喬曉君

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一種溫濕度環(huán)境試驗(yàn)艦載方艙建設(shè)構(gòu)想

喬曉君

（91439部隊(duì)，遼寧 大連 116041）

提出了一種艦載方艙的建設(shè)構(gòu)想，在兵器發(fā)射前先進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的溫濕度環(huán)境貯存處理，再進(jìn)行實(shí)彈發(fā)射試驗(yàn)。艦載方艙連同軍艦?zāi)軌蛐纬珊Ｉ檄h(huán)境試驗(yàn)場的發(fā)射陣地，配合海上相關(guān)測量設(shè)備，能夠完成對水中兵器實(shí)彈在經(jīng)過溫濕度貯存處理后實(shí)際使用性能的環(huán)境適應(yīng)性考核。

環(huán)境試驗(yàn)；艦載方艙；試驗(yàn)靶場

溫濕度環(huán)境適應(yīng)性是產(chǎn)品在其壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種溫濕度環(huán)境作用下能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和（或）不被破壞的能力。作為艦船兵器重要的質(zhì)量特性，對其使用性能有重要影響。現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭要求部隊(duì)具有全天候、多地域的作戰(zhàn)能力和快速機(jī)動能力，這使艦船兵器在壽命期內(nèi)經(jīng)歷的溫濕度環(huán)境復(fù)雜多變，可能面臨高溫、高濕或嚴(yán)寒等極端氣候條件。在這種極端的氣候條件下，它們的使用性能和實(shí)彈發(fā)射效果如何，這些問題都對溫濕度環(huán)境適應(yīng)能力的考核提出了更高的要求。

所謂環(huán)境適應(yīng)性要求，是描述裝備應(yīng)達(dá)到的環(huán)境適應(yīng)性水平的一組定量或定性指標(biāo)。目前，我國的裝備環(huán)境適應(yīng)性綜合評價(jià)工作還處于初級階段，主要是針對材料、構(gòu)件、分系統(tǒng)及部分整機(jī)，開展自然環(huán)境試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)。

艦船兵器的環(huán)境適應(yīng)性鑒定試驗(yàn)依據(jù)為GJB 150A—2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》，在高低溫和濕度試驗(yàn)箱中模擬極端氣候條件，貯存一定時(shí)間后進(jìn)行電氣功能檢查[1—3]。這種試驗(yàn)方法可以完成兵器內(nèi)部電工電子產(chǎn)品和機(jī)械部件的溫濕度環(huán)境適應(yīng)性考核，但對于實(shí)彈整體的使用性能，其溫濕度環(huán)境適應(yīng)性考核的全面性和有效性還有所欠缺。

海上實(shí)航試驗(yàn)使用海軍現(xiàn)役艦船進(jìn)行實(shí)彈發(fā)射試驗(yàn)，能夠?qū)?shí)彈整體的使用性能進(jìn)行考核。如果能夠在艦船上加裝溫濕度方艙，模擬一些溫濕度典型環(huán)境和極端環(huán)境，先對兵器實(shí)彈進(jìn)行模擬環(huán)境貯存，再進(jìn)行實(shí)彈發(fā)射。這樣結(jié)合海上實(shí)航試驗(yàn)，就可以完成對實(shí)彈整體使用性能的溫濕度環(huán)境適應(yīng)性考核。

1 國外研究現(xiàn)狀

外軍為適應(yīng)其全球戰(zhàn)略的需要，在全球范圍建立能滿足各類裝備的環(huán)境試驗(yàn)場，已建成的著名環(huán)境試驗(yàn)場達(dá)400多個，能夠覆蓋全世界各種典型的自然環(huán)境條件。尤其是美軍的環(huán)境試驗(yàn)場規(guī)模宏大，逐步形成了自然環(huán)境試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)體系，處于世界領(lǐng)先地位。美軍把環(huán)境試驗(yàn)作為鑒定軍用產(chǎn)品的重要手段，明文規(guī)定：進(jìn)行定型的軍用裝備，首先要通過模擬環(huán)境試驗(yàn)，然后分別送往北極、沙漠和熱帶環(huán)境試驗(yàn)中心進(jìn)行極端自然環(huán)境條件下的性能試驗(yàn)?？梢钥吹矫儡娛种匾晿O端環(huán)境條件考核，具體是通過先模擬后實(shí)際的方法，考核裝備在極端環(huán)境條件下的整體性能。這種試驗(yàn)程序的安排能夠盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，避免將問題留到部隊(duì)。

2 我國研究現(xiàn)狀及主要差距

我國的環(huán)境試驗(yàn)主要分為三大類。

1）自20世紀(jì)50年代就開始，至今仍在使用的自然環(huán)境外場暴露試驗(yàn)。充分利用我國地域遼闊，自然環(huán)境跨度大、種類多的優(yōu)勢進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。

2）使用現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)。主要針對有特定使用場所的裝備，在實(shí)際使用環(huán)境中進(jìn)行的試驗(yàn)。使用環(huán)境試驗(yàn)是產(chǎn)品在其使用平臺上，在真實(shí)的使用環(huán)境、負(fù)載和接口的情況下進(jìn)行的。是一種最真實(shí)的試驗(yàn)，但這種真實(shí)試驗(yàn)的進(jìn)行由于受到費(fèi)用和認(rèn)識的限制，若不有意安排往往不易充分，因而考核不易全面。

3）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境模擬試驗(yàn)。這也是我國做的最多的，從20世紀(jì)50年代就已經(jīng)開始，但發(fā)展緩慢。直到20世紀(jì)90年代，隨著我國綜合國力的提升，迎來了快速發(fā)展的時(shí)期。國內(nèi)環(huán)境試驗(yàn)通常以實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境試驗(yàn)為主[4]。如北京環(huán)境與可靠性試驗(yàn)中心，專門從事環(huán)境適應(yīng)性及可靠性的專業(yè)試驗(yàn)中心，面向全國各企事業(yè)單位。北京強(qiáng)度環(huán)境研究所是中國航天系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和環(huán)境可靠性工程的專業(yè)中心研究所，具備高低溫試驗(yàn)箱、溫度沖擊試驗(yàn)箱等溫度環(huán)境模擬設(shè)備，可以針對不同的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)提供不同容積的試驗(yàn)箱和溫濕度范圍。

我國的環(huán)境試驗(yàn)主要依靠實(shí)驗(yàn)室內(nèi)固定的環(huán)境模擬設(shè)備，缺少外場專門的環(huán)境試驗(yàn)場，尤其是缺少極端環(huán)境條件的試驗(yàn)場。

試驗(yàn)環(huán)境條件一般由兩個方面組成：一是施加環(huán)境應(yīng)力強(qiáng)度的大小或量值；二是應(yīng)力作用的時(shí)間（循環(huán)數(shù)）或次數(shù)[5—6]。對于艦船兵器而言，也可以用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境模擬設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，但試驗(yàn)后不能夠進(jìn)行實(shí)彈射擊，只能通過功能檢查的方法對電工電子產(chǎn)品和機(jī)械部件進(jìn)行考核。這并不能夠保證在極端天氣條件下的環(huán)境適應(yīng)性，換句話說，若我軍艦到極地或熱帶等區(qū)域進(jìn)行作戰(zhàn)，以往的環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)不能夠保證該軍艦上的兵器實(shí)彈戰(zhàn)備合格率在要求范圍之內(nèi)。

3 艦載方艙建設(shè)的必要性

1）海上環(huán)境試驗(yàn)場建設(shè)的需要。我國水中兵器環(huán)境試驗(yàn)應(yīng)朝著建立海上環(huán)境試驗(yàn)場的方向發(fā)展，在接近實(shí)戰(zhàn)條件下對武器裝備進(jìn)行“三化”、“七性”試驗(yàn)考核。建設(shè)溫濕度試驗(yàn)艦載方艙能夠提高靶場武器裝備試驗(yàn)?zāi)芰Γ炤d方艙靶場既能夠作為固定環(huán)境實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施，更重要的是能夠連同軍艦形成海上環(huán)境試驗(yàn)場的發(fā)射陣地。在武器發(fā)射前進(jìn)行溫濕度環(huán)境模擬，對全彈整體使用性能的溫濕度環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行考核。

2）檢測武器性能對溫濕度環(huán)境應(yīng)力響應(yīng)的需要。溫濕度環(huán)境應(yīng)力對火藥性能和戰(zhàn)斗部裝藥性能影響較為明顯，對于火箭助推類武器的實(shí)際使用性能和武器毀傷性能的響應(yīng)較為顯著[7—8]。溫濕度環(huán)境試驗(yàn)艦載方艙能夠在武器使用前模擬不同的溫濕度環(huán)境應(yīng)力，不僅在適宜溫濕度考核武器性能，也在極端溫濕度條件下進(jìn)行試驗(yàn)，可以對武器實(shí)際使用性能的溫濕度適應(yīng)性進(jìn)行較為全面的試驗(yàn)鑒定。

4 艦載方艙建設(shè)方案構(gòu)想

溫濕度環(huán)境試驗(yàn)艦載方艙的預(yù)期功能主要包括：完成實(shí)驗(yàn)室高低溫試驗(yàn)和濕熱試驗(yàn)，滿足GJB 150A—2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》中的相關(guān)要求；完成海上實(shí)航實(shí)彈射擊試驗(yàn)前對兵器彈藥的特定溫濕度處理，模擬武器在不同使用環(huán)境中的溫濕度；方艙內(nèi)的實(shí)彈應(yīng)較為方便地轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射裝置內(nèi)，在15 min內(nèi)完成發(fā)射準(zhǔn)備。

艦載方艙應(yīng)具有以下功能或特點(diǎn)：艦載方艙具備實(shí)驗(yàn)室內(nèi)固定設(shè)施和艦載設(shè)備設(shè)施兩用性，應(yīng)具備良好的轉(zhuǎn)運(yùn)性能；艦載機(jī)械接口穩(wěn)定可靠，能夠滿足三級海況使用要求；方艙內(nèi)容積應(yīng)能夠容納艦船武器可連發(fā)數(shù)最大值或相當(dāng)數(shù)量的武器；方艙電氣設(shè)備使用船電工作可靠性良好；方艙內(nèi)貯存的兵器實(shí)彈可以在特定時(shí)間內(nèi)完成裝填和發(fā)射，要求對于實(shí)彈的轉(zhuǎn)運(yùn)應(yīng)有良好的適用性。

方艙溫度控制系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下技術(shù)要求：滿足GJB 150A—2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》中高低溫試驗(yàn)和濕熱試驗(yàn)對試驗(yàn)設(shè)備的相關(guān)要求；方艙加熱系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)0.5～5 ℃/min兩個數(shù)量級的不同加熱速率，最高加熱溫度應(yīng)達(dá)到65 ℃；方艙制冷系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)－0.5～－5 ℃/min兩個數(shù)量級的不同制冷速率，最低制冷溫度達(dá)到－30 ℃；溫度控制精度最低不應(yīng)超過±0.2 ℃。

方艙濕度控制系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下技術(shù)要求：滿足GJB 150A—2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》中濕熱試驗(yàn)對試驗(yàn)設(shè)備的相關(guān)要求；使用不受冷凝水影響的固體傳感器測量相對濕度，也可使用快速反應(yīng)干濕球傳感器或露點(diǎn)測試儀等進(jìn)行測量；應(yīng)對方艙內(nèi)相對濕度模擬量進(jìn)行連續(xù)測量，方艙內(nèi)相對濕度控制精度最低不超過±5%。

5 結(jié)語

環(huán)境試驗(yàn)正在從小型化部件級向整體化裝備級的方向發(fā)展，大型、超大型的環(huán)境試驗(yàn)箱已經(jīng)出現(xiàn)。未來環(huán)境試驗(yàn)也必將走出實(shí)驗(yàn)室，來到外場，裝備對環(huán)境應(yīng)力響應(yīng)的檢測方法也將從靜態(tài)的性能指標(biāo)檢測向動態(tài)的實(shí)際使用性能檢測發(fā)展。艦載方艙作為海上環(huán)境試驗(yàn)場艦船發(fā)射陣地的基礎(chǔ)設(shè)施，是對海上環(huán)境試驗(yàn)場建設(shè)的一種初步構(gòu)想，為實(shí)際考核艦船兵器溫濕度環(huán)境適應(yīng)性提出了一種新的想法。

[1] GJB 150A—2009. 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法[S].

[2] 祝耀昌, 王建剛, 張建軍. GJB 150A與GJB 150內(nèi)容對比和分析(一) [J]. 航天器環(huán)境工程, 2011, 28(1): 5—10.

[3] 祝耀昌, 王建剛, 張建軍. GJB 150A與GJB 150內(nèi)容對比和分析(二) [J]. 航天器環(huán)境工程, 2011, 28(2): 110—114.

[4] 李兆堅(jiān), 雷剛, 陳虹, 等. 低溫環(huán)境效應(yīng)與試驗(yàn)需求分析[J]. 低溫技術(shù), 2015, 43(4): 10—13.

[5] 祝耀昌, 張建軍. 武器裝備環(huán)境適應(yīng)性要求、環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求和環(huán)境條件及其相互關(guān)系和討論(一)[J]. 航天器環(huán)境工程, 2012, 29(1): 1—5.

[6] 祝耀昌, 張建軍. 武器裝備環(huán)境適應(yīng)性要求、環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求和環(huán)境條件及其相互關(guān)系和討論(二)[J]. 航天器環(huán)境工程, 2012, 29(2): 119—122.

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Construction Concept of Ship-based Square Cabin for Temperature and Humidity Environment Test

QIAO Xiao-jun

(Unit 91439, Dalian Liaoning Province, 116041)

This paper proposed a construction concept of ship-based square cabin. The temperature and humidity environment storage treatment was carried out in a specified period before live-ammuniton’s launching test. With the ship-based square cabin, a warship could be a launching site of environmental test range at sea. Cooperating with relevant measurement, the environmental suitability assessment on actual usability of underwater ordnance and live-ammunition after temperature and humidity environment storage treatment could be completed.

environment test; ship-based square cabin; test range

10.7643/ issn.1672-9242.2017.05.011

TJ01

A

1672-9242(2017)05-0048-03

2016-11-29；

2016-12-15

喬曉君（1988—），男，河北石家莊人，碩士，主要研究方向?yàn)樗斜鞫ㄐ驮囼?yàn)。