便携式火工品储运箱设计

李宏伟+王录雁+赵洋+潘轶

摘要： 结合火工品的物理、化学特点，分析了在野战条件下短距搬运火工品对储运箱体防护性能需求，在此基础上，通过优化设计、合理选材，设计了一种具备防火、防静电、防潮、抗冲击功能的便携式储运箱，并通过试验进行了验证，为解决野战环境下火工品的短距搬運与存储提供了安全保障。

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.

关键词： 火工品；便携式；储运箱；设计

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

中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0113-02

0 引言

火工品是引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称[1]，在爆炸系统中起着引爆作用，是武器装备的重要组成部分[2]。由于火工品物、化性能活跃，极易因高温、火花、潮湿[3]、震动[4]、静电[5]而变得不稳定或失效，因此对储运环境要求较高[6]。实现火工品的安全储存与运输一直是业内学者及相关企业所致力解决的问题[7]，但是目前尚且缺少短距离公路运输和人工便携式搬运防护设备的研究成果。本文针对火工品短距离公路运输和在野外环境下的人工搬运问题，设计了一种具有防火、防震、防静电、防潮等多种功能的便携式火工品储运箱体，可为野战环境下火工品储运提供安全保障。

1 功能分析

考虑到火工品的物、化特性及野外储运环境，便携式储运箱应具有以下功能：

1.1 便携性 为了满足野战环境下的人工搬运，箱体净重不超过18kg并设计有便于搬运的把手，外形尺寸（长×宽×高）：470mm×360mm×320mm。

1.2 防火性 由于火工品对高温和火花敏感，野战环境对火的防护性显得尤为重要。按GB2702-90爆炸品保险箱标准，将箱体置于火场中，测量箱内温度升至100℃时所用时间，若≥20分钟，判定试验合格；若<20分钟，则判定试验不合格。

1.3 防潮、防淋雨性能 火工品对环境温度、湿度都有严格要求，而野外环境难以保证环境湿度符合火工品的存储要求，高温、高湿甚至淋雨情况都会发生，因此，储运箱必须具备良好的防潮、抗淋雨性能。按照国军标GJB150.9-86试验相关要求，储运箱在湿度95%的环境下存放15天，箱内湿度不超过70%。

1.4 防静电 火工品对电火花具有极强的敏感性，而在运输、搬运过程中，静电的积聚直接威胁着火工品的储运安全，因此，储运箱应具备良好的防静电功能。

1.5 抗冲击功能 不同于车辆运输环境，在野外环境下短距离周转主要依靠人力搬运，不可避免地会发生磕碰、撞击等现象，因此，要求箱体具有良好的抗冲击性能。按GJB2711-96跌落试验，箱体从3m落下，箱体无明显损坏，箱内物品无损坏，能正常使用。

2 产品设计

2.1 整体结构设计 储运箱主要由箱体、箱盖、防火密封材料、内衬、锁扣、报警器等组成。其中箱体主要由外层、中层、内层、中饰和内饰五层组成。外层为钢板，中层为耐火隔热材料，内层为玻璃钢，中饰为铝箔纸，内饰为棉绒布。为了外观美观漂亮，箱体和箱盖采用同等大小，表面采用静电喷塑，箱体周边采用圆角圆滑过渡。结构如图1所示。

2.2 防火性设计 为满足防火性要求（在900℃～1000℃高温环境下持续20min，箱内温度不高于100℃），经过筛选和验证，最终确定采用耐火温度高、重量轻、隔热性能好的石墨碳毡（见图2），并同时配合耐火温度高、隔热性能较好、价格适中的硅酸铝纤维毡[8]（见图3）使用，可以较好地满足耐火隔热要求。两种材料的主要性能指标见表1。

另外，内箱和盖盖板选用具有强度高、阻燃、隔热的玻璃钢代替传统的木箱结构，可进一步增加储运箱强度和防火性能。

2.3 密封性设计 储运箱的密封性指箱体隔绝外部环境影响的性能，密封性能的优劣决定着防火和防潮性能[10]。箱体结构密封性设计主要针对于箱体与箱盖接口处。为使储运箱美观并满足密封要求，箱体箱盖设计成同尺寸，箱体口部结构如图4所示。

图4中压板（钢质）与支架以及压板与内箱、盖板之间均用橡胶石棉板隔开；同时压板与箱体箱盖均不接触，以防止热传导。箱体口部粘一层厚度2mm～5mm防火纸（耐温≥1000℃），因其具有良好的弹性，箱盖压紧后可防止火焰从箱口进入箱内。口部密封材料采用软质、耐高温硅橡胶条。

2.4 产品防静电功能设计 为防止火工品在搬运过程中产生静电，为了兼顾抗冲击性能，箱体内衬选用硬质防静电海绵作为内部装载模块（见图5）[11]。该海绵采用高性能聚氨酯做基材、纳米高导电性介質相溶导电材料复合制成，表面电阻为10-6Ω～10-7Ω。不含任何腐蚀物质，防潮减震及隔音、隔热、耐热、耐温性能好，具有极佳的缓冲性、防震、防摩擦性以及良好的韧性。

2.5 产品抗冲击功能设计 为满足产品抗冲击性要求，箱体和箱盖选用20牌号冷轧优质碳素薄钢板（厚度1mm）。该材料具有较高强度（抗拉强度355MPa～490MPa）和较好的塑性（伸长率≥24%）。同时，在箱体底部、前后面及箱盖均设计加强筋以增加箱体强度。同时在箱体底部焊四条加强筋和两个橡胶脚带，增加箱体抗冲击强度和冲击能量吸收能力。

根据火工品的形状及尺寸，在硬质防静电海绵上开凹槽，使产品紧紧地固定在槽内（见图6），当箱体外部受到冲击时，防止火工品与箱体发生碰撞，并可起到缓冲作用。

3 产品试验情况

为了检验储运箱的各项性能是否达到设计要求，根据野战火工品储运箱技术指标要求和部队专家的意见，分别对三个储运箱进行了防潮、防水、防火及抗冲击性能试验[11]。

3.1 防潮试验 测试方法：将箱盖封紧后，放入相对湿度为95%的环境试验箱，经过一段时间后，开箱测试箱内的相对湿度，箱内湿度小于70%为合格。试验结果见表2。

3.2 防火隔热性能试验 该试验在天津国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心进行，经过试验，三个测试箱体耐火时间分别为27、25、36分钟，均达到了设计要求。三个测试箱耐火时间之所以有差别，是由测试箱体小批量生产时工艺差别所导致。

3.3 淋雨试验 将储运箱合盖压紧后，按GJB150.8-86淋雨试验标准执行，雨滴直径2mm～4.5mm，喷嘴压力>375kPa，试验时间40分钟。试验结果：三个测试箱体均没发现进水现象。

3.4 跌落试验 冲击试验按GJB2711-96中自由跌落试验标准执行，试验方法：将储运箱呈直立方向自由跌落在嵌入混凝土中厚度不小于13mm的钢板上，检查箱体外观。试验结果如下：①1.5m跌落试验：试验后检查箱体无明显变形。②2m跌落试验：箱体脚带中一根的一端受力，致使箱体底部局部轻微变形，内箱无变形，箱体其他部位及箱盖完好。③3m跌落试验：箱体两根脚带受力，致使箱体底部有较大凹陷变形，但内箱完好无明显变形，箱体其他部位及箱盖完好（图7）。

4 结语

该便携式火工品储运箱，为满足火工品在野战条件下短时储存、短距人工搬运的防护需要，重点进行了防火、防潮、防静电、抗冲击等防护设计。试验表明，该储运箱各项指标满足火工品储运要求，为野战环境下实现火工品的短时、短距储运提供了新的防护手段。

参考文献：

[1]王玉玲，余文力.炸药与火工品[M].西北工业大学出版社，2011.

[2]雷印玉，魏宗升，丁敏，等.火工品包装技术研究[J].包装工程，2009，30（10）：28-31.

[3]王维，宣兆龙，张晓艺，等.弹药储运方舱透湿率影响因素分析与计算[J].装备环境工程，2015，12（4）：120-123.

[4]李海广，安振涛，任永强.弹药公路运输振动响应模型及影响因素分析[J].计算机仿真，2012，30（12）：1-4.

[5]赵世宜，陈金旺，王胜，等.弹药运输中的静电危害与防护对策研究[J].装备环境工程，2011，8（3）：66-69.

[6]宣兆龙，李德鹏，段志强.弹药包装功能化及相关技术分析[J].包装工程2009，30（7）：32-41.

[7]郝永安，刘鹏，张怀智，等.危险型引信包装箱设计研究[J].包装工程，2007，28（6）：71-72.

[8]杨朝坤，华永明，花拓.隔热纤维材料的隔热机理及其应用[J].棉纺织技术，2011，39（5）：334-337.

[9]宣卫芳，王一临.湿热环境下弹药塑料包装的防潮性研究[J].包装工程，2003，24（5）：31-34.

[10]张晓萌，张蕾.抗静电包装[J].塑料包装，2014，24（1）：22-25.

[11]靳跃钢，高海波，赵耀辉，等.美军弹药包装设计与试验要求[J].包装工程，2013，34（1）：137—141.