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野戰(zhàn)彈藥防靜電包裝設(shè)計(jì)
摘要：闡述了野戰(zhàn)條件下靜電放電產(chǎn)生原因及危害形式，分析了靜電防護(hù)的基本原理，介紹了野戰(zhàn)條件下彈藥包裝所能采用的幾種防護(hù)材料，為長(zhǎng)期儲(chǔ)存彈藥防靜電包裝技術(shù)提供幫助。
關(guān)鍵詞：野戰(zhàn)彈藥；靜電放電：防靜電包裝設(shè)計(jì)
隨著電子元件和電火工品在彈藥中的應(yīng)用增多，彈藥的靜電感度越來越高，其抗靜電性能越來越弱。外軍及我軍以前經(jīng)常發(fā)生彈藥因靜電放電而自燃自爆的事故。尤其在野戰(zhàn)條件下，彈藥產(chǎn)生靜電放電的偶然因素更多，而許多防靜電的措施卻難以實(shí)施。改善包裝結(jié)構(gòu)及性能，增強(qiáng)彈藥防靜電能力成為野戰(zhàn)彈藥防靜電的必然選擇，可有效地消除靜電危害的發(fā)生，對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存彈藥的防靜電也具有重要意義。
1 野戰(zhàn)條件下靜電的產(chǎn)生及危害形式
野戰(zhàn)條件下靜電源的產(chǎn)生主要有以下3個(gè)方面：1）接觸—分離起電。在彈藥的運(yùn)輸、搬動(dòng)中，其包裝材料與其它物體分離、磨擦?xí)r就會(huì)產(chǎn)生靜電。人在脫衣或從皮椅上起立時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的電壓；2）剝離起電。打開彈藥密封包裝取彈時(shí)，人體及包裝材料都會(huì)產(chǎn)生較高的電壓。此外，揭開彈藥表面塑料棚布時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很高的電壓；3）感應(yīng)起電。彈藥堆附近有雷電發(fā)生時(shí)，雷電極高的電位能在彈藥表面感應(yīng)出很高的電壓。雖然彈藥堆發(fā)生直擊雷的機(jī)率很小，但感應(yīng)雷卻很多，尤其在南方雷雨季節(jié)，彈藥表面感應(yīng)出電荷的電壓足以擊穿彈藥內(nèi)部電路、點(diǎn)燃電火工品。我軍以前就發(fā)生過這種事故，某陣地上堆放的火箭炮彈因雷電感應(yīng)導(dǎo)致電點(diǎn)火貝自燃而自行飛出。當(dāng)這些高壓的危險(xiǎn)靜電源和彈藥的電路及電火工品間形成能量耦合時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象。放電電壓可高達(dá)數(shù)萬伏，放電電流達(dá)上百安，頻譜范圍可達(dá)干兆赫，其電流波形的上升時(shí)間可小于1ns。靜電放電可以造成電火工品的意外點(diǎn)火、爆炸事故，也可以造成電子設(shè)備的嚴(yán)重干擾和硬損傷。靜電放電產(chǎn)生的電磁脈沖，還可能導(dǎo)致微電子線路的誤動(dòng)作和潛在的工作可靠性降低。
2 靜電防護(hù)原理
雖然野外的危險(xiǎn)靜電源很多，而靜電防護(hù)的手段又有限，但靜電危害仍是可以控制和消除的。形成靜電放電必須同時(shí)具備3個(gè)條件：1）有足夠高電壓的危險(xiǎn)靜電源；2）存在敏感的靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所；3）形成靜電能量耦合。由靜電放電條件可知，要消除靜電放電必須至少使其中的一個(gè)條件不成立。在不改變彈藥設(shè)計(jì)的情況下，只有通過降低靜電源的危險(xiǎn)性及切斷靜電能量耦合通道來消除放電現(xiàn)象的發(fā)生。雖然提高濕度可以明顯改變物體表面電阻，增強(qiáng)導(dǎo)電性，但野外彈藥存儲(chǔ)場(chǎng)所的濕度難于控制，因而不能通過調(diào)整局部空間的濕度來提高靜電荷逸散速度，降低危險(xiǎn)靜電源的電壓。
采用防靜電材料改進(jìn)包裝是一種簡(jiǎn)單有效的防護(hù)方法，既可以便彈藥包裝上的靜電電荷快速泄漏掉，又可以起到電磁屏蔽的作用，防止一些功率強(qiáng)大的雷達(dá)及電磁脈沖武器產(chǎn)生射頻侵入彈藥，形成能量耦合，引起電子電路的損傷或電火工品的失效甚至爆炸。如熱橋絲式電爆裝置的最小安全電流僅為50mA。
3 應(yīng)采取的方法
高技術(shù)條件下，防靜電包裝已成為彈藥包裝的基不要求。美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家的防靜電包裝材料及產(chǎn)品已走在世界前列。美國(guó)還專門修訂了彈藥包裝規(guī)范對(duì)彈藥包裝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。針對(duì)我軍實(shí)際并吸取外軍的包裝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)彈藥進(jìn)行必要的防靜電包裝可以便彈藥的生存空間得到極大的提升。主要有以下幾種方法：
3.1 使用抗靜電劑
根據(jù)添加方式不同，抗靜電劑分為外涂型和內(nèi)加型2類。外涂型抗靜電劑是通過刷涂、噴涂或浸涂等方法涂敷于表面，它們見效快，適用廣。尤其是對(duì)較早以前生產(chǎn)的無靜電防護(hù)能力或防護(hù)能力差的彈藥包裝行改進(jìn)時(shí)，使用這種方法較好。既能利用原包裝，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，又便于操作。一些屏蔽涂料一般采用金、銀、銅、鎳等金屬粉末或石墨粉末噴涂于包裝的內(nèi)、外表面也可以起到較好的防靜電和屏蔽效果，但其價(jià)格較高，不適于體積較大的彈藥包裝箱上。
內(nèi)加型抗靜電劑是在配料時(shí)加入到樹脂中，使其均勻地分散到聚合物內(nèi)，這類物質(zhì)均溶于水，它可從高分子材料內(nèi)部向表面遷移，在表面形成均勻的抗靜電層。它耐摩擦，穩(wěn)定性好，效能持久，且價(jià)格低廉，適宜用于彈藥的包裝材料，因?yàn)橐话銖椝幰蟮膬?chǔ)存年限都在15年以上。
3.2 使用結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料
結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是—種新型導(dǎo)電性不飽和聚合物。它們通過自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的作用，使其有與金屬自由電子同樣作用的п電子的分子結(jié)構(gòu)，電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過π共軛系而呈現(xiàn)導(dǎo)電性，再用電解聚合法合成并經(jīng)摻雜處理而制成，現(xiàn)在它們的最高導(dǎo)電水平已經(jīng)可與銅、銀等金屬媲美。
聚乙炔是目前性價(jià)比最好的導(dǎo)電材料，摻雜后其電導(dǎo)率可高達(dá)105Ω-1.cm－1，而銅、銀的電導(dǎo)率也不過106Ω-1.cm-1。由此可見，摻雜后聚乙炔的導(dǎo)電性接近于良導(dǎo)體。但是由于聚乙炔中存在著極易被氧化的雙鍵，因此其穩(wěn)定性不十分高，此外聚乙炔不溶也不熔，加工成型比較困難。
聚苯胺（PAn）同聚乙炔相比就有更大的優(yōu)點(diǎn)，其性質(zhì)穩(wěn)定，易于加工，易于成膜，且膜柔軟，彈性好。更主要的是價(jià)格低廉。PAn具有優(yōu)異的電性能，其電導(dǎo)率隨著摻雜度的不同而在10-12～10Ω-1.cm-1之間變化。
3.3 使用填充型材料
所謂導(dǎo)電填料，是能賦予導(dǎo)電性能的一類物質(zhì)。按其性能來分，主要有5種系列，即金屬系、碳系、金屬氧化物系、金屬化纖維系、有機(jī)高分子系。其中碳系是最常用的導(dǎo)電填料，炭黑是天然的半導(dǎo)體材料，其體電阻率約為0.1～10Ω.cm，原料易得，導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定，可大幅調(diào)整材料的電阻率（1～108Ω.cm）。因此，由炭黑填充制成的復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是目前在抗靜電及電磁屏蔽上用途最廣，用量最大的一種導(dǎo)電材料。
碳纖維是一種新型的具有良好導(dǎo)電性的涂料，其特點(diǎn)是鍍層均勻而牢固，與樹脂粘接好。鍍金屬的碳纖維比一般碳纖維導(dǎo)電性能提高50～100倍。但其價(jià)格昂貴，只適合于部分靜電敏感性較高的彈藥內(nèi)部電子電路及電火工品的防護(hù)。
以金屬粉末、金屬氧化物填充的基體高分子可獲得優(yōu)良的導(dǎo)電性，在填充很少的情況下便可獲得較高的導(dǎo)電率。不過，金屬纖維加工時(shí)易折斷，易被氧化，價(jià)格也較貴。
4 結(jié) 語
彈藥防靜電包裝應(yīng)結(jié)合我軍的實(shí)際，設(shè)計(jì)包裝時(shí)，應(yīng)將包裝和靜電防護(hù)結(jié)合起來，針對(duì)不同的彈藥選擇不同的防護(hù)包裝，選擇適當(dāng)?shù)陌b材料，以免造成過分包裝增加成本，或包裝不夠達(dá)不到效果。還應(yīng)將內(nèi)外包裝結(jié)合起來進(jìn)行綜合考慮，確定最佳防護(hù)方案，不能滿足于只對(duì)一種包裝進(jìn)行改進(jìn)。要切實(shí)使靜電防護(hù)的設(shè)計(jì)融子彈藥包裝的設(shè)計(jì)之中，并力求達(dá)到最佳的性能價(jià)格比?？傊?，防靜電包裝的推廣應(yīng)用必將有效地提高我軍彈藥防靜電能力，并使彈藥野外生存能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：野戰(zhàn)彈藥；靜電放電：防靜電包裝設(shè)計(jì)
隨著電子元件和電火工品在彈藥中的應(yīng)用增多，彈藥的靜電感度越來越高，其抗靜電性能越來越弱。外軍及我軍以前經(jīng)常發(fā)生彈藥因靜電放電而自燃自爆的事故。尤其在野戰(zhàn)條件下，彈藥產(chǎn)生靜電放電的偶然因素更多，而許多防靜電的措施卻難以實(shí)施。改善包裝結(jié)構(gòu)及性能，增強(qiáng)彈藥防靜電能力成為野戰(zhàn)彈藥防靜電的必然選擇，可有效地消除靜電危害的發(fā)生，對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存彈藥的防靜電也具有重要意義。
1 野戰(zhàn)條件下靜電的產(chǎn)生及危害形式
野戰(zhàn)條件下靜電源的產(chǎn)生主要有以下3個(gè)方面：1）接觸—分離起電。在彈藥的運(yùn)輸、搬動(dòng)中，其包裝材料與其它物體分離、磨擦?xí)r就會(huì)產(chǎn)生靜電。人在脫衣或從皮椅上起立時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的電壓；2）剝離起電。打開彈藥密封包裝取彈時(shí)，人體及包裝材料都會(huì)產(chǎn)生較高的電壓。此外，揭開彈藥表面塑料棚布時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很高的電壓；3）感應(yīng)起電。彈藥堆附近有雷電發(fā)生時(shí)，雷電極高的電位能在彈藥表面感應(yīng)出很高的電壓。雖然彈藥堆發(fā)生直擊雷的機(jī)率很小，但感應(yīng)雷卻很多，尤其在南方雷雨季節(jié)，彈藥表面感應(yīng)出電荷的電壓足以擊穿彈藥內(nèi)部電路、點(diǎn)燃電火工品。我軍以前就發(fā)生過這種事故，某陣地上堆放的火箭炮彈因雷電感應(yīng)導(dǎo)致電點(diǎn)火貝自燃而自行飛出。當(dāng)這些高壓的危險(xiǎn)靜電源和彈藥的電路及電火工品間形成能量耦合時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象。放電電壓可高達(dá)數(shù)萬伏，放電電流達(dá)上百安，頻譜范圍可達(dá)干兆赫，其電流波形的上升時(shí)間可小于1ns。靜電放電可以造成電火工品的意外點(diǎn)火、爆炸事故，也可以造成電子設(shè)備的嚴(yán)重干擾和硬損傷。靜電放電產(chǎn)生的電磁脈沖，還可能導(dǎo)致微電子線路的誤動(dòng)作和潛在的工作可靠性降低。
2 靜電防護(hù)原理
雖然野外的危險(xiǎn)靜電源很多，而靜電防護(hù)的手段又有限，但靜電危害仍是可以控制和消除的。形成靜電放電必須同時(shí)具備3個(gè)條件：1）有足夠高電壓的危險(xiǎn)靜電源；2）存在敏感的靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所；3）形成靜電能量耦合。由靜電放電條件可知，要消除靜電放電必須至少使其中的一個(gè)條件不成立。在不改變彈藥設(shè)計(jì)的情況下，只有通過降低靜電源的危險(xiǎn)性及切斷靜電能量耦合通道來消除放電現(xiàn)象的發(fā)生。雖然提高濕度可以明顯改變物體表面電阻，增強(qiáng)導(dǎo)電性，但野外彈藥存儲(chǔ)場(chǎng)所的濕度難于控制，因而不能通過調(diào)整局部空間的濕度來提高靜電荷逸散速度，降低危險(xiǎn)靜電源的電壓。
采用防靜電材料改進(jìn)包裝是一種簡(jiǎn)單有效的防護(hù)方法，既可以便彈藥包裝上的靜電電荷快速泄漏掉，又可以起到電磁屏蔽的作用，防止一些功率強(qiáng)大的雷達(dá)及電磁脈沖武器產(chǎn)生射頻侵入彈藥，形成能量耦合，引起電子電路的損傷或電火工品的失效甚至爆炸。如熱橋絲式電爆裝置的最小安全電流僅為50mA。
3 應(yīng)采取的方法
高技術(shù)條件下，防靜電包裝已成為彈藥包裝的基不要求。美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家的防靜電包裝材料及產(chǎn)品已走在世界前列。美國(guó)還專門修訂了彈藥包裝規(guī)范對(duì)彈藥包裝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。針對(duì)我軍實(shí)際并吸取外軍的包裝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)彈藥進(jìn)行必要的防靜電包裝可以便彈藥的生存空間得到極大的提升。主要有以下幾種方法：
3.1 使用抗靜電劑
根據(jù)添加方式不同，抗靜電劑分為外涂型和內(nèi)加型2類。外涂型抗靜電劑是通過刷涂、噴涂或浸涂等方法涂敷于表面，它們見效快，適用廣。尤其是對(duì)較早以前生產(chǎn)的無靜電防護(hù)能力或防護(hù)能力差的彈藥包裝行改進(jìn)時(shí)，使用這種方法較好。既能利用原包裝，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，又便于操作。一些屏蔽涂料一般采用金、銀、銅、鎳等金屬粉末或石墨粉末噴涂于包裝的內(nèi)、外表面也可以起到較好的防靜電和屏蔽效果，但其價(jià)格較高，不適于體積較大的彈藥包裝箱上。
內(nèi)加型抗靜電劑是在配料時(shí)加入到樹脂中，使其均勻地分散到聚合物內(nèi)，這類物質(zhì)均溶于水，它可從高分子材料內(nèi)部向表面遷移，在表面形成均勻的抗靜電層。它耐摩擦，穩(wěn)定性好，效能持久，且價(jià)格低廉，適宜用于彈藥的包裝材料，因?yàn)橐话銖椝幰蟮膬?chǔ)存年限都在15年以上。
3.2 使用結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料
結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是—種新型導(dǎo)電性不飽和聚合物。它們通過自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的作用，使其有與金屬自由電子同樣作用的п電子的分子結(jié)構(gòu)，電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過π共軛系而呈現(xiàn)導(dǎo)電性，再用電解聚合法合成并經(jīng)摻雜處理而制成，現(xiàn)在它們的最高導(dǎo)電水平已經(jīng)可與銅、銀等金屬媲美。
聚乙炔是目前性價(jià)比最好的導(dǎo)電材料，摻雜后其電導(dǎo)率可高達(dá)105Ω-1.cm－1，而銅、銀的電導(dǎo)率也不過106Ω-1.cm-1。由此可見，摻雜后聚乙炔的導(dǎo)電性接近于良導(dǎo)體。但是由于聚乙炔中存在著極易被氧化的雙鍵，因此其穩(wěn)定性不十分高，此外聚乙炔不溶也不熔，加工成型比較困難。
聚苯胺（PAn）同聚乙炔相比就有更大的優(yōu)點(diǎn)，其性質(zhì)穩(wěn)定，易于加工，易于成膜，且膜柔軟，彈性好。更主要的是價(jià)格低廉。PAn具有優(yōu)異的電性能，其電導(dǎo)率隨著摻雜度的不同而在10-12～10Ω-1.cm-1之間變化。
3.3 使用填充型材料
所謂導(dǎo)電填料，是能賦予導(dǎo)電性能的一類物質(zhì)。按其性能來分，主要有5種系列，即金屬系、碳系、金屬氧化物系、金屬化纖維系、有機(jī)高分子系。其中碳系是最常用的導(dǎo)電填料，炭黑是天然的半導(dǎo)體材料，其體電阻率約為0.1～10Ω.cm，原料易得，導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定，可大幅調(diào)整材料的電阻率（1～108Ω.cm）。因此，由炭黑填充制成的復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是目前在抗靜電及電磁屏蔽上用途最廣，用量最大的一種導(dǎo)電材料。
碳纖維是一種新型的具有良好導(dǎo)電性的涂料，其特點(diǎn)是鍍層均勻而牢固，與樹脂粘接好。鍍金屬的碳纖維比一般碳纖維導(dǎo)電性能提高50～100倍。但其價(jià)格昂貴，只適合于部分靜電敏感性較高的彈藥內(nèi)部電子電路及電火工品的防護(hù)。
以金屬粉末、金屬氧化物填充的基體高分子可獲得優(yōu)良的導(dǎo)電性，在填充很少的情況下便可獲得較高的導(dǎo)電率。不過，金屬纖維加工時(shí)易折斷，易被氧化，價(jià)格也較貴。
4 結(jié) 語
彈藥防靜電包裝應(yīng)結(jié)合我軍的實(shí)際，設(shè)計(jì)包裝時(shí)，應(yīng)將包裝和靜電防護(hù)結(jié)合起來，針對(duì)不同的彈藥選擇不同的防護(hù)包裝，選擇適當(dāng)?shù)陌b材料，以免造成過分包裝增加成本，或包裝不夠達(dá)不到效果。還應(yīng)將內(nèi)外包裝結(jié)合起來進(jìn)行綜合考慮，確定最佳防護(hù)方案，不能滿足于只對(duì)一種包裝進(jìn)行改進(jìn)。要切實(shí)使靜電防護(hù)的設(shè)計(jì)融子彈藥包裝的設(shè)計(jì)之中，并力求達(dá)到最佳的性能價(jià)格比?？傊?，防靜電包裝的推廣應(yīng)用必將有效地提高我軍彈藥防靜電能力，并使彈藥野外生存能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。
