艦船直升機(jī)接地裝置設(shè)計(jì)

王 鵬，孫 濤，王 敏

（1. 中國人民解放軍 91184 部隊(duì)，山東 青島 266001；2. 上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

艦船直升飛機(jī)接地裝置對其運(yùn)行、保障和人員的安全起著重要作用。隨著執(zhí)行任務(wù)越來越頻繁，接地裝置的設(shè)備質(zhì)量、接地系統(tǒng)的安裝正確性，對人員及艦船起到保護(hù)作用。接地裝置系統(tǒng)看似簡單，但對其設(shè)計(jì)要求較高，必須引起高度重視。如果直升飛機(jī)的接地效果不好，機(jī)殼上會積累大量電荷形成的高壓可能引起設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生火花放電[1]；同時(shí)會引起電磁干擾，使電路出現(xiàn)壓降，引發(fā)電路異常、操作人員的安全等問題[2]，甚至影響艦船直升機(jī)的正常作業(yè)。因此，必須重視艦船直升機(jī)的接地裝置設(shè)計(jì)技術(shù)，使其為飛機(jī)的運(yùn)行提供有力保障。

1 直升機(jī)接地裝置概述

直升機(jī)接地裝置用于保障直升機(jī)停放、維護(hù)、補(bǔ)給和懸停等狀態(tài)下靜電接地，直升機(jī)的燃料靠岸補(bǔ)給或海上補(bǔ)給過程中的接地系統(tǒng)，保障直升機(jī)及作業(yè)人員的安全。其設(shè)計(jì)原則如下：

1）設(shè)備組成盡可能簡單、可靠，力求操作維修方便。充分利用國內(nèi)外成熟技術(shù)，對接地裝置性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)及維護(hù)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)。

2）在設(shè)計(jì)中突出功能性能和生存能力，同時(shí)考慮可用性、機(jī)動性、穩(wěn)定性和安全性，兼顧配置的現(xiàn)實(shí)性、繼承性、經(jīng)濟(jì)性和可行性，充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)和研究成果。

3）接地裝置的設(shè)計(jì)滿足船舶總體設(shè)計(jì)要求，其接口與船舶總體要求匹配。

2 組成及主要功能

2.1 組成

直升機(jī)接地線裝置包括：消靜電接地座、I型艦載直升機(jī)接地線、II型接地線、III型接地線、接地銅片、SBX-01設(shè)備箱、SBX-02設(shè)備箱和SBX-03設(shè)備箱。

2.2 主要功能

接地裝置的能夠使電位保持相同、各設(shè)備電路件不相互干擾、抵御外來干擾[3]。直升機(jī)接地裝置用于將直升機(jī)與艦船可靠連接，消除靜電，保障直升機(jī)作業(yè)安全，包括如下功能：1）具備艦載直升機(jī)停放時(shí)安全接地的功能；2）具備艦載直升機(jī)加油時(shí)安全接地的功能；3）具備艦載直升機(jī)懸停時(shí)安全接地的功能。

3 總體方案

3.1 消靜電接地座

消靜電接地座與艦船之間用焊接的方式，消靜電接地座與飛行甲板防護(hù)欄外側(cè)進(jìn)行焊接、消靜電接地座與機(jī)庫壁上進(jìn)行焊接、消靜電接地座與各加油站附近進(jìn)行焊接，作為直升機(jī)接地裝置的接地點(diǎn)，接地電阻滿足設(shè)備的需求，同時(shí)還需保證能夠傳輸故障電流而不引起過熱[4]，與I、II、III型接地線上的接地夾口幾何形狀和尺寸相對應(yīng)，兩者連接后確保電氣接觸良好。接地底座由底座（材料為1Cr18NI9TI不銹鋼）和接地柱（材料為1Cr18NI9TI不銹鋼）組成（見圖1）[2]。此外，接地座還包含接地蓋（材料為1Cr18NI9TI不銹鋼）（見圖2），不使用接地座時(shí)，將接地蓋旋轉(zhuǎn)裝在底座上，起保護(hù)作用，蓋與底座用不銹鋼鏈條相連以防丟失（見圖3）。

圖1 接地底座（單位：mm）

圖2 接地蓋圖（單位：mm）

圖3 接地座（單位：mm）

消靜電接地座作為直升機(jī)接地裝置與本艦的接地點(diǎn)，需要消除直升機(jī)的靜電放電、感應(yīng)電壓和漏電電流等多種危險(xiǎn)因素，因此需具備良好的導(dǎo)電性能。位于各加油站附近的消靜電接地座主要用于連接II型接地線，以消除向直升機(jī)加注的噴氣燃料的靜電；位于直升機(jī)起降圈附近的接地座可連接III型線，以保障懸停時(shí)消除靜電。

3.2 I 型直升機(jī)接地線

直升機(jī)在飛行甲板和機(jī)庫內(nèi)使用、維護(hù)、維修和停放等作業(yè)階段，利用I型接地線連接于直升機(jī)與消靜電接地座，使兩者之間建立一條可靠的安全接地通路，以避免因設(shè)備漏電和感應(yīng)靜電等對直升機(jī)和艦員造成危害。

直升機(jī)在飛行甲板和機(jī)庫中進(jìn)行加油作業(yè)時(shí)，I型接地線與II型接地線相配合，在直升機(jī)、加油站和本艦接地點(diǎn)之間建立一條可靠的安全接地通路，消除靜電電壓和射頻感應(yīng)電壓[3]，保持三者之間的電位一致，破壞靜電放電、射頻感應(yīng)電壓飛弧生成過程，確保加油作業(yè)過程的安全。

每架I型艦載直升機(jī)配備1根I型接地線。I型接地線一端為接地夾，另一端為直升機(jī)接地插銷；直升機(jī)接地插銷外形、性能指標(biāo)分別滿足各型直升機(jī)需求。I型接地線一端的接頭用螺釘與接地插頭連接，另一端接頭與接地夾之間焊接連接，保證了I型接地線兩端連接處的牢固可靠。

3.3 II 型接地線

II型接地線可與I型接地線相配合，確保直升機(jī)在飛行甲板加油作業(yè)階段的安全作用，消除直升機(jī)機(jī)身的靜電電壓和射頻感應(yīng)電壓[4]，保持直升機(jī)、本艦和噴氣燃料三者之間的電位一致，破壞靜電放電和射頻感應(yīng)電壓飛弧生成過程，確保噴氣燃料補(bǔ)給作業(yè)過程的安全。

II型接地線共配置10根，在10處加油站使用，確保加油作業(yè)的安全。II型接地線兩端均為接地夾，使用時(shí)一端連接于消靜電接地座、另一段連接于接地銅片上。

II型接地線兩端電纜頭與接地夾用之間用焊接連接，保證了II型接地線兩端連接處牢固可靠。

3.4 III 型接地線

艦載直升機(jī)在艦面空中懸停作業(yè)階段，利用III型接地線與艦載直升機(jī)放下的吊索相連接，使艦載直升機(jī)通過吊索、III型接地線到本艦接地點(diǎn)之間，連成一條可靠的安全接地通路，消除艦載直升機(jī)機(jī)身上的靜電電壓，確保空中懸停作業(yè)階段的安全。

III型接地線共配置2根，與位于直升機(jī)起降圈附近的消靜電接地座配合使用，確保艦載直升機(jī)懸停作業(yè)時(shí)的安全接地；III型接地線一端為接地夾，另一段為絕緣棒及接地搭接鉤；使用時(shí)，接地夾與消靜電接地座連接，艦員手握絕緣棒，將搭接鉤與艦載直升機(jī)吊索搭接。III型接地線一端與接地夾之間用焊接連接，另一端接頭與放電棒連接，保證了III型接地線兩端連接處牢固可靠。

III型接地線上帶有放電靜電電阻及含搭接鉤的靜電放電棒，靜電放電棒為6節(jié)環(huán)氧管，可在1.8 m～5.0 m范圍內(nèi)選擇使用。靜電放電棒最大靜電承壓≥20 kV，靜電接地電阻≤10 000 Ω[5]。

3.5 接地銅片

接地銅片安裝在噴氣燃料加油站出口的法蘭盤上，作為II型接地線連接消靜電接地座與噴氣燃料加油站出口之間的連接點(diǎn)，其連接接口的幾何形狀和尺寸與接地線上的接地夾口的幾何形狀和尺寸相對應(yīng)，兩者連接后確保電氣接觸良好。

接地銅片共配置20個(gè)，于每個(gè)噴氣燃料加油站管路出口法蘭處安裝。接地銅片選用電阻率低，導(dǎo)電性好的，純銅板硬T2材料（見圖4）。

圖4 接地銅片（單位：mm）

4 結(jié)論

接地裝置總體功能設(shè)計(jì)將直接影響直升機(jī)接地功能的實(shí)現(xiàn)，接地裝置的功能設(shè)計(jì)借鑒國內(nèi)外接地裝置成功經(jīng)驗(yàn)，立足于國內(nèi)現(xiàn)有成熟技術(shù)展開，充分考慮接地裝置布置的科學(xué)性、合理性、安全性和可靠性，采取有效的工藝措施，充分化解質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。通過研究應(yīng)用接地裝置，對船舶直升機(jī)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行起到積極作用，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。