随着我军军用(yòng)移动電(diàn)站、特种装备車(chē)辆以及通信車(chē)辆等的快速发展,雷電(diàn)对在纵横交错的公路上奔驰的各种军用(yòng)車(chē)辆造成了严重威胁。军用(yòng)移动電(diàn)站工作于野外、控制信号電(diàn)压低、模块集成度高,各种控制模块中的電(diàn)子元器件越来越小(xiǎo)型化、轻量化和低能(néng)耗化,伴随而来的是它们的耐压水平也越来越低,从而导致其因遭雷击而损坏的情况也越来越多(duō),其有(yǒu)一个集成块损坏,整个控制模块就有(yǒu)可(kě)能(néng)瘫痪。在行驶状态中的军用(yòng)移动電(diàn)站接地不良、无法预知雷击,被雷击损坏的概率也大,因此研究军用(yòng)移动電(diàn)站行驶状态下的防雷接地装置具有(yǒu)重大的意义[1] 。

“防雷”必须“接地”,即将雷電(diàn)顺利地疏导至大地。军用(yòng)移动電(diàn)站的防雷接地技术一般都是采用(yòng)所谓的“刚性接地技术”,即用(yòng)接地棒将雷電(diàn)引导下来并疏导至大地之中, 那么行驶中的車(chē)辆就只能(néng)被迫停顿下来才能(néng)接地。目前所采用(yòng)打“接地棒”接地方法就是这样的,一般為(wèi)了使接地有(yǒu)良好的效果,常需要用(yòng)两根甚至多(duō)根接地棒接地,也就是说实施一次防雷接地,军用(yòng)移动電(diàn)站需停止行驶,这在战争中是不允许的。

军用(yòng)移动電(diàn)站这类移动車(chē)辆,经常暴露在大气中甚至雷雨中,非常容易遭受雷击。因此,军用(yòng)移动電(diàn)站接地是很(hěn)关键的环节,如果有(yǒu)可(kě)靠的接地系统, 雷電(diàn)防护装置就可(kě)建立一条与大地进行電(diàn)荷泄放的通道,引导雷電(diàn)泄放,才能(néng)确保军用(yòng)移动電(diàn)站的安全性。

目前有(yǒu)些移动装备車(chē)辆在行車(chē)时,常用(yòng)的接地方式是在車(chē)底拖一条铁链或导電(diàn)橡胶带,依靠铁链或导電(diàn)橡胶与大地的接触,解决接地问题。但铁链或导電(diàn)橡胶与大地摩擦后损耗得很(hěn)快,当短到不与大地连接时,丧失接地功能(néng)。另外,铁链或导電(diàn)橡胶与大地的连接并不紧密,运动过程中会弹起,造成接地不良,車(chē)體(tǐ)的雷電(diàn)電(diàn)流难以有(yǒu)效地泄放,会造成車(chē)内控制模块通信设备的损坏,而军用(yòng)移动電(diàn)站没有(yǒu)采取该移动接地系统[2] 。

在驻車(chē)状态下,利用(yòng)传统的固體(tǐ)接地棒,需要打入大地中,可(kě)以解决防雷接地问题,但显而易见,难以应用(yòng)在車(chē)辆的行驶状态中。铁链或导電(diàn)橡胶带虽然可(kě)以应付运行中一部分(fēn)接地问题,但实际运用(yòng)中仍存在磨损大、接地電(diàn)阻大、接触不稳定甚至不接地等问题[3] 。本文(wén)提出了军用(yòng)移动電(diàn)站“流體(tǐ)接地系统”,该系统科(kē)學(xué)地解决军用(yòng)移动電(diàn)站在高速行驶中的接地问题。

该系统是一套适用(yòng)于军事装备防雷接地的新(xīn)系统,如图示1 所示,其核心技术為(wèi)雷電(diàn)防护的流體(tǐ)介质接地技术,防雷流體(tǐ)接地系统主要运用(yòng)于車(chē)辆行驶过程中的防雷接地(包括某些对驻車(chē)工作时间有(yǒu)严格限制的車(chē)辆防雷接地)。本系统以柔性接地代替刚性接地,并在接闪前准确先洒,提前构建雷電(diàn)泄放通道,从而解决了累积電(diàn)荷转移、降低雷击概率、以及流體(tǐ)导電(diàn)介质实时喷射接地泄放雷電(diàn)電(diàn)流问题,该系统主要由以下部分(fēn)构成:(1)雷電(diàn)接闪装置(2)检测单元(3)控制单元,该系统已用(yòng)于其他(tā)军事装备,如图示2 所示。

军用(yòng)移动電(diàn)站的有(yǒu)效防雷关键技术是為(wèi)雷電(diàn)建立一个泄放通道,即有(yǒu)效接地的问题,这也是该系统解决的最关键问题。其技术原理(lǐ)為(wèi):雷電(diàn)来临前,在接闪器附近感应出较高的電(diàn)场電(diàn)压或在传感器上感应出高点電(diàn)晕電(diàn)流,检测器将其信号传至信号放大控制单元检测雷击電(diàn)荷累积的危险状态信号,当其大于安全阈值时产生并输出有(yǒu)效的控制信号再处理(lǐ)控制放大单元选择、判断计算,并放大信号后传至执行单元;执行单元放大执行信号,驱动执行器,使储存在容器中经特殊配置的流體(tǐ)导電(diàn)介质,按照规定的路径、喷注直径、喷洒到大地的空间,以使所述导電(diàn)介质在車(chē)體(tǐ)接地部位与大地之间形成電(diàn)荷泄放通道,如图3 所示。

军用(yòng)移动電(diàn)站方舱内发动机、发電(diàn)机、控制模块、電(diàn)子设备金属外壳、屏蔽線(xiàn)等均与金属舱體(tǐ)相连,全部属于防雷流體(tǐ)接地装置保护的范围,考虑到雷電(diàn)较大電(diàn)流的快速释放,设计时将军用(yòng)移动電(diàn)站舱體(tǐ)外壳整體(tǐ)与流體(tǐ)接地装置相连,在雷電(diàn)释放时流體(tǐ)接地系统与大地导通,确保了军用(yòng)移动電(diàn)站的安全运行和電(diàn)站操作人员的人身安全。

a) 由于该装置電(diàn)控部分(fēn)需要与移动電(diàn)站電(diàn)气设计相结合,一般不能(néng)在原有(yǒu)移动電(diàn)站上安装该系统;

b) 為(wèi)了使移动電(diàn)站能(néng)够更好达到避雷效果,该装置只能(néng)在方舱与車(chē)头之间或方舱的前后端面的空间安装;

c) 该装置中接闪器、检测单元等元件的安装高度不能(néng)高于車(chē)辆的最高点;

d) 接闪器如需安装在高于車(chē)辆最高点时,须考虑加装升降杆系统; e) 控制、执行单元的電(diàn)、气外接能(néng)源,如果使用(yòng)車(chē)辆自身的能(néng)源,则一定考虑与車(chē)内的電(diàn)源和气體(tǐ)相匹配;否则,应考虑系统本身自带。

防雷流體(tǐ)接地系统在军用(yòng)移动電(diàn)站行进中处于待机状态,实时对雷電(diàn)进行检测与電(diàn)荷泄放,从而保证了军用(yòng)移动電(diàn)站行驶中的人员安全与发電(diàn)机组不受雷電(diàn)损坏;该防雷系统对野外环境工作的军用(yòng)移动電(diàn)站提供了重要的電(diàn)站防雷技术,确保军用(yòng)移动電(diàn)站安全、可(kě)靠、高效的為(wèi)我军武器装备及后勤保障提供高品质電(diàn)能(néng),同时该系统也能(néng)為(wèi)我军移动军事装备防雷设计提供可(kě)靠的防雷保障。