浅谈密封技术在水中兵器中的应用趋势

2015-08-15胡光

机械管理开发 2015年6期

胡光

（海军装备部，山西太原 030027）

引言

密封是一门多学科交叉性的综合性学科，在各行业中广泛使用。水中兵器主要是指在水中毁伤目标的武器，传统的水中兵器主要包括鱼雷、水雷、深水炸弹等装备。由于水中兵器在水下环境中使用，密封技术一直以来是行业非常重视的基础和重要技术。密封性能的好坏直接决定了装备在水下动作的效果甚至成败，因此成为水中兵器设计质量的一个重要指标。随着水中兵器总体技术的快速发展以及作战用途的极大扩展，对于承担重要作用的密封件及密封装置也提出了更高的要求。

1 水中兵器密封技术应用现状

1.1 水中兵器密封技术的主要形式

在国内外的水中兵器中，根据雷体的不同部件、使用环境以及作战用途，采用的密封方式多种多样，主要有静密封和动密封两种形式。静密封主要采用垫密封、密封胶和直接接触类密封三大类。动密封按照运动方式主要有旋转式和往复式两种类型［1］。一般的壳体连接、仪表装配、孔盖安装都采用密封垫和“O”型圈密封等静密封形式；传统的鱼雷、自航水雷动力系统主轴的动密封一般采取特殊材料的“O”型圈密封或者机械密封。“O”型圈密封具有压力使用范围大，温度范围广，形状简单、制造容易、成本低廉、方便安装等优点，因此成为目前水中兵器领域使用最普遍的一种压缩密封件，被广泛使用在静密封以及动密封结构中，成为水中兵器不可缺少的密封元件［2］。

1.2 水中兵器密封材料的使用情况

水中兵器的密封材料一般要求具有抗侵蚀、耐老化、强压缩性、强耐磨性、抗金属粘连以及加工方便、价格便宜、保养便利等特点。目前，橡胶是使用最普遍的密封材料，橡胶圈具有良好的弹性，具有自封能力，价格便宜，维护便利等优点，广泛应用于各类密封结构中。聚四氟乙烯也是常用的密封材料，自润滑性、耐磨性能优异，与金属表面无粘连，摩擦系数小的特点，在动密封结构中经常使用。除此之外，在水中兵器的不同结构和部位中，还使用石墨、不锈钢、紫铜、铝等金属和非金属材料。

2 水中兵器的总体发展趋势

2.1 整体性能提升

水中兵器是海军反潜反舰，攻击水下目标，封锁港口航道的主要武器，随着新思维、新材料、新技术的应用以及现代海战作战需求的不断发展，传统水中兵器向大深度、高航速、远距离、精确打击、智能化等方向发展。同时，为满足现代战争的需求，对装备整体的可靠性、维修性、保障性、环境适应性也提出了更高的要求。

2.2 作战方式拓展

目前，各国为了降低飞机、舰艇等水中兵器布放平台的损毁风险以及确保人员安全，以无人水下机器人（UUV）、智能水下机器人（AUV）等为代表的新型水中兵器也成为未来的主要发展方向。目前，许多发达国家都在大力开发无人水下机器人、智能水下机器人等新型水中兵器，它们能够代替兵力担负无人侦查、反潜、水下运载、水下爆破等多种作战任务，同以往传统鱼雷和水雷有着完全不同的作战方式［3］。

3 水中兵器密封技术的发展趋势

3.1 多样密封形式的综合应用

通常密封效果与磨擦力、材料的磨擦系数、材料磨损程度有关。对于常用的接触型密封而言，密封结构、材料属性、流体类型、流体性质、压力、温度、接触件相对速度以及表面粗糙度等因素有关。在满足密封要求的情况下，综合各类使用信息，设计出结构简单、成本低廉、维护方便的密封装置才是最优的产品，因此由多种简单、常用密封元件和结构构成的组合式密封成为一种趋势。例如，活塞、传动轴等部位由于空间紧张，不能使用复杂密封结构；工作环境恶劣，接触部位的温度由于往复式或旋转式运动，温度升高，容易导致密封失效。因此，在设计过程中综合应用橡胶、聚四氟乙烯等不同材料以及端面、径向等不同密封形式，充分发挥各种材料以及不同密封结构的优点，达到设计效果。

3.2 新材料的开发和使用

由于水中兵器的未来使用环境会更加恶劣，且工作时间更长、动作过程更复杂，因此，开发和选用致密性好，不易泄露介质，有适当的机械强度和硬度，压缩性和回弹性好，永久变形小，高温下不软化分解、低温下不硬化脆化，抗腐蚀性能好，不粘连附属金属，磨擦系数小，耐磨性好，耐老化性能好的新型材料是必然趋势。自润滑硬质合金、高性能工程陶瓷等新材料具备一些特殊的性能，可以应用在多种特殊工况，也逐步成为该领域新的选用材料。

3.3 密封件的保障性和可靠性

由于水中兵器的生产需要大量不同结构、材料的密封件，随着现代装备可靠性和保障性要求越来越高，因此对于密封件的选型和设计除了要求密封性好，安全可靠，寿命长，还必须使密封结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉等。由于大多数密封件都是易损件，因此要求密封件具有互换性，标准化、系列化、模块化也是密封件未来发展的主要方向。