隨著我軍軍用移動電站、特種裝備車輛以及通信車輛等的快速發(fā)展,雷電對在縱橫交錯的公路上奔馳的各種軍用車輛造成了嚴(yán)重威脅。軍用移動電站工作于野外、控制信號電壓低、模塊集成度高,各種控制模塊中的電子元器件越來越小型化、輕量化和低能耗化,伴隨而來的是它們的耐壓水平也越來越低,從而導(dǎo)致其因遭雷擊而損壞的情況也越來越多,其有一個(gè)集成塊損壞,整個(gè)控制模塊就有可能癱瘓。在行駛狀態(tài)中的軍用移動電站接地不良、無法預(yù)知雷擊,被雷擊損壞的概率也大,因此研究軍用移動電站行駛狀態(tài)下的防雷接地裝置具有重大的意義[1] 。

“防雷”必須“接地”,即將雷電順利地疏導(dǎo)至大地。軍用移動電站的防雷接地技術(shù)一般都是采用所謂的“剛性接地技術(shù)”,即用接地棒將雷電引導(dǎo)下來并疏導(dǎo)至大地之中, 那么行駛中的車輛就只能被迫停頓下來才能接地。目前所采用打“接地棒”接地方法就是這樣的,一般為了使接地有良好的效果,常需要用兩根甚至多根接地棒接地,也就是說實(shí)施一次防雷接地,軍用移動電站需停止行駛,這在戰(zhàn)爭中是不允許的。

軍用移動電站這類移動車輛,經(jīng)常暴露在大氣中甚至雷雨中,非常容易遭受雷擊。因此,軍用移動電站接地是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié),如果有可靠的接地系統(tǒng), 雷電防護(hù)裝置就可建立一條與大地進(jìn)行電荷泄放的通道,引導(dǎo)雷電泄放,才能確保軍用移動電站的安全性。

目前有些移動裝備車輛在行車時(shí),常用的接地方式是在車底拖一條鐵鏈或?qū)щ娤鹉z帶,依靠鐵鏈或?qū)щ娤鹉z與大地的接觸,解決接地問題。但鐵鏈或?qū)щ娤鹉z與大地摩擦后損耗得很快,當(dāng)短到不與大地連接時(shí),喪失接地功能。另外,鐵鏈或?qū)щ娤鹉z與大地的連接并不緊密,運(yùn)動過程中會彈起,造成接地不良,車體的雷電電流難以有效地泄放,會造成車內(nèi)控制模塊通信設(shè)備的損壞,而軍用移動電站沒有采取該移動接地系統(tǒng)[2] 。

在駐車狀態(tài)下,利用傳統(tǒng)的固體接地棒,需要打入大地中,可以解決防雷接地問題,但顯而易見,難以應(yīng)用在車輛的行駛狀態(tài)中。鐵鏈或?qū)щ娤鹉z帶雖然可以應(yīng)付運(yùn)行中一部分接地問題,但實(shí)際運(yùn)用中仍存在磨損大、接地電阻大、接觸不穩(wěn)定甚至不接地等問題[3] 。本文提出了軍用移動電站“流體接地系統(tǒng)”,該系統(tǒng)科學(xué)地解決軍用移動電站在高速行駛中的接地問題。

該系統(tǒng)是一套適用于軍事裝備防雷接地的新系統(tǒng),如圖示1 所示,其核心技術(shù)為雷電防護(hù)的流體介質(zhì)接地技術(shù),防雷流體接地系統(tǒng)主要運(yùn)用于車輛行駛過程中的防雷接地(包括某些對駐車工作時(shí)間有嚴(yán)格限制的車輛防雷接地)。本系統(tǒng)以柔性接地代替剛性接地,并在接閃前準(zhǔn)確先灑,提前構(gòu)建雷電泄放通道,從而解決了累積電荷轉(zhuǎn)移、降低雷擊概率、以及流體導(dǎo)電介質(zhì)實(shí)時(shí)噴射接地泄放雷電電流問題,該系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成:(1)雷電接閃裝置(2)檢測單元(3)控制單元,該系統(tǒng)已用于其他軍事裝備,如圖示2 所示。

軍用移動電站的有效防雷關(guān)鍵技術(shù)是為雷電建立一個(gè)泄放通道,即有效接地的問題,這也是該系統(tǒng)解決的最關(guān)鍵問題。其技術(shù)原理為:雷電來臨前,在接閃器附近感應(yīng)出較高的電場電壓或在傳感器上感應(yīng)出高點(diǎn)電暈電流,檢測器將其信號傳至信號放大控制單元檢測雷擊電荷累積的危險(xiǎn)狀態(tài)信號,當(dāng)其大于安全閾值時(shí)產(chǎn)生并輸出有效的控制信號再處理控制放大單元選擇、判斷計(jì)算,并放大信號后傳至執(zhí)行單元;執(zhí)行單元放大執(zhí)行信號,驅(qū)動執(zhí)行器,使儲存在容器中經(jīng)特殊配置的流體導(dǎo)電介質(zhì),按照規(guī)定的路徑、噴注直徑、噴灑到大地的空間,以使所述導(dǎo)電介質(zhì)在車體接地部位與大地之間形成電荷泄放通道,如圖3 所示。

軍用移動電站方艙內(nèi)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制模塊、電子設(shè)備金屬外殼、屏蔽線等均與金屬艙體相連,全部屬于防雷流體接地裝置保護(hù)的范圍,考慮到雷電較大電流的快速釋放,設(shè)計(jì)時(shí)將軍用移動電站艙體外殼整體與流體接地裝置相連,在雷電釋放時(shí)流體接地系統(tǒng)與大地導(dǎo)通,確保了軍用移動電站的安全運(yùn)行和電站操作人員的人身安全。

a) 由于該裝置電控部分需要與移動電站電氣設(shè)計(jì)相結(jié)合,一般不能在原有移動電站上安裝該系統(tǒng);

b) 為了使移動電站能夠更好達(dá)到避雷效果,該裝置只能在方艙與車頭之間或方艙的前后端面的空間安裝;

c) 該裝置中接閃器、檢測單元等元件的安裝高度不能高于車輛的最高點(diǎn);

d) 接閃器如需安裝在高于車輛最高點(diǎn)時(shí),須考慮加裝升降桿系統(tǒng); e) 控制、執(zhí)行單元的電、氣外接能源,如果使用車輛自身的能源,則一定考慮與車內(nèi)的電源和氣體相匹配;否則,應(yīng)考慮系統(tǒng)本身自帶。

防雷流體接地系統(tǒng)在軍用移動電站行進(jìn)中處于待機(jī)狀態(tài),實(shí)時(shí)對雷電進(jìn)行檢測與電荷泄放,從而保證了軍用移動電站行駛中的人員安全與發(fā)電機(jī)組不受雷電損壞;該防雷系統(tǒng)對野外環(huán)境工作的軍用移動電站提供了重要的電站防雷技術(shù),確保軍用移動電站安全、可靠、高效的為我軍武器裝備及后勤保障提供高品質(zhì)電能,同時(shí)該系統(tǒng)也能為我軍移動軍事裝備防雷設(shè)計(jì)提供可靠的防雷保障。