电火工品技术安全分析与操作卡设计

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  摘 要:介绍了电火工品的组成、分类和特性,分析了静电放电(ESD)、电磁辐射、温度变化、应力变化、火工品缺陷及人为操作等因素对火工品安全的影响,阐述了电火工品测试、安装具体要求,给出了电火工品技术岗位操作卡的设计原则,指挥操作卡、号手操作卡、库房工作卡、隐患排查卡和监督检验卡等的设计与制作细节,以及操作卡的使用方式、使用时机、使用人员和管理方法,总结分析了操作卡的应用优势。
  关键词:电火工品;火工品测试;管理模式;岗位操作;操作卡
  中图分类号:TQ560.1 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)35-0208-02
  引 言
  火工品是装有火药或炸药,受外界较小能量刺激后产生燃烧或爆炸,用以引燃火药、引爆炸药、做机械功等预定功能的一次性使用元件或装置的总称。火工品的种类众多,但在武器系统中应用最为广泛的是电火工品。电火工品依靠电流输入使装药发火,将化学能转化为热能、压力、冲击波及动能。它普遍存在于武器系统的传爆序列、传火序列及火工装置、火工系统中,是武器系统的主要起爆点火元件。电火工品的体积较小,但它是武器装置起爆和点火最敏感的始发能源,其功能首发性和作用敏感性决定了它在武器系统中的地位和作用,作为武器系统中最敏感的部分,电火工品在使用中的安全性和可靠性直接影响武器系统的安全性和可靠性。由于电火工品使用中的性能失效所导致的事故很多,造成了人员和财产的损失,因此涉及火工品等高危技术岗位操作、管理安全性问题,始终是相关各方关注的焦点。
  这里讨论一种通过设计和运用技术岗位“操作卡”提高电火工品操作安全性的试验组织和管理模式。
  1 电火工品特性
  电火工品一般可由输入装药、过渡装药、输出装药组成。输入装药的性能描述是感度,过渡装药的性能描述是时间,输出装药的性能描述威力,除此之外还有结构强度、密封性等。火工品装药的种类、多少、密度以及与装药界面的关系和性质决定火工品感度高低、时间长短、威力大小及环境适应性。环境适应性主要指对机械应力、电磁环境、热等条件的适应能力。
  火工品主要有雷管、火帽、底火、点火管、曳光管、作动器等。输入装药的感度有机械感度(撞击、针刺、摩擦)、火焰感度、热感度、冲击波感度、静电感度、激光感度等。输出裝药威力主要有燃烧火焰和爆炸冲击波。过渡装药主要在规定的时间内成功完成输入装药到输出装药的燃烧传递或爆炸传播。
  2 影响电火工品安全的因素
  2.1 静电环境影响
  在火工品以及武器系统的生产、装配、储存、运输和使用过程中,静电放电(ESD,Electrostatic Discharge)的危害普遍存在。脚脚间静电能量的注入将对电火工品的发火性能(感度、发火时间等)以及安全性能(安全电流等)造成影响,甚至导致瞎火或意外发火。
  物体内都具有数量相等而电性相反的正负电荷,这样构成的物体在通常情况下呈中性。当由于某种原因使物体内的电荷间失去平衡时,该物体将会呈带电状态,即积累了静电荷。这种带有静电荷的物体一旦与点火器接触,就会出现静电泄放,形成高压电火花,从而导致点火器意外发火。产生静电的途径主要有:物体间相互摩擦产生静电和感应产生静电两种。除装配于武器系统中时点火器具有潜在的静电危害外,大量直接的静电威胁发生在点火器的生产、运输、装配等过程中。这些过程几乎都与人的活动有关,因此人体静电也就成为引起点火器意外发火的最主要和最经常的因素[1]。试验技术准备中对电火工品测试、安装等过程,都直接和人的操作相关,都要采取措施妥善处理静电问题。
  2.2 电磁环境的影响
  随着无线电工业的迅速发展,电火工品所处的电磁环境也已发生了巨大的变化,大功率雷达和各种电子通讯设备的大量应用,高功率微波武器及核电磁武器的使用,导致电火工品所处的电磁环境更加恶劣。如果不采取适当的措施,武器系统中使用的电火工品在装配、运输和使用过程中,极易受到静电的影响或吸收环境电磁场的射频能量意外作用,产生误动作。国内外曾发生多起因火工品在电磁环境下意外发火造成的重大事故[2]。电磁环境主要影响点火系统的电路,造成电路误启动,从而将点火能量输送给点火器引起误点火,或感应足够的能量引起误点火。任何电磁危害的发生都必然存在电磁发射源、电磁能量的传输和电磁能量的耦合。通常认为电磁能量传输有两种方式:传导传输方式和辐射传输方式。武器系统中对点火器产生危害的电磁场来源于两类:一类是武器系统内部高频电路、高速数字电路和瞬变电路等的电磁辐射,这些电磁源可能导致区域内的导线(或电缆导线)受到激励产生感应电压,造成对点火器的危害;另一类来源于系统外部电磁发射,由于外引连接电缆直接暴露在电磁场作用之下,经过电磁场的激励,感应较强的电磁能量,再沿导线传导进入点火电路,造成对点火器的危害[3~5]。
  2.3 温度和应力环境影响
  过高的温度环境和严酷的应力环境(如冲击、震动等)可能使点火器部件误动作或引起点火器内的火工药剂自发火。当外界温度过高时,点火器中的药剂将会发生分解反应,如果热分解产生的热量不能全部从系统中传递出去,就会出现热量的积累,系统温度上升,反应速度随温度的升高不断加快,释放更多的能量,如此循环,直至热自燃或热爆炸。过于严酷的应力环境整体作用表现为系统器件各部分同时受力,局部作用表现为器件及药剂部分接触点所受的撞击、摩擦、挤压和搓碾作用等。在这些局部作用下,药剂极易自燃发火,从而引发事故。
  2.4 设备和人为因素的影响
  在对飞行器点火系统进行测试、维护时,如果所使用的测试和维护设备发生故障,可能将信号误引入点火电路,引起点火系统误启动;人员在操作过程中,如果对操作过程的要求不够熟悉和了解,或是注意力不集中,出现误操作,同样能引起点火系统的意外启动。   2.5 火工品自身缺陷
  在火工品设计上或工艺上存在缺陷,容易受到外界因素的干扰或者容易引起误操作,也是影响其安全的因素之一。例如,火工品自身的结构强度和密封性存在问题,也可能造成点火系统作用异常,引发安全事故。本文主要讨论火工品操作、使用、维护相关问题,对火工品设计和工艺因素不作赘述。
  3 电火工品操作要求
  3.1 对操作人员的要求
  (1)火工品操作人员(包括测试人员和安装人员)必须熟悉所操作火工品的性能及安全要求,测试人员还需熟悉测试设备的性能。
  (2)火工品操作人员严禁携带香烟、火柴、打火机等明火火源进场。
  (3)火工品操作人员进入场地必须穿防静电工作服、工作帽、防静电鞋,戴细棉纱白手套。操作前用手摸接地棒以消除人体静电,操作时戴接地手镯,接地手镯应与接地装置连接。严禁穿化纤服装和带钉鞋上岗。
  (4)进入场地的人员必须触摸接地柱,以消除静电。
  3.2 仪器设备要求
  (1)安装测试中所用的仪器设备必须有合格证,并按规定进行定期检定,测试仪使用日期应在检定有效期内,检定不合格的,禁止使用。
  (2)火工品测试仪应保证测试时通过火工品桥路的电流不大于50mA。
  (3)火工品测试仪的测试精度不得低于5%。
  3.3 测试场所要求
  (1)测试场所必须专用,其内不得存放无关物品及进行其它测试工作。
  (2)测试场所应宽敞、明亮、清洁,通风良好、备有消防器材及防雷电装置,但不得有明火和电热设备。
  (3)测试场所入口处应有消除人体静电的接地桩(柱)。
  (4)测试工作台台面应有接地的静电泄放装置,该装置应专用,其接地电阻不得超过4Ω。
  3.4 操作过程要求
  (1)操作过程中对火工品要轻拿轻放。
  (2)测试时,必须把火工品放入安全盒内,安全盒开口方向严禁站人。
  (3)火工品在飞行器上安装前,应确保各级之间、舱段与舱段、口盖与舱段壳体间有良好的电搭接,并用电缆通过飞行器壳体上的接地螺钉连接飞行器和专用接地电缆。飞行器壳体与专用接地柱(桩)间的电阻应小于4Ω。
  4 操作卡設计与实现
  4.1 设计原则
  (1)实用性原则。推行“操作卡”要以管用、好用、顶用为基本要求,内容“口诀化”编写,便于熟记,样式要便于携带,方便使用。紧密联系各岗位、各号手的实际,防止出现“操作卡”针对性不强,缺乏实用性。
  (2)规范性原则。“操作卡”内容的编写要以电火工品技术准备规程、维护保养规程以及各种管理规定为依据,符合各类规章制度的要求,确保“操作卡”中的项目、标准、流程等内容的完整、准确和权威。
  (3)针对性原则。“操作卡”要从工作实际出发,不能因“操作卡”而打破现行的工作流程,影响岗位操作的流畅性。
  (4)开放性原则。在设计“操作卡”内容时,除了规定的检查项目、内容、要求以外,也要把在长期实践工作中所采取的一些超常规的检查内容和方法纳入设计,同时,随着工作经验的逐步积累、工作内容的发展变化以及装设备的改进升级,应当及时更新“操作卡”内容,确保“操作卡”内容的时效性。
  (5)安全性原则。火工品操作岗位特殊,“操作卡”的制作样式、选用材质、卡片大小、颜色要以操作安全为基础,不能因为携带、使用而影响操作过程。
  4.2 种类和内容设计
  根据火工品操作管理的特殊性,结合操作使用的便捷性,将火工品操作卡设计为以下五个种类,每种操作卡的内容设计又各有侧重点:
  (1)指挥操作卡:内容包括火工品技术准备指挥流程、指挥口令、标准要求、需指挥员复核的关键步骤以及指挥员需提醒号手的操作注意事项等。
  (2)号手操作卡:内容包括火工品测试岗位号手的具体分工、工作步骤、注意事项等。对有些关键操作和注意事项用红色字体标识出来。
  (3)库房工作卡:内容包括火工品出、入库的各项操作、警示以及各级人员职责。
  (4)隐患排查卡:内容包括防爆、防雷、防盗、消防等方面的工作,结合工作实际将质量监督、设施检查、库区管理等项目中,每类卡根据使用者不同,可以进一步细分设计。
  (5)监督检验卡:内容包括需要专门技术安全检查人员、质量检验人员工作的关键步骤和检查项目等。
  4.3 界面设计
  界面设计内容包括:
  卡片大小、页边距、页眉/页脚、字体、字号、名称、标题、表格属性、序号、段落格式、色彩搭配等具体设计内容。
  4.4 加工制作细节
  实体制作考虑内容:卡片卡套基质、装订方式、(例如胸卡式使用需要挂绳,袖珍式使用可以做成翻页册)、色彩搭配等。综合考虑分类识别问题,也可以在展现形式上做出分类区别。例如指挥操作卡做成A6胸卡、配白色卡套、红色胸卡挂绳,号手操作卡做成B7袖珍卡、侧翻式装订。这样从卡片大小、装订方式、色彩搭配等方面作出区别的好处是分类明确,管理使用方便。
  5 操作卡使用与管理
  5.1 使用方式
  操作卡在使用过程中,通常采取以下几种方式:
  (1)自读自操;
  (2)一人读卡、一人或多人操作;
  (3)一人或多人按卡操作。
  在涉及火工品等危爆品检查时,按照一人读卡、多人操作的方式运行。
  5.2 使用人员和使用时机
  (1)指挥操作卡由指挥员使用。在组织火工品测试、安装时,遇到“小心”、“注意”、“警告”的事项,由指挥员用简短精炼的语言提醒操作人员提高警惕,谨防错误操作。   (2)号手操作卡在业务训练时由操作人员使用,实际工作中由指挥员使用。操作人员按照训练操作卡的内容进行一步一动操作,讀卡方式可以采取自读自操,也可以一人读卡、一人操作或多人操作。实际测试火工品的过程中,为了操作安全,操作号手不使用操作卡对照操作,而是由指挥员宣读号手操作卡操作内容,各操作号手听令操作。
  (3)库房工作卡在机关、保管员进行查库、出、入库登记时使用。采取自读自操的方式进行,有关人员互相监督。
  (4)隐患排查卡在进行季节性安全隐患排查或不定期隐患排查时使用。进行隐患排查读卡操作时,一般采取一人实际操作、一人读卡监督,逐项登记,操作和读卡岗位人员可以互换。
  (5)监督检验卡由技安检查人员、军代室等各级检验人员进行监督时时使用。通常采取自读自操的方式进行,人员互相监督。
  5.3 操作卡管理模式
  指挥操作卡、号手操作卡、监督检验卡平时由试验技术队统一保管;库房工作卡、隐患排查卡存放于火工品库。在阶段性工作展开前,相应操作人员根据分工领用相应的读卡,并妥善保管。工作完成后,统一上交,集中保管。在使用过程中,应根据工作实际对操作卡及时更新。
  6 操作卡的应用优势
  操作卡是试验技术准备中增设的一道安全屏障,是试验经验的浓缩体现。将试验工作经验以操作卡为载体予以固化、细化,可继承、也可向接装部队推广应用。
  指挥操作卡和号手操作卡将口令表和技术文件中没有体现和强调的要点补充完善,弥补新号手实践经验不足,有效防止老号手因麻痹粗心出差错。例如,在电火工品外观检查和连接测试电缆时,提示“输出端不要对人”,不仅可以降低安全事故发生概率,还有利于培养良好的操作习惯。在电火工品测试操作前,操作号手通过翻看、默读操作卡,进一步熟悉需要注意的操作项目;测试操作过程中,听指挥员下达操作命令后,一方面及时复合操作口令是否下达准确,另一方面想想操作注意事项、听指挥员的警示提示,使得操作更加准确和心中有数。
  库房工作卡促进了管理流程化、精细化,切实杜绝了工作中的失误和遗漏。
  监督检验卡和隐患排查卡,为有效开展试验现场质量监督和提高现场保障能力提供参考。
  7 结束语
  在火工品测试、安装、贮存管理中,设计并运用指挥操作卡、号手操作卡、库房工作卡、隐患排查卡和监督检验卡,创新了试验组织和试验保障模式。实践表明,操作卡的应用,规范了试验现场各级、各类人员的操作行为,可以进一步避免“错、忘、漏”操作,提高操作安全性和试验效率,具有一定的推广应用价值。
  参考文献
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  收稿日期:2018-11-6
  作者简介:赵继伟(1980-),男,工程师,研究生,毕业于哈尔滨工程大学水声学院。
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