Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БОЕПРИПАСОВ

Изобретение относится к области взрывных работ по утилизации военной техники, обычных видов боеприпасов, в том числе артиллерийских снарядов, минно-торпедных боеприпасов и боевых частей.

В настоящее время на складах и арсеналах, в военных частях скопилось огромное количество устаревших и находящихся за пределами сроков хранения боеприпасов, представляющих большую потенциальную опасность и вместе с тем содержащих продукты утилизации.

За 20 лет с момента начала работ по утилизации боеприпасов практически создана новая подотрасль, которая переводит на практические рельсы необходимый этап жизненного цикла боеприпаса - утилизацию. Фактически решена проблема утилизации тротилосодержащих боеприпасов и боеприпасов, снаряженных раздельно-шашечными взрывчатыми веществами (ВВ) на основе гексогена (боеприпасов 1 и 2 классов). Однако проблемными остаются пока еще боеприпасы, снаряженные гексогеносодержащими ВВ (типа МС, ФС, ТГА, ТГАФ и т.п.) методом порционного прессования (боеприпасы 3 и 4 классов). Большую трудность представляют боеприпасы сложных конструкций, неразборные боеприпасы и боеприпасы, содержащие суррогаты (составы типа аммотолов, ТД и др.). Разработанная к настоящему времени технология гидрокавитационного расснаряжения боеприпасов, снаряженных гексогенсодержащими ВВ, и позволяющая получать продукты утилизации, по многим причинам не нашла широкого применения. Серьезным вопросом практической утилизации является и вопрос утилизации в труднодоступных местах, откуда экономически очень дорого доставлять боеприпасы к центрам утилизации. В этой связи почти четвертая часть всех утилизируемых боеприпасов ежегодно уничтожается подрывом или сжиганием (выжиганием ВВ).

Преимущества метода выжигания ВВ перед уничтожением подрывом следующие:

1. Экологическое преимущество в том, что хотя в первой фазе горения ВВ (по модели Зельдовича-Беляева) токсичных продуктов - оксидов углерода азота, цианистых соединений - может образоваться больше, чем при их детонации, но во второй фазе в условиях доступа кислорода эти продукты доокисляются, вследствие чего, например, теплота сгорания тротила и гексогена в несколько раз превышают их теплоту взрыва.

2. При сжигании ВВ в боеприпасах остаются вторичные продукты утилизации, например, лом черного и цветных металлов.

3. При сжигании отсутствуют разрушения, вызываемые фугасным действием взрыва.

4. При утилизации боеприпасов сжиганием на площадке ведения работ не образуется воронок, что исключает необходимость выполнения дополните6льных работ по рекультивации и планированию площадки.

В методе выжигания важную роль играет выбор способа воспламенения ВВ. Известный [1] и широко применяемый для утилизации минно-торпедных боеприпасов способ воспламенения ВВ с использованием легковоспламеняющихся жидких углеводородов (бензина, керосина) по ряду причин не является оптимальным. Указанный способ применим только в тех случаях, когда есть доступ к открытому срезу ВВ достаточно большой поверхности (в боеприпасах минно-торпедного вооружения снимаются заливочные крышки). Способ требует для поддержания горения свободного доступа кислорода воздуха, поэтому сжигание ВВ можно производить в камерах только небольшого объема. Он практически неприменим для утилизации артиллерийских снарядов (из-за относительно небольшого диаметра очка под взрыватель), тем более - сложных конструктивных боеприпасов, таких как, например, окончательно снаряженные боеприпасы сложной формы, содержащие в своем составе взрывательные устройства, кассетные боеприпасы с неразборными вкладными элементами, содержащими жидкий наполнитель, ВВ и взрыватель, разовые бомбовые кассеты и контейнерные фронтовые блоки и т.д.

Для воспламенения ВВ в таких боеприпасах необходимо обеспечить доступ к заряду, разрушив предварительно корпус боеприпаса.

Известны [2] различные методы разрушения корпусов боеприпасов, в том числе механические (в основном с помощью предварительного надреза), взрывные, гидро- и магнитоимпульсные, криогенные, ударно-механические методы, а также методы прострела из стрелкового оружия или малокалиберных пушек и метод с использованием пиротехнических средств.

С точки зрения повышения технологичности и удешевления операции утилизации боеприпаса целесообразно разрушение корпуса боеприпаса и воспламенение его снаряжения производить в один этап. В этом плане наиболее приемлемыми могут оказаться взрывные методы разрушения корпусов боеприпасов и методы с использованием пиротехнических средств.

В [1] рекомендован для внедрения способ зажжения ВВ боеприпаса с использованием следующих цепей воспламенения (тепловых источников):

а) воспламенитель (электровоспламенитель типа ЭВ-15) - пороховая петарда (навеска дымного пороха) - промежуточный воспламенитель из шашки ВВ;

б) электроспираль (нихром ⌀ 0,4 мм) - промежуточный воспламенитель из шашки ВВ.

В качестве промежуточного воспламенителя предлагаются шашки из состава A-IX-1, тетрила и пластита ПВВ-5А. Тепловым источником с усилением теплового импульса шашкой из A-IX-2 (устанавливается между промежуточным воспламенителем и боеприпасом) зажжение ВВ (боеприпаса) можно производить через алюминиевые крышки или дюралевый корпус для боевых частей, не подвергающихся разборке.

Недостатком данного способа является то, что он не годится для боевых частей в стальных корпусах и со стальными крышками заливочных горловин. Без вскрытия корпуса и крышек воспламенение ВВ неизбежно ведет ко взрыву боеприпаса. Кроме того, данный способ не годится для утилизации артиллерийских снарядов даже при поджигании заряда ВВ через очко под взрыватель, так как для этого требуется большая масса ВВ теплового источника (примерно 3 кг для одного 125-мм снаряда). Попытки применения данного способа для группового сжигания ВВ в нескольких артиллерийских боеприпасах от данного теплового источника также не дали положительных результатов.

Известен [3] способ разрушения корпуса боеприпаса с возбуждением низкопорядкового взрывчатого превращения в заряде ВВ, которое может перейти в горение, с использованием накладных зарядов в виде лент пластичного ВВ различной толщины и ширины, устанавливаемых на фиксированном расстоянии от донной части снаряда вплотную на его корпусе по окружности.

Фирмой МВВ (ФРГ) запатентован метод возбуждения низкопорядкового взрывчатого превращения в боеприпасах с помощью штатного сосредоточенного (осесимметричного) кумулятивного заряда [4]. Между кумулятивным зарядом и боеприпасом устанавливается дополнительная преграда (насадка), которая отсекает наиболее скоростные элементы кумулятивной струи, способные вызвать детонацию ВВ.

Наиболее близким по назначению и по технической сущности к заявленному и принятым за прототип является динамический метод ликвидации - разрушения с возбуждением горения или низкопорядкового взрыва взрывоопасных устройств, включая неразорвавшиеся из-за технических отказов боеприпасы и самодельные взрывные устройства, используемые в преступных целях [5]. Метод заключается в воздействии на взрывоопасное устройство (в том числе боеприпас) кумулятивной струей установленного на его корпусе кумулятивного заряда (сосредоточенного кумулятивного заряда СКЗ-20) с воздушным зазором, обеспечиваемым подставкой из пенопласта, при подрыве заряда от штатного средства взрывания (капсюля-детонатора КД №8А). При этом корпус СКЗ-20 выполнен из полимерного материала; кумулятивная выемка конической формы может быть облицована алюминиевой или медной фольгой.

В способе-прототипе предполагается использовать для снаряжения СКЗ-20 и его задействования утилизированные ВВ и средства взрывания.

Недостатком всех приведенных выше способов (аналогов и прототипа) является низкая производительность процесса утилизации, связанная с тем, что устройство для разрушения (пробития, разрезания) корпуса боеприпаса и одновременного воспламенения заряда ВВ необходимо размещать на каждом из утилизируемых боеприпасов. Это обстоятельство вызывает потребность задействования большего количества средств взрывания, взрывчатых материалов и монтирования на площадке утилизации сильно разветвленной электровзрывной сети.

Целью настоящего изобретения является создание способа надежной, быстрой, малозатратной утилизации боеприпасов, сводящего к минимуму время пребывания и количество операций, выполняемых персоналом на площадке утилизации.

Поставленная цель достигается тем, что:

1) партию однотипных утилизируемых боеприпасов укладывают на площадке на ровное основание (грунт, песок и т.п.) рядами;

2) в каждом ряду боеприпасы располагают один возле другого головными (донными) частями в одну сторону;

3) на каждый ряд уложенных боеприпасов накладывают непосредственно на все корпуса в цилиндрической их части перпендикулярно осям симметрии боеприпасов линейный кумулятивный заряд. После монтажа электровзрывной линии, пристыковки к линейным кумулятивным зарядам дополнительных детонаторов (при необходимости) и средств взрывания задействуют последние.

Утилизируемые боеприпасы можно укладывать на площадке не рядами, а расходящимися лучами; после наложения на боеприпасы линейных кумулятивных зарядов в центре их схождения устанавливают взрывное устройство, при срабатывании которого возбуждается детонация одновременно во всех зарядах.

В качестве линейных кумулятивных зарядов могут быть применены любые известные удлиненные кумулятивные заряды, снаряженные различными взрывчатыми материалами, как корпусные (цельнокорпусные или сборные), так и бескорпусные, с облицовкой кумулятивной выемки или без нее, с различной формой выемки. Главное условие - заряд должен прорезать (пробить) корпус боеприпаса, воспламенить ВВ, находящееся в боеприпасе, и обеспечить его полное сгорание (нежелательные процессы - затухание горения и переход горения во взрыв). Для обеспечения нормального отвода газообразных продуктов горения ВВ из корпуса боеприпаса необходимо, чтобы прорезь, созданная в корпусе линейным кумулятивным зарядом, была бы по возможности как можно большей ширины. С другой стороны, площадь очага нагружения ВВ должна быть как можно меньшей с точки зрения исключения возбуждения детонации взрывчатого вещества. Как известно из физики взрыва [7], зависимость критического давления инициирования детонации ВВ от диаметра очага нагружения носит явно выраженный экспоненциальный характер. Эти оба условия могут быть выполнены при использовании в качестве линейных кумулятивных зарядов так называемых «ударных плетей», широко применяемых в военном деле при взрывном разрушении конструкций, или зарядов из баллиститного пороха в виде полуцилиндрических одноканальных трубчатых элементов, с облицовкой канала металлом или без нее [6]. Преимуществом таких зарядов является то, что они могут быть изготовлены из утилизируемых одноканальных шашек разрезанием их вдоль по образующей на две равные части; канал заряда либо облицовывают металлом, либо нет; разрезанные шашки стыкуют между собой торцами до получения плети требуемой длины; инициируют детонацию в них от штатного средства взрывания с торца через дополнительный детонатор.

Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что отличительными признаками предложения являются те, по которым:

- утилизируемые боеприпасы укладывают на ровной площадке рядами или расходящимися лучами по несколько боеприпасов в каждом ряду (луче) один возле другого, головными (донными) частями в одну сторону;

- в каждом ряду (луче) непосредственно на корпуса боеприпасов без дополнительных устройств для выставления на фокусные расстояния устанавливают через весь ряд (луч) боеприпасов линейный кумулятивный заряд, таким образом, чтобы оси симметрии линейного заряда и снарядов взаимно пересекались.

Таким образом, предложение по способу соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Сущность настоящего предложения более понятна из рассмотрения фиг.1 и фиг.2.

При осуществлении способа партию однотипных утилизируемых боеприпасов 1 укладывают на ровном основании 2 площадки для утилизации рядами; в каждом ряду боеприпасы располагают один возле другого, головными частями в одну сторону. На каждый ряд боеприпасов перпендикулярно осям их симметрии накладывают непосредственно, без дополнительных устройств для выставления на фокусное расстояние, на все корпуса боеприпасов линейный кумулятивный заряд 3 с облицовкой кумулятивной выемки металлом или без нее. Детонацию линейных кумулятивных зарядов одновременно во всех рядах осуществляют от штатных средств взрывания 4 с использованием дополнительных детонаторов 5 или без них.

Для подтверждения работоспособности и эффективности предложенного способа проведены расчеты по определению возможности реализации в утилизируемом боеприпасе режима стационарного горения ВВ при воздействии на корпус боеприпаса линейным кумулятивным зарядом.

Таким образом, при реализации предложенного способа достигаются существенное повышение производительности процесса утилизации боеприпасов сжиганием ВВ, снижение потребного количества средств взрывания, значительное упрощение электровзрывных сетей.

Источники информации

1. Пизаев А.О., Козлов А.Д., Сидоров М.И. Разработка технологии утилизации боеприпасов методом сжигания их наполнения (ВВ) // Актуальные проблемы утилизации ракет и боеприпасов: Сб. докладов YIII Международной научно-техн. конф. - М.: Изд-во ФКП «НИИ «Геодезия», - 2012. - С.329-343.

2. Аттетков А.В., Гнускин A.M., Пырьев В.А., Сагиддулин Г.Г. Резка металлов взрывом. - М.: СИП РИА, 2000.

3. Hubbard P.J., Tomlinson R. Explosiveness and shock-induced deflagration studies of large confined explosive charges // Proc. of 9-th Symp.(Jnt.) on Detonation. - Portland, 1989. - V.2. - P.580-592.

4. Методы уничтожения боеприпасов (по материалам зарубежной печати) // Конверсия в машиностроении. - 1994. - №3. - С.42-43.

5. Феодоритов М.И., Фильчаков А.А., Ткаченко Ю.В. Динамические методы ликвидации взрывоопасных устройств с использованием утилизированных ВВ // Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов: Сб. докладов III Международной научно-техн. конф. - М.: ВПК, 1999. - С.167-170.

6. Патент C1 2035249 RU B21D Способ штамповки металлических листовых заготовок / А.В. Александров, К.М. Котельникова, Г.А. Иванов и др.; Заявитель и патентообладатель Стерлитамакское произвол, объединение «Авангард» - №4931660/08; Заявл. 30.01.91; Опубл. 20.05.95 // Изобретения (Заявки и патенты). - 1995. - №14.

7. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е переработанное. - В 2 т. - М.: Физматлит, 2002.