Расснаряжение боеприпасов с использованием сухого льда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа на тему:

«Расснаряжение боеприпасов с использованием сухого льда»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Общие сведения об утилизации боеприпасов

1.1 Обоснование необходимости утилизации списанных боеприпасов

1.2 Основные методы утилизации боеприпасов

1.3 Методы разделки корпусов боеприпасов

1.4 Методы извлечения из боеприпасов взрывчатых веществ и составов

2. Расснаряжение боеприпасов с использованием сухого льда

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время практически нет универсального метода расснаряжения боеприпасов. Это связано с большим разнообразием, как конструкций, так и используемых для их снаряжения рецептур взрывчатых веществ (ВВ), имеющих большой диапазон физико-механических и физико-химических свойств.

Разработка технологии утилизации боеприпасов, в отличие от аналогичных исследований в других областях, имеет определенную специфику, которую следует учитывать при проведении работ. Прежде всего, это относится к тому факту, что в боеприпасах используются вещества, представляющие высокую потенциальную опасность. Вторая особенность связана с тем, что боеприпасы, как продукт, подлежащий утилизации, представляет собой, как правило, неразъемную конструкцию, изначально не рассчитанную на демонтаж. В-третьих, наряду с легко утилизируемой металлической оболочкой и гильзой, используемых при производстве проката и целого ряда дефицитных товаров широкого потребления (урны, декоративные и охранные решетки, элементы подвесного потолка и т.д.) боеприпас содержит весьма значительную долю ВВ и порохов.

В нашей стране для расснаряжения боеприпасы широко используются гидроструйные технологии. Воздействие на ВВ струи жидкости высокого давления позволяет извлекать практически все виды ВВ из широкого спектра боеприпасов различного назначения. При этом методе отсутствует контакт режущего металлического инструмента непосредственно с разрушаемым материалом, обеспечивается надежный отвод тепла из зоны резания, что исключает возможность образования в ней высоких температур. В качестве инструмента используется тонкая струя жидкости, истекающая из насадка под давлением. Оборудование для такой утилизации отличается достаточной простотой и компактностью и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Так же, сейчас в нашей стране и за рубежом проводят исследования по применению технологии утилизации воздушной смесью, где в качестве инструмента расснаряжения боеприпасов будет использоваться сухой лед.

1. Общие сведения об утилизации боеприпасов

1.1 Обоснование необходимости утилизации списанных боеприпасов

Боеприпасы после их изготовления на предприятиях промышленности и проведения различных испытаний закладываются на хранение на складах, базах и арсеналах Запасы артиллерийских боеприпасов, подлежащих утилизации, насчитывают несколько сотен тысяч вагонов. Хранение этих боеприпасов представляет постоянную угрозу жизни и здоровью людей, наносит ущерб экономике страны. Существует целый ряд причин, свидетельствующих о необходимости утилизации списанных боеприпасов.

Взрыво- и пожароопасность утилизируемых боеприпасов. Опыт хранения боеприпасов показывает, что их чувствительность к внешним воздействиям со временем повышается, что связано с изменением свойств взрывчатых веществ (ВВ), которыми снаряжены боеприпасы. Несмотря на лакокрасочные покрытия поверхностей корпусов, соприкасающихся с зарядом ВВ, с течением времени могут происходить взаимодействие ВВ с материалом корпуса боеприпасов и образование более чувствительных по сравнению с исходным ВВ соединений, что повышает опасность дальнейшего хранения боеприпасов. Нарушение технологии производства ВВ, повышение в основном продукте примесей кислот и щелочей даже на доли процента могут существенно изменять характеристики снаряжения боеприпасов, повышать взрыво-пожароопасность при их длительном хранении.

Хранение списанных боеприпасов. После окончания гарантийного срока хранения боеприпасы подлежат списанию. Списанные боеприпасы переводятся в другие хранилища: запрещено хранить их совместно с исправными боеприпасами, срок хранения которых не истек.

Списанные боеприпасы требуют более тщательного контроля при дальнейшем хранении. Сроки контрольных испытаний сокращаются, повышается трудоемкость регламентных работ, необходимы более квалифицированные специалисты, поэтому затраты на хранение списанных боеприпасов возрастают. При этом сроки дальнейшего хранения становятся неопределенными. Если, например, списанная техника может храниться достаточно долго и практический ущерб от этого невелик, так как ценность представляет главным образом металлолом и затраты на его хранение малы, то боеприпасы нельзя оставить без надежной охраны, организованной противопожарной службы, системы контроля качественного состояния боеприпасов и т.д.

Таким образом, уменьшение запасов боеприпасов за счет списания их части, отслужившей гарантийные сроки хранения, не только не сокращает, а, наоборот, увеличивает затраты на хранение. Это относится как к отдельному складу боеприпасов, так и к системе их хранения в целом.

Предварительные оценки показывают, что затраты на хранение списанных боеприпасов могут увеличиться на 10- 20 % по сравнению с затратами на хранение боеприпасов, у которых ГСХ не истек.

Максимальное сокращение сроков хранения списанных боеприпасов путем их утилизации может существенно уменьшить затраты и снизить взрыво-пожароопасность хранения.

Списанные боеприпасы как фактор повышения криминогенной обстановки. После того как боеприпасы списаны, их дальнейшее хранение, как указывалось выше, обусловлено рядом особенностей. Одна из них вызвана возможностью хищения боеприпасов, особенно если они уничтожаются вблизи мест хранения личным составом, связанным служебными и другими отношениями с отделами хранения. В этом случае возможно оформление похищенных боеприпасов как уничтоженных. Таким образом, наличие списанных боеприпасов создает объективные условия для их хищения и использования в преступных целях [1].

Ущерб от уничтожения и общие принципы утилизации списанных боеприпасов. Уничтожение списанных боеприпасов расценивается как ущерб по крайней мере по двум причинам. Во-первых, результаты овеществленного труда различных слоев общества (ученых, инженеров, конструкторов, рабочих, испытателей), материалы, зачастую достаточно ценные, затраченные электроэнергия, другие виды энергий, а также затраты на амортизацию оборудования - все это представляет собой безвозвратные потери, которые снизили, ухудшили благосостояние больших групп населения страны и общества в целом. Затраты на хранение боеприпасов на складах, базах и арсеналах складываются из затрат на оборудование складов (строительство хранилищ, подъездных путей, ограждения, пожарных водоемов, проведение систем пожарной и охранной сигнализации, освещения, а также оборудование постов, караульных помещений и др.), содержание подразделений охраны и пожарных команд, обслуживающего персонала (штатных работников) склада, осуществляющих осмотр, ремонт, контрольные испытания, учет поступления и отправки боеприпасов в воинские части, на испытания и др.

Другая негативная сторона уничтожения списанных боеприпасов связана с нарушением (ухудшением) экологии окружающей природной среды, загрязнением почвы (грунта), поверхностных (в источниках, реках, озерах) и подземных (грунтовых) вод, растительности и воздушной среды.

Загрязнение окружающей природной среды неизбежно влияет на состояние животных и людей. Особенно опасно загрязнение элементами и соединениями тяжелых металлов (свинец, ртуть и др.), которые концентрируются в организме человека, вызывая тяжелые болезни, в частности печени, почек и др. Поэтому массовое уничтожение списанных боеприпасов, особенно средств инициирования (взрывателей), содержащих свинец, ртуть, на открытых площадках недопустимо. Ущерб от таких бездумных действий можно оценить только по затратам на восстановление окружающей природной среды до нормальных или хотя бы до допустимых показателей.

Таким образом, все изложенные выше отрицательные аспекты содержания списанных боеприпасов (опасность их длительного хранения, дополнительные затраты на хранение, возможность их хищения и использование различными террористическими группами для осуществления взрывов, заказных убийств и др., а также с целью дестабилизации политической обстановки в регионах и в стране в целом), ущерб от уничтожения списанных боеприпасов (нарушение экологического равновесия окружающей природной среды) свидетельствуют о том, что простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно, а в больших масштабах - недопустимо.

Поэтому в нашей стране и за рубежом основным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их утилизация и, главным образом, расснаряжение боевых частей, особенно снаряженных большими массами ВВ.

Как сложная техническая задача переработки взрывоопасных изделий длительного хранения, нередко с неизвестной историей эксплуатации, утилизация должна строиться на ряде основных принципов:

I. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая боевые части, метательные заряды и двигатели, средства инициирования, системы управления, тару и т.д.

II. Безопасность ведения процессов утилизации. Процесс утилизации в ряде случаев более опасен, чем процесс снаряжения, как по ряду объективных причин (большое разнообразие конструкций, сосредоточенных в одном производстве, разнообразные условия хранения и эксплуатации конкретных изделий, трудности разборки и извлечения ВВ и т.д.), так и в силу субъективных причин, вызванных меньшей изученностью процессов расснаряжения, малым производственным опытом отечественной промышленности по утилизации, организационными вопросами поставки боеприпасов на утилизацию и т.п.

III. Процессы утилизации должны быть экологически чистыми. При прямом сжигании на открытом воздухе или подрывах в окружающую среду попадает большое количество токсичных окислов, цианидов, солей тяжелых металлов, диоксидов. Происходит загрязнение воздуха, воды и почвы. Поэтому технологии утилизации должны исключить отравление окружающей среды.

IV. Применяемые процессы утилизации должны осуществляться с минимальными экономическими потерями, а при глубоких вторичных переделах получаемого сырья в местах утилизации они должны быть экономически выгодны, за исключением переработки отдельных классов и видов боеприпасов.

1.2 Основные методы утилизации боеприпасов

Практически все страны, производящие обычные боеприпасы, всегда сталкивались с проблемой их утилизации применительно к устаревшим и снятым с вооружения, а также непригодным к использованию по прямому назначению.

В военных руководящих документах рекомендуется взрывчатые вещества и средства взрывания, непригодные для взрывных работ (ВР), уничтожать взрыванием, сжиганием, потоплением в водах морей и океанов или потоплением в воде. Для уничтожения ВВ путем возбуждения в них детонационной волны (взрыванием) выбирают территорию (полигон) достаточной площади, удовлетворяющей следующим основным требованиям:

- воздействие взрывов, проводящихся на полигоне, не должно превышать допустимых норм (как и при любом производственном процессе) на окружающие объекты;

- при проведении работ необходимо гарантировать отсутствие на территории полигона людей, непосредственно не занятых в процессе уничтожения;

- расстояние от мест складирования ВВ до полигона должно обеспечивать как безопасность складских помещений, так и минимум транспортных операций.

При организации взрывных работ необходимо достигать максимальной степени реагирования ВВ (полной детонации зарядов) путем установки достаточного количества инициирующих устройств [2].

Основным фактором воздействия взрывных процессов на окружающую территорию является воздушная ударная волна. Ее интенсивность может быть существенно уменьшена путем частичного или полного углубления уничтожаемых боеприпасов с ВВ в грунт или производства взрывов в специальных бронированных камерах, а также путем применения глушителей в виде пены, специальных покрытий, взрывания в воде и др.

Взрывание может быть рекомендовано как метод уничтожения боеприпасов с истекшим сроком хранения и не подлежащих демонтажу ввиду опасности. Использование данного метода достаточно безопасно при соблюдении несложных правил обращения со взрывчатыми материалами. В то же время подрыв на открытой местности может создать мощную нагрузку на окружающую среду, привести к загрязнению воздушного бассейна, воды, гибели лесных массивов.

Принятие во многих странах мира специальных законодательств по охране окружающей среды, движение «зеленых» ставят заслон использованию экологически грязных способов уничтожения и активизируют поиск с целью перехода к экологически безопасным и экономически целесообразным способам утилизации.

В качестве основного способа утилизации рассматривается расснаряжение боеприпасов с последующей переработкой взрывчатых веществ и элементов корпусов боеприпасов.

Под методами расснаряжения боеприпасов понимают методы извлечения из них элементов взрывчатых веществ с последующей утилизацией как ВВ, так и элементов корпусов.

Проблема расснаряжения боеприпасов рассматривается в более широком контексте как часть более общей задачи создания технологий, позволяющих организовать экономически выгодную и экологически чистую переработку боеприпасов для планомерного сокращения арсенала, поскольку после истечения сроков хранения боеприпасов возникают проблемы, связанные с его использованием.

Разработка технологий расснаряжения боеприпасов, в отличие от аналогичных исследований в других областях, имеет определенную специфику, которую следует обязательно учитывать при проведении работ.

Прежде всего, это относится к тому факту, что в боеприпасах используются чувствительные к механическим и тепловым воздействиям вещества, представляющие собой значительную потенциальную опасность, и в первую очередь в плане взрывоопасности. Даже случайный взрыв одного снаряда в месте, где сосредоточены их значительные запасы, может привести к трагическим последствиям.

Вторая особенность связана с тем, что боеприпас как продукт, подлежащий утилизации, представляет собой, как правило, неразъемную конструкцию, изначально не рассчитанную на демонтаж. Естественно, что извлечение из него вторичных ресурсов связано с дополнительными трудностями.

Третья особенность состоит в том, что наряду с легко утилизируемой металлической составляющей исходный боеприпас содержит весьма значительную долю взрывчатых веществ, порохов, твердых ракетных топлив, отравляющих веществ и т.д.

Перечисленные особенности создают ряд дополнительных проблем в процессе разработки технологий расснаряжения боеприпасов.

Расснаряжение боеприпаса предполагает удаление из него взрывателя, вскрытие корпуса с целью обеспечения доступа к взрывчатому веществу, извлечение взрывчатого вещества, последующую утилизацию элементов корпуса и взрывчатого вещества.

Расснаряжение взрывателя также предполагает вскрытие корпуса и обеспечение доступа к взрывчатому веществу, извлечение взрывчатого вещества, последующую утилизацию корпуса и взрывчатого вещества.

В настоящее время практически нет универсального метода расснаряжения боеприпасов. Это связано с очень большим разнообразием как конструкций боеприпасов, взрывателей, так и используемых для их снаряжения рецептур ВВ, имеющих большой диапазон физико-механических и физико-химических свойств.

Удаление взрывателя из корпуса боеприпаса может осуществляться путем вывинчивания его вручную или средствами механизации, отделением встроенных взрывателей, применением кумулятивных зарядов, пиротехнических составов (термитной резки), с помощью ультразвуковых резаков, гидрорезаков или путем механической резки резцом на станках.

Вскрытие боеприпаса для обеспечения доступа к взрывчатому веществу может выполняться следующими средствами и способами:

- гидрорезкой;

- взрывной резкой кумулятивными струями;

- ультразвуковой резкой;

- прожиганием корпусов продуктами сгорания пиротехнических составов (термитных резаков);

- разламыванием корпусов в химически активных средах;

- резанием (фрезерованием, сверлением) лезвием (резцом) на металлообрабатывающих станках;

- изламыванием после предварительного резания;

- химическим растворением корпусов или их частей;

- электрохимическим растворением (травлением);

- воздействием лазером.

Извлечение взрывчатого вещества из корпусов боеприпасов или их элементов может осуществляться следующими способами:

- выплавлением;

- вымыванием струёй жидкости;

- выбиванием с помощью механических средств;

- импульсным способом (нагруженном импульсом ударной волны);

- вытачиванием;

- магнитодинамическим воздействием на корпус;

- растворением;

- воздействием сверхнизких температур.

1.3 Методы разделки корпусов боеприпасов

У полностью снаряженных боеприпасов малого и среднего, а иногда и крупного калибра, хранящихся со взрывателями, для обеспечения доступа к ВС достаточно вывернуть взрыватель. Эта операция осуществляется или вручную, или при помощи простейших средств механизации.

В настоящее время рассматривается возможность применения широкого круга способов вскрытия корпусов боеприпасов к основным, из которых относятся: гидрорезание, использование кумулятивных струй и продуктов сгорания пиротехнических зарядов, резание лезвийным инструментом, ультразвуком и лазером, изламывание корпусов, различные методы их растворения. Однако далеко не все из перечисленных методов находят практическое применение.

Гидрорезка позволяет производить разделку корпусов и отделение взрывателей с помощью сверхзвуковой струи жидкости разрезать корпус, отделить (при необходимости) взрыватель и вымывать из корпуса взрывчатое вещество с последующей утилизацией продуктов разделки. Технология позволяет разрезать практически все твердые материалы, применяемые для изготовления боеприпасов, с температурой в зоне резания не более 90 °С и минимальной шириной разреза.

Вскрытие корпусов боеприпасов с помощью обработки резанием (точение, фрезерование, сверление) обеспечивает высокую производительность процесса и может осуществляться на универсальном оборудовании. Промышленное применение данного способа возможно при поточной подаче и фиксации корпусов боеприпасов (средств взрывания) относительно режущего инструмента и четко выбранных из условий обеспечения взрывобезопасности режимов обработки.

Появившиеся в последнее время в литературе данные по лезвийной обработке ВВ позволяют говорить о перспективности этого метода. Для повышения безопасности при его реализации целесообразно применять охлаждающие жидкости [6].

Ультразвуковой способ вскрытия корпусов боеприпасов для извлечения зарядов ВВ пригоден при любом снаряжении боеприпаса. При необходимости ультразвуковым инструментом проделываются отверстия для доступа к ВВ в корпусах из любых материалов практически в любом сечении. Взрыво-, пожаро- и экологическая безопасность обеспечивается применением способа в водной среде.

Лазерная разделка корпусов боеприпасов возможна при обеспечении интенсивного теплоотвода от остального материала. Этот метод может оказаться экономически выгодным и найти промышленное применение. Он позволяет безопасно, быстро и на заданную глубину вскрывать корпуса боеприпасов из любых материалов в автоматическом режиме.

Преимуществами метода резки корпуса боеприпаса лазерным лучом являются: отсутствие механического и электрического воздействия на обрабатываемый материал, возможность высокопроизводительной обработки с малым удельным тепловыделением и термодеформациями (скорость резания достигает десятков сантиметров в минуту). Лазерная резка основана на тепловом воздействии лазерного излучения на материал. Особенно эффективна резка металлов, когда в зону обработки совместно с лазерным лучом подается струя газа, способствующая удалению продуктов распада, а в некоторых случаях инициирующая химическую реакцию в месте воздействия излучения на металл. Лазерная установка мощностью лазера 1 кВт позволит резать изделия толщиной стенки до 14 мм со скоростью 0,5 м/мин.

Для вскрытия корпусов боеприпасов кумулятивной струёй применяют удлиненные или осесимметричные кумулятивные заряды. Они устанавливаются на таком удалении от корпуса боеприпаса, при котором исключается взрыв заряда ВВ разделываемого боеприпаса. Иногда для резки корпусов боеприпасов применяют контактные листовые заряды или удлиненные кумулятивные заряды. С их помощью в снаряжении разделываемого боеприпаса вызывают низкопорядковые взрывные процессы, которые обеспечивают вскрытие корпуса боеприпаса.

Основное преимущество взрывных технологий заключается в том, что для их реализации не требуется сложного технологического оборудования. Эти технологии энергетически автономны. В связи с тем, что технологии основаны на низкопорядковых взрывных процессах, ущерб окружающей среде может быть сведен к минимуму.

Однако такой способ вскрытия нельзя признать взрыво - и экологически безопасным, так как в зависимости от состояния корпуса и ВВ разделываемого боеприпаса, случайного отклонения расстояния между корпусом и кумулятивным зарядом не исключается передача детонации и несанкционированный взрыв боеприпаса. При взрыве кумулятивного или листового заряда в окружающую среду попадают токсичные вещества.

Пиротехнический способ базируется на накопленном опыте работы в области создания пиротехнических средств и позволяет принципиально решить вопрос о бездетонационном вскрытии корпусов боеприпасов и извлечения из них зарядов ВВ.

Вскрытие корпусов и извлечение из них взрывчатых веществ при применении пиротехнических составов предусматривают распределение и крепление на корпусе боеприпаса пиротехнического заряда, его поджигание, извлечение из корпуса (при необходимости) остатков ВВ, сбор и упаковку продуктов переработки для последующей транспортировки и утилизации.

Метод заключается в прожигании корпуса струёй продуктов сгорания пиротехнического состава и создании в нем избыточного давления, приводящего к вскрытию корпуса, дроблению и выбросу заряда ВВ. В некоторых случаях корпус может прожигаться, обеспечивая доступ к взрывчатому веществу. Однако высокая температура и раскаленные частицы повышают вероятность воспламенения и взрыва ВВ. Кроме того, при сгорании пиротехнических составов в окружающую среду выделяются токсичные вещества (свинец, ртуть, хлор и т.д.). Поэтому этот метод широкого распространения не нашел и может быть рекомендован к применению для уничтожения особо опасных средств в незначительных количествах.

Изламывание корпусов боеприпасов или средств взрывания может выполняться с предварительной подготовкой (надрез, надпил, сверление) или без подготовки. Этот способ является относительно простым и высокопроизводительным. Тонкостенные корпуса вскрывают без предварительной подготовки, толстостенные - с предварительной подготовкой. Для исключения попадания взвешенных частиц ВВ в воздух, снижения взрыво - и пожароопасности изламывание производят в жидкостях. При вскрытии средств взрывания с токсичными веществами изламывание осуществляют в химически активных средах.

Химическое растворение корпусов в промышленном масштабе, по-видимому, невыгодно и может быть применено для обезвреживания особо опасных изделий или их элементов, или малых количеств изделий, если недоступны другие методы.

Метод электрохимического растворения (травления) может быть экономически выгодным при переработке большого количества средств взрывания с металлическими толстостенными корпусами. Большая энергоемкость данного метода, экологическая опасность ввиду применения большого количества химически активных веществ не позволяют использовать его для вскрытия корпусов боеприпасов.

Метод расплавления корпусов средств взрывания с последующей утилизацией снаряжения применим для пластмассовых материалов с температурой плавления до 200° С. Необходимо учитывать, что большая часть корпусов средств взрывания изготовлена из материалов с температурой плавления 200...600°С, поэтому этот метод не может найти широкого применения.

1.4 Методы извлечения из боеприпасов взрывчатых веществ и составов

В некоторых случаях рассмотренные выше методы расснаряжения боеприпасов позволяют непосредственно извлечь взрывчатый элемент-наполнитель путем отделения его от вскрытого корпуса. Такая ситуация, в частности, имеет место при использовании метода гидрорезки, который особенно эффективен для авиационных бомб наружной подвески и крупногабаритных морских мин.

Что касается извлечения ВВ из снарядов различного калибра, в этом случае целесообразно использовать иные подходы.

Для тротилсодержащих боеприпасов наиболее разработанным методом является выплавка наполнителя с использованием внутреннего или внешнего обогрева водяным паром или специально подобранным жидким теплоносителем.

Наиболее дешевый метод - применение водяного пара для подачи внутрь боеприпаса с целью выплавки тротилсодержащего взрывчатого состава с последующей сепарацией мелкодисперсного металла (алюминия) и с использованием воды в замкнутом оборотном цикле. При этом тротил после утилизации может быть употреблен вторично в народном хозяйстве в качестве компонента промышленных ВВ. Имеющийся по этому методу опыт утилизации боеприпасов показывает, что существует вероятность аварийного слива тротилсодержащих жидкостей непосредственно в грунт и через него в грунтовые воды.

Обогрев боеприпаса с целью выплавки тротилсодержащих ВВ можно осуществлять и без жидкого теплоносителя путем индукционного воздействия на корпус боеприпаса. Важной особенностью такого подхода является экологическая чистота.

Описанные выше методы наиболее перспективны для извлечения из боеприпасов тротилсодержащих взрывчатых составов. В то же время они непригодны для извлечения из боеприпасов гексоген- и октогенсодержащих взрывчатых составов, не содержащих тротила, а также металлизированных композиций на основе гексогена и октогена. В данном случае необходимо применение «сухих» методов извлечения ВВ. Например, вытачивание гексогенсодержащих ВВ, запрессованных в малокалиберные снаряды. Этот метод удовлетворяет требованиям взрывобезопасности, высокой производительности, гигиеничности условий работы, экологичности [1].

Еще одним перспективным и эффективным является импульсный метод, по которому ВВ из корпуса извлекается за счет ударной волны от сосредоточенного заряда, распространяющейся через передающую рабочую среду. Действующие на изделие силовые факторы характеризуются большой интенсивностью и кратковременностью действия, измеряемой микросекундами.

Магнитодинамический способ извлечения снаряжения из корпуса боеприпаса заключается в обеспечении пластических деформаций цилиндрических оболочек в результате воздействия электромагнитного поля, что позволяет извлечь заряд ВВ без нарушения его целостности. Этот способ принадлежит к числу нетрадиционных способов расснаряжения боеприпасов.

Способ выбивания снаряжения из корпуса с определенными ограничениями может быть применен для извлечения инициирующих и бризантных ВВ.

Способ растворения ВВ в жидкости применим в том случае, когда взрывчатое вещество, растворяясь в жидкости, образует химически устойчивые, не токсичные, мало- или не взрывоопасные смеси.

При методе воздействия криогенных температур процесс извлечения ВВ предусматривает охлаждение изделия в холодильной камере. В качестве хладагента может использоваться жидкий азот. При низкой температуре происходит растрескивание ВВ и при вибрации разрушение и измельчение заряда ВВ, после чего его удаляют.

Предварительная оценка методов расснаряжения боеприпасов показывает, что работы по извлечению ВВ у изделий с истекшими гарантийными сроками хранения (ГСХ) и последующая утилизация извлеченных ВВ в народном хозяйстве содержат потенциальную опасность возникновения аварийных ситуаций.

В процессе старения боеприпасов в течение ГСХ происходят накопление продукта распада, взаимодействие ВВ и продуктов распада с лакокрасочным покрытием (ЛКП) и с конструкционным материалом. Глубина превращения может зависеть как от условий и времени хранения, так и от конструктивных особенностей боеприпасов. Извлечение наполнителя из изделий путем выплавки или диспергирования может привести к дополнительному изменению веществ за счет растворения в них ЛКП. Таким образом, извлеченный продукт может существенно отличаться по физико-химическим и взрывчатым свойствам от продукта, использованного при наполнении, что может вызвать неконтролируемый его распад на различных стадиях переработки: при разборке изделий, извлечении наполнителя, переработке в товарную форму, транспортировке, применении в качестве взрывчатого материала в народном хозяйстве.

Изложенное выше позволяет считать, что экономически приоритетными являются гидроструйный и магнитодинамический способы как наиболее взрывобезопасные и технологичные, которые в принципе могут быть автоматизированы в промышленном масштабе. Учитывая широкую номенклатуру боеприпасов, отсутствие и нецелесообразность разработки универсальных методов расснаряжения, следует признать, что при решении конкретных задач расснаряжения данного вида боеприпасов не исключена разработка и других альтернативных подходов к решению этой проблемы, включая все вышеупомянутые.

2. Расснаряжение боеприпасов с использованием сухого льда

боеприпас утилизация расснаряжение тротилсодержащий

Как было показано выше существует много способов извлечения ВВ из корпуса боеприпаса. Одним из высокопроизводительных способов вскрытия боеприпасов и извлечения ВВ из корпуса боеприпаса является воздействие струей жидкости высокого давления или гидро- гидроабразивное (с добавлением в воду абразива) воздействие.

Совершенно новым и перспективным способом извлечение ВВ из боеприпаса является воздействие на ВВ ледяными ударниками. В качестве ледяных ударников могут выступать ледяные гранулы, они могут является абразивом, но при вторичном использовании ВВ не требуется извлечение из ВВ абразива.

Сухой лед - это твердая фаза двуокиси углерода (СО2), вещества нетоксичного, невоспламеняющегося, не имеющего цвета, вкуса и запаха, не проводящего электричество. Сухой лед имеет низкую температуру (минус 78,45С при давлении 0,101325 МПа) и переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Этот процесс называется сублимацией. Сухой лёд (диоксид углерода) - низкотемпературный продукт, получаемый из жидкой углекислоты путем прессования при высоком давлении (~300 атм.). Характеристики твердой углекислоты: цвет - белый; температура -78*С; плотность ~ 1,6 кг/л; гранулы от 1,7 до 18 мм; средний вес блока при изготовлении ~ 35 кг; нетоксичен, невзрывоопасен.

Рассмотрим возможность использования ледяных ударников при извлечении ВВ из боеприпасов.



Рис. 2.1 - Установка извлечения ВВ из боеприпаса ледяными ударниками

На рисунке 2.1 представлена установка для извлечения ВВ из корпуса боеприпаса, извлечение происходит следующим образом. Из емкости 2 по каналу 3 подается жидкость в камеру смешения 1, куда поступает скоростной поток воздуха из нагнетателя 4, происходит интенсивное смешение жидкости и газа. Сформированный водно-аэрозольный поток 14 подается на поверхность ВВ 12. Одновременно воздух, сжатый в нагнетателе 10, подают через сопло Лаваля 6 в камеру охлаждения 5. В сопле Лаваля воздух адиабатно расширяется с получением низкой температуры и сверхзвуковой скорости (до 300-500 м/с). Из емкости 8 по каналу 9 подают жидкую углекислоту в камеру охлаждения 5, где она испаряется при температуре - 780 С (давление 1 атм.), жидкая углекислота за счет резкого расширения охлаждается и переходит в кристаллическое состояние, а при эжекционном взаимодействии с потоком воздуха происходит более интенсивное образование потока мелких гранул углекислоты 13. Сформированный поток гранул через диффузор 7 подается на торцевую поверхность ВВ 12 расснаряжаемого боеприпаса 11 в точку приложения водно аэрозольной струи 14. В результате взаимодействия мельчайших аэрозольных капель воды с поверхностью гранул твердых частиц углекислоты происходит кристаллизация жидкости с образованием ледяной оболочки на поверхности гранул углекислоты, приводящая к увеличению объема воды, так как плотность льда ниже плотности воды. В то же время твердое ядро углекислоты данной оболочки резко нагревается (за счет аномально высокой теплоемкости воды), в результате происходит резкое выделение газообразной углекислоты. Под действием давления выделяемой газообразной углекислоты происходит разрушение микровзрывом ледяной оболочки жидкости на поверхности гранул углекислоты. Использование суммарного действия эффекта гранул углекислоты, приводящее к микровзрыву ледяной оболочки у поверхности ВВ, обеспечивает выполнение работы по разрушению (фрагментации) снаряжения боеприпасов, что способствует интенсификации процесса вымывания заряда ВВ из корпуса боеприпаса.

Полученную в результате разрушения заряда смесь жидкости с частицами заряда собирают в резервуаре 15, жидкость очищают и очищенная вода используется для дальнейшего расснаряжения боеприпасов, что обеспечивает непрерывный цикл расснаряжения, а отфильтрованные ВВ направляют на дальнейшую переработку.

Преимуществом предложенной технологии утилизации боеприпасов заключается в использовании, наряду с кинетической энергией взаимодействия ледяных гранул с зарядом ВВ, эффекта ударной волны от микровзрыва, при взаимодействии аэрозольного потока и потока гранул углекислоты, для разрушения заряда ВВ. Повышение эффективности разрушения заряда ВВ в данном случае будет обеспечиваться за счет получения большей кинетической энергии, величина которой пропорциональна массе высокоскоростных компонентов (ледяных гранул жидкости и гранул углекислоты).

Вместе с тем, воздействие гранул углекислоты на заряд ВВ носит инертный с точки зрения химической реакции, характер, т.е. не приводит к изменениям химической формулы ВВ и, соответственно, к изменению его физических свойств. Удаление воды не вызывает трудностей и может быть достигнуто путем выпаривания, что имеет место при реализации технологического процесса утилизации посредствам воздействия на снаряжение боеприпаса струей воды высокого давления.

Преимущество этого метода извлечения ВВ из корпусов боеприпасов, очевидна, высокая производительность, за счет крупной фрагментации ВВ при микровзрывах у поверхности ВВ, а также полное отсутствие твердого абразива в ВВ и возможность дальнейшего использования ВВ в различных областях промышленности.

а) б)

Рис. 2.2 - Установка для извлечения ВВ из корпусов боеприпасов ледяными ударниками

На рисунке 2.2 представлено устройство расснаряжения боеприпасов, которое содержит емкость 1 с хладогентом 2 (например, жидкий углекислый газ или жидкий азот), камеру охлаждения 3, заканчивающуюся диффузором 4, канал 5 для подачи сжатого газа, канал 6 для подачи технологической жидкости (воды). Аэрозольный поток 7, проходя через камеру охлаждения 3, формирует поток водных ледяных гранул 8. Расснаряжаемый БП 9 установлен напротив диффузора 4 камеры охлаждения 3 вскрытым торцом ВВ 10.

Способ извлечения по способу а (рис.2.2а) формирование потока ледяных ударников реализуется следующим образом. Сжатый газ, подаваемый по каналу 5 смешивается с жидкостью по каналу 6. с образованием скоростного аэрозольного потока 7. Сформированный аэрозольный поток 7, проходя через камеру охлаждения 3, куда поступает хладагент 2 из емкости 1, превращается в ледяные ударники, которые через диффузор 4 подаются на торцевую поверхность ВВ 10 расснаряжаемого боеприпаса 9.

Способ извлечения ВВ по способу б (рис. 2.2б) отличается тем, что сжатый газ подаваемый по каналу 5, смешивается с хладогентом 2, подаваемым по емкости 1, с образованием низкотемпературной смеси 7 воздуха и жидкого хладогента (аэрозольного потока). Сформированный аэрозольный поток 7, проходя через камеру охлаждения 3 куда поступает по каналу 6 жидкость, превращается в ледяные гранулы. Скоростной поток водных ледяных гранул 8, выходящий из диффузора 4, действует аналогично по способу а.

Полученную в результате разрушения заряда жидкость с частицами заряда собирают в резервуаре 11, жидкость очищают и очищенная вода используется для дальнейшего расснаряжения боеприпаса, что обеспечивает непрерывный цикл расснаряжения, а отфильтрованные ВВ используют для дальнейшей переработки.

Преимуществом использования предложенных технологий извлечения ВВ, заключается в воздействии на ВВ рабочим телом в виде потока водных ледяных гранул. Таким образом, целесообразность применения расснаряжения боеприпасов ледяными ударниками очевидна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хранение физически и морально устаревших боеприпасов (БП) требует значительных материальных затрат и представляет серьезную опасность. Это наглядно демонстрируют ежегодные взрывы и пожары на складах хранения Утилизация БП является опасным технологическим мероприятием. Безопасность людей является первостепенной задачей.

Утилизацией БП занимается много различных предприятий и высших учебных заведений, однако данная проблема еще не нашла полного и окончательного решения. Широкая номенклатура существующих БП приводит к тому, что не все технологии являются универсальными.

Процесс утилизации БП представляет собой сложный процесс заключающийся:

1) в доставке БП к месту утилизации или наличие мобильной установки для утилизации на месте хранения БП;

2) фрагментация БП;

3) извлечение морально и физически устаревшего ВВ;

4) дальнейшее использование металлических корпусов БП и вторичное использование извлеченных ВВ.

Таким образом, в нашей стране остро стоит задача по разработке и применении новых высокотехнологичных методов по утилизации списанных боеприпасов, обеспечивающих наиболее дешевое, простое, экологичное и эффективное их расснаряжение.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Щукин Ю.Г., Кутузов Б.Н., Татищев Ю.А. Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов. Ї М.: Недра, 1998. Ї 319 с.

2. Северов А.Н. Опыт производства взрывных работ. Ї М.: Наука, 1995, - 120 с.

3. Сазонов Д.Ю., Сладков В.Ю., Тихонов В.И. Чуков А.Н. Утилизация обычных видов боеприпасов с помощью гидроструйных технологий. // НТБ

4. Боеприпасы, вып. 4, 2005г., С. 80-85.

5. Материалы с сайта www.ru.wikipedia.org.

6. Четвертаков Г.В. Тенденция развития утилизации боеприпасов в современных условиях // Материалы IV Международной НТК "Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов". - М.: "Вооружение. Политика. Конверсия", 2001. - С. 8-11.

7. Л.И Алешичева, М.С. Воротилин, И.Н. Кирюшин, В.Ю. Сладков, А.Н. Чуков учебное пособие "Физические аспекты утилизации боеприпасов" Тула 2009 г., - 310 с.

Размещено на Allbest.ru