弹药类物资仓储技术的探索和实践＊

梅玉顺 徐 冬 许建照 酆爱国

（1.扬州宝军苏北电子有限公司 扬州 225001）（2.中国船舶重工集团第七二三研究所 扬州 225001）

1 引言

大气腐蚀无处不在，无时不有，且日积月累。它对金属或非金属材料所产生的破坏程度，常常比人们想象的还要严重。所谓弹药类物资，这里指的是弹药包装物体，如机载导弹等。其特殊性不言而喻，如仓储方面长久性和可靠性并存，操作上方便性和安全性兼备。存放环境也有许多不同，其中有地面仓库、地下室、山洞和近海等。个体大小方面，它的差别也很大。对于弹药类物资的仓储技术，不论国内国外，历来都被高度重视，弹药体遭腐蚀的后果不难想象。

2 大气腐蚀

金属或非金属在大气自然条件下的腐蚀称为大气腐蚀。就金属而言，大气腐蚀是电化学腐蚀的一种特殊形式，是其表面覆盖一层水膜（电解膜）下发生的腐蚀。空气中水分在金属表面凝结成水膜和空气中的氧通过水膜扩散到金属表面是发生大气腐蚀的基本条件［1］。

影响大气腐蚀的因素有大气的相对湿度；温度和温差；工业大气中含有的腐蚀性气体，如SO2、NH4、Cl2、HCl；空气中含有的固体颗粒，如煤烟、灰尘等碳和碳化合物、金属氧化物、沙土、氯化钠、硫酸铵和其它盐类；地区性差异等。其中，相对湿度被认为是影响大气腐蚀的最主要因素之一。在含有不同数量污染物的大气中，金属都有一个临界相对湿度，超过这一临界值，腐蚀速度会突然猛增［1］。

即使在洁净的大气中，空气中的氧溶解于水中到达金属表面上，也会造成金属腐蚀，而这种腐蚀的速度比之金属全部浸入水中还要快得多［2］。

大气腐蚀对非金属材料造成的破坏也是随处可见的。比如塑料薄膜的降解、橡胶制品的老化、木材的腐朽、棉织物和丝织物的风化破烂等，这都跟长期的大气腐蚀有关。

3 摸索和试验

大气腐蚀是一个客观存在，是无法回避的。

为了减小它对仓储物资的影响，最直接的方法就是隔离。当然隔离是有条件的，比如物体的大小、形态、数量，还有成本等等，不是什么东西都可以用这种方法仓储。

需方（即用户）起初的做法是用吸尘器将弹体和弹衣间的空气抽出，并进行封口处理。毫无疑问，这一做法的防腐效果是显而易见的。但它不正规，也不完善。首先是吸尘器的抽气能力有限，其次是弹体的外表面和弹衣的内表面未进行干燥处理，残存的空气和水分仍能产生腐蚀。

样机阶段，曾用空气干燥机组合对弹体和弹衣间进行干燥处理，然后用吸尘器将稍带潮湿的干燥空气抽出。也曾用空气干燥机组合对弹体和弹衣间充气干燥，然后再抽气，空气干燥机组合既充气又抽气。由于吸尘器（哪怕是最好的吸尘器）和空气干燥机组合均不是抽真空的专业产品，所以技术性能自然达不到要求。

工作做到这一步，最需要解决的问题是抽真空，即合理选择真空泵。此后的试验，都是用空气干燥机组合和真空泵进行的，直到研制工作完成。

4 弹药包装真空维护设备概况

弹药包装真空维护设备用于各类机载制导弹药日常维护保养。它的主要组成部分为：自动空气干燥机组合、单级旋片式真空泵、电控部分、压力检测、远程控制和快速接头等。

4.1 工作原理及过程

弹药包装真空维护设备的工作原理图见图1。

图1 弹药包装真空维护设备的工作原理图

4.1.1 干燥空气的产生和输出

如图所示，两个空气压缩机并联于气路中。它们同时工作，将经过空气过滤器过滤的空气加压后输出。空气被压缩后，气压和水汽密度升高，气温可达120℃上下。这部分气体在经过冷却器时，温度降到40℃以下。此时气体中的水汽呈过饱和状态并迅速凝成小水滴，被分水滤气器分离出来后排出机外。从分水滤气器出来的压缩空气尚残留少许水分和杂质。当它通过干燥筒时，即被干燥筒内烧结铜珠和分子筛过滤和吸附，从而生成洁净的干燥空气。两个干燥筒轮流工作，当一个处于工作状态时，另一个则处于再生状态。状态转换由电磁阀和定时转换器控制，每30秒切换一次。比如当左边的电磁阀开启时，与它相连的干燥筒工作，所产生的干燥空气大部分通过单向阀送到储气罐，少部分通过连接两个干燥筒的阀座，返回右边的干燥筒内（阀座内有滑塞，可来回移动，滑塞上有节流孔）。这部分干燥空气经过这只干燥筒时，带走筒内分子筛因前次工作时吸附的水分，起回洗再生作用。此时，与这只干燥筒连接的电磁阀是关闭的，回洗过后的气流通过电磁阀上的溢气孔排出。切换后，右边的干燥筒工作，情况跟左边的干燥筒完全相同。如此循环，反复交替，即大部分干燥空气不断进入储气罐，少部分干燥空气不断回洗干燥筒。储气罐的作用是减少输出气压的脉动性，其上装有压力控制器，以保证输出压力在设定范围内。输出管路上的压力显示器起监视作用。干燥空气通过快速接头进入受供体内，充气时，管路上与真空泵连接的电磁阀是关闭的。

充气部分用的是自动空气干燥机技术，所以这里称之为自动空气干燥机组合。自动空气干燥机被用于对波导内腔充气去湿，以保证雷达馈线系统正常工作。该项技术是规范的和成熟的。

4.1.2 抽真空及工作过程

抽真空由XD系列单级旋片式真空泵完成，此系外购件，专业产品。抽真空的极限压力为3KPa，一个大气压约为100KPa。抽气时，充气管路上的两个电磁阀关闭，抽气管路上的电磁阀开启。

真空泵将首先抽取弹衣和弹体之间的常温常压空气，然后停止工作。由自动空气干燥机组合充入干燥空气，对包装环境进行干燥。接下来是自动空气干燥机组合停止工作，真空泵启动，抽去弹衣和弹体间气体，随时封口，维护一枚弹体的工作完成。

4.2 电控部分简述

电控部分用于控制整机的工作过程，它跟整机的性能、灵敏度和安全性直接相关，是影响整机可靠性的主要方面之一，这部分见图2。

图2 电控方框图

微处理器是这部分的核心。可通过按钮设定整机的充气时间，也可通过按钮给微处理器工作状态信息。微处理器经过内部处理后将工作信息输给光电耦合器，经过光电隔离后控制继电器动作使机器工作于所需状态。充气过程中通过压力传感器检测到输出压力的信息，先经过放大电路放大，再经过A／D转换和微处理器处理，最后通过显示电路显示出来。显示电路同时显示充气工作时间。

输出执行电路由两个固态继电器组成，用于控制充气或抽真空两种工作状态。光电耦合电路用于强／弱电之间的隔离，以提高抗干扰能力。显示电路采用两组数位七段数码管显示，分别显示充气压力、设定充气时间／剩余时间（在待机状态下显示设定的工作时间、工作状态下显示剩余工作时间）。

有线远程控制部分由单片机、按键、控制盒、电缆和串行接口电路组成，与主机通信实现远程有线控制。

5 结构及外形

整机为四方结构。上四角圆弧过渡，下四角装有脚轮。其中两只为定向轮，另两只为万向轮，万向轮带刹。顶面装有控制面板，面板上有盖。后面的上部装有电源插座、远程控制插座和充气／抽真空接口。左右两侧装有把手。四侧盖板可拆卸，上面开有散热孔。整机海灰色，长宽高尺寸分别为620×520×860mm，总质量≤100kg，外形图见图3。

图3 弹药包装真空维护设备外形图

6 使用环境和主要功能

6.1 使用环境

1）适应海拔3000m以下自然环境；

2）储存温度为－40℃～＋65℃；

3）工作温度为－20℃～＋45℃；

4）工作相对湿度为≤98%（30℃时）。

6.2 主要功能

1）输入气体的干燥度为露点－45℃（气温－20℃～＋15℃，相对湿度≤98%时），充气压力为300±10KPa，充气速率为≥120L／min；

2）抽气速率为400L／min以上，若按真空泵抽气的极限压力计算，真空度可达97KPa（负压）；

3）维护一枚弹的时间≤15min；

4）具有安全保护和过热报警自动停机功能；

5）具有≥10m的有线安全控制功能；

6）按操作规程可正常连续工作8h；

7）达到《GJB 2268－96后方弹药仓库电气防爆技术要求》中三防Ⅱ级标准（防爆、防火、防静电）。

7 关于干燥度和真空度

主要功能中提到了干燥度、露点和真空度，它们的专业性比较强，下面仅作一点说明。

7.1 露点和干燥度

含有一定水汽量的空气在一定气压下降低温度，使空气中的水汽达到饱和时的温度值称为露点，此点的温度称为露点温度［3］。此时，空气的相对湿度为100%。绝对湿度为一恒定值，它不会因为气温的变化而变化。不像相对湿度，只要气温一升高，它就不再饱和。绝对湿度是指单位体积的空气中所含水气质量ρ（g／m3），由于它不易测得，习惯上常用水汽压强e（mmHg）来表示，它们之间的关系是：

式中：t为空气温度，若e的量纲为mbar（毫巴），计算时应换算成mmHg，1mbar＝0.76mmHg。若要求水汽密度，可将上式改写为：

如露点为－45℃时，查表可得其饱和水汽压强e＝0.110mbar［5］，代入上式计算后，得此露点的水汽质量密度为0.106g／m3。e和ρ都表示空气的绝对湿度，它们的量纲虽然不同，但数值却非常接近，更有在16.4℃时两者数值完全相同的情况。了解这一点的好处是，当知道其中一个的数值时，也就大概能估计到另一个数值，尤其是换算时不会出大错。

干燥度是衡量空气干燥程度的指标，是指空气中所含水汽的质量密度（g／m3），在量纲上同露点的水汽密度完全一样。每个露点的绝对湿度（饱和水汽压强和饱和水汽密度）都是唯一的和不变的，加上它有特征，即到点结露，所以工程上用它来表示干燥度就理所当然了。空气中水分的多少决定露点温度的高低，水分越少露点温度越低。露点可用露点仪来测量，只要将露点仪接到要测量的气路上，露点温度马上就能显示出来，既方便又快捷。

7.2 真空度

在真空技术中，将低于当地大气压力的压力称为真空度［6］。就一个压力容器而言，没有抽气时，大气充盈其中，此时它的真空度为0。假如能将容器内的空气抽完，此时它处于绝对真空状态，气压为0，其真空度为一个大气压，约有0.1MPa或100KPa。要实现绝对真空，难度很大，且容器越大，难度越大。若不为特种要求，一般情况下没有必要这样做，适可而止是最佳选择。这台真空包装维护设备的抽真空能力，由选择的真空泵决定。真空泵技术参数中极限压力为3KPa，其能达到的真空度为100KPa－3KPa＝97KPa。由于抽真空后弹衣将紧紧地贴附在弹体上，弹衣和弹体间没有空隙。没有空间，真空度自然不存在，前面提到的是其计算值。

应该说这台真空泵不可能吸走弹衣和弹体间的全部空气，那么剩余气体会不会对弹体造成严重的腐蚀呢，答案是否定的。前面提到过使大气腐蚀速度开始突然上升的临界湿度，对大多数金属而言，其值在60～70%。弹衣弹体间剩余空气是干燥的，同时又是洁净的，相对湿度达到60～70%的可能性微乎其微。因此，所谓腐蚀难以发生。

8 结语

弹药包装真空维护设备已批量生产并投入使用，因需方要求，设计改进工作业已完成。主要内容是优化外形，压缩结构尺寸，改数码显示为液晶显示。例行实验在即。大气环境下物资的仓储技术内涵非常丰富，方法多种多样，一般都是从实际出发来解决各自的问题。像齿轮和轴承，浸在油里或涂上油脂即可，成本不高。珍贵文物或名人字画对仓储的温度和湿度有较高的要求。有些物资要低温存储。更有甚者，需要装置于液氮中，成本自不必说。该设备是根据需方的实际研制的，自然适合需方使用，满足使用时的急迫性和仓储时的长久性要求。这是它的个性或叫特殊性。但从机理上讲，用干燥和隔离的方法来防止大气腐蚀适宜多种物资或场合，这便是它通用性或普遍性的一面。尤其是同属弹药类物资，不论是空用的或海用的，它们一定有许多共性和相同要求。由此不难看到该项技术的应用前景，况且目前已有延伸使用范围的意向。

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