导弹用贮运发射箱内湿度控制研究

邓 科，邹伟伟，周成康，杜新宇，林相伟

(北京特种机械研究所，北京 100143)

【机械制造与检测技术】

导弹用贮运发射箱内湿度控制研究

邓 科，邹伟伟，周成康，杜新宇，林相伟

(北京特种机械研究所，北京 100143)

提出了一种吸湿效率较高的新型防潮剂，对该防潮剂在贮运发射箱内密闭空间吸湿特性进行分析，对不同初始湿度环境下防潮剂的用量进行了计算，并通过试验验证。结果显示，选择氯化钙作为发射箱内环境湿度调节的防潮剂是一种较为理想的方案。

防潮剂;发射箱；湿度；校正系数

导弹用贮运发射箱使导弹在长时间的贮存或运输期间处于良好环境，与恶劣的自然环境隔绝，大大提高了导弹的贮存可靠性和发射可靠性。

发射箱通常为密封状态，并充以一定量的干燥空气或惰性气体，使导弹处在更加优越的环境。用来衡量发射箱贮存环境优劣的参数主要有温度、压力和湿度。其中，湿度受到导弹装填时初始环境条件影响最大，也最难以控制，而湿度条件的变化对导弹的绝缘性能、密封件的寿命等有着较大的影响。因此，将发射箱内的湿度控制在适宜的范围内是设计时需要考虑的一个重要环节。利用防潮剂对发射箱内环境湿度进行调节，防潮剂的种类与用量选择是能否将发射箱内环境湿度控制在适宜范围的关键。

1 发射箱内部湿度指标的确定

湿度过高对导弹产生的直接影响就是绝缘性能下降、钢制零件锈蚀或电子元器件老化，而湿度过低则会导致导弹的橡胶密封件等老化，使用寿命降低。例如，对于光学器件或磁记录材料，其基体材料本身由多层高分子材料复合而成，是霉菌生长的温床，如果湿度过高，会促进霉菌繁殖生长，进而导致产品功能失效；对于集成电路、液晶器件等，湿度过高会导致产品出现吸潮现象，从而产生故障；对于电容器、接插件、开关件、电极材料等，潮湿的危害更加明显；对于精密机械、仪器仪表或高亮度器件等，高湿度环境导致的氧化作用会致使机械精度下降、仪表精度失准、亮度降低等。

导弹是典型的机电产品，尽管在导弹研制过程中经过了环境试验考核，但如果在导弹贮存期间提供最为适宜的环境，无疑能够使导弹的贮存可靠性和发射可靠性大大提高。

对于人来讲，环境相对湿度处于40%RH～60%RH最为适宜；对于工业产品来说，通常不要越过“三七线”，即环境相对湿度不要大于70%RH，不要小于30%RH；从元器件及原材料的特性来说，要发挥最佳特性，环境相对湿度在40%RH左右为宜。考虑到环境相对湿度与温度直接相关，因此，发射箱设计者通常将箱内相对湿度控制在常温下(25℃)30%RH～60%RH作为目标[1-2]，本文以某型号要求的常温下(25℃)28%RH～48%RH为目标进行研究。

2 防潮剂种类的选择

2.1 常用防潮剂种类

防潮剂的种类很多，考虑到发射箱及箱内导弹均为典型的机电产品，金属结构件、高分子材料结构件、橡胶密封件、集成电路、插接件等为主，也会有部分光学器件、液晶器件、高精度仪器仪表，因此，防潮剂需满足几个基本特点[3]：

1) 无毒害，不具有腐蚀性，便于装备使用人员操作、更换；

2) 无有害物质挥发对箱内光学器件、高精度仪器仪表等产生影响，不会有损设备功能；

3) 有较高的吸湿率，在满足箱内湿度调节要求的前提下质量最小；

4) 保证吸湿过程不可逆，不能因温度变化产生水滴或水分挥发；

5) 吸湿后不发生化学反应放热、产生气体，对箱内温度、压力不产生影响。工业上常用的防潮剂如表1所列。

2.2 防潮剂选择

从上述常见防潮剂特点可知，通过物理吸附，虽然存在环保、可再生等优点，但其吸湿率最高不超过100%。在一个内部空间较大、初始湿度较大的发射箱内，如果要将湿度降低到一个适宜的范围，需要的防潮剂用量较大；而通过化学反应进行吸湿，效率高得多。

发射箱内相对湿度的目标在常温下是一个范围，因为放入发射箱内的防潮剂用量不可能太精确，可能出现箱内防潮剂过多，使得箱内湿度偏低，或过少，造成箱内湿度偏高。如果采用氯化钙作为防潮剂，其湿度低时吸湿率低、湿度高时吸湿率高的特点就能很好的克服用量不精确带来的隐患。

表1 常用的防潮剂

3 防潮剂用量计算

3.1 影响用量的因素

3.1.1 发射箱内绝对水分子量M

发射箱内绝对水分子量M是影响防潮剂用量的首要因素。发射箱内绝对水分子量M是用绝对湿度ρ和发射箱内空腔体积V0的乘积来表征的，即M=V0·ρ。其中绝对湿度ρ表示每立方米湿空气中含水蒸气的质量(kg/m3)。

实际工作中人们更习惯用相对湿度RH表征大气中水分子含量，相对湿度RH可通过测试仪表或传感器直接测量。相对湿度RH和绝对湿度ρ之间可用如下公式进行换算，

RH(%)=ρ1/ρ0x 100%

(1)

ρ1=ρ0·RH(%)

(2)

式中，ρ1为绝对湿度，ρ0为同种温度条件下空气中水分饱和时的绝对湿度。不同温度下空气中水分饱和时的绝对湿度是个常量，可查阅相关手册获得。因此，通过式(2)可得到在一定相对湿度(RH)、温度(℃)下单位体积(1 m3)的水分子量m(g)，如表2所列。

表2 每立方米水分子量m与温度、相对湿度的关系

假设发射箱内的空气体积为V0，发射箱内绝对水分子量

M=m·V0

(3)

发射箱内腔在贮存导弹的状态下是一个密闭空间，通常都有较为严苛的气密要求。根据发射箱设计标准，导弹贮存期间，发射箱内的气体压力要确保大于箱外压力，从而避免箱内与箱外产生湿气交换。对于某一只发射箱而言，一旦进行了密封操作，则发射箱内的水分子绝对数量M即视为不发生变化。

3.1.2 防潮剂吸湿率a

防潮剂吸湿率a表征防潮剂吸水的能力，从表1可以知道，防潮剂在环境湿度不同时，其吸湿率在变化。本文研究对象是氯化钙，在长期使用当中，人们获得了氯化钙吸湿率与环境相对湿度的对应关系。以某种包装的氯化钙防潮剂为例，其对应关系如表3所示。

3.1.3 校正系数k

上文提到某种包装的防潮剂因包装不同，其表现出来的吸湿效果也不同。例如，防潮剂散开放在发射箱内，由于防潮剂与箱内湿空气接触面积大，防潮剂会在较短的时间内达到饱和，防潮剂被充分利用，吸湿效率较高，如果防潮剂放置在一个无纺布做成的包装袋中，则靠近包装袋的一层防潮剂会迅速吸湿，达到饱和，然后逐渐向内层渗透。如果包装较大，则内层的防潮剂很可能无法发挥效果。在密闭空间中，空气缺乏流动，也在一定程度上影响了防潮剂的工作效率。所以，针对不同的发射箱和不同包装，在进行防潮剂用量的计算时，需要考虑一个校正系数k，这个参数可以通过除湿试验获得。

表3 某种包装的氯化钙防潮剂吸湿率a与其所对应的相对湿度 %

3.2 用量计算方法

假设某发射箱在装填导弹以后进行封闭，封闭后箱内空气体积为V=1.5 m3，此时通过环境参数传感器测得箱内相对湿度RH=74%，环境温度为25℃，采用某型包装氯化钙防潮剂，每10 g为一个独立包装。如果，发射箱内贮存湿度目标值为30%～50%，则防潮剂用量G可采用如下方式进行计算。

先确定箱内绝对水分子量，此时，V=1.5 m3，m查表1获得25℃时80%RH对应的m值后通过线性差值可得，m=16.84 g。代入式(3)可得M=25.26 g。如果将30%RH～50%RH作为目标值，则需要除掉的水分子量为30%RH～50%RH对应的水分子含量与箱内初始水分子量的差值。采用同样的方法，得到M1=8.175 g，M2=15.06 g。记ΔM为8.175 ～15.06 g。

再确定一个独立包装的氯化钙防潮剂的吸湿能力，用吸水质量表征。由于防潮剂的吸湿率随着箱内环境相对湿度的变化而变化，因此，在进行快速估算时，需要取平均吸湿率，然后通过校正系数校正误差。故氯化钙吸湿率采用98%，可知一个独立包装的氯化钙防潮剂可吸收水质量为

M′=10×98%×k=9.8k(g)

若用Q表示防潮剂用量，则

Q=(ΔM×10)/9.8k

式中，k通过试验获得。

Q/10圆整后就是某种包装的防潮剂包数。以此类推，可以得到某技术阵地(带空调室内条件，温度基本稳定，25℃)在不同初始环境湿度条件下，某型发射箱的防潮剂用量，如表4所列。

同样的方法，如果环境温度是一个变量，通过表2所列温度与相对湿度的关系，以及式(3)可以得出相应的防潮剂用量。

表4 某型发射箱氯化钙防潮剂用量 (25℃，V=1.5 m3)

3.3 用量计算结果

在表4中，防潮剂用量含有一个系数k，k为校正系数，它与吸湿率的选取原则、箱内空腔结构、防潮剂在箱内位置分布、防潮剂存放盒的结构等有关，需要通过试验确定。

以某型发射箱为试验箱，在6月和9月分别开展了5次试验，试验结果如表5所列。

表5 发射箱除湿试验结果

由此，可得k值在0.001 6～0.002 4之间，取中间值0.002，则得到某型发射箱采用某种包装的氯化钙防潮剂用量如表6所列。

表6 某型发射箱氯化钙防潮剂用量列表(25℃，V=1.5 m3)

4 试验验证

按照上述计算结果，在某型发射箱的靶场试验当中，进行了考核，参加考核的发射箱与本文3.3节试验用发射箱同型。试验共3次，发射箱状态无变化，初始湿度有一定差异，实际测得的湿度变化与防潮剂用量如表7。

表7 试验数据列表

试验结果表明，理论计算值与实测值误差在5%之内，说明计算方法合理，校正系数k适应性较好。另外，防潮剂的效能在前3天最强，此后也对吸湿有一定的贡献。在实际应用中，如果希望目标湿度偏向上限或下限，则应该适当减少或增加防潮剂用量。

5 结论

1) 选择吸湿性能较高、卫生安全的氯化钙作为发射箱内湿度环境调节的防潮剂；

2) 校正系数k是确定防潮剂用量的关键参数，不同发射箱的校正系数k的大小不同。

3) 通过靶场试验验证，本文介绍的计算方法理论计算值与实测值误差在5%之内，与湿度传感器4%的测量误差相当，说明本文介绍的计算方法合理。

[1] 李杏军，宣兆龙，易建政，等.封套封存中干燥剂用量的计算[J].包装工程，2004(1).

[2] 段志强，易建政，宣兆龙，等.封套材料透视率影响因素分析[J].包装工程,2003,24(4).

[3] 李宁，王树轩，王寿江，等.氯化钙生产和应用综述[J].盐业与化工，2009(11).

[4] 刘川文，黄红军，李志广，等.改性聚乙烯醇-氯化钙共混物的吸湿性能研究[J].科学技术与工程，2007,24(6).

[5] 王欢，肖志炜.导弹金属包装箱湿度显示纸变白问题的分析[J].河南科技，2013(5)：54-55.

[6] 杨春.武器产品的金属包装箱结构设计[J].战术导弹技术，2011(5)：38-40.

[7] 李伟义，刘相新，何丽.导弹发射箱传热研究[J].导弹与航天运载技术，2013(1)：27-30.

[8] 苏红，赵春海.基于MSP430F149单片机的发射箱参数记录仪[J].战术导弹技术,2011(3):104-108

(责任编辑唐定国)

Study on Humidity Control of Launch Canister

DENG Ke, ZOU Wei-wei, ZHOU Cheng-kang, DU Xin-yu, LIN Xiang-wei

(Beijing Institute of Specialized Machinery, Beijing 100143, China)

The new moisture resistant agent with the very rapid moisture absorption was proposed. The moisture absorption characteristics of the moisture resistant agent was analyzed in the sealed space of launch canister. At the same time, the amount of the moisture resistant agent was calculated in the different humidity environments, and the correctness of the amount of the moisture resistant agent was validated. The results show that CaCl2can better regulate humidity environments of launch canister, which is excellent moisture resistant agent.

moisture resistant agent; launch canister; humidity; correction coefficient

2016-06-26；

2016-09-25

邓科(1981—)，男，硕士，高级工程师，主要从事兵器发射理论与技术研究。

10.11809/scbgxb2017.01.037

邓科，邹伟伟，周成康，等.导弹用贮运发射箱内湿度控制研究[J].兵器装备工程学报，2017(1):163-167.

format:DENG Ke, ZOU Wei-wei, ZHOU Cheng-kang, et al.Study on Humidity Control of Launch Canister[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(1):163-167.

TJ768

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