Способ расснаряжения боеприпасов

 

Изобретение относится к области утилизации вооружений, а именно к способам расснаряжения боеприпасов (БП), основное поражающее действие которых обеспечивается зарядами взрывчатого вещества (ВВ). Сущность способа заключается в выжигании заряда взрывчатого вещества из вертикально установленной металлической оболочки боеприпаса путем инициирования послойного горения взрывчатого вещества со стороны его верхней свободной поверхности воздействием на эту поверхность нагретого до высокой температуры поджигающего тела. При этом поджигающее тело выполняют из безгазового теплоинерционного теплового состава, размещенного в боеприпасе в контакте со всей свободной поверхностью взрывчатого вещества, и воспламеняют поджигающее тело. Техническим результатом изобретения является повышение производительности, снижение энергетических затрат и повышение надежности выжигания. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области утилизации вооружений и более конкретно к расснаряжению боеприпасов (БП), основное поражающее действие которых обеспечивается зарядами взрывчатого вещества (ВВ).

Известны способы расснаряжения боеприпасов, заключающиеся в выплавлении заряда ВВ из корпуса путем нагрева его горячим паром или жидкостью, растворении заряда ВВ в растворителях различного состава, удалении ВВ путем высверливания или вытачивания на механических станках, выжигания ВВ из корпуса в специальных печах или на открытом огне и выжигания с локальным инициированием горения ВВ в месте прожига корпуса струей жидкого железа, полученного при термитной реакции [1, 2].

Все известные способы имеют существенные недостатки. Так, способы, заключающиеся в переводе твердого ВВ в жидкое состояние или в растворы, не могут быть использованы для БП, снаряженных неплавящимися и плохорастворимыми ВВ. Способ механического удаления ВВ требует сложного технологического оборудования, дорог и опасен. Способ выжигания в печах является малопроизводительным, энергоемким и требующим специальной защиты ввиду реальной возможности инициирования теплового взрыва заряда ВВ при перегреве корпуса БП внешним источником тепла.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ расснаряжения БП, снаряженных неплавящимися и плохорастворимыми ВВ, путем выжигания заряда ВВ из металлических корпусов, которое проводят в режиме послойного горения со стороны открытой поверхности ВВ. Инициирование послойного горения производят воздействием нагретого до высокой температуры металлического тела либо непосредственно на поверхность ВВ в БП, либо промежуточного горючего вещества, например пороха, которое предварительно помещают в БП на поверхность ВВ [2].

Недостатком известного способа является низкая его производительность при расснаряжении БП с наполнителем в полузамкнутой внутренней полости сложной формы, которая часто встречается в артиллерийских снарядах, т.к. необходимо в каждый снаряд вкладывать металлическое тело и организовывать его нагрев, что требует дополнительных расходов и времени. При этом начальная свободная поверхность ВВ ограничена каналом от удаленного взрывателя, так что послойное горение в плоскости, перпендикулярной продольной оси, может не реализоваться, что приведет к неполноте выгорания несамогорящих ВВ и увеличению продолжительности выжигания в случае самогорящих ВВ. Вход во внутреннюю полость БП ограничен очком горловины диаметром около 30 мм, которое существенно меньше диаметра внутренней полости с ВВ. С учетом необходимой площади проходного сечения для выхода газов диаметр металлического тела не может быть более 20 мм, что близко к критическому диаметру самостоятельного горения заряда ВВ 15 мм.

Решаемой технической задачей в настоящем изобретении являлась унификация используемого оборудования для широкого ряда калибров БП с повышением производительности, снижением энергетических затрат и повышением надежности выжигания.

Решение поставленной технической задачи было достигнуто тем, что в способе расснаряжения боеприпасов, заключающемся в выжигании заряда взрывчатого вещества из вертикально установленной металлической оболочки боеприпаса путем инициирования послойного горения взрывчатого вещества со стороны его верхней свободной поверхности воздействием на эту поверхность нагретого до высокой температуры поджигающего тела, поджигающее тело выполняют из безгазового теплоинерционного теплового состава, размещенного в боеприпасе в контакте со всей свободной поверхностью взрывчатого вещества, и воспламеняют поджигающее тело. Состав выполнен на основе оксида хрома (III) и алюминия. Состав выбран из условия обеспечения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Поджигающее тело представляет собой свободно текучие сферические или цилиндрические гранулы. Диаметр гранул составляет 0,1-0,2 диаметра очка горловины снаряда, длина цилиндрических гранул равна их диаметру. Гранулы засыпают в свободный объем корпуса через закрепленную на горловине воронку. Гранулы помещают в гибкую металлическую трубчатую оплетку.

Сравнительный анализ прототипа и предлагаемого способа показывает, что признаками "новизны" предложения являются те, в соответствии с которыми: - поджигающее тело выполняют из безгазового теплоинерционного теплового состава; - воспламеняют поджигающее тело; - состав выполняют на основе хрома (III) и алюминия; - поджигающее тело представляет собой свободно текучие сферические или цилиндрические гранулы.

Сущность настоящего изобретения будет более понятна из рассмотрения чертежей, где фиг.1 показывает схему устройства для осуществления способа выжигания ВВ из корпуса БП в режиме послойного горения, где инициирование послойного горения осуществляется непосредственным воздействием поджигающего тела на поверхность заряда ВВ; фиг. 2 представляет вариант осуществления способа при малом начальном свободном объеме в снаряде для размещения поджигающего тела.

Устройство для осуществления способа (фиг. 1) состоит из поворотного стапеля 1 для закрепления снаряда вертикально очком вверх или вертикально очком вниз, зонта 2 вентиляционного вытяжного устройства и пульта 3 дистанционного электрического или пиротехнического воспламенения.

Артиллерийский снаряд 4, имеющий малое поднутрение внутренней полости 5, с удаленным взрывателем закрепляют на стапеле 1 вертикально очком 6 вверх. Диаметр очка примерно равен внутреннему диаметру полости 5, так что свободная поверхность ВВ 7 является практически торцевой поверхностью. В свободный объем внутри корпуса снаряда, оставшийся после удаления взрывателя, помещают монолитное поджигающее тело 8 в виде цилиндра или шара, выполненное из безгазового теплоинерционного теплового состава металлотермии на основе оксида хрома (III) и алюминия и снабженное воспламенительным элементом 9. Диаметр поджигающего тела составляет не более 0,7 от диаметра очка горловины корпуса. С помощью пульта 3 производят электрическое или пиротехническое (огнепроводным шнуром) (не показан) инициирование воспламенительного элемента 9, срабатывание которого вызывает безгазовое горение поджигающего тела 8. Горение происходит с линейной скоростью 3-8 мм/с в зависимости от рецептуры. За фронтом горения остается раскаленный до 1500-1900^oС в зависимости от рецептуры сплошной твердый остаток тех же размеров и формы, что и исходный материал. При подходе фронта горения к нижней точке поджигающего тела происходит воспламенение и последующее послойное горение ВВ 7. Высокая температура поджигающего тела 8 и ее сохранение в течение продолжительного времени как за счет подогрева продуктами сгорания ВВ, так и за счет высокой теплоемкости поджигающего тела способствует разрушению зольного остатка алюминизированного ВВ, содержащего оксид алюминия и углеродную связку. После выжигания ВВ корпус снаряда 4 переворачивают очком вниз и высыпают зольный остаток и поджигающее тело. Поджигающее тело 8, содержащее до 50% металлического хрома, является высококачественным сырьем для металлургической промышленности.

На фиг.2 представлен вариант осуществления способа при недостаточном начальном свободном объеме снаряда для размещения большого поджигающего тела в соответствии с объемом внутренней полости БП. Артиллерийский снаряд 10 калибром 120-155 мм с удаленным взрывателем закрепляют на стапеле вертикально открытым очком вверх в сторону зонта 2 вентиляционного вытяжного устройства. Свободный объем 11 внутри снаряда, оставшийся после удаления взрывателя, через очко 12 диаметром 30 мм заполняют поджигающим телом в виде насадки 13 из сферических гранул диаметром 6-7 мм вместе с воспламенительным элементом 14, например пиролентой с электрическим или пиротехническим (огнепроводным шнуром) инициатором (не показан). При диаметре гранул 6-7 мм (0,2-0,25 диаметра очка) сводообразование и возникновение пробки в очке при свободном течении гранул маловероятно. Объем свободно текучей насадки 13 с насыпной плотностью 1,25-1,35 г/см³ равен объему слоя в полости заряда с максимальным диаметром поперечного сечения и высотой 2,5-3,5 диаметра гранул. Оставшийся после заполнения свободного объема внутри снаряда объем свободно текучей насадки из гранул размещают в воронке 15, которую закрепляют на горловине снаряда 10. Воронку закрывают сверху сетчатым отбойником 16. Подают команду на воспламенение, после которой первыми воспламеняются гранулы насадки, окружающие воспламенительный элемент 14 внутри свободного объема снаряда. Горение гранул распространяется со скоростью 2-4 мм/с до свободной боковой и торцевой поверхности ВВ, в результате чего инициируется послойное горение ВВ по нормали к участкам свободной поверхности, контактирующим с раскаленными гранулами. Оттекающие от поверхности горения продукты сгорания проходят по открытому поровому пространству насадки, которое составляет около 0,4 свободного проходного сечения, и выходят наружу под зонт 2 вытяжного устройства. Горение по нормали к оси снаряда по боковым поверхностям канала от взрывателя доходит до стенок полости и заканчивается. Горение вдоль оси продолжается. По мере увеличения свободного объема внутри снаряда происходит пополнение объема насадки 14 внутри полости снаряда до расчетной величины за счет поступления свободно текучих гранул из воронки 15, закрепленной на горловине снаряда. За счет протока продуктов сгорания ВВ через образованный таким образом продуваемый насадочный слой гранулы остаются подвижными и равномерно распределяются по свободной поверхности ВВ, обеспечивая равномерное инициирование горения как за счет кондуктивной теплопроводности при контактах, так и за счет радиационной теплопередачи от практически черного излучающего тела, которым является гранулированная насадка с толщиной слоя в 2,5-3 диаметра гранулы. Подвижность насадки (псевдоожижение) способствует разрушению хрупкого твердого зольного остатка, возникающего при горении алюминизированных ВВ. В случае нерасчетного увеличения поверхности горения ВВ, например, при растрескивании заряда, отломе фрагментов возможен вынос отдельных гранул из корпуса. Улавливание этих гранул осуществляют с помощью сетчатого отбойника 16, закрепленного сверху воронки 15. После завершения выгорания снимают воронку 15, переворачивают корпус снаряда 10 и высыпают в бункер зольный остаток, который состоит в основном из оксида алюминия от ВВ и теплового состава гранул и хрома. Оксид алюминия при массовой ликвидации снарядов с алюминизированным снаряжением может быть отправлен на переработку. Металлический хром, составляющий ~50% массы остатка теплового состава гранул, может быть извлечен из остатка для повторного применения обычными металлургическими технологиями.

Помещение поджигающего тела в виде гранулированной насадки в гибкую трубчатую металлическую оплетку позволяет вводить поджигающее тело в БП с ВВ, залитым в полость, сообщающуюся с окружающей средой только через изогнутый заливочный трубопровод.

Для массового получения сплошных и гранулированных поджигающих тел достаточно обычного технологического оборудования, применяемого для изготовления гранулированных катализаторных масс способами пластического формования. Для получения сплошных поджигающих тел в виде цилиндров возможно применение шликерного литья по технологиям керамического производства.

Получаемые поджигающие тела в виде гранулированных насадок имеют следующие ориентировочные характеристики (по одному разработанному продукту опытного производства): Тепловыделение, кДж/г - 2 Температура в волне горения, ^oС - 1700-1800 Скорость горения, мм/с:
линейная - 5
в насадке из сферических гранул - 3
Плотность материала гранул, г/см³ - 1,95-2,05
Насыпная плотность, г/см³ - 1,25-1,35
Прочность гранул по усилию на раздавливание (гранула 10 мм), Н:
в исходном состоянии - 100-150
в конечном состоянии - 600-1000
Температурный диапазон работы, ^oC - -180-+600
Начальное давление в окружающей среде для работы, мм рт.ст. - Выше 10^-4
Токсичность:
исходного продукта - Малотоксичен
конечных продуктов горения - Малотоксичны
Известны многочисленные испытания с прессованными образцами из составов СВС на основе титана и углерода, бора и углерода, титана и бора, которые демонстрировали быстрое горение при температуре во фронте горения до ~3000^oС с сохранением сплошности продуктов горения. Однако поджигающие тела из них могут иметь ограниченное применение только в виде сплошных цилиндров вследствие высокой температуры воспламенения, узкого диапазона рецептур составов, низкой технологичности изготовления гранул прессованием и отсутствия данных по горению в гранулированных насадках.

Применение данного способа позволит эффективно решить проблему расснаряжения БП, содержащих заряды из неплавких и плохорастворимых ВВ в корпусах с полузамкнутыми полостями. Способ может быть реализован как в групповом, так и в непрерывном процессе выжигания БП на конвейерной линии. Способ позволяет организовать эффективную систему защиты окружающей среды вследствие того, что процесс идет без образования ударных нагрузок, а энергия, выделяемая в процессе выгорания ВВ, сравнительно невелика и ее выделение растянуто во времени, так что из рабочего бокса может быть организован хороший отсос продуктов сгорания на охлаждающее, улавливающее и фильтрующее оборудование.

К преимуществам данного способа относится также и то, что его реализация требует минимальных затрат на оборудование рабочего бокса или рабочей площадки для группового расснаряжения БП. Продукты сгорания предлагаемых поджигающих тел могут быть полностью рециклированы.

Источники информации
1. US 3109369. 1963, F 42 B 33/06.

2. DE 4411655 С1, 1991, F 42 D 5/04.

3. RU 2104471, 1998, F 42 B 33/06 (Щетко С.В. и др.).

Формула изобретения

1. Способ расснаряжения боеприпасов, заключающийся в выжигании заряда взрывчатого вещества из вертикально установленной металлической оболочки боеприпаса путем инициирования послойного горения взрывчатого вещества со стороны его верхней свободной поверхности воздействием на эту поверхность нагретого до высокой температуры поджигающего тела, отличающийся тем, что поджигающее тело выполняют из безгазового теплоинерционного теплового состава, размещенного в боеприпасе в контакте со всей свободной поверхностью взрывчатого вещества, и воспламеняют поджигающее тело.

2. Способ расснаряжения боеприпасов по п.1, отличающийся тем, что состав выполнен на основе оксида хрома (III) и алюминия.

3. Способ расснаряжения боеприпасов по п.1, отличающийся тем, что состав выбран из условия обеспечения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

4. Способ расснаряжения боеприпасов по п.1, отличающийся тем, что поджигающее тело представляет собой свободно-текучие сферические или цилиндрические гранулы.

5. Способ расснаряжения боеприпасов по п.4, отличающийся тем, что диаметр гранул составляет 0,1-0,2 диаметра очка горловины снаряда, длина цилиндрических гранул равна их диаметру.

6. Способ расснаряжения боеприпасов по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что гранулы засыпают в свободный объем корпуса через закрепленную на горловине воронку.

7. Способ расснаряжения боеприпасов по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что гранулы помещают в гибкую металлическую трубчатую оплетку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2