馬 亮， 徐澤林

（海軍潛艇學(xué)院， 山東 青島， 266199）

潛艇魚雷發(fā)射裝置前蓋潤滑系統(tǒng)特性研究

馬 亮， 徐澤林

（海軍潛艇學(xué)院， 山東 青島， 266199）

潤滑系統(tǒng)是潛艇魚雷發(fā)射裝置的重要組成部分。針對(duì)前蓋開閉過程中存在機(jī)械噪聲的問題， 文中通過對(duì)前蓋潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作原理進(jìn)行分析， 建立“潤滑不充分”故障樹， 分析影響魚雷發(fā)射裝置前蓋開閉裝置潤滑特性的關(guān)鍵因素， 提出改進(jìn)潤滑系統(tǒng)性能的建議， 為全面開展?jié)撏櫥到y(tǒng)及魚雷發(fā)射裝置降噪研究提供新思路。

潛艇魚雷發(fā)射裝置； 潤滑系統(tǒng)； 故障樹； 降噪

0 引言

潤滑系統(tǒng)是潛艇保障系統(tǒng)的重要組成部分，與潛艇液壓系統(tǒng)共同作用， 為各機(jī)械裝置定期潤滑［1］。潛艇魚雷發(fā)射裝置前蓋開閉裝置相關(guān)部位軸承長期處于海水中， 工作環(huán)境惡劣， 為防止海水銹蝕、保持運(yùn)轉(zhuǎn)靈活及運(yùn)動(dòng)精度， 降低運(yùn)動(dòng)部件的工作噪聲， 魚雷發(fā)射裝置中設(shè)有專用的集中潤滑系統(tǒng)， 用來在艙內(nèi)定期集中向各軸承處注油潤滑。某退役潛艇拆解過程中發(fā)現(xiàn)， 前蓋開閉潤滑系統(tǒng)中一根管路內(nèi)清亮如新， 表明該管路服役期間可能沒有潤滑油通過， 也就是說， 該潤滑點(diǎn)可能長期沒有得到有效潤滑。實(shí)踐表明， 前蓋開閉裝置的潤滑部位處于耐壓殼體之外， 艇員日常工作中無法檢驗(yàn)潤滑效果， 設(shè)計(jì)及使用單位均難以準(zhǔn)確評(píng)估實(shí)際潤滑效果， 長期以來， 關(guān)于潛艇潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及問題分析方面的研究比較少。文中運(yùn)用故障樹分析方法， 針對(duì)潛艇魚雷發(fā)射裝置前蓋潤滑系統(tǒng)檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題， 對(duì)其進(jìn)行專項(xiàng)研究， 分析潤滑系統(tǒng)存在的問題， 提出提高潤滑效果的相關(guān)建議， 為全面開展?jié)櫥到y(tǒng)故障分析及可靠性設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 潤滑系統(tǒng)組成

魚雷發(fā)射裝置前蓋開閉裝置潤滑系統(tǒng)由液壓注油器、配油器和管路等組成。液壓注油器包括注油筒、液壓泵和操縱器。工作時(shí)， 艇員通過操縱器， 啟動(dòng)液壓泵， 將注油筒內(nèi)貯存的潤滑油壓至配油器， 配油器再將潤滑油分配至蓋體轉(zhuǎn)軸、減阻板、導(dǎo)向筒和傳動(dòng)軸軸承等處潤滑點(diǎn)實(shí)現(xiàn)潤滑， 結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

潤滑管路內(nèi)徑一般為 6 mm左右， 長度根據(jù)潤滑點(diǎn)具體位置有所不同， 最長管路長度近7 m。平時(shí)， 操縱器控制液壓泵關(guān)閉。注油時(shí)， 扳動(dòng)操縱器手柄， 壓力油進(jìn)入操縱器和液壓泵， 注油筒內(nèi)的潤滑油被吸入前腔。反向扳動(dòng)手柄， 壓力油進(jìn)入操縱器中腔， 潤滑油進(jìn)入配油器， 根據(jù)配油軸的不同位置， 潤滑油經(jīng)配油軸孔到達(dá)潤滑點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)充分潤滑， 需反復(fù)扳動(dòng)操縱器手柄10～15次。

為了保證能夠在水下任何深度內(nèi)將潤滑油注入減阻板、前蓋、導(dǎo)向筒和傳動(dòng)桿等處的軸承， 水下大深度注潤滑油時(shí)， 要注意觀察注油壓力， 當(dāng)潤滑管路通暢且壓力表讀數(shù)超過海水靜壓力時(shí)，潤滑油才能有效注入。為便于管理， 在滿足潤滑性能的前提下， 潤滑油由艇上統(tǒng)一配備。與海水接觸的機(jī)械和儀表以及受海水沖刷的摩擦部位采用專用的船用潤滑油（脂）［2-4］。

圖1 前蓋開閉裝置潤滑系統(tǒng)組成Fig. 1 Structure of lubricating system for front cover opening/closing device

2 潛艇魚雷發(fā)射裝置前蓋開閉潤滑性能

為滿足不同潤滑點(diǎn)數(shù)量的需求， 各型潛艇前蓋開閉裝置根據(jù)整艇系統(tǒng)設(shè)計(jì)及各潤滑點(diǎn)的實(shí)際需要， 設(shè)置潤滑系統(tǒng)配油器數(shù)量及配油管路數(shù)量。圖 2為Γ c-240型潛艇魚雷發(fā)射裝置前蓋潤滑系統(tǒng)［1， 5］。

圖2 Γc-240型潛艇魚雷發(fā)射裝置前蓋潤滑系統(tǒng)Fig. 2 Front cover lubricating system of Γс-240 submarine torpedo launcher

該型潛艇6個(gè)發(fā)射管共設(shè)有4個(gè)配油器。配油管路設(shè)計(jì)盡可能采用單點(diǎn)潤滑模式?？梢钥闯?，配油器采用輸出管路為前蓋轉(zhuǎn)軸3個(gè)軸承、導(dǎo)向筒、前傳動(dòng)軸及填料函處分別設(shè)置一條潤滑管路，為減少配油器及穿艙管路的數(shù)量， 對(duì)傳動(dòng)桿中間軸承和后軸承采用“1條管路、2個(gè)潤滑點(diǎn)”的模式。軸承的材料性能、軸承結(jié)構(gòu)及制造安裝精度、海水溫度、潤滑機(jī)理等是影響軸承性能及裝置性能的主要因素。顯然， 同一管路潤滑部位越多， 就越容易出現(xiàn)潤滑不充分的問題。

圖 3為兩型潛艇魚雷發(fā)射裝置的配油器手輪指示板示意圖。對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)， 兩型配油軸均對(duì)應(yīng)12條潤滑管路。圖1中的潛艇魚雷發(fā)射裝置潤滑系統(tǒng)共設(shè)有 2個(gè)配油器， 每舷設(shè) 1個(gè)，指示板如圖 3中 （a） 圖所示， 每個(gè)配油器分別為所在舷3個(gè)發(fā)射管的前蓋、傳動(dòng)桿、上制止器和導(dǎo)向筒注油潤滑， 其中每4條管路為同一發(fā)射管的11個(gè)點(diǎn)潤滑。圖2中的潛艇魚雷發(fā)射裝置潤滑系統(tǒng)共設(shè)有4個(gè)配油器， 每舷設(shè)2個(gè)， 配油器手輪指示板如圖3中（b）圖所示， 同舷2個(gè)配油器共24條潤滑管路， 其中每8條管路為一個(gè)發(fā)射管的10個(gè)點(diǎn)潤滑。兩型魚雷發(fā)射裝置配油管路及對(duì)應(yīng)潤滑點(diǎn)個(gè)數(shù)如表1所示。

顯然， 當(dāng)同一潤滑管路為 5個(gè)點(diǎn)注油， 特別是在溫度較低的海水中， 可能存在潤滑油量不足、潤滑油壓力不足、管路堵塞等原因?qū)е碌臐櫥怀浞謫栴}， 直接結(jié)果是前蓋開閉噪聲大或相關(guān)轉(zhuǎn)軸工作困難。

當(dāng)前， 降噪是潛艇建設(shè)的重點(diǎn)關(guān)注方向［6-8］，需要從潛艇整體系統(tǒng)考慮，顯然，保持水下發(fā)射隱蔽性， 對(duì)提高潛艇生存性至關(guān)重要。

水下戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝， 發(fā)射武器前， 必須保證順利打開發(fā)射管前蓋并確保開閉噪聲最低， 因此， 應(yīng)盡量降低前蓋開閉裝置各軸承處的摩擦噪聲。相對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)， 蓋體轉(zhuǎn)動(dòng)屬于低速轉(zhuǎn)動(dòng)，容易發(fā)出異常噪聲， 對(duì)保持潛艇發(fā)射隱蔽性極為不利。

圖3 兩型魚雷發(fā)射裝置配油器手輪指示板Fig. 3 Grease distributor handwheel indicator on two types of torpedo launcher

表1 兩型魚雷發(fā)射裝置配油管路及對(duì)應(yīng)潤滑點(diǎn)個(gè)數(shù)Table 1 Pipelines of grease distributor and lubricating points on two types of torpedo launcher

3 潤滑不充分故障樹分析

故障樹分析是裝備可靠性分析的常用方法［9～10］。潤滑系統(tǒng)的基本功能是在給定的工作條件下， 對(duì)潤滑部位實(shí)施充分潤滑， 使相關(guān)機(jī)械裝置正常工作。

“潤滑不充分”是一個(gè)隱蔽功能故障， 根據(jù)潤滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 建立“潤滑不充分”故障樹， 如圖4所示。

圖4 “潤滑不充分”故障樹Fig. 4 Fault tree of ‘insufficient lubrication'

由“潤滑不充分”故障樹， 結(jié)合故障模式影響及分析結(jié)果可以看出:

1） 潤滑不充分， 將導(dǎo)致魚雷發(fā)射裝置前蓋開閉機(jī)械腐蝕、生銹等問題出現(xiàn)， 由此帶來傳動(dòng)裝置精度下降、蓋體開閉噪聲提升、上制止器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)困難等問題， 對(duì)潛艇發(fā)射安全產(chǎn)生致命性影響；

2） 潤滑系統(tǒng)是輔助系統(tǒng)， 易受到忽視， 且由于潤滑部位在耐壓艙外， 艇員難以對(duì)其及時(shí)觀察和檢驗(yàn)， 實(shí)際潤滑效果評(píng)估受到限制；

3） 潤滑油符合潛艇部署海域環(huán)境要求， 是確保潤滑系統(tǒng)正常工作的重要保證。如果潤滑管路較長或潤滑管路內(nèi)徑較小， 潤滑油粘度將對(duì)潤滑效果產(chǎn)生較大影響；

4） 同一條管路為多點(diǎn)潤滑時(shí)， 相對(duì)于單一潤滑點(diǎn)， 所需油量增大。如果對(duì)不同部位采用相同的注油操作方式， 則可能導(dǎo)致潤滑不充分；

5） 配油器、液壓泵、注油筒、壓力表等正常工作， 是保持潤滑系統(tǒng)正常工作的基本條件， 在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械中， 應(yīng)對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)檢查， 以減小隱蔽功能故障的發(fā)生概率。

4 提高潤滑系統(tǒng)性能對(duì)策分析

綜上所述， 提高系統(tǒng)潤滑效果， 需要從設(shè)計(jì)、建造和使用等裝備壽命周期的各個(gè)階段進(jìn)行優(yōu)化。

1） 潛艇潤滑系統(tǒng)工作可靠性是一種設(shè)計(jì)特性。要提高潤滑效果， 確保發(fā)射裝置正常工作， 應(yīng)提高潤滑系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)水平， 提高潤滑可靠性。

2） 潤滑系統(tǒng)是潛艇重要保障系統(tǒng)之一， 各部門應(yīng)從全艇角度出發(fā)， 系統(tǒng)檢查分析潤滑系統(tǒng)工作狀況， 為新型潛艇潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造提供可靠依據(jù)。

3） 考慮到潛艇潤滑系統(tǒng)可能存在潤滑不充分的問題， 應(yīng)采取措施提高艇員對(duì)潤滑系統(tǒng)重要性的認(rèn)識(shí)， 對(duì)實(shí)際潤滑效果進(jìn)行集中研究， 優(yōu)化潤滑系統(tǒng)工作時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間， 提高潤滑效果。

4） 潛艇建造期間， 加大對(duì)潤滑系統(tǒng)功能試驗(yàn)及效果檢驗(yàn)。潛艇服役后， 在潛艇中修或塢修期間， 可組織艇員進(jìn)入壓載水艙或發(fā)射管艏部，對(duì)具體潤滑點(diǎn)進(jìn)行效果檢查、調(diào)試。

5） 加大新型潛艇潤滑系統(tǒng)研究。潛艇噪聲綜合治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程， 需要從動(dòng)力系統(tǒng)、艇體流線型、減振降噪技術(shù)等多個(gè)方面考慮， 其中，提高潤滑系統(tǒng)性能， 也是潛艇降低噪聲的因素之一， 應(yīng)給予充分考慮。

5 結(jié)束語

通過以上分析表明， 潤滑系統(tǒng)對(duì)魚雷發(fā)射裝置性能影響很大， 必須重視潤滑點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。潤滑系統(tǒng)是確保潛艇魚雷發(fā)射裝置正常工作的重要系統(tǒng)。由于在日常裝備管理中， 潤滑系統(tǒng)本身故障對(duì)潛艇沒有產(chǎn)生直接致命性影響， 沒有受到廣泛關(guān)注。但“潤滑不充分”對(duì)保持潛艇發(fā)射隱蔽性而言為隱蔽功能故障， 可能導(dǎo)致前蓋開閉噪聲增大及上制止器無法可靠提起， 直接導(dǎo)致無法發(fā)射武器， 這在戰(zhàn)時(shí)對(duì)確保潛艇完成武器發(fā)射任務(wù)至關(guān)重要。因此， 文中旨在針對(duì)潛艇設(shè)計(jì)及使用領(lǐng)域提出此項(xiàng)問題， 以引起相關(guān)研究及生產(chǎn)部門重視， 開展?jié)櫥到y(tǒng)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證。此外， 潤滑系統(tǒng)是潛艇重要輔助系統(tǒng)， 文中提出的問題在其他系統(tǒng)中也一定程度存在， 需要引起相關(guān)部門的關(guān)注。

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（責(zé)任編輯: 許 妍）

Investigation into Property of Lubricating System for Front Cover of Submarine Torpedo Launcher

MA Liang， XU Ze-lin
（Navy Submarine Academy， Qingdao 266199， China）

Aiming at the mechanical noise during opening/closing the front cover of a submarine torpedo launcher， the structure and operating principle of the front cover lubricating system are analyzed. A fault tree of ‘insufficient lubrication' is established， the key factors influencing the property of the lubricating system are analyzed， and suggestions for improving the lubrication are offered. This study may provide an idea for the researches on submarine lubricating system and noise reduction.

submarine torpedo launcher； lubricating system； fault tree； noise reduction

TJ635； TH117.2

A

1673-1948（2016）04-0309-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.0013

2016-06-13；

2016-06-23.

馬 亮（1973-）， 女， 教授， 研究方向?yàn)闈撏~雷發(fā)射裝置設(shè)計(jì)使用.