Способ расснаряжения боеприпасов

 

Изобретение относится к расснаряжению боеприпасов (БП), содержащих заряд взрывчатого вещества (ВВ). Целью изобретения является организация эффективного высокорентабельного процесса расснаряжения боеприпасов, имеющих сквозной канал и содержащих заряды ВВ. Процесс расснаряжения БП состоит в организации выжигания зарядов неплавких и плохорастворимых ВВ из металлических корпусов БП. При этом остается металлическая оболочка БП, полностью очищенная от находившегося в ней ВВ. Выжигание ВВ из каналов БП проводят в режиме послойного горения со стороны открытой поверхности ВВ. Инициирование послойного горения производят воздействием нагретого до высокой температуры металлического тела, которое в оптимальных случаях имеет форму шара или цилиндра, либо непосредственно на поверхность ВВ в канале БП, либо промежуточного горючего вещества, например, пороха, которое предварительно помещают в канал БП на поверхность ВВ. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к расснаряжению боеприпасов (БП), содержащих заряд взрывчатого вещества (ВВ).

В связи с сокращением вооружений и военной техники в настоящий момент на базах и складах РФ накоплено значительное количество боеприпасов (БП) различных типов, снятых с вооружения или непригодных к применению по причине истечения сроков хранения. Учитывая общее количество таких БП, а также сложности, возникающие с их хранением, на одно из первых мест выходит проблема ликвидации подобных БП. Заметим, что зачастую проблема ликвидации боеприпасов встает также при передислокации войск с занимаемых ими баз на новые места, как, например, было в случае с выводом российских войск из республик бывшего Советского Союза. В этих случаях уничтожение вполне пригодных к использованию БП объясняется невозможностью и нерациональностью их перевозки на новые места дислокации войск.

В настоящий момент, например, на территории РФ на складах и военных базах скопились десятки миллионов единиц боеприпасов различного назначения, подлежащих ликвидации. Продолжительное хранение подобных БП создает реальную угрозу несанкционированных взрывов. В связи с вышесказанным проблема ликвидации подобного рода БП в настоящее время приобрела чрезвычайно актуальное значение.

Проблема ликвидации БП имеет две стороны: осуществление экономически целесообразных методов утилизации, сводящих к минимуму материальные затраты, в том числе, и на транспортировку БП от хранилищ до мест их утилизации и максимально эффективное использование ценного сырья, из которого эти БП изготовлены. Утилизация вторичного сырья является важным ресурсосберегающим направлением в условиях все нарастающего дефицита природных ресурсов и, учитывая, что большинство БП, подлежащих уничтожению, содержат в себе большое количество ценных материалов, таких как высококачественные стали и цветные металлы, можно сделать вывод о необходимости и актуальности разработки, в том числе, и методов утилизации БП.

Описан метод полного ликвидации БП путем их подрыва. В настоящий момент этот способ используется наиболее часто. На первый взгляд столь "простое" решение проблемы на самом деле влечет за собой массу серьезных неприятностей и побочных трудностей. К недостаткам данного способа уничтожения БП можно отнести, во-первых, то, что почти полностью теряются все материалы, из которых изготовлены данные БП, в том числе, и металл, имеющий зачастую значительную большую по сравнению с ВВ массу в БП; во-вторых, процесс подрыва БП требует создание специально оборудованных территорий, причем эти территории в целях безопасности должны иметь значительные площади; в-третьих, при увеличении количеств одновременно взрываемых БП довольно резко уменьшается степень контроля за проводимым процессом. Помимо этих недостатков данный метод вызывает еще и ряд косвенных проблем, например, связанных с ухудшением экологической обстановки в районе взрывов, с поиском и уничтожением невзорвавшихся БП и т. д. Учитывая также невосполнимость природных ресурсов, мы должны искать пути более эффективного уничтожения БП нежели их подрыв. Однако значительно более рационально ликвидировать БП без уничтожения входящего в него ВВ и материала корпуса, которые могут быть переработаны в полезные продукты. Основная проблема при этом состоит в обеспечении 20 экономного и безопасного извлечения ВВ из корпуса БП. В зависимости от конструктивных особенностей БП, подлежащих утилизации, а также от состава входящего в него ВВ эффективным более оказывается тот или иной метод удаления заряда ВВ из металлической оболочки.

Известны следующие методы отделения заряда ВВ.

1. Метод выплавления заряда ВВ из оболочки путем его нагрева горячим паром или жидкостью.

2. Метод растворения заряда ВВ в растворителях различного состава.

3. Костровой метод выжигания заряда ВВ.

4. Метод выжигания заряда ВВ из оболочки путем его высверловки или другой механической операции.

6. Метод выжигания заряда из оболочки изделия с помощью специального накладного заряда.

Изложенные методы 1-5 оказываются малоэффективными или вообще неприменимыми для БП, содержащих в своем составе неплавящиеся или плохорастворимые ВВ, а также БП, имеющих большое соотношение массы металлического корпуса БП к массе заряда ВВ (порядка 10:1). Данная ситуация особенно характерна для малокалиберных артиллерийских снарядов и ряда других изделий. По приблизительным оценкам количество таких БП чрезвычайно велико и вычисляется десятками миллионов штук. В этом случае совершенно нереально применение метода 6, требующего ручной установки воспламеняющего заряда на каждый артиллерийский снаряд.

Для утилизации данных видов боеприпасов применение вышеперечисленных способов 1-6 оказывается не эффективным ввиду их низкой производительности, больших эксплуатационных затрат, удаленности складов хранения БП от баз их ликвидации. Метод выплавления заряда ВВ (см. способ 1) оказывается неэффективным ввиду 20 неплавкости ВВ. Метод растворения заряда ВВ в растворителях (см. способ 2) оказывается неэффективным из-за плохой растворимости ВВ боеприпасов рассматриваемого класса. Этот метод имеет еще и тот недостаток, что существующие на настоящий момент наиболее эффективные для данных видов ВВ растворители практически не поддаются регенерации после их однократного использования.

Применение механической операции для извлечения заряда ВВ из металлической оболочки БП влечет за собой создание сложного технологического оборудования, необходимого для организации утилизации требуемого количества боеприпасов. При этом на стенках оболочки обязательно остается некоторое количество неизвлеченного ВВ, которое необходимо удалить с помощью дополнительной обработки. Необходимо также принимать во внимание и реальную возможность инициирования теплового взрыва в случае нарушения технологического регламента. Данный метод требует также значительных материальных затрат, которые не всегда могут быть компенсированы ценой получаемых в результате переработки материалов.

Учитывая, что довольно часто основную ценность в БП представляет именно его металлическая часть, довольно эффективными способами утилизации БП, в том числе, имеющих заряд неплавкого и плохорастворимого ВВ являются способы выжигания зарядов ВВ костровым методом (см. способ 3), в специальных камерах (см. способ 4), с помощью индивидуального накладного заряда (см. способ 6). Однако и у этих способов есть множество недостатков. Выжигание зарядов на кострах ввиду его неупорядоченности не гарантирует полноту ликвидации зарядов всех БП, а неконтролируемый перегрев металлической оболочки может вызвать тепловой взрыв заряда ВВ. Выжигание в специальных печах оказывается малопроизводительным, энергоемким, требует специальной защиты ввиду реальной возможности инициирования теплового взрыва заряда ВВ при перегреве корпуса снаряда внешним источником тепла. В обоих указанных способах выжигания внешняя энергия расходуется на прогрев всей массы БП, что является неэффективным, особенно в случае выжигания заряда ВВ из БП с большим отношением массы металлической оболочки к массе ВВ, например, в таких БП, как малокалиберные артиллерийские снаряды или элементы морских мин. Оба способа не позволяют также осуществлять эффективный контроль за ходом процесса либо ввиду принципиальной невозможности, как в случае выжигания заряда ВВ костровым методом, либо в силу значительной тепловой энергии БП, как в случае выжигания заряда ВВ в специальной печи.

Наиболее близким к предлагаемому авторами является способ, заключающийся в выжигании ВВ в оболочке боеприпаса путем инициирования горения ВВ со стороны его свободной поверхности.

Таким образом, приходится констатировать, что вышеперечисленные методы, хотя и являются работоспособными, однако имеют низкую эффективность, например, для малокалиберных артиллерийских боеприпасов. Экспериментальные и теоретические результаты показывают, что в данном случае экономически намного более целесообразно применение иных методов, в том числе, и метода, предложенного авторами.

Цель изобретения - обеспечение высокоэффективного метода расснаряжения боеприпасов путем уничтожения зарядов ВВ и сохранения их металлических корпусов. Еще одна цель изобретения - удешевление текущих затрат и первоначальных вложений в организацию процесса, возможность организации процесса расснаряжения в непрерывном режиме, а также возможность автоматизации процесса. Предложенный метод направлен также на сокращение площадей, требуемых для организации цикла расснаряжения, а также на улучшение экологических показателей по сравнению с наиболее употребительным в настоящий момент для данных видов БП методом утилизации путем подрыва.

Цель достигнута путем проведения процесса непрерывного послойного горения ВВ со стороны его открытой поверхности. Для возможности осуществления данного процесса обеспечивают свободный доступ к 15 поверхности ВВ, для этого взрыватель и БП или их головные части предварительно удаляют.

В большинстве случаев для проведения процесса послойного горения ВВ в канале БП достаточно всего лишь инициировать этот процесс.

Для инициирования процесса послойного горения боеприпасы, имеющие сквозные каналы, в которых находятся заряды ВВ, располагают вертикально и соосно один над другим в виде колонны, наверх колонны помещают металлическое тело и инициируют процесс послойного горения заряда ВВ со стороны его открытой поверхности, при этом обеспечивают прохождение тела по каналам в корпусах, установленных в колонну БП, под действием собственной силы тяжести.

По мере выгорания заряда ВВ в корпусе БП металлическое тело опускается на нижележащие слои под действием собственного веса. Поскольку процесс послойного горения ВВ в корпусе БП сопровождается выделением значительного количества энергии, то металлическое тело постоянно находится в нагретом состоянии. После того как происходит полное выгорание ВВ в корпусе БП, металлическое тело падает под действием силы тяжести на поверхность ВВ следующего боеприпаса, находящегося ниже. При этом происходит инициирование реакции послойного горения ВВ в корпусе этого БП. Данный процесс может идти непрерывно при обеспечении постоянного подвода под низ колонны БП с невыгорающим ВВ. Очевидно, что для инициирования реакции послойного горения ВВ в корпусе БП необходимо обеспечить, чтобы при падении металлического тела на поверхность нижележащего БП оно имело достаточную температуру и обладало необходимым запасом тепла. Данная задача легко решается подбором размеров, формы и материала металлического тела.

Первоначальное инициирование процесса послойного горения ВВ в канале БП возможно несколькими способами. Во-первых, можно предварительно нагреть тело до необходимой температуры, после чего поместить его непосредственно на поверхность ВВ в канал металлического корпуса БП. Во втором способе инициирование реакции послойного горения осуществляют за счет вспомогательного воспламенительного заряда горючего вещества, например, пороха, помещенного между поверхностью заряда ВВ и металлическим телом. В последнем случае вспомогательный воспламенительный заряд "зажигают" либо непосредственным воздействием самого металлического тела, которое имеет достаточную для этого температуру и запас энергии, которые могут и не быть достаточными для инициирования реакции послойного горения самого ВВ в корпусе БП, или путем косвенного воздействия на этот промежуточный заряд, например, капсюлем-воспламенителем, искрой, специальным реактивом или лазерным лучом. Однако можно и совместить оба этих способа, например, обеспечивая инициирование реакции послойного горения ВВ в канале самого первого БП вторым способом, а в остальных БП первым способом, т.е. непосредственным воздействием нагретого тела на поверхность ВВ.

Для обеспечения непрерывного процесса выжигания ВВ в канале БП обеспечивают процесс прохождения металлического тела по каналу под действием собственного веса. Для этого устанавливают в одну и ту же колонну БП, имеющие одинаковый или почти одинаковый диаметр сквозного канала. При этом необходимо также соответствующим образом подбирать форму металлического тела для того, чтобы избежать его заклинивания во время опускания по каналам БП. Наиболее оптимальной формой является форма шара или цилиндра с отношением его длины к его диаметру не менее, чем 5 к 1, причем в последнем случае для лучшего эффекта торцы цилиндра можно также скруглить.

Необходимо также не забывать о том, что диаметр металлического тела должен также подбираться с таким расчетом, чтобы дать выход образующимся в процессе реакции послойного горения продуктам.

На фиг. 1-3 представлены различные схемы реализации послойного горения ВВ в канале БП.

На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа выжигания ВВ из корпуса БП в режиме послойного горения, где инициирование послойного горения осуществляется непосредственным воздействием нагретого металлического тела на поверхность заряда ВВ. Для простоты металлическое тело изображено в виде шара, хотя оно может иметь и иную форму, например, цилиндра. Устройство состоит из сборки нескольких колонн БП 1, БП в колоннах расположены вертикально и соосно друг к другу и имеют сквозные каналы 2 с находящимся в нем ВВ, а также металлических тел 3, помещенных на верх колонн.

На фиг. 2 дана схема устройства для осуществления способа выжигания ВВ из канала БП в режиме послойного горения, где инициирование послойного горения осуществляется воздействием нагретых металлических тел на поверхность промежуточного воспламенительного заряда, который служит для инициирования реакции послойного горения. Причем промежуточный заряд может находиться как во всех БП, стоящих в колонне, так и только в самом верхнем слое БП в колонне. В данном случае промежуточное вещество находится во всех БП. Как и на фиг. 1, металлические тела изображены в виде шаров. Устройство состоит из сборки нескольких колонн БП 1, БП в колоннах расположены вертикально и соосно друг к другу и имеют каналы 2 с находящимся в нем ВВ, промежуточного заряда 4 и также металлических тел 3, помещенных на верх колонн.

На фиг. 3 дана схема устройства для реализации процесса утилизации БП в непрерывном режиме. Данная схема отличается от схем, изображенных на фиг. 1 и 2, тем, что в ней организован процесс постоянного подвода нерасснаряженных боеприпасов, то есть БП с невыгоревшим ВВ, под низ колонн и постоянное снятие корпусов утилизированных БП сверху колонн. Устройство включает в себя сборку нескольких колонн БП 1, БП в колоннах расположены вертикально и соосно друг к другу и имеют сквозной канал 2 с находящимся в нем ВВ, а также металлических тел 3, помещенных на верх колонн. Для организации процесса непрерывного подвода неутилизированных БП под низ колонн предусмотрено специальное приспособление 4. В устройстве также предусмотрены специальное приспособление 5 с емкостью 6 для снятия БП прошедших утилизацию. Оба этих приспособления 4 и 5 могут быть выполнены в различных вариантах и комбинациях, на данной фиг. 3 они для простоты показаны в простейшем схематичном виде.

В основе организации данного способа расснаряжения БП лежит явление послойного горения ВВ. Эксперименты и теоретические расчеты показывают, что для большинства рассматриваемых ВВ инициирование реакции послойного горения при непосредственном контакте металлического тела с поверхностью ВВ его температура должна быть не ниже температуры горения поверхности ВВ, то есть не ниже 500^oC. Очевидно, что для инициирования необходимой реакции металлическое тело должно также обладать необходимым запасом энергии, необходимым для обеспечения прогрева поверхности горения на глубину, необходимую для стационарного горения ВВ. Этот запас определяется в основном теплоемкостью материала и размерами, таким образом, при выборе металлического тела необходимо учитывать и эти факторы. Необходимо принимать во внимание и тот факт, что в процессе реакции послойного горения ВВ в канале БП происходит выделение газообразных и твердых продуктов реакции, по этой причине диаметр металлического тела должен подбираться таким образом, чтобы дать выход наружу продуктам горения ВВ, при этом диаметр не должен быть настолько мал, чтобы запасенного металлическим телом тепла не хватило на инициирование реакции послойного горения ВВ в нижележащем БП. Наиболее оптимальным диаметром металлического тела будет диаметр, находящийся в пределах от 0,2 до 0,7 минимального диаметра заряда выжигаемого ВВ, но не менее 15 мм. Нижняя граница диаметра применяемого металлического тела связана с величиной критического диаметра самостоятельного горения заряда ВВ.

Предлагаемый авторами способ расснаряжения БП может быть промышленно применен при настоящем уровне развития техники. Устройства, необходимые для осуществления данного метода, не являются уникальными и не требуют для своего создания дополнительного изобретательского творчества.

Применение данного способа позволит эффективно решить проблему расснаряжения БП, содержащих заряд ВВ, особенно заряды неплавких или тугоплавких плохорастворимых ВВ. При этом в отличие от большинства общеизвестных из современного уровня техники методов его реализация позволяет организовать эффективную систему экологической защиты. В результате того, что данный процесс идет без образования ударных нагрузок, а энергия, выделяемая в процессе выгорания ВВ, не велика и ее выделение растянуто во времени, то возможна организация хорошей герметизации рабочей камеры, в которой находятся подлежащие расснаряжению БП и идет реакция. Отсутствие вышеназванных эффектов позволяет устанавливать эффективное очистное оборудование.

К преимуществам данного способа относится также и то, что он требует минимальных материальных затрат и небольших площадей на организацию процесса расснаряжения БП, что является очень актуальным для РФ, особенно в настоящее время.

Формула изобретения

1. Способ расснаряжения боеприпасов, включающий в себя выжигание заряда взрывчатого вещества (ВВ) из металлической оболочки боеприпаса (БП), имеющей сквозной канал с находящимся в нем ВВ, отличающийся тем, что БП располагают вертикально и соосно один над другим в виде колонны, на верх колонны помещают металлическое тело, инициируют процесс послойного горения ВВ со стороны его свободной поверхности и обеспечивают прохождение тела по каналам установленных в колонну БП под действием собственной силы тяжести.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлическое тело предварительно разогревают до температуры, достаточной для инициирования процесса послойного горения ВВ.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что между металлическим телом и зарядом ВВ помещают дополнительный воспламенительный заряд и инициируют процесс послойного горения заряда ВВ боеприпаса, установленного на вершине колонны.

4. Способ по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что металлическое тело выполняют в форме шара с диаметром, находящимся в пределах от 0,2 до 0,7 минимального диаметра заряда выжигаемого ВВ.

5. Способ по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что металлическое тело выполняют в форме цилиндра с диаметром, находящимся в пределах от 0,2 до 0,7 минимального диаметра заряда выжигаемого ВВ и соотношением диаметра к высоте не менее 1 части к 5 частям.

6. Способ по любому из пп. 1 5, отличающийся тем, что по мере сгорания зарядов ВВ под низ колонны организуют непрерывную доставку БП с невыгоревшим зарядом ВВ и непрерывный съем сверху колонны БП с выгоревшим зарядом ВВ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3