李宏偉+王錄雁+趙洋+潘軼

摘要： 結(jié)合火工品的物理、化學(xué)特點(diǎn)，分析了在野戰(zhàn)條件下短距搬運(yùn)火工品對(duì)儲(chǔ)運(yùn)箱體防護(hù)性能需求，在此基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理選材，設(shè)計(jì)了一種具備防火、防靜電、防潮、抗沖擊功能的便攜式儲(chǔ)運(yùn)箱，并通過試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，為解決野戰(zhàn)環(huán)境下火工品的短距搬運(yùn)與存儲(chǔ)提供了安全保障。

Abstract： Combined with the physical and chemical characteristics of initiating explosive devices， this paper analyzes demands of the protective performance of storage tank for transporting initiating explosive devices for a short distance under field conditions. On this basis， through the optimization design and reasonable selection， the portable fireproof， anti-static， moisture-proof， anti-shock storage tank is designed. It is verified by test to provide security for transporting and storing initiating explosive devices for a short distance under field conditions.

關(guān)鍵詞： 火工品；便攜式；儲(chǔ)運(yùn)箱；設(shè)計(jì)

Key words： initiating explosive devices；portable；storage tank；design

中圖分類號(hào)：TH165 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）07-0113-02

0 引言

火工品是引燃火藥、引爆炸藥或做機(jī)械功的一次性使用的元器件和裝置的總稱[1]，在爆炸系統(tǒng)中起著引爆作用，是武器裝備的重要組成部分[2]。由于火工品物、化性能活躍，極易因高溫、火花、潮濕[3]、震動(dòng)[4]、靜電[5]而變得不穩(wěn)定或失效，因此對(duì)儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境要求較高[6]。實(shí)現(xiàn)火工品的安全儲(chǔ)存與運(yùn)輸一直是業(yè)內(nèi)學(xué)者及相關(guān)企業(yè)所致力解決的問題[7]，但是目前尚且缺少短距離公路運(yùn)輸和人工便攜式搬運(yùn)防護(hù)設(shè)備的研究成果。本文針對(duì)火工品短距離公路運(yùn)輸和在野外環(huán)境下的人工搬運(yùn)問題，設(shè)計(jì)了一種具有防火、防震、防靜電、防潮等多種功能的便攜式火工品儲(chǔ)運(yùn)箱體，可為野戰(zhàn)環(huán)境下火工品儲(chǔ)運(yùn)提供安全保障。

1 功能分析

考慮到火工品的物、化特性及野外儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境，便攜式儲(chǔ)運(yùn)箱應(yīng)具有以下功能：

1.1 便攜性 為了滿足野戰(zhàn)環(huán)境下的人工搬運(yùn)，箱體凈重不超過18kg并設(shè)計(jì)有便于搬運(yùn)的把手，外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：470mm×360mm×320mm。

1.2 防火性 由于火工品對(duì)高溫和火花敏感，野戰(zhàn)環(huán)境對(duì)火的防護(hù)性顯得尤為重要。按GB2702-90爆炸品保險(xiǎn)箱標(biāo)準(zhǔn)，將箱體置于火場(chǎng)中，測(cè)量箱內(nèi)溫度升至100℃時(shí)所用時(shí)間，若≥20分鐘，判定試驗(yàn)合格；若<20分鐘，則判定試驗(yàn)不合格。

1.3 防潮、防淋雨性能 火工品對(duì)環(huán)境溫度、濕度都有嚴(yán)格要求，而野外環(huán)境難以保證環(huán)境濕度符合火工品的存儲(chǔ)要求，高溫、高濕甚至淋雨情況都會(huì)發(fā)生，因此，儲(chǔ)運(yùn)箱必須具備良好的防潮、抗淋雨性能。按照國(guó)軍標(biāo)GJB150.9-86試驗(yàn)相關(guān)要求，儲(chǔ)運(yùn)箱在濕度95%的環(huán)境下存放15天，箱內(nèi)濕度不超過70%。

1.4 防靜電 火工品對(duì)電火花具有極強(qiáng)的敏感性，而在運(yùn)輸、搬運(yùn)過程中，靜電的積聚直接威脅著火工品的儲(chǔ)運(yùn)安全，因此，儲(chǔ)運(yùn)箱應(yīng)具備良好的防靜電功能。

1.5 抗沖擊功能 不同于車輛運(yùn)輸環(huán)境，在野外環(huán)境下短距離周轉(zhuǎn)主要依靠人力搬運(yùn)，不可避免地會(huì)發(fā)生磕碰、撞擊等現(xiàn)象，因此，要求箱體具有良好的抗沖擊性能。按GJB2711-96跌落試驗(yàn)，箱體從3m落下，箱體無(wú)明顯損壞，箱內(nèi)物品無(wú)損壞，能正常使用。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 儲(chǔ)運(yùn)箱主要由箱體、箱蓋、防火密封材料、內(nèi)襯、鎖扣、報(bào)警器等組成。其中箱體主要由外層、中層、內(nèi)層、中飾和內(nèi)飾五層組成。外層為鋼板，中層為耐火隔熱材料，內(nèi)層為玻璃鋼，中飾為鋁箔紙，內(nèi)飾為棉絨布。為了外觀美觀漂亮，箱體和箱蓋采用同等大小，表面采用靜電噴塑，箱體周邊采用圓角圓滑過渡。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 防火性設(shè)計(jì) 為滿足防火性要求（在900℃～1000℃高溫環(huán)境下持續(xù)20min，箱內(nèi)溫度不高于100℃），經(jīng)過篩選和驗(yàn)證，最終確定采用耐火溫度高、重量輕、隔熱性能好的石墨碳?xì)郑ㄒ妶D2），并同時(shí)配合耐火溫度高、隔熱性能較好、價(jià)格適中的硅酸鋁纖維氈[8]（見圖3）使用，可以較好地滿足耐火隔熱要求。兩種材料的主要性能指標(biāo)見表1。

另外，內(nèi)箱和蓋蓋板選用具有強(qiáng)度高、阻燃、隔熱的玻璃鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木箱結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步增加儲(chǔ)運(yùn)箱強(qiáng)度和防火性能。

2.3 密封性設(shè)計(jì) 儲(chǔ)運(yùn)箱的密封性指箱體隔絕外部環(huán)境影響的性能，密封性能的優(yōu)劣決定著防火和防潮性能[10]。箱體結(jié)構(gòu)密封性設(shè)計(jì)主要針對(duì)于箱體與箱蓋接口處。為使儲(chǔ)運(yùn)箱美觀并滿足密封要求，箱體箱蓋設(shè)計(jì)成同尺寸，箱體口部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4中壓板（鋼質(zhì)）與支架以及壓板與內(nèi)箱、蓋板之間均用橡膠石棉板隔開；同時(shí)壓板與箱體箱蓋均不接觸，以防止熱傳導(dǎo)。箱體口部粘一層厚度2mm～5mm防火紙（耐溫≥1000℃），因其具有良好的彈性，箱蓋壓緊后可防止火焰從箱口進(jìn)入箱內(nèi)。口部密封材料采用軟質(zhì)、耐高溫硅橡膠條。

2.4 產(chǎn)品防靜電功能設(shè)計(jì) 為防止火工品在搬運(yùn)過程中產(chǎn)生靜電，為了兼顧抗沖擊性能，箱體內(nèi)襯選用硬質(zhì)防靜電海綿作為內(nèi)部裝載模塊（見圖5）[11]。該海綿采用高性能聚氨酯做基材、納米高導(dǎo)電性介質(zhì)相溶導(dǎo)電材料復(fù)合制成，表面電阻為10-6Ω～10-7Ω。不含任何腐蝕物質(zhì)，防潮減震及隔音、隔熱、耐熱、耐溫性能好，具有極佳的緩沖性、防震、防摩擦性以及良好的韌性。

2.5 產(chǎn)品抗沖擊功能設(shè)計(jì) 為滿足產(chǎn)品抗沖擊性要求，箱體和箱蓋選用20牌號(hào)冷軋優(yōu)質(zhì)碳素薄鋼板（厚度1mm）。該材料具有較高強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度355MPa～490MPa）和較好的塑性（伸長(zhǎng)率≥24%）。同時(shí)，在箱體底部、前后面及箱蓋均設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋以增加箱體強(qiáng)度。同時(shí)在箱體底部焊四條加強(qiáng)筋和兩個(gè)橡膠腳帶，增加箱體抗沖擊強(qiáng)度和沖擊能量吸收能力。

根據(jù)火工品的形狀及尺寸，在硬質(zhì)防靜電海綿上開凹槽，使產(chǎn)品緊緊地固定在槽內(nèi)（見圖6），當(dāng)箱體外部受到?jīng)_擊時(shí)，防止火工品與箱體發(fā)生碰撞，并可起到緩沖作用。

3 產(chǎn)品試驗(yàn)情況

為了檢驗(yàn)儲(chǔ)運(yùn)箱的各項(xiàng)性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，根據(jù)野戰(zhàn)火工品儲(chǔ)運(yùn)箱技術(shù)指標(biāo)要求和部隊(duì)專家的意見，分別對(duì)三個(gè)儲(chǔ)運(yùn)箱進(jìn)行了防潮、防水、防火及抗沖擊性能試驗(yàn)[11]。

3.1 防潮試驗(yàn) 測(cè)試方法：將箱蓋封緊后，放入相對(duì)濕度為95%的環(huán)境試驗(yàn)箱，經(jīng)過一段時(shí)間后，開箱測(cè)試箱內(nèi)的相對(duì)濕度，箱內(nèi)濕度小于70%為合格。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

3.2 防火隔熱性能試驗(yàn) 該試驗(yàn)在天津國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行，經(jīng)過試驗(yàn)，三個(gè)測(cè)試箱體耐火時(shí)間分別為27、25、36分鐘，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。三個(gè)測(cè)試箱耐火時(shí)間之所以有差別，是由測(cè)試箱體小批量生產(chǎn)時(shí)工藝差別所導(dǎo)致。

3.3 淋雨試驗(yàn) 將儲(chǔ)運(yùn)箱合蓋壓緊后，按GJB150.8-86淋雨試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，雨滴直徑2mm～4.5mm，噴嘴壓力>375kPa，試驗(yàn)時(shí)間40分鐘。試驗(yàn)結(jié)果：三個(gè)測(cè)試箱體均沒發(fā)現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象。

3.4 跌落試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn)按GJB2711-96中自由跌落試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試驗(yàn)方法：將儲(chǔ)運(yùn)箱呈直立方向自由跌落在嵌入混凝土中厚度不小于13mm的鋼板上，檢查箱體外觀。試驗(yàn)結(jié)果如下：①1.5m跌落試驗(yàn)：試驗(yàn)后檢查箱體無(wú)明顯變形。②2m跌落試驗(yàn)：箱體腳帶中一根的一端受力，致使箱體底部局部輕微變形，內(nèi)箱無(wú)變形，箱體其他部位及箱蓋完好。③3m跌落試驗(yàn)：箱體兩根腳帶受力，致使箱體底部有較大凹陷變形，但內(nèi)箱完好無(wú)明顯變形，箱體其他部位及箱蓋完好（圖7）。

4 結(jié)語(yǔ)

該便攜式火工品儲(chǔ)運(yùn)箱，為滿足火工品在野戰(zhàn)條件下短時(shí)儲(chǔ)存、短距人工搬運(yùn)的防護(hù)需要，重點(diǎn)進(jìn)行了防火、防潮、防靜電、抗沖擊等防護(hù)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)表明，該儲(chǔ)運(yùn)箱各項(xiàng)指標(biāo)滿足火工品儲(chǔ)運(yùn)要求，為野戰(zhàn)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)火工品的短時(shí)、短距儲(chǔ)運(yùn)提供了新的防護(hù)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]王玉玲，余文力.炸藥與火工品[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[2]雷印玉，魏宗升，丁敏，等.火工品包裝技術(shù)研究[J].包裝工程，2009，30（10）：28-31.

[3]王維，宣兆龍，張曉藝，等.彈藥儲(chǔ)運(yùn)方艙透濕率影響因素分析與計(jì)算[J].裝備環(huán)境工程，2015，12（4）：120-123.

[4]李海廣，安振濤，任永強(qiáng).彈藥公路運(yùn)輸振動(dòng)響應(yīng)模型及影響因素分析[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，30（12）：1-4.

[5]趙世宜，陳金旺，王勝，等.彈藥運(yùn)輸中的靜電危害與防護(hù)對(duì)策研究[J].裝備環(huán)境工程，2011，8（3）：66-69.

[6]宣兆龍，李德鵬，段志強(qiáng).彈藥包裝功能化及相關(guān)技術(shù)分析[J].包裝工程2009，30（7）：32-41.

[7]郝永安，劉鵬，張懷智，等.危險(xiǎn)型引信包裝箱設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2007，28（6）：71-72.

[8]楊朝坤，華永明，花拓.隔熱纖維材料的隔熱機(jī)理及其應(yīng)用[J].棉紡織技術(shù)，2011，39（5）：334-337.

[9]宣衛(wèi)芳，王一臨.濕熱環(huán)境下彈藥塑料包裝的防潮性研究[J].包裝工程，2003，24（5）：31-34.

[10]張曉萌，張蕾.抗靜電包裝[J].塑料包裝，2014，24（1）：22-25.

[11]靳躍鋼，高海波，趙耀輝，等.美軍彈藥包裝設(shè)計(jì)與試驗(yàn)要求[J].包裝工程，2013，34（1）：137—141.