某大口径火炮射击时舱室内一氧化碳的测试分析

闫金海，韩卫敏，考希宾，李广歧,翟少波,夏宝清,万红,李健

(1.兵器工业卫生研究所 中国兵器工业集团人-机-环境重点实验室，西安 710065；2.西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099)

1 引言

火炮作为常规武器，在历次的战争中经受了验证，成为不可或缺的武器并广泛应用于各军兵种[1]。大口径自行火炮作为一种战略压制性武器在火炮家族中具有举足轻重的地位[2]。20世纪末以来，世界各国竞相在进行大口径自行火炮研制[3]。目前，火炮的发射大多采用发射药和爆炸部分开的设计，在火炮的发射过程中，由于组成现有发射药的主要化学元素包含碳元素势必会造成尾气中一氧化碳的产生。本试验借助某大口径火炮25连发和7连发闭舱射击试验，以该火炮为试验测试模型，对其射击过程中产生的一氧化碳进行了测试分析，探讨其产生的影响因素及其防护措施。

2 对象与方法

2.1 试验对象

某大口径自行火炮，处于正常的闭舱射击作业状态，开启通风装置，分别进行25连发射击和7连发射击。

2.2 测试设备及方法

测试设备采用数显温度计、大气压计以及复合气体检测仪，测量范围及分辨率如下：

测量范围：温度:-20℃-60℃；气压:0 KPa-120.0 KPa；CO:0-1000 ppm。

分辨率：温度：0.1℃；气压：0.10 KPa ；CO：1.0 ppm。

本试验所用测试设备经过陕西省计量院检定并且检定合格。参照GJB59.89-2011装甲车辆试验规程第89部分：车内有害气体测定[4]中规定要求，在某大口径自行火炮25连发和7连发闭舱射击作业状态下，分别将3个有害气体连续自动测试记录仪平作业人员的呼吸带固定于舱室内车长位、炮手位和炮尾位顶部，在火炮射击时同步测试记录舱室内三个点位的一氧化碳浓度变化情况,同时测试环境的温度和大气压力。每个连发射击状态测试一次。由于射击时射击时间短，因此在安装固定有害气体测试设备前通过专用设置软件设置采样率为1个样/1 s。

2.3 数据处理

在分别测试某大口径火炮25连发和7连发射击时舱室内一氧化碳气体浓度的变化后，参照GJB5834-2006规定的有害气体浓度限值的计算方法计算STEL以及MAC[5]，此实验结果作为相应受试对象、相应时刻、相应测试位置处空气中的一氧化碳浓度值。

3 结果

分别通过对某大口径火炮25连发和7连发闭舱射击试验一氧化碳的测试分析，得到的结果如下：车长位一氧化碳1 min的MAC值分别是1 310 mg/m3、900 mg/m3，STEL值分别是669 mg/m3、124 mg/m3。炮长位一氧化碳1 min的MAC值分别是2 130 mg/m3、1 160 mg/m3，STEL值分别是1 369 mg/m3、200 mg/m3。炮尾顶部位一氧化碳1分钟的MAC值分别是2 270 mg/m3、1 850 mg/m3，STEL值分别是1 278 mg/m3、190 mg/m3。具体结果数值详见表1。试验过程中一氧化碳浓度变化趋势的曲线图详见图1-图3。

表1 一氧化碳测试结果汇总表 单位：(mg/m3)

4 讨论

4.1 参照GJB5834-2006 装甲车辆舱室内有害气体浓度限值[5]和GJB967-1990 坦克舱室一氧化碳短时间接触限值[6]要求：本次对某大口径火炮25连发和7连发闭舱射击两个状态测试结果的分析，舱室内三个测试点位的一氧化碳均存在不符合GJB5834-2006和GJB967-1990中规定的要求。大口径火炮射程远，发射部装药量大，发射时采用自动装填装置，射击时间短，因此会造成受试对象舱室内一氧化碳浓度短时间急剧上升和累积。试验过程中通风装置一直处于工作状态，因此在射击结束后一氧化碳会通过通风装置迅速被排除到舱外，从而能够最大限度的降低一氧化碳对舱室内作业人员身体和作业工效的影响。

4.2 火炮发射中尾气中会产生大量的有毒有害气体[7]，其中一氧化碳占主要成份。一氧化碳，化学式为CO，具有毒性，较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状，主要危害人体的肺、脑、心、肝、肾及其他组织。接触低浓度一氧化碳后会出现头昏、头痛、心悸、恶心等症状[8]。长时间接触一氧化碳会对作业人员的身体和作业工效产生一定的影响，因此，需对火炮射击作业过程中一氧化碳的防护引起重视。

4.3 在火炮射击的过程中，由于射击时间短暂，一氧化碳浓度蓄积快，浓度上升的高，其短时间的浓度超出了测试设备所能探测的范围，因此，有两个位点的变化曲线图出现了削峰的现象，见图2和图3。这部分数值只能作为定性参照。

4.4 通过分析，大口径火炮闭舱射击时舱室内一氧化碳浓度的影响因素主要有发射部的药量、发射的时间、连发射击的炮弹数量、测试的位置以及距离通风装置的距离等。

5 小结

自行火炮在闭舱射击作业时，炮管内的尾气会直接排进作业人员工作的舱室内，而尾气中的CO气体，会对舱室内作业人员的作业工效和身体产生一定的影响，因此，需对火炮射击作业过程中有害气体特别是一氧化碳的防护引起重视。另外，从本次试验看，火炮射击时，尾气产生的浓度大小与射击时间、射击口径、射击的连发数以及测试的位置具有一定的关系。