一种科研试验用保障方舱的设计探讨

一种科研试验用保障方舱的设计探讨

李腾飞

中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所湖北宜昌443003

摘要:科研试验有时具有较大的危险性，方舱作为科研试验装配调试的操作间，在确保产品和人身安全的同时，还应提供相对舒适的工作环境。本文以某科研试验操作方舱为例，介绍了总体设计思路及关键技术，具有一定的通用性，旨在为从事科研试验操作方舱的技术人员提供参考指导。

关键词：科研试验；方舱；科研保障；设计探讨

0引言

科研试验操作方舱作为机动配套的科研保障系统，主要用于引信用科研试验和科研产品的装配、检测和操作，可为操作人员提供一个安全、舒适的操作环境。

科研试验具有较大的危险性，为确保产品和人身安全，对科研试验所用的一些危险物品（如火工器、炸药等）进行分开储存，使用时再装配在一起。方舱作为科研试验及科研产品装配调试的操作间，对其进行总体设计时，需要重点从舱体设计、电气系统、防静电系统、防雷电系统及接地系统等多方面进行综合考虑，以确保方舱中科研试验操作的安全性。

1系统组成及总体设计

本科研试验操作方舱主要由方舱舱体、电气系统、防静电设施、防雷电系统及接地系统等部分组成。

根据设备操作空间要求，按GJB6109-2007《军用通用方舱》[1]选择合适尺寸的标准方舱系列。本方舱根据某引信科研试验操作要求选择CAF60系列，外形尺寸为6058mmx2438mmx2438mm，考虑运输通用性要求，将宽度尺寸2438mm改为2100mm，舱外、舱内布局如图1~3所示。

1.1方舱舱体设计

舱体采用大板夹筋高压发泡结构，底板采用无缝方钢管骨架，其余壁板用铝制方管骨架，8个角都设置军用标准角件。内、外层采用带加强筋的整体式铝板,外表面涂军车绿漆，内表面贴M-3829白色波音软片,舱壁内部采用聚氨酯发泡夹层。

对于科研试验操作方舱设计，需要重点注意：1）舱体进出口采用外开门；2）考虑科研试验操作的安全性，应设置逃生应急门；3）同时科研试验操作口处，应设置泄压窗户（薄弱环节）。

1.2电气系统设计

配电系统控制如图4所示，配电箱设计应考虑以下因素：

1）配电箱应尽量安装在舱体外、进出口门附近；

2）配电箱应进行可靠接地；

3）舱内走线应采用暗敷，并采用金属管预埋走线，金属管应进行可靠接地；

4）配电箱内应设置避雷器；

5）照明灯及插座等都采用防爆电器。

图4配电系统控制图

1.3防静电设计

科研试验操作主要危险源为静电，静电的存在容易引起安全事故，特别是在操作敏感科研试验时，更应注意静电的防护。

1.4防雷设计

雷电主要通过过电压和过电流进入方舱对方舱内部的电器设备及科研试验产生影响。科研试验操作方舱在使用过程中，不可避免的会存放一定数量的科研试验，在雷电影响下，可能会导致科研试验出现爆燃或者爆炸现象，存在安全隐患，所以需配备防雷设施。

设计时通过在电源线加装防雷器、系统供电统一设计电源接地桩进行防护的办法来保护人员和设备。防雷电设备安装在对外的接口装置中，对感应雷高度敏感的系统加装避雷针并保证良好的接地。避雷针避雷的设计根据“滚球法”确定防雷高度和防雷半径。

2接地系统

接地系统的好坏直接影响防静电及避雷的效果，也直接关系到系统及人员的安全性，但科研试验操作方舱作为机动设备来说，要求达到固定设施的接地效果极难，且不现实，所以在选择方舱位置时也非常重要，如附近有固定建筑、金属水管等设施，可利用固定设施的接地点，确保方舱避雷接地和设备接地都可靠。但如果在野外无法寻找固定设施接地点，则需要利用自身配套的设备接地及防雷接地两套独立接地设备。

2.1设备接地系统

所有的电器设备及防静电共用1套接地设备，利用接地扁平线及接地桩进行接地。接地电阻取决于土壤、大地中的电极及其装配方式等因素，设备接地推荐值为10Ω[5]，但考虑机动性要求及经济性要求，可适当增加电阻值，如受现场条件限制，无法达到该电阻值时，可在接地桩上浇水、盐溶液等降阻方式。

2.2防雷接地

防雷接地提供一条不受雷电破坏的通路，以便使袭击设施中感应的雷电能力泄入大地。利用避雷针截取雷电的放电，再利用接地系统提供一条从避雷针到大地的低阻抗通路，从而将雷电引致大地。

对于雷电保护来说，很难确立一个为保护人身安全所必需的一定的接地电阻。在一次雷电直接袭击时，所流过的电流可以高达几十万安培，所以即使1Ω的接地电阻都无法保障绝对安全。实践表明，10Ω的接地电阻可提供相对可靠的雷电保护，现场接地时，应努力将电阻值降到最低，以此来降低设备及工作人员受到雷击的概率及伤害。

3结束语

方舱是一项综合性的设计工作，本文以某科研试验操作方舱为例，介绍了方舱的设计思路，对防静电、防雷、热量计算及接地要求等方面的设计方法及措施进行了详细说明，经过试验和使用验证，此方舱的设计完全满足指标和使用要求，在科研试验操作中具有一定的通用性，希望通过此文抛砖引玉，共同提高科研试验方舱的设计水平。

参考文献：

[1]GJB6109-2007.军用方舱通用规范.[S].

[2]GJB2269A-2002.后方军械仓库防雷技术要求.[S].

[3]张西珠，吴玉生.方舱式指挥自动化系统的防护与伪装总体设计.[J].火力与指挥控制,2013.

[4]冷献春，周淑蓉.电子通信方舱结构总体设计技术[J].机械与电子,2013.

[5]GJB/Z25-1991.电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南.[S].