彈藥運(yùn)輸中的靜電危害與防護(hù)對(duì)策研究

趙世宜，陳金旺，王勝，李福生

（1.軍事交通學(xué)院，天津 300161；2.錫林郭勒軍分區(qū)，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

彈藥能否快速、準(zhǔn)確、安全地運(yùn)送到前線陣地，直接影響到部隊(duì)的戰(zhàn)斗力，乃至整個(gè)戰(zhàn)斗的勝負(fù)，因此，彈藥運(yùn)輸在未來(lái)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中占有十分重要的地位。我軍彈藥品種多、數(shù)量大、狀態(tài)復(fù)雜，安全問(wèn)題一直是制約彈藥運(yùn)輸?shù)钠款i。在彈藥的運(yùn)輸過(guò)程中，各種裝運(yùn)機(jī)具及彈藥本身容易產(chǎn)生并積聚靜電，特別是隨著部隊(duì)各類電發(fā)火的火箭彈、炮彈、導(dǎo)彈以及各類引信等電火工品的大量裝備，靜電對(duì)彈藥的安全構(gòu)成的威脅已日趨嚴(yán)重。認(rèn)真分析靜電的來(lái)源及其危害，制定相應(yīng)的防護(hù)措施，對(duì)于確保運(yùn)輸中彈藥的安全具有十分重要的意義。

1 靜電來(lái)源

彈藥在運(yùn)輸過(guò)程中引起靜電的主要原因是沖擊振動(dòng)導(dǎo)制的接觸分離起電及摩擦起電。接觸分離起電是由于2 種物質(zhì)在接觸分離過(guò)程中，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，使得2 種物質(zhì)的表面產(chǎn)生了雙電層和接觸電位差，分離后便成為帶有等量異性電荷的帶電體。摩擦起電是由于兩物體頻繁摩擦起熱發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移而成為帶電體。這2 種起電方式都能導(dǎo)致危險(xiǎn)放電，引起危害。分析靜電來(lái)源，可著重分析彈藥運(yùn)輸中可能的靜電帶電體如裝卸機(jī)具、運(yùn)輸設(shè)備、彈藥、彈藥包裝材料等。

1.1 搬運(yùn)機(jī)具

常用的各種裝卸機(jī)具如電瓶叉車、手鏟車等一般靜電能量較小，沒(méi)有危險(xiǎn)，但如果這些機(jī)具對(duì)地電阻超過(guò)1012Ω時(shí)，靜電將無(wú)法泄漏，靜電電位有時(shí)能達(dá)到l0 kV，就可能發(fā)生靜電危害[3]。

1.2 運(yùn)輸設(shè)備的靜電

目前我軍彈藥運(yùn)輸主要是裝備的CA1122J，EQ1118GA 等車輛。這些車輛由于在不同的路面上行駛，其輪胎與路面接觸摩擦很容易產(chǎn)生靜電，并且這些車輛輪胎的電阻較高，一旦產(chǎn)生靜電將不易泄放。同時(shí)，這些車輛大多是大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車，動(dòng)力在傳遞的過(guò)程中，皮帶輪與皮帶的高速接觸摩擦，也能產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電放電能。

1.3 彈藥包裝材料

彈藥包裝材料在彈藥運(yùn)輸防護(hù)方面起到十分重要的作用。現(xiàn)在我軍彈藥包裝材料一般是聚苯乙烯泡沫，因其價(jià)格便宜、緩沖防護(hù)性能好而被廣泛應(yīng)用。不過(guò)，彈藥運(yùn)輸過(guò)程中，這樣的緩沖材料又易壓縮，從而使得彈體與箱體之間產(chǎn)生較大的空隙，增大了摩擦機(jī)會(huì)，同時(shí)，聚苯乙烯泡沫相對(duì)摩擦?xí)菀装l(fā)熱累積電荷形成靜電危害源。

2 靜電危害

靜電的危險(xiǎn)放電方式主要是火花放電和刷形放電[1]。在彈藥運(yùn)輸過(guò)程中，最主要的危害是靜電火花放電。靜電放電能量一旦大于危險(xiǎn)物質(zhì)的最小靜電能量，就可以引起易燃易爆物燃燒爆炸，對(duì)于彈藥運(yùn)輸而言必將引起災(zāi)難性爆炸事故。此外，靜電還可以產(chǎn)生靜電電擊，引起作業(yè)人員的精神緊張，造成二次事故。

2.1 形成條件

形成靜電危害必須同時(shí)具備3個(gè)條件[1]：

1）產(chǎn)生并積累起足夠的靜電，形成“危險(xiǎn)靜電源”,以致局部電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)周圍介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng),發(fā)生靜電放電；

2）現(xiàn)場(chǎng)存在電發(fā)火彈藥和達(dá)到爆炸極限的爆炸性混合物等危險(xiǎn)物質(zhì)；

3）危險(xiǎn)靜電源與靜電易燃易爆物之間能夠形成能量耦合并且靜電放電能量大于前者最小點(diǎn)火能。

在彈藥運(yùn)輸過(guò)程中，危險(xiǎn)靜電源主要是帶靜電的各種機(jī)具、彈藥包裝等。危險(xiǎn)物主要是電發(fā)火的火箭彈、炮彈、導(dǎo)彈、發(fā)射藥及其它各類電火工品，這些危險(xiǎn)物質(zhì)對(duì)靜電非常敏感，最小靜電點(diǎn)火能都很小，一般在10-2～l02mJ[4]之間。如果靜電控制不力，就會(huì)發(fā)生事故。

2.2 危險(xiǎn)放電能的估算及安全界限

根據(jù)形成靜電危害的3 個(gè)條件，當(dāng)導(dǎo)體所貯存的靜電能大于或等于易燃易爆物的最小點(diǎn)火能時(shí)便可引起火災(zāi)或爆炸，而靜電放電能取決于物體所帶電量及物體的物理特性，其值可由下式求得：

W=CU2/2[4]

式中：W為靜電放電能，J；C為帶電體電容量，F(xiàn)；U為危險(xiǎn)靜電電壓，V；

由GJB 2527—95 彈藥防靜電要求可知：當(dāng)靜電壓U＞1.5 kV 時(shí)或靜電放電能 W＞0.25 mJ 時(shí)，即可發(fā)生放電產(chǎn)生電火，如果環(huán)境中存在易燃易爆物就能引起災(zāi)害。具體判斷可以用電位計(jì)測(cè)量帶電體所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中某點(diǎn)的靜電位。

2.3 靜電放電的危害模型

靜電放電方式有多種，均可建立靜電放電模型，如人體模型、手推模型等，這里僅以彈藥運(yùn)輸中裝卸機(jī)具為原型建立“電動(dòng)叉車模型”[2]。電動(dòng)叉車在裝卸貨物時(shí)，其靜電的產(chǎn)生與釋放是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這也是靜電防護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，靜電放電極可能發(fā)生于電動(dòng)叉車插入貨物的瞬間。若裝載貨物為托盤化貨物，則可能發(fā)生火花放電；若為木制箱體裝貨物，則可能發(fā)生刷形放電。這樣就可將這2種不同形式的放電過(guò)程定義為“電動(dòng)叉車模型”，其等效電氣原理為雙R-L-C結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。由于電動(dòng)叉車是在地面上作業(yè)的，因此存在對(duì)地電阻和對(duì)地電容。考慮電動(dòng)叉車是由叉車前臂、車體及車輪組成，又因叉車前臂都是金屬材料，其阻值較小，所以可以簡(jiǎn)化忽略。由此可定義RW，CW，LW為電動(dòng)叉車車輪的對(duì)地電阻、電容及電感；RT，CT，LT為車身的對(duì)地電阻、電容及電感。因各部分材料不同，電阻值明顯存在差異，輪胎為絕緣材料則電阻值遠(yuǎn)大于金屬車體的電阻值，即RW＞RT。在電動(dòng)叉車電瓶本身不漏電的前提下，綜合考慮各因素可取值[2]：RT=106Ω，CT=300 pF；CW=30 pF，RW= 107Ω。因?yàn)長(zhǎng)T和LW的貯能作用很小，可以忽略。由于圖1電路為并聯(lián)電路，則電動(dòng)叉車合電容C=CT+CW=330 pF，合電阻R=RTRW/（RW+RT）≈106Ω。發(fā)生火花放電時(shí)，金屬托盤貨物的對(duì)地電位U1可近似為0，電動(dòng)叉車的靜電電位為U2，靜電放電電位差U=U2-U1，則放電能量W=CU2/2，由此即可對(duì)放電能進(jìn)行評(píng)估；發(fā)生刷形放電時(shí)，可根據(jù)彈藥發(fā)火物質(zhì)的靜電敏感度（見(jiàn)表1）以及電位計(jì)的實(shí)測(cè)電位差U和等效電容C，利用公式W=CU2/2計(jì)算出放電能，并進(jìn)行評(píng)估。

圖1 電動(dòng)叉車模型Fig.1 Electric forklift model

通過(guò)各種模型對(duì)靜電危害的作用方式進(jìn)行評(píng)估，找出靜電危害的作用機(jī)理，通過(guò)定性分析，制定相應(yīng)的防護(hù)措施，預(yù)防靜電事故的發(fā)生。

3 靜電防護(hù)對(duì)策

根據(jù)靜電危害形成的3 個(gè)條件，預(yù)防彈藥運(yùn)輸過(guò)程中靜電事故的關(guān)鍵就是控制靜電危害的3個(gè)基本條件，即危險(xiǎn)靜電源、危險(xiǎn)物質(zhì)、能量耦合。

表1 彈藥常用藥劑的靜電敏感度Table 1 Electrostatic sensitiveness of ammunition ordinary medicament

3.1 控制起電率防止危險(xiǎn)靜電源的形成

實(shí)踐證明可以通過(guò)3種方法控制起電率。

1）保持物體表面清潔光滑，表面越光滑起電率越低。

2）控制物體之間的接觸分離速度和次數(shù)，如在彈藥搬運(yùn)、裝卸過(guò)程中，做到穩(wěn)拿輕放。

3）在有靜電危險(xiǎn)的場(chǎng)所，盡量使用靜電序列相同或相近的材料，減少接觸分離起電。

3.2 防止靜電的積累

防止靜電的積累可采取2 種有效的方法∶泄放法，即讓產(chǎn)生的靜電荷從帶電體上泄放掉，避免靜電積聚到誘發(fā)火花放電的電位，從而消除靜電危害；中和法，即對(duì)帶電物體外加一定量的反向電荷，使帶電體上的電荷得以中和，從而消除靜電危害。

3.2.1 靜電接地

對(duì)于靜電導(dǎo)體和靜電亞導(dǎo)體設(shè)備，采用靜電接地消除靜電危險(xiǎn)是最簡(jiǎn)單易行的方法。靜電接地就是采用接地裝置將車輛以及其它設(shè)備工具等與大地可靠連接，使其與大地之間構(gòu)成靜電泄漏通道以導(dǎo)走設(shè)備上的靜電，使其不產(chǎn)生火花放電。對(duì)彈藥運(yùn)輸中裝卸設(shè)備和載運(yùn)設(shè)備都應(yīng)采取靜電接地措施，為便于靜電泄放，一般要求接地電阻不大于106Ω。

3.2.2 空氣增濕

對(duì)于電阻率很高的靜電非導(dǎo)體設(shè)備和物料上的靜電，用接地方法難以消除，需要采用環(huán)境增濕的方法來(lái)消除靜電，效果非常明顯；還可降低作業(yè)環(huán)境、絕緣設(shè)備、包裝及緩沖材料的電阻率，減小靜電積聚。對(duì)于普通的彈藥運(yùn)輸車輛很難控制其濕度，因?yàn)槠渑c外界空氣直接相通。集裝箱運(yùn)輸就可以有效控制箱內(nèi)濕度條件，通?？梢杂脟婌F器、水蒸氣噴管等向集裝箱內(nèi)噴水霧或水蒸氣，達(dá)到增濕的目的。

3.2.3 加有源靜電消除器

采用靜電消除器，可以有效地抵消異性電荷。不過(guò)，使用時(shí)要注意防止“過(guò)消”現(xiàn)象。

3.3 加強(qiáng)管理做好人員教育

靜電安全防護(hù)是彈藥安全管理與防護(hù)的重要組成部分。彈藥運(yùn)輸應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的靜電防護(hù)要求進(jìn)行，同時(shí)勤務(wù)部門也應(yīng)制定有關(guān)規(guī)章制度，建立健全防靜電危害的技術(shù)措施，并認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)靜電安全制度。

另外，還要加強(qiáng)靜電危害的宣傳工作，使人們了解靜電危害的嚴(yán)重性，同時(shí)也要開(kāi)展經(jīng)常性的思想教育工作，增強(qiáng)運(yùn)勤人員的靜電安全防范意識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

彈藥運(yùn)輸過(guò)程中靜電的作用方式往往不定，車勤人員在進(jìn)行彈藥運(yùn)輸保障時(shí)，應(yīng)時(shí)刻提高警惕，嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行，確保運(yùn)送彈藥的安全。

[1]劉尚合，武占成.靜電放電及危害防護(hù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004：56—58.

[2]李琦.危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)中“搬運(yùn)工具”靜電與摩擦火花的防護(hù)[J].安全，2005（5）：18—19.

[3]白春光.爆破器材運(yùn)輸車安全性研究和探討[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2004（6）：25—26.