爆炸物储运箱的研制

周晓光,陈玉振,祝小龙,金栋梁,周明安

(1.中南林业科技大学, 湖南长沙 410001;2.国防科技大学, 湖南长沙 410073)

爆炸物储运箱的研制

周晓光1,陈玉振2,祝小龙2,金栋梁2,周明安2

(1.中南林业科技大学, 湖南长沙 410001;2.国防科技大学, 湖南长沙 410073)

通过计算机辅助设计和爆炸实验,确定爆炸物运输箱的基本参数和基本构造,重点研究了其减震、泄能、防殉爆的功能。研制的爆炸物储运箱用于少量爆炸物运输和暂时储存,解决少量雷管与炸药同车运输的难题,可保障爆炸物运输过程和暂时储存时的安全。

爆炸物;储运箱;结构设计;工程应用

0 引 言

爆炸物品广泛应用于军事和工程领域,而爆炸物在运输和储存环节酿成的事故时有发生,因而结合实际需求研究设计适用于军事训练和小工程量爆破的便捷化储运装置有现实意义。

爆炸物储运箱 (以下简称储运箱)解决了少量雷管 (100发以内)与炸药同车运输的问题。储运箱采用了多种减震材料和减震结构,并借鉴建筑学“狗骨”结构设计应用了“牺牲”结构,使感度较高的雷管不会因外部扰动而爆炸,即使爆炸也不会引起同车炸药殉爆。

1 爆炸物储运箱的结构设计

爆炸物储运箱,通过计算机辅助设计、爆炸实验等手段研究爆炸物储运箱的几何外形、尺寸,减震工作原理,泄能工作原理和防殉爆能力。箱体设计时除考虑减震、防爆的目的外,在防殉爆方面还注意采用对爆炸能量“软”防护与“硬”防护相结合的方法,从而大大增加了储运箱的防殉爆能力。

爆炸物储运箱由外箱体和内箱体两部分组成。外箱体包括主箱体和外箱盖两部分。内箱体包括辅箱体、内箱盖和连接结构 3部分。

1.1 外箱体

外箱体上采用了两种牺牲结构、一种吸能材料和一种功能材料,如图1所示。

两种牺牲结构为:两层钢板上均匀开设的圆形泄能孔及塑性填充塞和主箱体与外箱盖的辅助固定结构。在雷管爆炸时,泄能孔在高温、高压的作用下遭到破坏,以自身的破坏吸收了一部分能量。外箱体的盖子上采用的辅助连接结构不仅能在平时起到连接箱体与盖子的作用,在受到内部爆炸冲击时,因其强度有限而首先破坏,从而起到衰减爆炸能量的作用。而泄能孔的塑性填充材料为吸能材料。

图1 外箱体

主箱体和外箱盖内部均填充有隔热耐火材料,它使主箱体在遇到火灾等情况时可以在一定时间内保持箱体内部的隔热效果,保证内部雷管等的安全。

1.2 内箱体

内箱体采用了一种牺牲结构、两种减震材料和3种功能结构,如图2所示。

图2 内箱体

一种牺牲结构是内箱体主体 (钢筒)上开设的结构缝隙。在爆炸瞬时冲击荷载的作用下,钢筒在结构缝隙处首先变形,使整个钢筒迅速膨胀,结构缝隙变大。从而在膨胀过程吸收能量的同时使爆炸产物可以从胀大的缝隙处溢出,从而减少内箱体承受的爆炸荷载。

两种减震材料是辅箱体表层覆盖的橡胶类柔性材料和辅箱体底层的衬垫材料,利用其良好的材料性能实现减震的目的。

3种功能结构是内外箱体的弹性连接结构、辅箱体与内箱盖的密封结构和辅箱体内部的承托结构。内外箱体的弹性连接结构主要利用其良好的弹性,避免内外箱体的刚性接触,起到减震的作用;密封结构主要是将密封的辅箱体和内箱盖进行密封连接,使内箱体具有一定的防潮、防水能力;承托结构主要是在辅箱体内部对零散的雷管进行分离、固定,使雷管间不会发生碰撞、摩擦,从而避免雷管爆炸。

2 爆炸物储运箱性能分析

在以上理论设计的基础上,通过数值仿真模拟和实物模型实验,基本确定了储运箱的各项性能,发现在各种结构和相应材料综合运用的情况下,储运箱的性能指标达到了预期的标准。

2.1 爆炸物储运箱的抗爆能力测试

分别实验 100,180,240发雷管在爆炸物储运箱中爆炸的情况,100发雷管时,箱体完整,箱体变形不明显;160发时,箱体内有一点变形,但未出现裂缝;200发时,箱体出现一定裂痕,但整体结构仍然完整。所以储运箱对 200发雷管具有良好的抗爆能力。

2.2 爆炸物储运箱的防殉爆能力测试

在爆炸物储运箱中装入 240发雷管,在周围四个方向 40 cm处放置 4个 200 g的 TNT药块,结果TNT药块都没有殉爆,所以可以确保运输 240发雷管时,使炸药运输箱与雷管运输箱间隔 40 cm同车运输。

2.3 爆炸物储运箱的抗震测试

将 240发雷管装入爆炸物储运箱内,将箱体固定在振动平台上,并逐渐增加震动幅度,直到雷管引爆,记下此时的振动情况。

将上述爆炸物储运箱固定于高强度防护箱内(确保可以完全抗爆的那种),用采取一定防护措施的汽车在各种不同路面上运输,例如平坦的马路,一般的乡村道路,以及一些较颠簸的道路。实验表明,爆炸物储运箱能够保证在所用马路上和几乎所有乡村道路上的安全运输。

3 爆炸物储运箱的工程应用

随着军队完成军事多样化任务需求不断增强和国内各项建设的不断推进,爆炸物的使用量在不断的增长,但也随之带来了一些安全问题,特别是爆炸物运输安全事故近几年时有发生,因此,确保爆炸物安全运输的现实需求也越来越强烈。而目前国内外并没有专门用于爆炸物运输的设备,一些专用的爆炸物运输车价格相对比较昂贵,且小型采石场、小型矿场用到的炸药量较少,在炸药实际运输过程中很少采用分车运输,并且采取的减震措施效果往往也不够理想,这些情况决定了目前我国爆炸物安全运输的状况并不乐观。而储运箱减震效果良好,并具有防殉爆能力。这些特点决定该装备可以用于运输体积较小、感度较高、危险性系数较高的爆炸物,如雷管、战争遗留爆炸物、恐怖爆炸装置等,从而可以简便、高效地解决雷管炸药的同车运输问题,是一种安全性较高、经济效益好的爆炸物运输装置。

储运箱主要解决少量雷管(100发以内)与炸药同车运输存在的安全问题。其以良好的减震性能确保雷管在运输途中不会发生爆炸,而其防殉爆能力则在雷管万一发生爆炸时,不会引起同车的炸药殉爆。其主要应用在以下几个方面。

(1)解决了雷管和炸药不能同车运输的问题。对于小批量的雷管和炸药采用分车运输虽然确保了安全,但是同时也带来很多不方便,如车辆安排和调度。爆炸物储运箱能够确保小批量炸药雷管的同车安全运输,具有较好的减震和防殉爆作用,节省了人力、物力,尤其在一些条件比较紧急或达不到分车运输要求的时候,可以起到确保安全的作用,使运输更加便捷和安全。

(2)转移恐怖爆炸装置的理想器材。恐怖爆炸装置大都很不稳定,储运箱可利用其良好的减震和防护能力,有效避免意外的发生,并在意外发生时起到最大限度的保护作用,在转移恐怖爆炸装置时可担当排爆人员的安全守护者。

(3)处理战争遗留爆炸物的可靠助手。战争遗留爆炸物因年代久远,一般各部分老化严重,导致其很不稳定,在转移和暂存时极易发生意外。爆炸物储运箱不仅大大减少了采用就便器材的安全隐患,同时方便了运输和储存。

(4)使用便捷、操作简单,是小投入大作用的高效用器材。储运箱的价格比较低,很多小的采矿公司、地方公安局和基层部队都能够负担得起,便于爆炸物储运箱的推广。

综上所述,储运箱能够起到较好的减震和防殉爆作用,其设计具有可行性,可以补充现在爆炸物运输装备上的不足,同时满足小规模爆破作业时对安全器材的要求,弥补了安全缺陷。

[1] 齐世福.反恐防排爆理论与技术 [Z].南京:解放军理工大学.2002.

[2] 齐世福.弹药安全管理及销毁技术[Z].南京:解放军理工大学.2002.

[3] 齐世福.爆炸物检查与处置技术 [Z].南京:解放军理工大学,2003.

[4] 秦尚文.爆炸物品安全管理[M].成都:四川科学技术出版社,1988.

[5] 王年桥.防护结构计算原理与设计[Z].南京:解放军理工大学,1998:25-60.

[6] 司同军,等.安全技术规范[M].北京:中国人民公安大学出版社,2001.

[7] 侯佐明.防爆安全技术[M].北京:兵器工业出版社,1992.

[8] 赵步发.爆炸物处置实用技术 [M].北京:中国人民公安大学出版社,1999:44-94.

[9] 周明安,李必红.爆破器材与起爆技术 [M].长沙:国防科技大学出版社,2006.

[10] 周明安,等.战争遗留爆炸物的检查与销毁探讨[J].爆破,2007,(2).

[11] 蔡瑞娇.火工品设计原理[M].北京:北京理工大学出版社,1999.

[12] 钱七虎.反恐怖爆炸安全对策[M].北京:科学出版社,2005.

[13] 中冬望,林大泽,肖绍清.爆炸安全技术[M].武汉:武汉工业大学出版社,1992:44-94.

[14] 王儒策.弹药工程[M].北京:北京理工大学出版社,2002.

[15] Benjamin Netanyahu.Fighting terroris m[M].Newyork:Fairer Strakes Giros,1994.

[16] Christopher Kozlow.Counter terroris m[M].London:Jane’sInformation Group,1999.

[17] Hereny L.Curbing terrorism[M].Atlas World Press Review,1978.

[18] Yonah Alexander.Combating terrorism:strategies of ten countries[M].Michigan:University ofMichigan Press,2002.

2011-06-26)

周晓光 (1986-),男,研究生,主要从事建筑设计、园林规划及建筑物爆破拆除方面的研究。