貯存環(huán)境對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)零部件失效的影響分析

山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限責(zé)任公司 溫秀峰 閆云飛

引言

魚(yú)雷是一種能自動(dòng)推進(jìn)并按預(yù)定的航向和深度航行，自動(dòng)導(dǎo)向目標(biāo)且在命中目標(biāo)時(shí)能自動(dòng)爆炸的水中兵器。魚(yú)雷系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)是魚(yú)雷的主要組成部分之一，它決定著魚(yú)雷的主要性能，魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存壽命對(duì)魚(yú)雷產(chǎn)品貯存可靠性有很重要的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存壽命成為制約產(chǎn)品貯存期限和縮短維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間的關(guān)鍵。在魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)壽命周期內(nèi)，絕大部分的時(shí)間是處于貯存或不工作狀態(tài)。裝備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期貯存之后所具有的可靠性一直是令人關(guān)注的問(wèn)題，尤其對(duì)于“長(zhǎng)期貯存，一次使用”的魚(yú)雷武器裝備，要保證其經(jīng)常保持在備戰(zhàn)的激活狀態(tài)，就必須保證其具有較高水平的貯存可靠性。但裝備可靠性在貯存期間常會(huì)有不同程度的降低，甚至降低到一個(gè)不可接受的程度[1]。如何保證魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期貯存后的可靠性水平，對(duì)保持和改進(jìn)舊裝備的性能、提高新裝備的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量以及改善裝備的整體作戰(zhàn)效能等都有重大的實(shí)際意義。

1 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存剖面分析

研究魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)部件在長(zhǎng)期貯存過(guò)程中的故障模式、故障機(jī)理及壽命的分布規(guī)律，對(duì)確定魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)在貯存期內(nèi)進(jìn)行維修、保障的檢測(cè)周期，確定戰(zhàn)備完好率及確定后勤保障費(fèi)用具有重要意義。同時(shí)也為新型魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存可靠性、維修性和保障性提供依據(jù)。

魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命剖面是指魚(yú)雷從出廠到最終使用并爆炸或壽命終結(jié)的這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境時(shí)序描述。魚(yú)雷在壽命剖面內(nèi)要經(jīng)歷生產(chǎn)、驗(yàn)收、包裝、運(yùn)輸、貯存、裝艇、發(fā)射等過(guò)程。

貯存可靠性是指在規(guī)定的貯存條件下和貯存時(shí)間內(nèi)，保持規(guī)定功能不變的能力。貯存可靠性是可靠性領(lǐng)域中的一類特殊問(wèn)題，在那些具有長(zhǎng)期貯存，一次性使用的一類特殊產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題中占有重要的地位。貯存對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的影響是不容忽視的，因?yàn)轸~(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)處于貯存狀態(tài)的時(shí)間遠(yuǎn)大于工作時(shí)間，在貯存期仍然受到溫度、濕度、沖擊、霉菌、鹽霧、沙塵、淋雨、輻射、氣壓及振動(dòng)、跌落等各種環(huán)境因素的影響，隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，使其貯存壽命縮短[2]。

魚(yú)雷從驗(yàn)收到使用前所經(jīng)歷的各種事件及所處環(huán)境與時(shí)間的描述，稱為貯存剖面。此剖面是壽命剖面的一個(gè)重要部分，直接關(guān)系到魚(yú)雷的安全性和作用可靠性。詳細(xì)地分析魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)貯存期內(nèi)經(jīng)歷的各種事件、各種環(huán)境因素的影響及各事件經(jīng)歷的時(shí)間，是魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。貯存剖面主要包括貯存場(chǎng)地、自然環(huán)境、運(yùn)輸和裝卸條件。

1.1 貯存場(chǎng)地

魚(yú)雷貯存?zhèn)}庫(kù)分為地面庫(kù)、洞庫(kù)；溫濕度有可控與無(wú)控；露天存放有遮蓋和無(wú)遮蓋等。

1.2 自然環(huán)境

一般分為北方、南方、沿海。北方低溫干燥，南方高溫潮濕，沿海海洋性氣候等。魚(yú)雷在國(guó)內(nèi)主要是倉(cāng)庫(kù)貯存。

1.3 運(yùn)輸和裝卸條件

魚(yú)雷在運(yùn)輸和裝卸中可能遭受到各種沖擊，如振動(dòng)和跌落等[3]。

2 貯存環(huán)境影響分析

魚(yú)雷貯存環(huán)境分為自然環(huán)境和運(yùn)輸環(huán)境。自然環(huán)境包括太陽(yáng)輻射、沙塵、鹽霧、霉菌等等。運(yùn)輸環(huán)境包括沖擊、振動(dòng)等。各種環(huán)境因素對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性以及引起的典型貯存環(huán)境因素影響如表1所示[4]。在貯存條件下,影響魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要環(huán)境因素是濕度和溫度。

3 濕度對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存影響

氣候條件(潮濕、鹽霧、霉菌、輻射等)對(duì)魚(yú)雷材料破壞作用是多方面的。但從使用維護(hù)中發(fā)現(xiàn)故障的直接原因來(lái)看，潮濕是主要原因，它具有下列破壞作用：濕度使非金屬材料性能變壞、失效，由于水分附著在材料表面或滲入內(nèi)部，使涂料覆層起泡脫落，從而失去其保護(hù)作用的一個(gè)主要因素。

目前現(xiàn)役的多型魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)除火工品外，均為整雷置放在密閉充氮的包裝箱內(nèi)進(jìn)行貯存，經(jīng)分析研究魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)在貯存期間受濕度、太陽(yáng)輻射、沙塵、鹽霧、霉菌等環(huán)境的影響較小，因此認(rèn)為影響魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)性能蛻變和壽命的主要環(huán)境因素為貯存溫度。由于魚(yú)雷采用全密封技術(shù)，周?chē)h(huán)境的濕度是不會(huì)進(jìn)入魚(yú)雷體內(nèi)的，所以濕度不會(huì)對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)造成影響[5]。

表1 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存環(huán)境影響

4 溫度對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存影響

溫度是熱能的一個(gè)指標(biāo)，本身并非物質(zhì)，不能直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，熱可傳導(dǎo)。在物質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中生成、消失，使構(gòu)成物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)激烈、緩慢，結(jié)果使化學(xué)反應(yīng)速度加速或者減慢。魚(yú)雷在貯存過(guò)程中，環(huán)境溫度對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量及質(zhì)量變化產(chǎn)生影響，而且是長(zhǎng)期的、連續(xù)的、緩慢的，其中溫度是導(dǎo)致魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量發(fā)生變化的重要因素，魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)是由不同材料部件組成的復(fù)雜系統(tǒng)，容易受到溫度或溫度變化影響。魚(yú)雷在貯存期內(nèi)，歷經(jīng)幾個(gè)到幾十個(gè)春夏秋冬，溫度變化范圍很大，加上地域不同，溫差會(huì)更大，溫度對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性影響很大。當(dāng)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)材料處于高溫環(huán)境中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱老化、氧化、粘性降低、膨脹等；而低溫又會(huì)使魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)材料粘度增大，發(fā)生脆化或收縮。溫度循環(huán)時(shí)，在溫度變化過(guò)程中，物體產(chǎn)生的膨脹力和收縮力，全集中于產(chǎn)品隱患處，加速隱患擴(kuò)大而導(dǎo)致魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)材料失效，影響魚(yú)雷可靠性[6]。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)貯存環(huán)境對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)貯存性能的研究，可以獲取發(fā)動(dòng)機(jī)貯存試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定其貯存的最佳環(huán)境條件，評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命，確定貯存失效的特點(diǎn)及其與雷體結(jié)構(gòu)、組成之間的關(guān)系。評(píng)估魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存質(zhì)量狀況和變化規(guī)律，預(yù)測(cè)在各種貯存條件下的質(zhì)量變化趨勢(shì)，對(duì)提高我國(guó)魚(yú)雷貯存壽命和質(zhì)量監(jiān)控水平具有重要意義。

[1]石秀華.水中兵器概論（魚(yú)雷分冊(cè)）[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2010.8.

[2]ZhiLing Peng,HeMing Zhao.Corrosion Mechanism of 12Cr2NiWVA Cylinder Liners,ASIAN JOURNAL OF CHEMISTRY.2014,26(17):5347-5349.

[3]李東陽(yáng).彈藥儲(chǔ)存可靠性分析設(shè)計(jì)與試驗(yàn)評(píng)估[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2013.7.

[4]戴樹(shù)森.可靠性試驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)分析[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1984.5.

[5]賀國(guó)芳.可靠性數(shù)據(jù)的收集與分析[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1993.5.

[6]潘吉安.可靠性維修性可用性評(píng)估手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995.12.