◎穆岩1王亮2褚福国2

随着我国周边海域国际关系的复杂化以及海军实战化水平的不断提高，装备使用频率和强度的不断增强，某型火炮在使用过程中陆续暴露出了许多问题，尤其是大风雨或大风浪天气航行中，雨水或海水通过炮眼密封进入炮塔内，导致炮塔内的机械设备产生锈蚀甚至卡滞，电气件失效，影响装备正常使用，同时也给设备维修带来极大困难。

针对这一问题，提出了充气式炮眼密封改进设计方案，确定了合理的橡胶壁厚参数及船上气源压力参数，完成了船上实施改进气压原理方案设计。

一、结构简介及工作原理

某型火炮炮眼密封组件均为橡胶材质密封件，炮塔为一个封闭壳体，开有炮眼以使俯仰部分伸出炮塔，俯仰部分为沿骨架耳轴中心线回转的运动部件，而炮塔是固定部件，依靠炮眼密封形成运动与固定的结合部起到密封防水防尘的作用；当在对海或对空射击时，俯仰部分需要在俯角至仰角之间90°范围内连续上下回转，这使其与固定的骨架之间形成可靠的封闭非常困难。

二、火炮炮眼密封方案设计

目前炮眼密封剖面结构如图1（a）所示，在矩形橡胶本体上突出两管状隆起密封腔，起到与炮架柔性接触作用，在现有方案基础上，增加充气接口，分别接通上部管状密封腔，如图1（b）所示，这样在泄压状态下与原炮眼密封设计结构相同，不改变火炮技术状态项，仍可满足正常状况下密封要求。

图1炮眼密封改进前后对比图

在原结构基础上作工艺改进，将整体环形密封改为带开口端密封，开口端采用实心堵头，保证密封件气密性；改为开口端后，在更换炮眼密封时，不需要再将原密封件分割，降低了更换炮眼密封的维修装配难度；船上更换完毕，将两开口端处用粘合剂固持；改进后的结构装配工艺性更合理，维修性得到提高。

1.多段式炮眼密封。

该方案在原炮眼密封结构基础上，不需要改进模具，将炮眼密封分作成型后，整体成型时在接缝处加入少量的碳纤维，其空腔内径尺寸比其它部位小0.5mm，如图3所示，该方案也可提高接口处的承压能力，但膨胀量会受影响，与其它部位会有差异；但成本低，制作周期短，不需要改进现有模具。

图3分断式炮眼密封剖面图

2.装配式炮眼密封。

取消密封腔接缝，将密封腔整体通过T形槽结构设计和粘接的行式把密封腔固定在密封本体上，见图4结构。此方案可解决承压不足及密封腔一致性的问题，又可以保证上部空腔连接的可靠性，但该方案需重新设计模具，前期投入费用较大，成本高，需要的研发周期较长。

图4装配式炮眼密封剖面图

三、橡胶强度试验验证

为保证炮眼密封改进方案的合理性，拟用试验的形式获得炮眼密封件各性能参数，包括强度值、保压回弹率值等性能指标量化值。

在改进的新方案中，选取一次成型的密封段（无接缝），其炮眼密封件上气管部分有效壁厚取2.5mm、3mm二个系列，测其充压，变形，爆破过程中强度试验压力值，对于壁厚2.5mm、3mm二个系列密封件，在充压变形3mm时，保压1小时后，计算各自回弹率值。

通过膨胀量与压力的对比，当壁厚差从2.5变化为3mm，膨胀变形3mm所需压力值增幅在0.02MPa左右，可以认定密封腔壁厚选为2.5mm比较适合，后续实验将按该壁厚开展试制；为保证在较小的压力下有较大的膨胀量，需进一步降低密封腔处橡胶材料的硬度，当橡胶硬度在试验压力在0.2MPa左右时（不大于0.25MPa），膨胀量能达到2.5-3mm较为理想；试验显示，橡胶保压1h，最大膨胀变形时，橡胶回弹率均达到95%以上，较为理想，符合使用要求。

四、气路系统原理设计

为保证设备船上使用的简单可靠性，压力气源首先接二层甲板下的配气盘，然后连接一个手动截止阀，此截止阀为炮眼密封充气的安全总阀门；其后连接减压阀，减压阀设定橡胶充气安全压力值0.2MPa，经溢流阀减压输出稳定压力的气体；通过一段软管供至炮塔内，炮塔内也安装有一个截止阀，此截止阀为炮塔内进气及放气的总安全阀门，便于炮塔内部操作；其后连接压力表，截止阀，该截止阀为炮塔内释放炮眼密封内气体的阀门，然后直接连接炮眼密封进气口。

五、结论

本文基于某型火炮因炮眼密封漏水失效故障，提出了充气式密封的方案，并提出两种的可行改进设计结构，从根本上解决了因复杂炮架结构、接触间隙不均造成的炮眼密封失效问题；通过橡胶强度试验，确定了船上实施气路系统的基本参数及炮眼密封壁厚参数，该问题的解决可有效提高了机械系统的维修性及可靠性。