鄭鐵軍,張會奇,孟凡金
(1.裝甲兵工程學院,北京 100072;2.65571部隊85分隊,吉林 四平 136001)
我國東南沿海地區(qū)灘多水淺、島嶼密布,屬亞熱帶海洋性季風氣候,全年冬短夏長、溫暖濕潤,該地區(qū)典型的環(huán)境特點是高溫、高濕、高鹽霧,潮濕直接導致裝備的儲存可靠性和戰(zhàn)備完好性下降。因此,采用簡捷、有效的防護措施,創(chuàng)造適合裝備、器材保管的微環(huán)境,對裝備器材提供可靠的防護、保持裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能、縮短戰(zhàn)斗準備時間、提高戰(zhàn)備完好率具有重要的作用。
裝甲裝備組成的分系統(tǒng)及其設(shè)備組件主要由金屬材料、非金屬材料、電子元器件、光學元件等構(gòu)成,其材料質(zhì)地、加工工藝、表面狀態(tài)各不相同,受溫度、濕度、鹽霧等環(huán)境因素的影響有所差異。因此,濕熱環(huán)境下裝甲裝備在封存過程中發(fā)生腐蝕霉變的情況十分復雜[1],主要表現(xiàn)在以下4個方面。
1)金屬腐蝕。在濕熱的環(huán)境條件下,金屬表面液膜的導電性和腐蝕性會促進腐蝕加速,導致金屬元件產(chǎn)生腐蝕、水解、長霉等現(xiàn)象。
2)電子設(shè)備及電子元器件腐蝕。在高濕環(huán)境下,電子電氣產(chǎn)品的絕緣等級下降、性能降低,如電容器受潮后容量會減少,集成電路受潮后易產(chǎn)生短路等內(nèi)部故障。潮濕還會使電子電氣設(shè)備的接插件表面氧化,造成接觸不良或焊結(jié)性變差。當空氣濕度大于50%時,會導致電子元件表面放電和漏電,使電子系統(tǒng)的故障增多。
3)光學儀器生霉起霧。觀瞄儀器的光學鏡頭表面涂有高分子材料膜,在潮濕環(huán)境下,高分子材料膜容易滋生大量霉菌,使鏡頭透光和成像性能下降,甚至報廢。
4)非金屬材料腐蝕。裝甲裝備的非金屬材料主要包括紡織品和皮革等,紡織品和皮革中的天然纖維具有很強的吸水性,在潮濕環(huán)境下,纖維吸濕后膨脹,抗拉強度降低,同時會滋生大量霉菌,導致纖維制品腐爛變質(zhì)。
封存是裝備在貯存過程中,為防止外界環(huán)境影響,保持裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和戰(zhàn)備完好性所采取的一系列技術(shù)措施。裝甲裝備封存是裝甲裝備保障的重要內(nèi)容,是保持裝甲裝備良好戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和戰(zhàn)備完好性的重要手段。在濕熱環(huán)境下,必須采取有效技術(shù)措施,避免環(huán)境因素對裝甲裝備封存產(chǎn)生不利影響[2]。
封套封存技術(shù)是一種新型密封包裝技術(shù),通常用多層復合塑料薄膜將被封存的設(shè)備(裝備)密封,使設(shè)備(裝備)與自然環(huán)境物理隔離,并在封存的局部空間中人為制造—種適合于設(shè)備(裝備)封存要求的小氣候環(huán)境(或稱氣氛),以阻止或延緩設(shè)備(裝備)的銹蝕、霉變和老化。封套封存主要包括3項技術(shù)特性。
2.1.1 密封性
封套封存的密封性包括封套材料、封套焊縫和封口的密封性。封套材料通常由多層復合材料經(jīng)擠塑熱合制成(如聚乙烯復合布和鋁塑布復合薄膜材料,這種材料的透濕度和透氣率都比較小,適合于熱焊合制成各種尺寸和形狀的封套)。表1 給出了國內(nèi)常用封套材料的密封性數(shù)據(jù)。
2.1.2 相容性
在封套材料與封存裝備之間構(gòu)成的混合體系中,封套材料多屬于高分子有機物,在長時間內(nèi)會揮發(fā)出腐蝕性氣體,如甲酸、乙酸、醛類、氨類等,易形成腐蝕環(huán)境。應(yīng)選擇不易揮發(fā)腐蝕性氣體的材料制作封套;或在高分子有機材料中加入惰性填充物,常溫固化后,可以減弱其揮發(fā)性,如尼龍、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等材料可滿足此要求。
表1 國內(nèi)包裝材料的透濕度Table 1 Dank degree of domestic wrappers
2.1.3 防靜電性
特殊用途的軟質(zhì)封套要具有防靜電的作用,如包裝彈藥或包裝集成電路電子儀器的封套。
動態(tài)除濕技術(shù)是使用空氣除濕機對密封體內(nèi)的水分進行實時除濕。除濕機通過傳感器感知外界環(huán)境濕度,根據(jù)設(shè)定的濕度標準,自動控制密封體內(nèi)部的空氣濕度。常用的空氣除濕機為轉(zhuǎn)輪吸附式除濕機。
轉(zhuǎn)輪吸附式除濕機采用蜂窩式結(jié)構(gòu)的除濕轉(zhuǎn)輪進行除濕。轉(zhuǎn)輪分為吸濕區(qū)和再生區(qū),空氣中的水分在吸濕區(qū)被除掉后,鼓風機將干燥的空氣送入室內(nèi),吸收了水分的轉(zhuǎn)輪移動到再生區(qū),這時從逆方向送入的再生空氣(溫風)將驅(qū)除水分,使轉(zhuǎn)輪繼續(xù)工作。轉(zhuǎn)輪除濕工作過程如圖1所示。轉(zhuǎn)輪吸附式除濕機具有以下特點。
圖1 轉(zhuǎn)輪吸附式除濕工作原理Fig.1 The working principle of rotating wheel adsorption dehumidification model
1)適用環(huán)境廣泛。轉(zhuǎn)輪吸附式除濕設(shè)備在封閉式環(huán)境和開放式環(huán)境中均能有效工作,能夠滿足各種野戰(zhàn)環(huán)境的需要。
2)可靠性高。轉(zhuǎn)輪吸附式除濕機,運轉(zhuǎn)操作簡捷,只需除濕轉(zhuǎn)輪、再生用加熱器和送風機運轉(zhuǎn),即可連續(xù)提供露點在6 ℃以下的干燥空氣。
3)保養(yǎng)費用低。轉(zhuǎn)輪吸附式除濕設(shè)備采用的是可再生除濕轉(zhuǎn)輪,保養(yǎng)僅需要清洗除濕轉(zhuǎn)輪前的過濾網(wǎng)。
4)運行費用低。轉(zhuǎn)輪吸附式除濕機只需修建簡易機庫,較其他除濕設(shè)備需建專門封閉洞庫所需費用大大降低。轉(zhuǎn)輪吸附式除濕設(shè)備低耗節(jié)能,在相同條件下轉(zhuǎn)輪吸附式除濕消耗的電能約為加熱式除濕的5%。
根據(jù)裝甲裝備封存保管的要求和封存技術(shù)方法的特點,設(shè)計了適當有效的封存方案對某型裝甲裝備進行了整裝封存。整裝封存裝置主要包括整車封套、轉(zhuǎn)輪除濕設(shè)備、溫濕度記錄儀和通氣管道4部分。
通過對該型裝甲裝備密封形式的分析,裝甲裝備沿海及海島干燥封存要求的核心內(nèi)容是密封和干燥,關(guān)鍵是確保密封性。采用整體封套密封的方案,密封效果好、密封工作量小、方便裝備動用、封套可重復使用。
圖2 封套密封示意Fig.2 The sketch map of envelope seal
采用強度高、密封阻氣性能好的軟質(zhì)塑布材料制作與整車相適應(yīng)的密封封套,將裝備全部密封(如圖2所示)。封套分為上下兩部分,上部為可活動拆卸的密封套,下部為封套裙部,上下封套用密封拉鎖連接。該封套形式是將裝備整體封裝在封套內(nèi),不僅使裝備內(nèi)部各機件能受到良好的保護,裝備車體和行動部分也在封套內(nèi)密封。
除濕機是動態(tài)干燥封存保管的核心部件,通過分析論證,轉(zhuǎn)輪除濕機需滿足下列基本要求。
1)除濕功能強。除濕機的工作能力應(yīng)能保證一個建制單位裝備封存的需求。每臺裝備使用封套密封后的空氣流動空間約為8 m3,除濕機工作1 h,應(yīng)保證密封車內(nèi)空氣流動進行2 次循環(huán),以確保將車內(nèi)潮濕空氣中的水分除掉。根據(jù)建制單位的裝備數(shù)和管路空間計算可得除濕機的排風量應(yīng)不小于180 m3。
2)可靠性高、適應(yīng)性強。除濕機的工作環(huán)境特點通常為高濕、高溫和高鹽霧,因此要求除濕機具有較好的密封性以保護其內(nèi)部的機械部分。除濕機的控制部件易受腐蝕,通常安裝在通風管道中,其接頭線纜在設(shè)計階段應(yīng)采取相應(yīng)的防護措施,保證在濕熱的環(huán)境條件下能長時間穩(wěn)定工作。
3)控制功能先進。除濕機應(yīng)具有自動控制的功能,相對濕度控制范圍應(yīng)確保裝甲裝備的防護需求。根據(jù)電子、電氣、光學儀器的最佳保存條件(40%~50%),除濕機回氣相對濕度控制在45%,控制器的回滯值為9;當密封體內(nèi)相對濕度低于45%時,除濕機停止工作,當相對濕度大于54%時,除濕機自動工作[3]。
4)低耗安全。除濕機的使用功率應(yīng)不大于2 kW,使用的電源應(yīng)為220 V照明電,能夠在車庫照明電路中使用。為保證除濕機的可靠工作,應(yīng)配備相應(yīng)的穩(wěn)壓器。
干燥空氣通風設(shè)計,目的是將除濕機的干燥空氣定量地輸送到裝備內(nèi)部,并將裝備內(nèi)部的潮濕空氣吸至除濕機,經(jīng)除濕機轉(zhuǎn)輪排除水分后,再將干燥空氣送回裝備內(nèi)部。
通風管道是連接各裝備封套的部件。管道應(yīng)能保證有足夠的流量、具有一定的強度、其布置不影響庫容。通風管道采用并聯(lián)連接方式,可以滿足使用要求。
溫濕度記錄儀用于監(jiān)控封套內(nèi)部的溫濕度環(huán)境,使其保持在適宜的封存環(huán)境中。溫濕度記錄儀的顯示器和傳感器采用分體結(jié)構(gòu),將具有記錄功能的溫濕度傳感器放入封套內(nèi),通過數(shù)據(jù)傳輸,將封套內(nèi)部的溫濕度數(shù)據(jù)進行顯示和記錄,如圖3所示。
圖3 溫濕度記錄儀數(shù)據(jù)控制曲線Fig. 3 The data control curve of the temperature & humidity recorder
從圖3 中可以看出,在1 個多月時間內(nèi),其相對濕度范圍為45%~60%,基本滿足了裝備封存的濕度要求。
試驗證明,通過裝備整裝封存設(shè)計,在不改變車輛結(jié)構(gòu)、不影響車輛緊急動用和正常維護保養(yǎng)、不降低車輛性能、不改造車庫和設(shè)施的條件下,可以有效控制裝備封存的溫濕度環(huán)境,避免高溫、高濕、高鹽霧等惡劣環(huán)境對裝備的損害,保證裝備內(nèi)部各機件處于完好狀態(tài),提高了封存裝備的戰(zhàn)備完好性。
[1]杜克大學工程手冊辦公室.工程設(shè)計手冊環(huán)境部分分冊[K].北京:航空部第三O一研究所,1985:93—104.
[2]徐自芬,鄭百哲.中國包裝工程手冊[K].北京:機械工業(yè)出版社,1996:118—120.
[3]GJB 5015-2003,裝甲裝備器材包裝通用規(guī)范[S].