彈藥運輸中的靜電危害與防護對策研究

趙世宜，陳金旺，王勝，李福生

（1.軍事交通學院，天津 300161；2.錫林郭勒軍分區，內蒙古 錫林浩特 026000）

彈藥能否快速、準確、安全地運送到前線陣地，直接影響到部隊的戰斗力，乃至整個戰斗的勝負，因此，彈藥運輸在未來高技術戰爭中占有十分重要的地位。我軍彈藥品種多、數量大、狀態復雜，安全問題一直是制約彈藥運輸的瓶頸。在彈藥的運輸過程中，各種裝運機具及彈藥本身容易產生并積聚靜電，特別是隨著部隊各類電發火的火箭彈、炮彈、導彈以及各類引信等電火工品的大量裝備，靜電對彈藥的安全構成的威脅已日趨嚴重。認真分析靜電的來源及其危害，制定相應的防護措施，對于確保運輸中彈藥的安全具有十分重要的意義。

1 靜電來源

彈藥在運輸過程中引起靜電的主要原因是沖擊振動導制的接觸分離起電及摩擦起電。接觸分離起電是由于2 種物質在接觸分離過程中，發生電子轉移，使得2 種物質的表面產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生電荷轉移而成為帶電體。這2 種起電方式都能導致危險放電，引起危害。分析靜電來源，可著重分析彈藥運輸中可能的靜電帶電體如裝卸機具、運輸設備、彈藥、彈藥包裝材料等。

1.1 搬運機具

常用的各種裝卸機具如電瓶叉車、手鏟車等一般靜電能量較小，沒有危險，但如果這些機具對地電阻超過1012Ω時，靜電將無法泄漏，靜電電位有時能達到l0 kV，就可能發生靜電危害[3]。

1.2 運輸設備的靜電

目前我軍彈藥運輸主要是裝備的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生靜電，并且這些車輛輪胎的電阻較高，一旦產生靜電將不易泄放。同時，這些車輛大多是大功率柴油發動機車，動力在傳遞的過程中，皮帶輪與皮帶的高速接觸摩擦，也能產生較強的靜電放電能。

1.3 彈藥包裝材料

彈藥包裝材料在彈藥運輸防護方面起到十分重要的作用。現在我軍彈藥包裝材料一般是聚苯乙烯泡沫，因其價格便宜、緩沖防護性能好而被廣泛應用。不過，彈藥運輸過程中，這樣的緩沖材料又易壓縮，從而使得彈體與箱體之間產生較大的空隙，增大了摩擦機會，同時，聚苯乙烯泡沫相對摩擦會容易發熱累積電荷形成靜電危害源。

2 靜電危害

靜電的危險放電方式主要是火花放電和刷形放電[1]。在彈藥運輸過程中，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物質的最小靜電能量，就可以引起易燃易爆物燃燒爆炸，對于彈藥運輸而言必將引起災難性爆炸事故。此外，靜電還可以產生靜電電擊，引起作業人員的精神緊張，造成二次事故。

2.1 形成條件

形成靜電危害必須同時具備3個條件[1]：

1）產生并積累起足夠的靜電，形成“危險靜電源”,以致局部電場強度達到或超過周圍介質的擊穿場強,發生靜電放電；

2）現場存在電發火彈藥和達到爆炸極限的爆炸性混合物等危險物質；

3）危險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火能。

在彈藥運輸過程中，危險靜電源主要是帶靜電的各種機具、彈藥包裝等。危險物主要是電發火的火箭彈、炮彈、導彈、發射藥及其它各類電火工品，這些危險物質對靜電非常敏感，最小靜電點火能都很小，一般在10-2～l02mJ[4]之間。如果靜電控制不力，就會發生事故。

2.2 危險放電能的估算及安全界限

根據形成靜電危害的3 個條件，當導體所貯存的靜電能大于或等于易燃易爆物的最小點火能時便可引起火災或爆炸，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；U為危險靜電電壓，V；

由GJB 2527—95 彈藥防靜電要求可知：當靜電壓U＞1.5 kV 時或靜電放電能 W＞0.25 mJ 時，即可發生放電產生電火，如果環境中存在易燃易爆物就能引起災害。具體判斷可以用電位計測量帶電體所產生的靜電場中某點的靜電位。

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，這里僅以彈藥運輸中裝卸機具為原型建立“電動叉車模型”[2]。電動叉車在裝卸貨物時，其靜電的產生與釋放是一個動態過程，難以進行實時監測，這也是靜電防護的重點和難點，靜電放電極可能發生于電動叉車插入貨物的瞬間。若裝載貨物為托盤化貨物，則可能發生火花放電；若為木制箱體裝貨物，則可能發生刷形放電。這樣就可將這2種不同形式的放電過程定義為“電動叉車模型”，其等效電氣原理為雙R-L-C結構（如圖1所示）。由于電動叉車是在地面上作業的，因此存在對地電阻和對地電容。考慮電動叉車是由叉車前臂、車體及車輪組成，又因叉車前臂都是金屬材料，其阻值較小，所以可以簡化忽略。由此可定義RW，CW，LW為電動叉車車輪的對地電阻、電容及電感；RT，CT，LT為車身的對地電阻、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大于金屬車體的電阻值，即RW＞RT。在電動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。因為LT和LW的貯能作用很小，可以忽略。由于圖1電路為并聯電路，則電動叉車合電容C=CT+CW=330 pF，合電阻R=RTRW/（RW+RT）≈106Ω。發生火花放電時，金屬托盤貨物的對地電位U1可近似為0，電動叉車的靜電電位為U2，靜電放電電位差U=U2-U1，則放電能量W=CU2/2，由此即可對放電能進行評估；發生刷形放電時，可根據彈藥發火物質的靜電敏感度（見表1）以及電位計的實測電位差U和等效電容C，利用公式W=CU2/2計算出放電能，并進行評估。

圖1 電動叉車模型Fig.1 Electric forklift model

通過各種模型對靜電危害的作用方式進行評估，找出靜電危害的作用機理，通過定性分析，制定相應的防護措施，預防靜電事故的發生。

3 靜電防護對策

根據靜電危害形成的3 個條件，預防彈藥運輸過程中靜電事故的關鍵就是控制靜電危害的3個基本條件，即危險靜電源、危險物質、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靜電源的形成

實踐證明可以通過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，如在彈藥搬運、裝卸過程中，做到穩拿輕放。

3）在有靜電危險的場所，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，即讓產生的靜電荷從帶電體上泄放掉，避免靜電積聚到誘發火花放電的電位，從而消除靜電危害；中和法，即對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

對于靜電導體和靜電亞導體設備，采用靜電接地消除靜電危險是最簡單易行的方法。靜電接地就是采用接地裝置將車輛以及其它設備工具等與大地可靠連接，使其與大地之間構成靜電泄漏通道以導走設備上的靜電，使其不產生火花放電。對彈藥運輸中裝卸設備和載運設備都應采取靜電接地措施，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

對于電阻率很高的靜電非導體設備和物料上的靜電，用接地方法難以消除，需要采用環境增濕的方法來消除靜電，效果非常明顯；還可降低作業環境、絕緣設備、包裝及緩沖材料的電阻率，減小靜電積聚。對于普通的彈藥運輸車輛很難控制其濕度，因為其與外界空氣直接相通。集裝箱運輸就可以有效控制箱內濕度條件，通常可以用噴霧器、水蒸氣噴管等向集裝箱內噴水霧或水蒸氣，達到增濕的目的。

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，使用時要注意防止“過消”現象。

3.3 加強管理做好人員教育

靜電安全防護是彈藥安全管理與防護的重要組成部分。彈藥運輸應嚴格按照相關的靜電防護要求進行，同時勤務部門也應制定有關規章制度，建立健全防靜電危害的技術措施，并認真執行各項靜電安全制度。

另外，還要加強靜電危害的宣傳工作，使人們了解靜電危害的嚴重性，同時也要開展經常性的思想教育工作，增強運勤人員的靜電安全防范意識。

4 結語

彈藥運輸過程中靜電的作用方式往往不定，車勤人員在進行彈藥運輸保障時，應時刻提高警惕，嚴格按照規章制度進行，確保運送彈藥的安全。

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

[2]李琦.危險品倉庫中“搬運工具”靜電與摩擦火花的防護[J].安全，2005（5）：18—19.

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