Способ утилизации боеприпасов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области утилизации боеприпасов. Детонирование взрывчатого вещества боеприпаса осуществляется ударным методом при соударении боеприпаса с жестким основанием взрывной камеры. При этом происходит взрыв боеприпаса, образуются газы и ударная волна внутри взрывной камеры. Газы - продукты взрыва, имеют повышенную температуру и высокое давление. Повышенная температура газов используется для нагрева жидкости, а высокое давление - для выработки электрической энергии. Устройство для утилизации боеприпасов включает в себя прочную взрывную камеру, вмурованную на всю высоту в грунт, конвейер для подачи боеприпасов к взрывной камере, отверстие в верхнем перекрытии взрывной камеры с конусной воронкой и обратным клапаном для пролета боеприпаса под собственным весом внутрь взрывной камеры, отверстия в верхнем перекрытии взрывной камеры с обратным клапаном для отвода продуктов взрыва из внутренней полости взрывной камеры, емкость с жидкостью для нагрева последней, газовые баллоны для сбора газов, турбогенераторы для выработки электрической энергии. Изобретение позволяет повысить производительность процесса утилизации боеприпасов и обеспечивает использование энергии взрыва. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области утилизации боеприпасов.

Известен способ утилизации боеприпасов удалением из них взрывчатого вещества путем нагрева корпуса боеприпаса паром [1].

Недостатком такого способа является опасность осуществления разгерметизации внутренней полости боеприпаса для обеспечения вытекания из нее взрывчатого вещества. Также для расплавления взрывчатого вещества требуется затрата большого количества энергии для образования пара. Производительность же работы установки с использованием этого способа утилизации довольно низкая, т.к. требуется много времени на прогрев корпуса боеприпаса и расплавление взрывчатого вещества.

Известен способ утилизации боеприпасов [2], заключающийся в подрыве боеприпасов в резервуаре с жидкостью, в результате чего образуются технические алмазы и металлические осколки боеприпасов.

Недостатком данного способа утилизации боеприпасов является то, что необходимо обеспечивать герметичность резервуара с жидкостью, а также его прочность при взрыве, т.к. нагрузки на конструкцию резервуара при взрыве в жидкости больше, чем при взрыве в воздухе. Поэтому требуется система поддавливания стенок резервуара с внешней стороны. Кроме того, производительность процесса утилизации этим способом довольно низкая, т.к. на подготовительные операции перед взрывом требуется много времени.

Известен способ утилизации боеприпасов их подрывом на специальных полигонах [3], когда боеприпасы складываются в штабель, затем обкладываются взрывчатым веществом, например тротилом, при подрыве которого происходит детонация взрывчатого вещества в каждом боеприпасе, и они все взрываются.

Недостатком этого способа утилизации является то, что не используется энергия взрыва, а пропадает бесследно. Кроме того, звуковая волна от взрывов постоянно тревожит население близлежащих жилых комплексов.

Наиболее близким по существу является способ подрыва боеприпасов в камерах [4], повторяющих внешнюю форму боеприпаса и соединенных с сосудом-улавливателем, где происходит разделение продуктов взрыва с корпусом боеприпаса.

Недостатком этого способа является то, что при его применении не используется энергия взрыва. Да и производительность процесса утилизации небольшая, что связано с необходимостью после каждого взрыва вынимать корпус боеприпаса из камеры и устанавливать новый боеприпас.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа, обеспечивающего использование энергии взрыва и одновременно повышающего производительность процесса утилизации боеприпасов, и конструирование устройства по разработанному способу утилизации боеприпасов.

Технический результат изобретения достигается тем, что при подрыве боеприпаса в специальной взрывной камере детонация взрывчатого вещества боеприпаса происходит при его ударе о дно взрывной камеры при сбросе этого боеприпаса с верхней части взрывной камеры во внутрь этой камеры, причем высота, с которой происходит падение боеприпаса, должна быть достаточной для детонации взрывчатого вещества в боеприпасе; газообразные же продукты взрыва с имеющимся в камере воздухом под действием высокого давления, вызванного взрывом, по трубопроводам, через емкость с жидкостью для ее нагрева, поступают в газовые баллоны, где накапливаются, а затем подаются на лопатки турбины турбогенератора электрической энергии.

Известно [5], что детонация взрывчатых веществ вызывается механическими или тепловыми воздействиями на них, т.е. ударом, искрой и т.п. Авторы предлагают использовать ударную детонацию для взрыва боеприпаса, при которой не требуются какие-то дополнительные устройства, в частности взрыватели и взрывная машинка.

Заявляемый способ реализуется в устройстве, которое представляет из себя взрывную камеру в виде параллелепипеда внутренней полости с жестким основанием и стенами с потолком, выдерживающими нагрузки от взрывов, а высота камеры обеспечивает детонацию взрывчатого вещества боеприпасов при ударе последних о пол основания. Сама камера вмурована в грунт на всю свою высоту. В потолочном же перекрытии выполнено отверстие с размером (диаметром) больше диаметра утилизируемых боеприпасов, с обратным клапаном на конце отверстия внутри камеры, который закрывает отверстие, при взрыве боеприпаса, а с внешней стороны в отверстие вставлена конусная воронка, в которую с конвейера, обеспечивающего подачу боеприпасов к взрывной камере, с одного его конца сваливаются боеприпасы, а с другого его конца осуществляется загрузка боеприпасов на конвейер, причем расстояние на конвейере между соседними боеприпасами при загрузке и скорость их движения с конвейером выбираются такими, чтобы успевало упасть давление газов внутри камеры после предыдущего взрыва перед последующим. Также в верхнем перекрытии выполнено второе отверстие с обратным клапаном в его начале внутри камеры, открывающимся при взрыве, которое соединено с трубопроводом и имеющее размер, обеспечивающий перетекание по нему из взрывной камеры продуктов взрыва и воздуха за время между последовательными взрывами. Трубопровод включает, начиная от взрывной камеры, перекрывной кран, емкость с жидкостью для ее нагрева от трубопровода, например водой, обратный клапан, манометр, газовые баллоны, собранные параллельно друг другу, перекрывной кран и турбогенератор для выработки электроэнергии. Кроме того, для доступа внутрь взрывной камеры, с целью удаления из нее осколочного материала и проведения ремонтно-восстановительных работ, в верхнем перекрытии выполнен лаз.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, являются:

1. Осуществление детонации взрывчатого вещества боеприпаса ударом его о жесткую поверхность.

2. Использование энергии взрыва для нагрева жидкости.

3. Использование энергии взрыва для выработки электроэнергии.

Существенными отличительными признаками по устройству являются:

- вмуровывание взрывной камеры в грунт на всю ее высоту;

- высота внутренней полости взрывной камеры обеспечивает детонацию взрывчатого вещества боеприпаса при ударе его о жесткое основание;

- наличие в верхнем перекрытии отверстия для сбрасывания боеприпасов внутрь взрывной камеры с конусной воронкой с внешней стороны и обратным клапаном

с внутренней стороны;

- наличие канала для выхода продуктов взрыва и воздуха в верхнем перекрытии с обратным клапаном;

- наличие емкости с жидкостью для нагрева последней от трубопровода с проходящим по нему газом от взрыва;

- наличие баллонов для сбора газов от взрыва;

- наличие турбогенератора электрической энергии;

- наличие конвейера для подачи боеприпасов.

Использование новых признаков в совокупности с известными и новых связей между ними обеспечивает достижение технического результата изобретения, а именно: утилизацию боеприпасов подрывом с детонацией их взрывчатого вещества ударением боеприпаса о жесткое основание взрывной камеры и направление продуктов взрыва с воздухом по трубопроводу на нагрев жидкости, например воды, а также сбора продуктов взрыва в газовых баллонах с последующим их направлением на лопатки турбины турбогенератора электрической энергии.

На фиг.1 представлены две проекции взрывной камеры: продольный ее разрез и вид сверху, а также схема использования продуктов взрыва.

В предлагаемом способе используется ударный способ подрыва боеприпасов 8, которые доставляются к взрывной камере 1, вмурованной в грунт, конвейером 9, сваливаются в конусную воронку 21, пролетают по отверстию в верхнем перекрытии взрывной камеры, отжимают обратный клапан 12 и свободно падают с высоты Н во внутреннем пространстве взрывной камеры, набирая скорость, и ударяются о жесткое основание, при этом происходит детонация взрывчатого вещества и подрыв боеприпаса. Во внутренней полости взрывной камеры 1 резко увеличивается давление как от образования продуктов взрыва, так и от ударной волны. Эти продукты взрыва (предполагается их смесь с воздухом во взрывной камере) направляются по трубопроводу 13 к емкости 15 с жидкостью, например водой, нагревают эту жидкость стенками трубопровода (при взрыве боеприпаса сжимается воздух во взрывной камере и нагревается, а сами продукты взрыва также имеют повышенную температуру) и далее попадают в газовые баллоны 18, где накапливаются, а в дальнейшем направляются на лопатки турбины турбогенератора 19, вырабатывающего электрическую энергию, которую можно использовать для местных нужд или подавать в общую электрическую сеть.

Устройство представляет из себя взрывную камеру 1, вмурованную в грунт на всю свою высоту, для обеспечения большей прочности и удобства подачи боеприпасов, а также обеспечения большей безопасности обслуживающего персонала при взрыве. Внешние стенки 3 взрывной камеры выполнены из бетона (лучше армированного), а внутренние стенки 2 - из металла, для большей долговечности от действия осколков боеприпасов. В верхнем перекрытии взрывной камеры выполнено сквозное отверстие, в которое с внешней стороны вставлена конусная воронка 21, а с внутренней стороны смонтирован обратный клапан 12 на шарнире 7 с поджимной спиральной пружиной 6. К конусной воронке 21 примыкает одним своим концом конвейер 9 для подачи боеприпасов 8. Конвейер закреплен на опорах 11 и имеет защитную стенку 10. Также в верхнем перекрытии имеется второе сквозное отверстие, связанное с трубопроводом 13. В начале отверстия с внутренней стороны установлен обратный клапан 5. В трубопроводе 13 начиная от его начала во взрывной камере установлены следующие изделия: перекрывной кран 14, емкость с жидкостью 15, внутри которой проходит трубопровод, омываемый жидкостью, обратный клапан 16, манометр 17, газовые баллоны 18, второй перекрывной кран 14, турбогенератор электрической энергии 19 с выходными клеммами 20. Также в верхнем перекрытии взрывной камеры смонтирован лаз 4 для проникновения внутрь этой камеры.

Устройство для утилизации боеприпасов работает следующим образом.

На конвейер 9 со стороны, удаленной от взрывной камеры, за стенкой 10 происходит загрузка боеприпасов 8. Стенка 10 предусмотрена для защиты обслуживающего персонала в случае нештатной ситуации. Конвейер может останавливаться на момент загрузки боеприпаса, а может двигаться. Загрузка может осуществляться как вручную, так и с использованием подъемного механизма, в зависимости от массы боеприпаса. Далее боеприпас конвейером доставляется к конусной воронке 21 и сваливается в нее с конвейера под действием собственного веса. Конусность воронки и ее эллипсность обеспечивают занятие боеприпасом продольного положения, совпадающего с осью отверстия под воронкой. Боеприпас, после воронки, перемещается по отверстию в верхнем перекрытии, натыкается на обратный клапан 12, отжимает своим весом пружину 6, поворачивая обратный клапан вокруг своей оси 7, сваливается с поверхности обратного клапана внутрь взрывной камеры 1 и падает свободно в ней с высоты Н, набирая скорость. Обратный клапан пружиной 6 возвращается в исходное положение, когда он закрывает отверстие. В конце падения боеприпас ударяется в жесткое основание взрывной камеры, в нем детонирует взрывчатое вещество, и он взрывается. При этом образуются продукты взрыва и ударная волна внутри взрывной камеры, что резко увеличивает давление газов и повышает их температуру. Осколки от корпуса боеприпаса и куски несдетонировавшего взрывчатого вещества падают на дно взрывной камеры. При возрастании давления внутри взрывной камеры открывается обратный клапан 5, и газы из камеры 1 устремляются через клапан 5 в трубопровод 13. Кран 14, первый в трубопроводе, предварительно открыт. Поэтому газы по трубопроводу перемещаются далее, проходят через емкость 15, открывают обратный клапан 16 и поступают в баллоны 18. Второй кран 14 при этом закрыт. После каждого взрыва давление в баллонах 18 возрастает. Его величина контролируется по манометру 17. При достижении определенного давления в баллонах второй кран 14 приоткрывается и газ из баллонов устремляется к турбогенератору 19, падая на лопатки турбины с большой скоростью и заставляя турбину вращаться, вместе с которой будет вращаться и ротор генератора. При этом будет вырабатываться электрическая энергия. Второй кран 14 приоткрывается так (его конструкция такая), чтобы расход газа был минимально необходимым для работы турбогенератора 19. Объем газовых баллонов 18 подбирается таким, чтобы газа хватало для непрерывной работы турбогенератора при подпитке баллонов взрывами боеприпасов. Так как продукты взрыва нагреты (при сжатии газов они также нагреваются), то они нагревают стенки трубопровода 13, от которых нагревается омывающая их жидкость, например вода, в емкости 15, которую можно использовать для хозяйственных или иных нужд. Периодичность взрывов должна быть такой, чтобы давление внутри взрывной камеры успевало упасть до величины, при которой боеприпас своей тяжестью мог бы открывать обратный клапан 12. Это достигается расстоянием «1» между снарядами на конвейере и скоростью движения снарядов на конвейере «V» (скоростью движения конвейера). Для доступа внутрь взрывной камеры, с целью удаления осколков и других продуктов взрыва, а также выполнения монтажных и ремонтно-восстановительных работ, служит лаз 4.

Использование заявляемого изобретения позволяет быстро, безопасно, без привлечения дополнительных средств для детонирования взрывчатого вещества осуществлять утилизацию боеприпасов, используя энергию взрыва для нагрева жидкости и выработки электрической энергии.

Источники информации

1. Патент РФ №2141100 «Устройство для удаления взрывчатого вещества из боеприпаса».

2. Патент РФ №2087844 «Способ утилизации боеприпасов».

3. Газета «Известия» от 27 мая 2011 г. Заметка «Операция «Утилизация».

4. Патент РФ №2104474 «Камера для утилизации боеприпасов».

5. Советский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1982. - С.384.

1. Способ утилизации боеприпасов, заключающийся в их подрыве в специальной взрывной камере, отличающийся тем, что детонация взрывчатого вещества боеприпаса происходит при его ударе о дно взрывной камеры при сбросе этого боеприпаса с верхней части взрывной камеры во внутрь этой камеры, причем высота, с которой происходит падение боеприпаса, должна быть достаточной для детонации взрывчатого вещества в боеприпасе; газообразные же продукты взрыва с имеющимся в камере воздухом, под действием высокого давления, вызванного взрывом, по трубопроводам, через емкость с жидкостью для ее нагрева, поступают в газовые баллоны, где накапливаются, а затем подаются на лопатки турбины турбогенератора электрической энергии.

2. Устройство для осуществления способа утилизации боеприпасов по п.1, представляющее из себя взрывную камеру, отличающееся тем, что камера выполнена в виде параллелепипеда внутренней полости с жестким основанием и стенами с потолком, выдерживающими нагрузки от взрывов, а высота камеры обеспечивает детонацию взрывчатого вещества боеприпасов при ударе последних о пол основания; сама камера вмурована в грунт на всю свою высоту; в потолочном же перекрытии выполнено отверстие с размером, больше диаметра утилизируемых боеприпасов, с обратным клапаном на конце отверстия внутри камеры, который закрывает отверстие, при взрыве боеприпаса, а с внешней стороны в отверстие вставлена конусная воронка, в которую с конвейера, обеспечивающего подачу боеприпасов к взрывной камере, с одного его конца сваливаются боеприпасы, а с другого его конца осуществляется загрузка боеприпасов на конвейер, причем расстояние на конвейере между соседними боеприпасами при загрузке и скорость их движения с конвейером выбираются такими, чтобы успевало упасть давление газов внутри камеры после предыдущего взрыва перед последующим; также в верхнем перекрытии выполнено второе отверстие с обратным клапаном в его начале внутри камеры, открывающимся при взрыве, которое соединено с трубопроводом и имеющее размер, обеспечивающий перетекание по нему из взрывной камеры продуктов взрыва и воздуха за время между последовательными взрывами; трубопровод включает, начиная от взрывной камеры, перекрывной кран, емкость с жидкостью для ее нагрева от трубопровода, например водой, обратный клапан, манометр, газовые баллоны, собранные параллельно друг другу, перекрывной кран и турбогенератор для выработки электроэнергии; кроме того, для доступа внутрь взрывной камеры с целью удаления из нее осколочного материала и проведения ремонтно-восстановительных работ в верхнем перекрытии выполнен лаз.