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:

• Разработка математической модели взаимодействия высоконапорной струи жидкости с взрывчатым снаряжением.
• Разработка математической модели взаимодействия струи жидкости, содержащей твердые фракции, с взрывчатым веществом.
• Экспериментальная оценка чувствительности взрывчатых веществ к динамическому воздействию.
• 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.

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.