外线消毒。

5.3.3照明、通风

车厢上部安装通风扇保证淋浴的时候车厢内空气新鲜；车厢内部安装两盏普通照明灯，供淋浴或者维护使用。发电机舱安装有两盏照明灯，均采用底盘电瓶（24V）供电。

5.3.4侧门伸缩梯

侧门底部装有伸缩梯以便上下车。

5.3.5洗衣机和干衣机

洗衣机可取用车厢水箱内水源。洗衣机和干衣机可通过随车配备的接线盘连接到淋浴间暖风机对应插座上，并将电控箱上暖风机空气开关闭合，通电后即可使用。

5.3.6水温控制系统

当水箱装满水，外部环境温度低于0℃时，可插上水温控制系统插座，闭合电控箱上水温控制系统空气开关，通电使用，以防止水箱内水温过低或结冰导致无法淋浴。

5.3.7暖风机

当车厢内温度较低时，可插上暖风机插座，闭合电控箱上暖风机空气开关，通电后暖风机即可供暖。

5.3.8折叠椅

车厢内装有两个折叠椅，以便使用。

5.3.9发电机噪音处理

为了减小电机噪音对淋浴人员的影响，将发电机组单独设置一个空间与淋浴舱分隔开，中间采用双面玻璃钢复合保温

5.3.10发电机组安全设计

由于发电机组使用的是380v交流电，为保证用户的安全，设计了避雷针。避雷针连接电机组接地线，使用时将避雷针半截插入地下，可以起防雷、防漏电等安全保护作用。所有电器开关处均使用绝缘套，在所有接线的地方均用绝缘胶带做了绝缘防护处理，确保使用安全。

6整车质心计算及稳定性校核

6.1整车质心计算

由于整车布置时特别注意左右对称布置，宽度方向的质心可以近似认为在前轴和后轴连线上，长度方向上质心布置时也是按照前后轴荷1：3的经验值进行分配的，故此处只分析计算高度方向上的质心分布。

建立坐标系，以淋浴车前轴的中心在地面的投影为原点，垂直地面的方向为z轴。各零部件质心位置如表3所示。

将表3数据带入公式（1），可以求得h=1140mm。

6.2淋浴车稳定性校核

由计算可知，该车能够满足使用条件。

7结语

警用淋浴车经过了各种道路试验，证明该车具有良好的机动性能和爬坡能力，稳定可靠，适用范围广。该车具有保温、加热、水净化功能、储水量足够等许多优点，整车外形尺寸和整备质量均符合机动作战要求。淋浴车具备良好的通风换气调节功能，配备了淋浴所需要的一切配套设施，能在各种恶劣的野外环境下工作，是公安特警执行各种救灾任务、野外训练必不可少的生活保障装备。