胡 光

（海軍裝備部，山西 太原 030027）

引言

密封是一門多學(xué)科交叉性的綜合性學(xué)科，在各行業(yè)中廣泛使用。水中兵器主要是指在水中毀傷目標(biāo)的武器，傳統(tǒng)的水中兵器主要包括魚雷、水雷、深水炸彈等裝備。由于水中兵器在水下環(huán)境中使用，密封技術(shù)一直以來是行業(yè)非常重視的基礎(chǔ)和重要技術(shù)。密封性能的好壞直接決定了裝備在水下動作的效果甚至成敗，因此成為水中兵器設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。隨著水中兵器總體技術(shù)的快速發(fā)展以及作戰(zhàn)用途的極大擴(kuò)展，對于承擔(dān)重要作用的密封件及密封裝置也提出了更高的要求。

1 水中兵器密封技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 水中兵器密封技術(shù)的主要形式

在國內(nèi)外的水中兵器中，根據(jù)雷體的不同部件、使用環(huán)境以及作戰(zhàn)用途，采用的密封方式多種多樣，主要有靜密封和動密封兩種形式。靜密封主要采用墊密封、密封膠和直接接觸類密封三大類。動密封按照運(yùn)動方式主要有旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩種類型［1］。一般的殼體連接、儀表裝配、孔蓋安裝都采用密封墊和“O”型圈密封等靜密封形式；傳統(tǒng)的魚雷、自航水雷動力系統(tǒng)主軸的動密封一般采取特殊材料的“O”型圈密封或者機(jī)械密封?！癘”型圈密封具有壓力使用范圍大，溫度范圍廣，形狀簡單、制造容易、成本低廉、方便安裝等優(yōu)點(diǎn)，因此成為目前水中兵器領(lǐng)域使用最普遍的一種壓縮密封件，被廣泛使用在靜密封以及動密封結(jié)構(gòu)中，成為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況

水中兵器的密封材料一般要求具有抗侵蝕、耐老化、強(qiáng)壓縮性、強(qiáng)耐磨性、抗金屬粘連以及加工方便、價格便宜、保養(yǎng)便利等特點(diǎn)。目前，橡膠是使用最普遍的密封材料，橡膠圈具有良好的彈性，具有自封能力，價格便宜，維護(hù)便利等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類密封結(jié)構(gòu)中。聚四氟乙烯也是常用的密封材料，自潤滑性、耐磨性能優(yōu)異，與金屬表面無粘連，摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)，在動密封結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用。除此之外，在水中兵器的不同結(jié)構(gòu)和部位中，還使用石墨、不銹鋼、紫銅、鋁等金屬和非金屬材料。

2 水中兵器的總體發(fā)展趨勢

2.1 整體性能提升

水中兵器是海軍反潛反艦，攻擊水下目標(biāo)，封鎖港口航道的主要武器，隨著新思維、新材料、新技術(shù)的應(yīng)用以及現(xiàn)代海戰(zhàn)作戰(zhàn)需求的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)水中兵器向大深度、高航速、遠(yuǎn)距離、精確打擊、智能化等方向發(fā)展。同時，為滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需求，對裝備整體的可靠性、維修性、保障性、環(huán)境適應(yīng)性也提出了更高的要求。

2.2 作戰(zhàn)方式拓展

目前，各國為了降低飛機(jī)、艦艇等水中兵器布放平臺的損毀風(fēng)險以及確保人員安全，以無人水下機(jī)器人（UUV）、智能水下機(jī)器人（AUV）等為代表的新型水中兵器也成為未來的主要發(fā)展方向。目前，許多發(fā)達(dá)國家都在大力開發(fā)無人水下機(jī)器人、智能水下機(jī)器人等新型水中兵器，它們能夠代替兵力擔(dān)負(fù)無人偵查、反潛、水下運(yùn)載、水下爆破等多種作戰(zhàn)任務(wù)，同以往傳統(tǒng)魚雷和水雷有著完全不同的作戰(zhàn)方式［3］。

3 水中兵器密封技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 多樣密封形式的綜合應(yīng)用

通常密封效果與磨擦力、材料的磨擦系數(shù)、材料磨損程度有關(guān)。對于常用的接觸型密封而言，密封結(jié)構(gòu)、材料屬性、流體類型、流體性質(zhì)、壓力、溫度、接觸件相對速度以及表面粗糙度等因素有關(guān)。在滿足密封要求的情況下，綜合各類使用信息，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護(hù)方便的密封裝置才是最優(yōu)的產(chǎn)品，因此由多種簡單、常用密封元件和結(jié)構(gòu)構(gòu)成的組合式密封成為一種趨勢。例如，活塞、傳動軸等部位由于空間緊張，不能使用復(fù)雜密封結(jié)構(gòu)；工作環(huán)境惡劣，接觸部位的溫度由于往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動，溫度升高，容易導(dǎo)致密封失效。因此，在設(shè)計(jì)過程中綜合應(yīng)用橡膠、聚四氟乙烯等不同材料以及端面、徑向等不同密封形式，充分發(fā)揮各種材料以及不同密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

3.2 新材料的開發(fā)和使用

由于水中兵器的未來使用環(huán)境會更加惡劣，且工作時間更長、動作過程更復(fù)雜，因此，開發(fā)和選用致密性好，不易泄露介質(zhì)，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度，壓縮性和回彈性好，永久變形小，高溫下不軟化分解、低溫下不硬化脆化，抗腐蝕性能好，不粘連附屬金屬，磨擦系數(shù)小，耐磨性好，耐老化性能好的新型材料是必然趨勢。自潤滑硬質(zhì)合金、高性能工程陶瓷等新材料具備一些特殊的性能，可以應(yīng)用在多種特殊工況，也逐步成為該領(lǐng)域新的選用材料。

3.3 密封件的保障性和可靠性

由于水中兵器的生產(chǎn)需要大量不同結(jié)構(gòu)、材料的密封件，隨著現(xiàn)代裝備可靠性和保障性要求越來越高，因此對于密封件的選型和設(shè)計(jì)除了要求密封性好，安全可靠，壽命長，還必須使密封結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡單，制造維修方便，成本低廉等。由于大多數(shù)密封件都是易損件，因此要求密封件具有互換性，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化也是密封件未來發(fā)展的主要方向。

4 結(jié)語

隨著水中兵器的快速發(fā)展，密封設(shè)計(jì)應(yīng)緊密結(jié)合水中兵器作戰(zhàn)使用要求，根據(jù)其使用的不同條件，協(xié)調(diào)處理好磨損、壓力、溫度、價格、維護(hù)保養(yǎng)等相關(guān)因素，選用合適的密封結(jié)構(gòu)及密封元件，以達(dá)到良好的密封效果，密封技術(shù)也將繼續(xù)在水中兵器領(lǐng)域發(fā)揮出更大的作用。

［1］ 白彩敏.淺談密封的種類和密封元件的選用［J］.科技風(fēng)，2009（3）：86－87.

［2］ 宋紹忠，石秀華，徐暉，等.水下航行器尾軸密封結(jié)構(gòu)的研究［J］.潤滑與密封，2005（3）：152.

［3］ 佘湖清.水雷總體技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.