武警保溫水壺的研發(fā)

楊陽

摘 要：為解決高原高寒區(qū)武警官兵冬季野外遂行任務(wù)時(shí)飲用熱水困難的問題，做好軍需保障工作，保持戰(zhàn)斗力，開展武警保溫水壺的研發(fā)工作。綜合考慮長(zhǎng)效保溫、輕質(zhì)便攜、安全、使用環(huán)境等因素，從造型結(jié)構(gòu)、材料及顏色三方面提出對(duì)保溫水壺的設(shè)計(jì)構(gòu)想；并對(duì)武警保溫水壺保溫效能的檢測(cè)條件高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)這一建議進(jìn)行了闡述、探討。

關(guān)鍵詞：保溫水壺 高原高寒 設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）05（c）-0220-02

我國(guó)高寒區(qū)年平均氣溫低（內(nèi)蒙古根河地區(qū)極端氣溫曾達(dá)-58℃），晝夜溫差大，寒冷期長(zhǎng)達(dá)半年以上；高原地區(qū)除此之外，還具有空氣稀薄（含氧量只有內(nèi)陸平原地區(qū)的40% ～ 70%），紫外線強(qiáng)，空氣干燥，地面常年積雪覆蓋等特征。這些惡劣的自然條件可造成人的體能下降、行動(dòng)遲緩和耐力縮短，對(duì)官兵生存、訓(xùn)練及遂行任務(wù)等產(chǎn)生很大影響。因此，以實(shí)戰(zhàn)需求為中心，提高高原高寒區(qū)單兵裝備水平，避免非戰(zhàn)斗減員，重要且緊迫。

水壺作為軍需裝備的一部分，是行軍、作戰(zhàn)不可缺少的日常用品。當(dāng)前部隊(duì)配發(fā)的07式武警水壺質(zhì)量輕、容量較大，但不具備保溫功能。在高原高寒地區(qū)氣溫低、風(fēng)多的環(huán)境下，水壺內(nèi)的水降溫較迅速，甚至凍結(jié)成冰，引起壺體開裂，致使官兵飲用熱水困難，長(zhǎng)期下去會(huì)造成胃腸道疾病，影響戰(zhàn)斗力。因此，武警保溫水壺的研發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)意義重大的工作。

1 武警保溫水壺設(shè)計(jì)構(gòu)想

功能性和實(shí)用性是軍需產(chǎn)品的突出特征。在武警保溫水壺的設(shè)計(jì)中，長(zhǎng)效保溫性能是首要考慮因素。在滿足保溫需求的前提下，基于官兵耐久力、行動(dòng)靈活性及部隊(duì)遂行任務(wù)特殊性的考慮，還要關(guān)注輕量化、便攜性、安全性、隱蔽性和成本等因素，增強(qiáng)生存和作戰(zhàn)效能。

結(jié)構(gòu)造型是保溫水壺功能性的外化體現(xiàn)，材料是構(gòu)成水壺的物質(zhì)和功能性的載體，顏色則基于前兩者，體現(xiàn)使用者的特征，滿足個(gè)性化需求。

1.1 結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)

1.1.1 壺體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

熱傳遞主要有傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種方式。通過對(duì)市場(chǎng)在售的保溫杯、保溫水壺，國(guó)內(nèi)外軍警用水壺及相關(guān)文獻(xiàn)、專利進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)主要有雙層不銹鋼抽真空、外接電源加熱保溫、太陽能電池加熱保溫及使用保溫?cái)y行袋等幾種保溫途徑。從保溫效能、便捷性及成本角度考慮，雙層不銹鋼抽真空法是武警保溫水壺最佳的保溫方式，且目前無尾真空技術(shù)較為成熟。將保溫水壺內(nèi)膽與外殼間的空氣抽出，保溫效能隨真空度的提高而改善，再用玻璃焊料封焊，螺紋式壺塞旋合密封，盡可能地阻斷熱傳導(dǎo)與熱對(duì)流；熱輻射則通過壺膽外壁鍍銅/銀、拋光等處理來減少。雙層不銹鋼真空結(jié)構(gòu)及鍍膜處理可有效延緩壺內(nèi)熱量的散逸，同時(shí)減少外部冷空氣侵入，延長(zhǎng)保溫時(shí)間。對(duì)保溫水壺而言，其保溫性能隨容量增大而提高，但考慮官兵遂行任務(wù)的靈活性和體能損耗，應(yīng)在滿足保溫和日均飲水需求的前提下，盡量控制水壺容積，減輕單兵負(fù)荷。

另外，軍用水壺一般情況下要求斜挎于腰際，壺體形狀設(shè)計(jì)應(yīng)考慮盡量貼合身體，避免晃動(dòng)時(shí)撞傷身體。對(duì)于異形雙層真空保溫水壺來說，亞真空狀態(tài)有可能引起外殼在大氣壓作用下發(fā)生壓縮變形，一旦外殼內(nèi)膽接觸發(fā)生熱傳導(dǎo)，則保溫功能失效，廢品率增加，因此通常在內(nèi)外層不銹鋼板上均勻沖壓加強(qiáng)筋，減少壓縮變形，降低產(chǎn)品報(bào)廢率，同時(shí)起到防滑作用，方便握持。

1.1.2 零配件設(shè)計(jì)

根據(jù)功能多樣化、復(fù)合化及“模塊化”的理念，可以考慮增加配套餐盒、湯匙，用于野外燒水、煮飯或者盛裝飯菜。職能任務(wù)、作戰(zhàn)作訓(xùn)要求及給養(yǎng)條件的不同產(chǎn)生需求差異，對(duì)于餐盒和湯匙等零配件配備的必要性，還需要廣泛調(diào)研論證。針對(duì)壺內(nèi)水溫較高時(shí)，唇部易被不銹鋼壺口燙傷的隱患，可以增加水杯式壺蓋，保障飲水安全。

攜行袋是軍用水壺的承載體，同時(shí)也能夠防止低溫環(huán)境直接手持水壺發(fā)生“粘手”凍傷的情況。攜行袋設(shè)計(jì)中需要注意結(jié)構(gòu)應(yīng)便于水壺取放、背帶長(zhǎng)度應(yīng)適宜不同身高的人攜帶和肩部壓強(qiáng)不宜太大三方面，同時(shí)沿用07式水壺?cái)y行袋底部的氣眼設(shè)計(jì)，便于水、泥沙等雜物漏出。

1.2 材料選擇

考慮真空工藝、安全性、成本因素及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限定，保溫水壺主體材料可選用無毒無味、無放射性的304不銹鋼；壺塞和密封墊可分別選用食品級(jí)聚丙烯和硅膠材質(zhì)；壺蓋可選用高抗沖擊性的聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）等材質(zhì)。

為防止攜行袋被水浸濕結(jié)冰，面料可以考慮采用具有一定防水作用的材料；鑒于高原高寒區(qū)空氣干燥，可以選擇織入防靜電纖維的里料。基于保暖性能的改善，攜行袋可以適量填充輕質(zhì)保暖的材料。

餐盒與湯匙材質(zhì)可選用與壺體相同的304不銹鋼，但重量增加較多；鈦合金材料具備質(zhì)輕、強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，然而成本相對(duì)較高，不適宜普遍性配發(fā)。需要進(jìn)一步論證根據(jù)需求分類配發(fā)的可行性。

1.3 顏色確定

保溫水壺及其攜行袋的顏色設(shè)計(jì)應(yīng)遵循既需體現(xiàn)武警特色，又要具備隱蔽性的原則。基于這種原則，保溫水壺壺體顏色可沿用07式水壺的亞光橄欖綠色，避免陽光下反射強(qiáng)光，暴露目標(biāo)；攜行袋的花型顏色可考慮選用冬季迷彩，與服裝協(xié)調(diào)統(tǒng)一，冬季野外環(huán)境下攜行又不顯突兀。

2 保溫效能檢測(cè)方法探討

GB/T 29606-2013《不銹鋼真空杯》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于不銹鋼真空杯各試驗(yàn)方法及指標(biāo)的規(guī)定對(duì)今后武警保溫水壺標(biāo)準(zhǔn)的制定具有很重要的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。但由于民品與軍品的使用對(duì)象、環(huán)境不同，使得軍品通常比民品多一些特殊功能，且軍品理化指標(biāo)、環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)等要求普遍高于民品，而這正凸顯出軍品特殊之處。

保溫效能是保溫水壺的首要性能。GB/T 29606-2013《不銹鋼真空杯》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定保溫杯保溫效能試驗(yàn)的環(huán)境溫度為（20±5）℃，不小于0.4L的有內(nèi)塞產(chǎn)品保溫效能的測(cè)溫時(shí)間為24h。而對(duì)用于高原高寒區(qū)的保溫水壺來說，其使用氣溫通常處于0℃以下，甚至某些地區(qū)在每年12月下旬至次年2月份期間，日最低氣溫保持低于-30℃，同時(shí)伴有寒風(fēng)的狀態(tài)，這種氣候較國(guó)標(biāo)中規(guī)定的測(cè)試條件更為寒冷和嚴(yán)苛。另外，實(shí)際使用中存在飲用過后水量減少時(shí)，水壺保溫效果將減弱的情況。因此，基于軍品高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量要求及使實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件更接近實(shí)際使用環(huán)境的考慮，武警保溫水壺標(biāo)準(zhǔn)制定過程中可以考慮提高對(duì)測(cè)試條件的要求，適當(dāng)降低測(cè)試溫度或者在國(guó)標(biāo)基礎(chǔ)上增加低溫測(cè)試，對(duì)于這一思路的可行性，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)而嚴(yán)密的研究論證，再結(jié)合實(shí)戰(zhàn)需求及實(shí)驗(yàn)室理化檢測(cè)結(jié)果，確定合理指標(biāo)。

3 結(jié)語

武警保溫水壺要在綜合考慮產(chǎn)品的功能性、舒適性、安全性、方便性及環(huán)境等因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、完善，提高官兵生存和作戰(zhàn)能力。標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)生產(chǎn)和質(zhì)檢的遵循和硬性要求，結(jié)合武警保溫水壺的軍用特征及對(duì)功能、質(zhì)量等方面的高要求，相關(guān)科研人員、專家在制定標(biāo)準(zhǔn)過程中需要對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法和各項(xiàng)指標(biāo)，特別是高于國(guó)標(biāo)要求的試驗(yàn)方法和指標(biāo)的合理性、適應(yīng)性和科學(xué)性進(jìn)行認(rèn)真探究、嚴(yán)格把關(guān)審定，為保障和提升產(chǎn)品質(zhì)量打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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