某大口徑火炮射擊時艙室內一氧化碳的測試分析

閆金海，韓衛敏，考希賓，李廣歧,翟少波,夏寶清,萬紅,李健

(1.兵器工業衛生研究所 中國兵器工業集團人-機-環境重點實驗室，西安 710065；2.西北機電工程研究所，陜西 咸陽 712099)

1 引言

火炮作為常規武器，在歷次的戰爭中經受了驗證，成為不可或缺的武器并廣泛應用于各軍兵種[1]。大口徑自行火炮作為一種戰略壓制性武器在火炮家族中具有舉足輕重的地位[2]。20世紀末以來，世界各國競相在進行大口徑自行火炮研制[3]。目前，火炮的發射大多采用發射藥和爆炸部分開的設計，在火炮的發射過程中，由于組成現有發射藥的主要化學元素包含碳元素勢必會造成尾氣中一氧化碳的產生。本試驗借助某大口徑火炮25連發和7連發閉艙射擊試驗，以該火炮為試驗測試模型，對其射擊過程中產生的一氧化碳進行了測試分析，探討其產生的影響因素及其防護措施。

2 對象與方法

2.1 試驗對象

某大口徑自行火炮，處于正常的閉艙射擊作業狀態，開啟通風裝置，分別進行25連發射擊和7連發射擊。

2.2 測試設備及方法

測試設備采用數顯溫度計、大氣壓計以及復合氣體檢測儀，測量范圍及分辨率如下：

測量范圍：溫度:-20℃-60℃；氣壓:0 KPa-120.0 KPa；CO:0-1000 ppm。

分辨率：溫度：0.1℃；氣壓：0.10 KPa ；CO：1.0 ppm。

本試驗所用測試設備經過陜西省計量院檢定并且檢定合格。參照GJB59.89-2011裝甲車輛試驗規程第89部分：車內有害氣體測定[4]中規定要求，在某大口徑自行火炮25連發和7連發閉艙射擊作業狀態下，分別將3個有害氣體連續自動測試記錄儀平作業人員的呼吸帶固定于艙室內車長位、炮手位和炮尾位頂部，在火炮射擊時同步測試記錄艙室內三個點位的一氧化碳濃度變化情況,同時測試環境的溫度和大氣壓力。每個連發射擊狀態測試一次。由于射擊時射擊時間短，因此在安裝固定有害氣體測試設備前通過專用設置軟件設置采樣率為1個樣/1 s。

2.3 數據處理

在分別測試某大口徑火炮25連發和7連發射擊時艙室內一氧化碳氣體濃度的變化后，參照GJB5834-2006規定的有害氣體濃度限值的計算方法計算STEL以及MAC[5]，此實驗結果作為相應受試對象、相應時刻、相應測試位置處空氣中的一氧化碳濃度值。

3 結果

分別通過對某大口徑火炮25連發和7連發閉艙射擊試驗一氧化碳的測試分析，得到的結果如下：車長位一氧化碳1 min的MAC值分別是1 310 mg/m3、900 mg/m3，STEL值分別是669 mg/m3、124 mg/m3。炮長位一氧化碳1 min的MAC值分別是2 130 mg/m3、1 160 mg/m3，STEL值分別是1 369 mg/m3、200 mg/m3。炮尾頂部位一氧化碳1分鐘的MAC值分別是2 270 mg/m3、1 850 mg/m3，STEL值分別是1 278 mg/m3、190 mg/m3。具體結果數值詳見表1。試驗過程中一氧化碳濃度變化趨勢的曲線圖詳見圖1-圖3。

表1 一氧化碳測試結果匯總表 單位：(mg/m3)

4 討論

4.1 參照GJB5834-2006 裝甲車輛艙室內有害氣體濃度限值[5]和GJB967-1990 坦克艙室一氧化碳短時間接觸限值[6]要求：本次對某大口徑火炮25連發和7連發閉艙射擊兩個狀態測試結果的分析，艙室內三個測試點位的一氧化碳均存在不符合GJB5834-2006和GJB967-1990中規定的要求。大口徑火炮射程遠，發射部裝藥量大，發射時采用自動裝填裝置，射擊時間短，因此會造成受試對象艙室內一氧化碳濃度短時間急劇上升和累積。試驗過程中通風裝置一直處于工作狀態，因此在射擊結束后一氧化碳會通過通風裝置迅速被排除到艙外，從而能夠最大限度的降低一氧化碳對艙室內作業人員身體和作業工效的影響。

4.2 火炮發射中尾氣中會產生大量的有毒有害氣體[7]，其中一氧化碳占主要成份。一氧化碳，化學式為CO，具有毒性，較高濃度時能使人出現不同程度中毒癥狀，主要危害人體的肺、腦、心、肝、腎及其他組織。接觸低濃度一氧化碳后會出現頭昏、頭痛、心悸、惡心等癥狀[8]。長時間接觸一氧化碳會對作業人員的身體和作業工效產生一定的影響，因此，需對火炮射擊作業過程中一氧化碳的防護引起重視。

4.3 在火炮射擊的過程中，由于射擊時間短暫，一氧化碳濃度蓄積快，濃度上升的高，其短時間的濃度超出了測試設備所能探測的范圍，因此，有兩個位點的變化曲線圖出現了削峰的現象，見圖2和圖3。這部分數值只能作為定性參照。

4.4 通過分析，大口徑火炮閉艙射擊時艙室內一氧化碳濃度的影響因素主要有發射部的藥量、發射的時間、連發射擊的炮彈數量、測試的位置以及距離通風裝置的距離等。

5 小結

自行火炮在閉艙射擊作業時，炮管內的尾氣會直接排進作業人員工作的艙室內，而尾氣中的CO氣體，會對艙室內作業人員的作業工效和身體產生一定的影響，因此，需對火炮射擊作業過程中有害氣體特別是一氧化碳的防護引起重視。另外，從本次試驗看，火炮射擊時，尾氣產生的濃度大小與射擊時間、射擊口徑、射擊的連發數以及測試的位置具有一定的關系。