武警保温水壶的研发

杨阳

摘 要：为解决高原高寒区武警官兵冬季野外遂行任务时饮用热水困难的问题，做好军需保障工作，保持战斗力，开展武警保温水壶的研发工作。综合考虑长效保温、轻质便携、安全、使用环境等因素，从造型结构、材料及颜色三方面提出对保温水壶的设计构想；并对武警保温水壶保温效能的检测条件高于国家标准这一建议进行了阐述、探讨。

关键词：保温水壶 高原高寒 设计 标准

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）05（c）-0220-02

我国高寒区年平均气温低（内蒙古根河地区极端气温曾达-58℃），昼夜温差大，寒冷期长达半年以上；高原地区除此之外，还具有空气稀薄（含氧量只有内陆平原地区的40% ～ 70%），紫外线强，空气干燥，地面常年积雪覆盖等特征。这些恶劣的自然条件可造成人的体能下降、行动迟缓和耐力缩短，对官兵生存、训练及遂行任务等产生很大影响。因此，以实战需求为中心，提高高原高寒区单兵装备水平，避免非战斗减员，重要且紧迫。

水壶作为軍需装备的一部分，是行军、作战不可缺少的日常用品。当前部队配发的07式武警水壶质量轻、容量较大，但不具备保温功能。在高原高寒地区气温低、风多的环境下，水壶内的水降温较迅速，甚至冻结成冰，引起壶体开裂，致使官兵饮用热水困难，长期下去会造成胃肠道疾病，影响战斗力。因此，武警保温水壶的研发设计是一项意义重大的工作。

1 武警保温水壶设计构想

功能性和实用性是军需产品的突出特征。在武警保温水壶的设计中，长效保温性能是首要考虑因素。在满足保温需求的前提下，基于官兵耐久力、行动灵活性及部队遂行任务特殊性的考虑，还要关注轻量化、便携性、安全性、隐蔽性和成本等因素，增强生存和作战效能。

结构造型是保温水壶功能性的外化体现，材料是构成水壶的物质和功能性的载体，颜色则基于前两者，体现使用者的特征，满足个性化需求。

1.1 结构造型设计

1.1.1 壶体结构设计

热传递主要有传导、对流和辐射三种方式。通过对市场在售的保温杯、保温水壶，国内外军警用水壶及相关文献、专利进行研究，发现主要有双层不锈钢抽真空、外接电源加热保温、太阳能电池加热保温及使用保温携行袋等几种保温途径。从保温效能、便捷性及成本角度考虑，双层不锈钢抽真空法是武警保温水壶最佳的保温方式，且目前无尾真空技术较为成熟。将保温水壶内胆与外壳间的空气抽出，保温效能随真空度的提高而改善，再用玻璃焊料封焊，螺纹式壶塞旋合密封，尽可能地阻断热传导与热对流；热辐射则通过壶胆外壁镀铜/银、抛光等处理来减少。双层不锈钢真空结构及镀膜处理可有效延缓壶内热量的散逸，同时减少外部冷空气侵入，延长保温时间。对保温水壶而言，其保温性能随容量增大而提高，但考虑官兵遂行任务的灵活性和体能损耗，应在满足保温和日均饮水需求的前提下，尽量控制水壶容积，减轻单兵负荷。

另外，军用水壶一般情况下要求斜挎于腰际，壶体形状设计应考虑尽量贴合身体，避免晃动时撞伤身体。对于异形双层真空保温水壶来说，亚真空状态有可能引起外壳在大气压作用下发生压缩变形，一旦外壳内胆接触发生热传导，则保温功能失效，废品率增加，因此通常在内外层不锈钢板上均匀冲压加强筋，减少压缩变形，降低产品报废率，同时起到防滑作用，方便握持。

1.1.2 零配件设计

根据功能多样化、复合化及“模块化”的理念，可以考虑增加配套餐盒、汤匙，用于野外烧水、煮饭或者盛装饭菜。职能任务、作战作训要求及给养条件的不同产生需求差异，对于餐盒和汤匙等零配件配备的必要性，还需要广泛调研论证。针对壶内水温较高时，唇部易被不锈钢壶口烫伤的隐患，可以增加水杯式壶盖，保障饮水安全。

携行袋是军用水壶的承载体，同时也能够防止低温环境直接手持水壶发生“粘手”冻伤的情况。携行袋设计中需要注意结构应便于水壶取放、背带长度应适宜不同身高的人携带和肩部压强不宜太大三方面，同时沿用07式水壶携行袋底部的气眼设计，便于水、泥沙等杂物漏出。

1.2 材料选择

考虑真空工艺、安全性、成本因素及国家标准的限定，保温水壶主体材料可选用无毒无味、无放射性的304不锈钢；壶塞和密封垫可分别选用食品级聚丙烯和硅胶材质；壶盖可选用高抗冲击性的聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）等材质。

为防止携行袋被水浸湿结冰，面料可以考虑采用具有一定防水作用的材料；鉴于高原高寒区空气干燥，可以选择织入防静电纤维的里料。基于保暖性能的改善，携行袋可以适量填充轻质保暖的材料。

餐盒与汤匙材质可选用与壶体相同的304不锈钢，但重量增加较多；钛合金材料具备质轻、强度高和耐腐蚀等优势，然而成本相对较高，不适宜普遍性配发。需要进一步论证根据需求分类配发的可行性。

1.3 颜色确定

保温水壶及其携行袋的颜色设计应遵循既需体现武警特色，又要具备隐蔽性的原则。基于这种原则，保温水壶壶体颜色可沿用07式水壶的亚光橄榄绿色，避免阳光下反射强光，暴露目标；携行袋的花型颜色可考虑选用冬季迷彩，与服装协调统一，冬季野外环境下携行又不显突兀。

2 保温效能检测方法探讨

GB/T 29606-2013《不锈钢真空杯》国家标准中关于不锈钢真空杯各试验方法及指标的规定对今后武警保温水壶标准的制定具有很重要的指导意义和参考价值。但由于民品与军品的使用对象、环境不同，使得军品通常比民品多一些特殊功能，且军品理化指标、环境适应性指标等要求普遍高于民品，而这正凸显出军品特殊之处。

保温效能是保温水壶的首要性能。GB/T 29606-2013《不锈钢真空杯》国家标准中规定保温杯保温效能试验的环境温度为（20±5）℃，不小于0.4L的有内塞产品保温效能的测温时间为24h。而对用于高原高寒区的保温水壶来说，其使用气温通常处于0℃以下，甚至某些地区在每年12月下旬至次年2月份期间，日最低气温保持低于-30℃，同时伴有寒风的状态，这种气候较国标中规定的测试条件更为寒冷和严苛。另外，实际使用中存在饮用过后水量减少时，水壶保温效果将减弱的情况。因此，基于军品高标准、高质量要求及使实验室测试条件更接近实际使用环境的考虑，武警保温水壶标准制定过程中可以考虑提高对测试条件的要求，适当降低测试温度或者在国标基础上增加低温测试，对于这一思路的可行性，应当进行科学而严密的研究论证，再结合实战需求及实验室理化检测结果，确定合理指标。

3 结语

武警保温水壶要在综合考虑产品的功能性、舒适性、安全性、方便性及环境等因素的基础上进行设计、完善，提高官兵生存和作战能力。标准是指导生产和质检的遵循和硬性要求，结合武警保温水壶的军用特征及对功能、质量等方面的高要求，相关科研人员、专家在制定标准过程中需要对检测项目、检测方法和各项指标，特别是高于国标要求的试验方法和指标的合理性、适应性和科学性进行认真探究、严格把关审定，为保障和提升产品质量打好坚实基础。

参考文献

[1] 王有熙，杨金柱，姬海军.一种军用水壶的保暖装置：中国，103690055A[P].2014-04-02.

[2] 李维民，高钰琪，吴玉，等.行军用水壶：中国， 201057855Y[P]. 2006-05-14.

[3] 聂旭颖.高原高寒睡袋研究及小型现场保暖试验[J]. 中国个体防护装备，2009（4）：24-27，39.

[4] 王有熙，杨金柱.一种军用水壶携行袋：中国，203693 366U[P].2014-07-09.

[5] 柴美晴.太阳能保温水壶：中国，203059435U[P].2013-07- 17.

[6] 蒋志兵.保温加热多仓军用水壶：中国，203934813U[P]. 2014-11-12.

[7] 陈铭昌.保温水壶：中国，201520203327.9[P].2015-04- 07.

[8] GA 887-2010，公安单警装备警用水壶[Z].

[9] 王贵招.军用不锈钢保温水壶及其壶盖：中国，2015209 14704.X[P].2015-11-17.

[10]GB/T 29606-2013，不锈钢真空杯[S].

[11]麦绿波.标准的军民通用关系研究[J].中国标准化，2013（2）：51-56.