高速水陆两栖车辆技术发展

《高速水陆两栖车辆技术发展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速水陆两栖车辆技术发展（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、中图分类号： 文献标识码： 文章编号：1004-0226（2007）00-0000-02高速水陆两栖车辆技术发展辛志坡1 王伟21 71521部队河南新乡453002 2 总装汽车试验场江苏南京 210028摘 要: 本文主要介绍了世界上高速水陆两栖车辆的技术发展现状和特点，并对高速水陆两栖车辆的关键技术进行了分析，对于发展我国的高速水陆两栖车辆具有借鉴意义。关键词：高速 水陆两栖 技术发展1 引言水陆两栖汽车是既可以在陆地上行驶又可以在水面航行的车辆装备。我国具有辽阔的海岸线，岛屿众多，内河湖泊星罗棋布，因此水陆两栖汽车在我国具有广阔的应用空间和发展前景。例如其可以广泛应用于驻岛部队的物资和

2、人员输送、边防部队的边防巡逻和侦查、武警公安的缉私和反偷渡行动、工程系统的江河侦察和水上石油地质勘探、防汛部门的水陆运输和抗洪抢险以及旅游业等。世界上首辆水陆两栖汽车1早在1940年左右就出现了，并在第二次世界大战中广泛地应用于后勤军用物资的运输和补给，但战后其被新兴的运输艇（船）等装备所取代，其中的一个重要原因是传统的水陆两栖汽车在水上的航速只能达到约10 km/h，较低的极限航速制约了其在部队和国民经济各部门中的广泛应用。随着技术的发展，以提高车辆水上航速为目的的高速水陆两栖汽车近年来受到人们的广泛关注，这些高速水陆两栖汽车采用了许多先进的技术，从而使其可以在陆地和水域间快速的灵活机动，进

3、一步拓展了水陆两栖汽车的应用。为了提高两栖汽车在水上的航速，世界各国对不同的技术方案进行了探讨和研究，其中，尤以英国和瑞士为代表。2 英国高速水陆两栖汽车英国吉布斯公司于1997年就研制出了第一辆高速两栖车Aquada（图1）, 强劲的动力装置加上快艇一样的造型，保证了其高速性能。在陆地上行驶时，其正常行驶速度可达160 km/h，在水中则达50 km/h。该车在水中行驶时，驾驶员座椅可以自动升高，使驾驶员的视野更加开阔。在车的结构设计上，为了防水，没有设计车门，乘员必须跳进去，该车可载员三人，驾驶员坐在中间，两位乘员坐在驾驶员座椅稍靠后的两边。图1 英国吉布斯公司的Aquada两栖汽车图 图

4、2 英国高速两栖车Aquada的车体模型为减少水中阻力，Aquada水陆两栖车采用了轮胎收放技术，即当车辆在水中航行时，能够将轮胎收到车体底部以上（脱离水面），从而最大程度地减少轮胎的排水阻力，使两栖车行驶更快捷和平稳。在路上行驶时，其乘坐和驾驶与其它车没什么两样，只有当驾驶者按下转换按钮后，才会收起四个车轮，实现从陆上到水上的转换，同时发动机停止驱动四轮，改为驱动喷水推进器工作。而且，该车设计了防止在陆地上收起的阻止锁，以防驾驶者在陆地上误按转换按钮。Aquada水陆两栖车在车体结构上具有的特点为：a. 该车有一根太空铝制的大梁和复合材料车身。这两大部件是制造水陆两用车极端重要的部分。当车在

5、陆地行驶时，靠金属大梁支撑应力和负载；在水中行驶时，靠复合材料支承全部压力和负载。b. 车身部件采用各种纤维(包括玻璃纤维)和树脂材料，借助于树脂传递模塑(RTM)工艺一体化模制成型的。c. 为了解决普通汽车底盘部分流线型差，水中航行阻力大的难题，Aquada车采用坚硬材料包起了车的水下部分，再加上合理的结构设计，形成了独特的车体。图2为Aquada高速两栖车的车体模型。在第一代两栖车取得成功后，英国注意到了在军事等方面对两栖车的需求，于是，吉布斯公司在第一代两栖车的基础上，于2004年推出了基于越野汽车“悍马”底盘的Humingda高速水陆两栖车（图3）。 图3 在路上和水上行驶的Humin

6、gda两栖车Humingda高速水陆两栖车2总长5.4 m，总宽2 m（不含后视镜），总高1.85 m，可乘载5人。该车采用了全时四轮驱动系统，全铝车身，257kW的5.7 L雪佛莱V8发动机，其陆上最高时速可达160 km/h，水中最高航速可达约70 km/h。图4为在水上巡逻的Humdinga。图4 在水上巡逻的Humdinga 图5 Humingda的尺寸参数（陆上和水中）示意图表1 Humingda的尺寸参数（陆上和水中）符号名称尺寸参数，m符号名称尺寸参数备注A总长5.400F前悬1.050 mB总宽2.460G后悬1.130 mC总宽（不含后视镜）2.000H转向直径14.11 m

7、D总高1.850J接近角44E轴距3.200K离去角33.5A车体长5.400C最小干舷0.430 m水中航行时尺寸参数B车体宽2.000D最大吃水0.450 mHumingda采用了悍马车底盘，但对其车体和结构进行了相当大的改进（参见图5、表1），使其更加适应在水上行驶。全铝车身，流线型车底和轮胎收放装置都有效地降低了其在水中的行驶阻力。3 瑞士高速水陆两栖汽车瑞士Rinspeed公司于2004年3月在日内瓦国际汽车展览会上展出了其设计的高速水陆两栖车Splash（图6），Splash两栖车3总长3.76 m，总宽1.865 m，总高1.23 m，额定乘载825 kg，该车采用最大功率为10

8、3 kW的0.75 L涡轮增压天然气发动机，在陆上行驶的最高速度为200 kW/h，从静止加速到1O0 km/h所需时间仅为5.9 s，在水上航行的最高航速可达80 km/h。图7为Splash两栖车的陆地行驶状态。 图6 Splash高速水陆两栖车 图7 Splash高速水陆两栖车陆地行驶状态Splash两栖车在陆地上采用后轮驱动，在水中依靠安装在车体后端，并具有三叶螺旋浆推进器的“Z型驱动”装置驱动。Z型驱动装置（参见图8）水平设计在后部舱内，当陆上行驶时，Z型驱动装置可收起放置在舱内，当在水中航行时，Z型驱动装置可放下驱动车辆。水深达到1.1 m以上时，Z型驱动装置可放置在最低位置，后扰

9、流图8 Splash的Z型驱动推进装置（含3叶螺旋桨） 图9 普通的DUWK水陆两栖车板也可在水中旋转180收放在车身的正下方，特别是当水深达到1.3 m时，该车可展开安装在车身两侧的V字型水中翼板（陆上行驶时V形翼板可叠放于车体两侧）。若航速达到30 km/h以上时，通过水中翼板（图11）可使车身升出水面600 mm，此时车辆底部甚至根本不接触水面，在平静的水面车辆的最高航速4可达80 km/h。即使在一般的情况下，由于采用水中翼板，Splash两栖车可有效降低车辆的水阻力，其航速也可达到50 km/h。Splash两栖车车身采用防水设计，备用浮力舱，可漂浮在水面。配备有用于排出车内和发动机

10、舱积水的排水泵。4 美国高速水陆两栖汽车美国通用汽车公司早在1942年就在通用2.5 t卡车基础上开发了一款水陆两栖汽车DUWK（图9），其也是二战期间最著名的水陆两栖车辆5。该车为66驱动，可装载2 500 kg，但该车在水中的最高航速6只能达到9 km/h。为实现车辆在水中的高速行驶，美军于1957年在DUWK车辆基础上开发了水翼型DUWK实验样车，其在水中的最高航速可达55 km/h（图10）。在水翼型DUWK实验样车成功的基础上，美军于20世纪60年代开发了LVHX-1和LVHX-2水翼型高速两栖车。LVHX系列高速两栖车7（图11）可载重5 t，装有900 kW燃气轮机，在车首和车尾

11、各装一个全浸式水翼，并用支柱与车体相连，通过在尾部支柱上安装的直径为736 mm的螺旋桨推进，其在翼航状态下的航速可达70 km/h。 图10 带水翼装置的DUWK两栖车 图11 LVHX系列水翼型高速两栖车5 高速水陆两栖汽车关键技术分析a. 减少车轮水阻力技术车轮部分在水中的阻力约占车辆水中总阻力的25%45%，因此减少车轮部分的阻力是提高水陆两栖车辆水上航速的关键技术之一。目前主要有两种技术方案来减少高速两栖车行驶时的水中阻力，一是以英国吉布斯公司生产的Aquada两栖车为代表，其核心技术就是轮胎收放，即在水中行驶时使轮胎脱离水面，同时与高速流线型的车体相配合，从而可极大地减少车辆在水中

12、航行时的水阻力。图12为吉布斯公司Aquada可收缩车轮的悬架系统。另一种技术方案就是以瑞士Rinspeed公司研制的Splash高速两栖车为代表，其在水中航行时依靠水中翼板将车辆整体托离水面，从而减少车轮以及车体航行时的水阻力。美国高速两栖样车也采用了这种技术。图13为Splash两栖车的V型翼板。 图12 Aquada高速两栖车的车轮收放系统 图13 Splash的Z型驱动装置和V型侧翼板b. 水上推进技术就两栖车辆的水上推进系统而言，喷水推进比螺旋桨推进形式在提高车辆水上航速方面具有明显的技术优势，但喷水推进具有价格较高、结构复杂等特点。Aquada水陆两栖车在水中就采用喷水推进方式，其

13、喷水推进装置见图14。喷水推进装置主要由进水管、推进器（推进泵）和转向装置组成，其工作过程为：首先，水从两栖车下面经进水管进入喷水推进器。一个固定的异物防护格栅防止杂草和石子吸进喷水推进器。其次，发动机驱动推进器加速水流，使得水流具有轴向和径向能量。然后，定子叶片和喷嘴将能量水流聚合形成高速喷射水流，使车辆获得前进推动力。转向喷嘴安装在定子喷嘴后端，并与车辆的转向轮相连，其主要用于车辆在水中的转向操纵。此外，喷水推进器也可反向喷水以使车辆具有低速倒车能力。 图14 Aquada的喷水推进装置参考文献1杨楚泉.水陆两栖车辆原理与设计M.北京：国防工业出版社，2003.2网易科技报道EB/OL，3清风车影杂志J/OL，4环球时报，三栖汽车水陆空都能跑EB/OL，5CityLouder论坛:helloMARK，DUKWEB/OL，6铁血社区:陆军论坛: sunray9898，记二战中的军用水陆两栖车EB/OL， 2006-08-23. 7美国两栖战车博物馆一览J/OL，国际展望，5