ОПУБЛИКОВАННЫЕ СТАТЬИ

Please reload

КОМПЛЕКСНАЯ УТИЛИЗАЦИЯ ОБЫЧНЫХ ВИДОВ БОЕПРИПАСОВ

ГИДРОСТРУЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РАССНАРЯЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ - СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПЕРСПЕКТИВЫ

Проблема утилизации и повторного использования элементов морально и физически устаревших боеприпасов приобрела на сегодняшний день особое значение. К настоящему времени на военных базах, арсеналах и складах различных видов войск Министерства обороны РФ скопилось значительное количество боеприпасов, гарантийный срок хранения которых истек.
Учеными ТулГУ и
Научно-Производственный Коллектив "Конверсионные технологии" (НПК "КонТех") предложена технология расснаряжения морально и физически устаревших боеприпасов, И основанная на использовании высокоскоростных водяных струй в качестве технологического инструмента. При этом технологическая схема предусматривает три основных технологических стадии:

  • определение чувствительности конкретного образца взрывчатого вещества к воздействию высокоскоростных водяных струй с целью задания параметров расснаряжения;

  • разрезание оболочки боеприпаса гидроабразивиыми струями с целью обеспечения доступа к взрывчатому снаряжению (в случае, когда это необходимо);

  • вымывание взрывчатого снаряжения из оболочки высокоскоростными водяными струями.

Разработка обоснованных рекомендаций по выбору параметров техпроцесса расснаряжения боеприпасов для проектирования экспериментальной установки на первом этапе работ осуществлялась последовательным решением следующих задач.

  1. Разработка математической модели взаимодействия высоконапорной струи жидкости с взрывчатым снаряжением.

  2. Разработка математической модели взаимодействия струи жидкости, содержащей твердые фракции, с взрывчатым веществом.

  3. Экспериментальная оценка чувствительности взрывчатых веществ к динамическому воздействию.

  4. Определение параметров струи жидкости в сложнопрофилированной насадке.

Как показал предварительный анализ методов расснаряжения, использование в качестве рабочего тела струи жидкости высокого давления имеет ряд преимуществ по сравнению с другими вариантами. Это и простота реализации, и отсутствие каких-либо превращений во Взрывчатом веществе (ВВ) при реализации технологии, и минимальное загрязнение окружающей среды, и достаточная мобильность установки по расснаряжению. Однако ее промышленное внедрение сопряжено с рядом определенных трудностей, к которым можно отнести:

  • необходимость надежного прогнозирования безопасных режимов извлечения взрывчатого снаряжения (ВС) струей жидкости высокого давления;

  • необходимость определения рациональных режимов извлечения НС с точки зрения минимизации энергетических затрат.


Для обеспечения безопасных режимов работы возникает необходимость в определении чувствительности извлекаемого ВВ, т.к. для одного типа ВВ реакция на внешние воздействия будет различной в зависимости от даты выпуска партии, от условий снаряжения, от условий хранения и т.д. С этой целью было выполнено проектирование экспериментальной установки, предназначенной для оценки чувствительности взрывчатых веществ, используемых в боеприпасах, подлежащих утилизации (рисунок 1).

Проектированию предшествовал анализ существующих способов определения чувствительности взрывчатых веществ к динамическому воздействию. В результате анализа было установлено, что в России нет аналогичных технических средств определения чувствительности взрывчатых веществ к воздействию высокоскоростных водяных струй. Таким образом, предложенная конструкция обладает новизной и подлежит патентованию.

В качестве аналога разработанной конструкции был выбран прибор для определения чувствительности взрывчатых веществ к воздействию высокоскоростных водяных струй, реализованный в Центре механики горных пород и взрывчатых веществ университета штата Миссури, г. Ролла (США), к недостаткам которого относится механизм контроля отзыва ВВ на воздействие струи, основанный на анализе химического состава газов во взрывной камере. На наш взгляд это приводит к необходимости многократного повторения измерений и снижает точность получаемых результатов.
С целью определения свойств конкретной партии ВВ, подлежащих утилизации, был разработан метод и создано оборудование для быстрой оценки чувствительности ВВ, а выполненные испытания подтвердили его работоспособность.
Основные результаты экспериментальных работ, достигнутые на данном этапе исследований, сводятся к следующему:

  • экспериментально установлено, что принятые в качестве исходных теоретические модели взаимодействия высокоскоростных жидкостных струй и ВВ адекватно описывают происходящие процессы и могут быть использованы для прогнозирования результатов воздействия струй на снаряжение утилизируемых БП;

  • определены безопасные с точки зрения отсутствия необратимых химических реакций (горение, детонация) режимы воздействия высокоскоростных струй на ВВ, определяющие область допустимых технологических параметров вымывания ВВ.


Далее, выполнялись исследования, целью которых было выявление закономерностей взаимодействия высоконапорных водяных струй со снаряжением боеприпасов и определение параметров процесса вымывания.
С целью выявления природы процессов, влияющих на эффективность вымывания, были проведены теоретические исследования по определению кинематических и гидродинамических параметров потока жидкости при движении в сложно-профилированной системе каналов и определению параметров процесса диспергирования струи жидкости высокого давления. Теоретические исследования включали в себя построение математических моделей рассматриваемых процессов и последующей экспериментальной проверкой их адекватности.
В ходе экспериментальных исследований, выполненных на универсальном экспериментальном оборудовании, были определены рациональные параметры процесса вымывания, что позволило сформулировать обоснованные рекомендации для проектирования экспериметальной технологической установки.
На основе полученных рекомендаций была разработана конструкторская документация на «Комплект оборудования для вымывания» КВ 00.000, рассмотренная на НТС ФГУП «ГНПП «Сплав».
Комплект оборудования вымывания состоит из следующих основных агрегатов и узлов (рисунок 2):

  • автономный источник электроэнергии поз. 9;

  • контейнер с источником воды высокого давления поз. 3;

  • рукав высокого давления поз. 10;

  • технологическое оборудование для вымывания и сбора извлеченного материала поз. 1.


На основании анализа модели процесса вымывания взрывчатого вещества из оболочек боеприпасов, оценки экономических показателей технологии, а также опыта эксплуатации экспериментальной установки «Комплект оборудования для вымывания» КВ 00.000, была разработана конструкторская документация на «Технологическое оборудование для вымывания» T0-2.00.000, в которой были учтены результаты опытной эксплуатации «Комплекта оборудования для вымывания» с технологическим оборудованием T0-l.00.000 на опытном участке по утилизации снарядов, содержащих A-IX-2, в одной из войсковых частей Ленинградской области.
Технологическое оборудование для вымывания взрывчатых веществ Т0-2.00.000 представлено на рисунке 3.


Далее, были проведены теоретические и экспериментальные исследования, направленные на доработку техдокументации.


В процессе теоретических исследований произведена доработка ранее созданных математических моделей с учетом информации, помученной в ходе выполнения экспериментов и эксплуатации образцов технологического оборудования.
На этапе экспериментальных исследований производилась проверка адекватности разработанных математических моделей, а также Исследования закономерностей процессов вымывания. В результате Выполненных исследований удалось сформулировать рекомендации Но конструктивному исполнению оборудования и выбору режимов расснаряжения.

Рисунок 3 - Податчик снаряда на струеформующую насадку

Конструкторские работы касались корректировки конструкторской документации с учетом результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также технологических возможностей завода изготовителя.
Результаты выполненных работ представлены в монографии «Вопросы утилизации боеприпасов» // Изд-во ГУП ГНПП «СПЛАВ».2001 г. - с. 332. Авторы: Н.А. Макаровец, В.А. Бреннер, А.Н. Чуков, А.Е. Пушкарев и др. 

 

ОПЫТ РАЦИОНАЛЬНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОКАПСЮЛЬНЫХ ВТУЛОК ЭКВ-2

Задачей, поставленной перед собой авторским коллективом, стала разработка нового, недетонационного средства добычи каменных блоков, объединяющего положительные качества механических и взрывных методов добычи блочного сырья - сохранность камня, высокая производительность, легкость разборки отколотой горной массы, высокая безопасность хранения и применения. В качестве такого средства нами предложен пиротехнический газогенератор давления шпуровой (ГДШ) ТУ 7275-002-46242932-2002. После экспериментального сравнения различных рецептур пиротехнической смеси выбор был сделан в пользу модифицированного хлората натрия в качестве окислителя и дизельного топлива в качестве горючего. Основным аргументом в пользу такой рецептуры является уникальная возможность внедрения в практику горных работ газогенерирующих составов местного приготовления, поскольку окислитель в патронах легко и безопасно заправляется жидким горючим на месте применения. Такой вариант местного приготовления состава не требует сложного оборудования, склада ВМ, позволяет упростить условия хранения и перевозки. Выбранный пиротехнический состав с весьма низкой, около 1 мм/сек, скоростью горения при атмосферном давлении, малочувствительный к тепловому импульсу и форсу огня, определил повышенные требования к электропусковому устройству (воспламенителю). Он должен иметь малое время срабатывания, мгновенно создавать в ограниченном объеме значительное давление, обладать высокой температурой продуктов горения со значительным содержанием шлаков. При этом по электрическим параметрам (безопасные ток и импульс) устройство не должно быть чувствительнее штатных (ЭВФ-1(11), ЭВ-ОШ, электровоспламенительная головка ЭД-8, МБ-2Н) и быть максимально устойчивым к механическим воздействиям.


Наиболее важным, с точки зрения практики применения нового средства камнедобычи, показателем для электропускового устройстве является синхронность сгорания пиротехнической смеси в размещенных по шпурам газогенераторах. Недостаточная одновременность нарастания давления и, соответственно, напряжения в различных точках плоскости откола приведет к разломам отделяемого монолита вне обуренных плоскостей и крайне неровным поверхностям откола, образованию на добычном уступе «замков» и заколов. Синхронность нарастания давления в различных газогенераторах, помимо идентичности исполнения патронов и условий их размещения в шпурах, н значительной степени зависит от параметров воспламенителя и начальной скорости горения пиросостава, которую он может обеспечить. В связи с этим в первую очередь проверялось время сгорания модельных патронов ГДШ в манометрической бомбе, инициированных различными электровоспламенителями. Свободный объем мамометрической бомбы имитировал при этом максимально возможное свободное пространство вокруг патрона газогенератора в шпуре диаметром 32 мм. В ходе экспериментов было показано, что максимальное давление в бомбе 2x107 МПа (ограниченное разрывом предохранительной мембраны) быстрее всего достигалось при использовании н качестве воспламенителя электрокапсюльной втулки ЭКВ-2 от утилизируемых артиллерийских выстрелов НН-30. Время нарастания давления от момента подачи импульса до разрыва мембраны в этом случае составляло 0,075±0,005 с. Для остальных испытывавшихся воспламенителей значения лежали в диапазоне 0,2-0,9 с. В связи с такими результатами в дальнейшем в качестве потенциального основного узле электровоспламеняющего устройства рассматривалась электрокан- сюльная втулка ЭКВ-2.


Все испытания электровоспламенителей на безопасность в применении по электрическим параметрам проводились в соответствии с методиками ГОСТ 9089-75 «Электродетонаторы мгновенного действия. Технические условия». При этом полученные характеристики сравнивались с нормированными по ГОСТ 9089-75 показателями для штатных электродетонаторов ЭД-8 и экспериментальными - для электровоспламенителей МБ-2Н, применяющихся во многих пиротехнических изделиях и для инициирования зарядов дымного взрывного пороха при отбойке блочного камня. Полученные результаты приведены в таблице 1.

 

Из приведенных в таблице 1 данных очевидно, что испытывавшиеся нами утилизационные изделия ЭКВ-2 разделяются на две, рез¬ко различные по параметрам, группы. Втулки со средним сопротивлением 1 Ом по безопасному и длительному воспламеняющему току в полтора раза, а по безопасному импульсу воспламенения в два раза безопаснее штатных ЭД-8 нормальной чувствительности. ЭКВ-2 со средним сопротивлением 2,4 Ом, в свою очередь, сравнимы по характеристикам с МБ-2Н. В связи с полученными результатами вторая группа ЭКВ-2 нами в дальнейшем не рассматривалась.


Испытания на взрывобезопасность готовой пиротехнической смеси производились после пропитки в течение двух часов окислительной смеси в ГДШ необходимым количеством дизельного топлива марки Л-0,2-62в.с. в соответствии с «Руководством по применению ГДШ» (ТУ 7275-002-46242932-2002). Испытания осуществлялись согласно «Руководству по испытаниям и критериям рекомендаций ООН по перевозке опасных грузов». По выбранной методике испытаний серии А для проведения теста на способность вещества к распространению детонации использовались стальные бесшовные трубы длиной 500 мм, с внутренним диаметром 50 мм и толщиной стенки 4 мм. И связи с этим, то есть с необходимостью использовать в каждом тесте навеску пиротехнического состава массой 1,5-2,0 кг, нами приготавливалось, как указано выше, необходимое количество ГДШ, после чего готовый состав из них извлекался и помещался в подготовленную трубу. Один конец ее предварительно плотно закрывался полиэтиленовой пленкой, которая фиксировалась скотчем. Трубу засыпали составом доверху, уплотняя по мере заполнения постукиванием докрытым концом по деревянной поверхности, и устанавливали вертикально закрытым концом вниз. В нижний конец трубы помещал с и электровоспламенитель, выполненный на базе втулки ЭКВ-2. Сверху трубы, через прокладку из картона толщиной 1,6 мм, устанавливали стальную пластину-свидетель толщиной 3 мм. Результаты испытаний доказали, что взаимодействие горючего с окислительной смесью происходит в режиме высокоскоростного горения - дефлаграции. Никаких следов деформации или разрывов трубы и пластины-свидетеля но было отмечено. В связи с этим решено было определить способность к детонации пиротехнической смеси в гораздо более жестких условиях - в соответствии с «Руководством по испытаниям и критериям рекомендаций ООН по перевозке опасных грузов». К нижнему торцу трубы вместо электровоспламенителя плотно крепился боевик (бустер), в качестве которого использовались прессованные шашки из флегматизированного гексогена плотностью 1,7 г/см , массой 200 г, наружным диаметром 55 мм и высотой 60 мм, имеющие коаксиально расположенное глухое отверстие под электродетонатор ЭД-8Ж. Для предварительной оценки разрушения стальной трубы с инертным продуктом близкой плотности и химической природы использовали поваренную соль «Экстра». Для сравнения был использован сухой (не пропитанный соляркой) окислительный состав из ГДШ. Затем были приготовлены и испытаны образцы (по три) пиротехнического состава ГДШ (топливо вводилось в разных количествах - в рамках, предписанных и технических условиях, 17, 18 и 19 мл на 100 г окислителя) и соли с дизельным топливом в тех же количествах по объему. Сравнительные результаты экспериментов приведены в таблице 2.


В соответствии с «Руководством по испытаниям и критериям рекомендаций ООН по перевозке опасных грузов» вещество считается способным к детонации, если максимальная длина разрыва трубы, наполненной им, более чем в 1,5 раза превышает разрыв трубы, наполненной инертным составом. Сравнивая полученные результаты тестов, можно сделать вывод, что пиротехнический состав, образующийся в ГДШ вследствие пропитки окислительной смеси горючим в соответствии с ТУ 7275-002-46242932-2002, не способен к распространению детонации, как и исходная окислительная смесь. Необходимо заметить, что условия испытаний были гораздо более жесткими, чем те, в которых пиротехническая смесь находится в штатных корпусах ГДШ.

Проведенный в дальнейшем комплекс испытаний на термостабилыюсть, стойкость к ударам и падению показал, что воспламени-тельный узел на основе ЭКВ-2 обладает не только безопасностью, но и высокой надежностью. 


В результате дальнейшей работы нами предложен технологический процесс утилизации ЭКВ-2 с изготовлением из них устройства электровоспламенительного (УЭВ) ТУ 7287-006-46242932-2004, включающий вывинчивание ЭКВ-2 из гильзы, удаление свинцового обтюрирующего кольца, подпайку к корпусу и центральному контакту проводов, герметизацию спаев и закрепление готового узла в полимерном корпусе (рисунок 1).


Данная технология впервые была успешно освоена на ФГУП «15 Арсенал ВМФ». После тщательных полигонных и приемочных испытаний ГДШ с УЭВ на блочных карьерах в марте 2004 г. было получено разрешение Госгортехнадзора РФ на его постоянное применение для откола горной породы при добыче блочного камня. Таким образом, было разработано и запущено в производство но¬вое пиротехническое средство щадящей добычи камнеблоков. Запуск этого производства позволил не только начать освоение новых недетонационных технологий интенсивной добычи блочного камня и демонтажных работ, но и позволил «15 Арсеналу ВМФ» обеспечить реп* табельность утилизации унитарных 30-мм выстрелов со стальной гильзой за счет реализации ранее уничтожавшихся ЭКВ-2.

© 1998  Россия, Санкт-Петербург, ООО "НПК Контех"

ПОИСК ПО САЙТУ

+7 (812) 719-63-64

+7 (921) 997-67-89

contec.spb@yandex.ru