便攜式火工品儲運箱設計

李宏偉+王錄雁+趙洋+潘軼

摘要： 結合火工品的物理、化學特點，分析了在野戰條件下短距搬運火工品對儲運箱體防護性能需求，在此基礎上，通過優化設計、合理選材，設計了一種具備防火、防靜電、防潮、抗沖擊功能的便攜式儲運箱，并通過試驗進行了驗證，為解決野戰環境下火工品的短距搬運與存儲提供了安全保障。

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.

關鍵詞： 火工品；便攜式；儲運箱；設計

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

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0113-02

0 引言

火工品是引燃火藥、引爆炸藥或做機械功的一次性使用的元器件和裝置的總稱[1]，在爆炸系統中起著引爆作用，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[4]、靜電[5]而變得不穩定或失效，因此對儲運環境要求較高[6]。實現火工品的安全儲存與運輸一直是業內學者及相關企業所致力解決的問題[7]，但是目前尚且缺少短距離公路運輸和人工便攜式搬運防護設備的研究成果。本文針對火工品短距離公路運輸和在野外環境下的人工搬運問題，設計了一種具有防火、防震、防靜電、防潮等多種功能的便攜式火工品儲運箱體，可為野戰環境下火工品儲運提供安全保障。

1 功能分析

考慮到火工品的物、化特性及野外儲運環境，便攜式儲運箱應具有以下功能：

1.1 便攜性 為了滿足野戰環境下的人工搬運，箱體凈重不超過18kg并設計有便于搬運的把手，外形尺寸（長×寬×高）：470mm×360mm×320mm。

1.2 防火性 由于火工品對高溫和火花敏感，野戰環境對火的防護性顯得尤為重要。按GB2702-90爆炸品保險箱標準，將箱體置于火場中，測量箱內溫度升至100℃時所用時間，若≥20分鐘，判定試驗合格；若<20分鐘，則判定試驗不合格。

1.3 防潮、防淋雨性能 火工品對環境溫度、濕度都有嚴格要求，而野外環境難以保證環境濕度符合火工品的存儲要求，高溫、高濕甚至淋雨情況都會發生，因此，儲運箱必須具備良好的防潮、抗淋雨性能。按照國軍標GJB150.9-86試驗相關要求，儲運箱在濕度95%的環境下存放15天，箱內濕度不超過70%。

1.4 防靜電 火工品對電火花具有極強的敏感性，而在運輸、搬運過程中，靜電的積聚直接威脅著火工品的儲運安全，因此，儲運箱應具備良好的防靜電功能。

1.5 抗沖擊功能 不同于車輛運輸環境，在野外環境下短距離周轉主要依靠人力搬運，不可避免地會發生磕碰、撞擊等現象，因此，要求箱體具有良好的抗沖擊性能。按GJB2711-96跌落試驗，箱體從3m落下，箱體無明顯損壞，箱內物品無損壞，能正常使用。

2 產品設計

2.1 整體結構設計 儲運箱主要由箱體、箱蓋、防火密封材料、內襯、鎖扣、報警器等組成。其中箱體主要由外層、中層、內層、中飾和內飾五層組成。外層為鋼板，中層為耐火隔熱材料，內層為玻璃鋼，中飾為鋁箔紙，內飾為棉絨布。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。結構如圖1所示。

2.2 防火性設計 為滿足防火性要求（在900℃～1000℃高溫環境下持續20min，箱內溫度不高于100℃），經過篩選和驗證，最終確定采用耐火溫度高、重量輕、隔熱性能好的石墨碳氈（見圖2），并同時配合耐火溫度高、隔熱性能較好、價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見表1。

另外，內箱和蓋蓋板選用具有強度高、阻燃、隔熱的玻璃鋼代替傳統的木箱結構，可進一步增加儲運箱強度和防火性能。

2.3 密封性設計 儲運箱的密封性指箱體隔絕外部環境影響的性能，密封性能的優劣決定著防火和防潮性能[10]。箱體結構密封性設計主要針對于箱體與箱蓋接口處。為使儲運箱美觀并滿足密封要求，箱體箱蓋設計成同尺寸，箱體口部結構如圖4所示。

圖4中壓板（鋼質）與支架以及壓板與內箱、蓋板之間均用橡膠石棉板隔開；同時壓板與箱體箱蓋均不接觸，以防止熱傳導。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入箱內。口部密封材料采用軟質、耐高溫硅橡膠條。

2.4 產品防靜電功能設計 為防止火工品在搬運過程中產生靜電，為了兼顧抗沖擊性能，箱體內襯選用硬質防靜電海綿作為內部裝載模塊（見圖5）[11]。該海綿采用高性能聚氨酯做基材、納米高導電性介質相溶導電材料復合制成，表面電阻為10-6Ω～10-7Ω。不含任何腐蝕物質，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 產品抗沖擊功能設計 為滿足產品抗沖擊性要求，箱體和箱蓋選用20牌號冷軋優質碳素薄鋼板（厚度1mm）。該材料具有較高強度（抗拉強度355MPa～490MPa）和較好的塑性（伸長率≥24%）。同時，在箱體底部、前后面及箱蓋均設計加強筋以增加箱體強度。同時在箱體底部焊四條加強筋和兩個橡膠腳帶，增加箱體抗沖擊強度和沖擊能量吸收能力。

根據火工品的形狀及尺寸，在硬質防靜電海綿上開凹槽，使產品緊緊地固定在槽內（見圖6），當箱體外部受到沖擊時，防止火工品與箱體發生碰撞，并可起到緩沖作用。

3 產品試驗情況

為了檢驗儲運箱的各項性能是否達到設計要求，根據野戰火工品儲運箱技術指標要求和部隊專家的意見，分別對三個儲運箱進行了防潮、防水、防火及抗沖擊性能試驗[11]。

3.1 防潮試驗 測試方法：將箱蓋封緊后，放入相對濕度為95%的環境試驗箱，經過一段時間后，開箱測試箱內的相對濕度，箱內濕度小于70%為合格。試驗結果見表2。

3.2 防火隔熱性能試驗 該試驗在天津國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心進行，經過試驗，三個測試箱體耐火時間分別為27、25、36分鐘，均達到了設計要求。三個測試箱耐火時間之所以有差別，是由測試箱體小批量生產時工藝差別所導致。

3.3 淋雨試驗 將儲運箱合蓋壓緊后，按GJB150.8-86淋雨試驗標準執行，雨滴直徑2mm～4.5mm，噴嘴壓力>375kPa，試驗時間40分鐘。試驗結果：三個測試箱體均沒發現進水現象。

3.4 跌落試驗 沖擊試驗按GJB2711-96中自由跌落試驗標準執行，試驗方法：將儲運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。試驗結果如下：①1.5m跌落試驗：試驗后檢查箱體無明顯變形。②2m跌落試驗：箱體腳帶中一根的一端受力，致使箱體底部局部輕微變形，內箱無變形，箱體其他部位及箱蓋完好。③3m跌落試驗：箱體兩根腳帶受力，致使箱體底部有較大凹陷變形，但內箱完好無明顯變形，箱體其他部位及箱蓋完好（圖7）。

4 結語

該便攜式火工品儲運箱，為滿足火工品在野戰條件下短時儲存、短距人工搬運的防護需要，重點進行了防火、防潮、防靜電、抗沖擊等防護設計。試驗表明，該儲運箱各項指標滿足火工品儲運要求，為野戰環境下實現火工品的短時、短距儲運提供了新的防護手段。

參考文獻：

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