淺談密封技術在水中兵器中的應用趨勢

胡 光

（海軍裝備部，山西 太原 030027）

引言

密封是一門多學科交叉性的綜合性學科，在各行業中廣泛使用。水中兵器主要是指在水中毀傷目標的武器，傳統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境中使用，密封技術一直以來是行業非常重視的基礎和重要技術。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計質量的一個重要指標。隨著水中兵器總體技術的快速發展以及作戰用途的極大擴展，對于承擔重要作用的密封件及密封裝置也提出了更高的要求。

1 水中兵器密封技術應用現狀

1.1 水中兵器密封技術的主要形式

在國內外的水中兵器中，根據雷體的不同部件、使用環境以及作戰用途，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。動密封按照運動方式主要有旋轉式和往復式兩種類型［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；傳統的魚雷、自航水雷動力系統主軸的動密封一般采取特殊材料的“O”型圈密封或者機械密封?！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、方便安裝等優點，因此成為目前水中兵器領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構中，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、強壓縮性、強耐磨性、抗金屬粘連以及加工方便、價格便宜、保養便利等特點。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，維護便利等優點，廣泛應用于各類密封結構中。聚四氟乙烯也是常用的密封材料，自潤滑性、耐磨性能優異，與金屬表面無粘連，摩擦系數小的特點，在動密封結構中經常使用。除此之外，在水中兵器的不同結構和部位中，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，封鎖港口航道的主要武器，隨著新思維、新材料、新技術的應用以及現代海戰作戰需求的不斷發展，傳統水中兵器向大深度、高航速、遠距離、精確打擊、智能化等方向發展。同時，為滿足現代戰爭的需求，對裝備整體的可靠性、維修性、保障性、環境適應性也提出了更高的要求。

2.2 作戰方式拓展

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

3 水中兵器密封技術的發展趨勢

3.1 多樣密封形式的綜合應用

通常密封效果與磨擦力、材料的磨擦系數、材料磨損程度有關。對于常用的接觸型密封而言，密封結構、材料屬性、流體類型、流體性質、壓力、溫度、接觸件相對速度以及表面粗糙度等因素有關。在滿足密封要求的情況下，綜合各類使用信息，設計出結構簡單、成本低廉、維護方便的密封裝置才是最優的產品，因此由多種簡單、常用密封元件和結構構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，不能使用復雜密封結構；工作環境惡劣，接觸部位的溫度由于往復式或旋轉式運動，溫度升高，容易導致密封失效。因此，在設計過程中綜合應用橡膠、聚四氟乙烯等不同材料以及端面、徑向等不同密封形式，充分發揮各種材料以及不同密封結構的優點，達到設計效果。

3.2 新材料的開發和使用

由于水中兵器的未來使用環境會更加惡劣，且工作時間更長、動作過程更復雜，因此，開發和選用致密性好，不易泄露介質，有適當的機械強度和硬度，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，可以應用在多種特殊工況，也逐步成為該領域新的選用材料。

3.3 密封件的保障性和可靠性

由于水中兵器的生產需要大量不同結構、材料的密封件，隨著現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計除了要求密封性好，安全可靠，壽命長，還必須使密封結構緊湊，系統簡單，制造維修方便，成本低廉等。由于大多數密封件都是易損件，因此要求密封件具有互換性，標準化、系列化、模塊化也是密封件未來發展的主要方向。

4 結語

隨著水中兵器的快速發展，密封設計應緊密結合水中兵器作戰使用要求，根據其使用的不同條件，協調處理好磨損、壓力、溫度、價格、維護保養等相關因素，選用合適的密封結構及密封元件，以達到良好的密封效果，密封技術也將繼續在水中兵器領域發揮出更大的作用。

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

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

［3］ 佘湖清.水雷總體技術［M］.北京：國防工業出版社，2009.