СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ЗАРЯДОВ ТВЕРДЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ (ТРТ) (ЕГО ВАРИАНТ) Российский патент 2001 года по МПК C06B21/00 F42B33/06 F42D5/04 

Изобретение относится к области утилизации порохов и топлив, снимаемых с вооружения, в особенности зарядов твердых ракетных топлив на баллиститной основе, в промышленные взрывчатые вещества (ПВВ).

Проблема утилизации артиллерийских порохов и ракетных баллиститных топлив, снимаемых с эксплуатации в процессе конверсии военной техники, весьма актуальна. Уничтожение их путем сжигания экономически нецелесообразно, так как это ведет к полной потере полезной энергии, заключенной в порохах и топливах, а также экологически вредно.

Известны химические способы утилизации порохов и топлив. Наиболее распространен способ утилизации порохов и топлив, заключенный в регенерации нитроцеллюлозного продукта и дальнейшем его использовании для гражданских и военных целей. Так, известна технология получения на основе старых зерненых пироксилиновых порохов лакокрасочных материалов (лаки типа НЦ-218, НЦ-243М, эмали типа НЦ-25). Вторым направлением утилизации пироксилиновых порохов является получение порошковой целлюлозы из пороховой крошки путем восстановления нитратных групп в водном растворе сульфагидрата натрия. Порошковую целлюлозу можно использовать в качестве добавок в технические сорта картона. Третье направление - получение продуктов глубокого гидролиза пироксилиновых порохов (винной и щавелевой кислот). В результате обработки пороховой крошки щелочью в спиртовом растворе получается винная кислота с выходом 40% от веса нитроцеллюлозы [Крауклиш И.В., Гуменюк Г.Я., Бердоносова С.Н. и др. Продукт химической переработки утилизируемых пироксилиновых порохов. - Конверсия, N 4, "Изана", 1996].

Известен способ утилизации трубчатых пироксилиновых и баллиститных порохов, включающий операции измельчения пороховых элементов, мокрую сортировку, экстракцию, операции денитрации или нитрации и др. Этот способ позволяет получить нитроцеллюлозный продукт для материалов гражданского назначения или пороха [Патент РФ N 2093501, 6 С 06 В 21/00, Технологическая линия утилизации устаревшего пороха. - Яруллин Р.Н., Архипов А.И., Смирнов В.Ю. и др., ЗАО "Колинпласт Лтд", заявл. 29.07.96, опубл. БИ N 29, 1997].

Известен способ физической и химической абляции твердых ракетных топлив с помощью жидких или газообразных реагентов, например безводным аммиаком [Патент США N 5430229, С 06 В 25/00, (588/202, 588/203, 149/107). Способ химической утилизации ракетного топлива с содержанием нитроэфиров. - Kim R. Voss, заявл. 30.12.92, опубл. 4.07.95].

Химические способы утилизации порохов и топлив экологически небезопасны, требуют сложного аппаратурного оформления, трудоемки, поэтому дороги. Кроме того, регенерированный продукт получается низкого качества, с большим количеством нежелательных примесей (например, дифениламин и его производные), что ограничивает его дальнейшее применение.

Исследования показали, что наиболее рациональным направлением утилизации порохов и топлив является переработка их в промышленные ВВ. Это связано с тем, что при достаточно мощном инициировании пороха и баллиститные топлива способны к детонационному превращению со скоростями от 4 до 7,5 км/с. Способность к детонации, абсолютная водоустойчивость и стойкость к агрессивным средам послужили основой для использования порохов и баллиститных топлив в качестве промышленных ВВ. Потребность в промышленных ВВ достаточно велика, рынок сбыта устойчив.

Известен ряд способов и технологий переработки порохов и твердых ракетных топлив в промышленные ВВ. Это - утилизация в гранулированные промышленные ВВ (гранипоры, дибазит), водосодержащие промышленные ВВ (гельпоры, эмульсен) и др. [Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов. Сб. докладов. Первая российская научно-техническая конференция, г. Красноармейск, М., ЦНИИНТИК, 1995; Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов. Сб. докладов. III Международная научно- техническая конференция, г. Красноармейск, М., "Вооружение. Политика. Конверсия", 1999; Смирнов Л.А., Тиньков О. В. Конверсионные промышленные взрывчатые вещества - оптимальное направление утилизации устаревших порохов и взрывчатых веществ. - Конверсия N 7, "Изана", 1997; Милехин Ю.М., Жегров Е.Ф. Конверсия в производстве порохов и ракетных твердых топлив в России. - Конверсия N 8, "Изана", 1997].

Известен экологически безопасный способ утилизации взрывчатых материалов и ракетного топлива, включающий измельчение утилизируемого материала и добавление к нему окислителя, количество которого предварительно рассчитано, для достижения при детонации максимального энергетического потенциала [Патент США N 5445690, С 06 В 21/00, (149/46, 109.6, 124, 588/202, 264/3.1). Экологически безопасный способ утилизации боевых взрывчатых материалов и ракетного топлива, David S.Wulfman, заявл. 29.03.93, опубл. 29.08.95].

Основной технологической операцией всех названных способов утилизации является измельчение пороховых зарядов в различные гранулы. Последующее добавление к пороховой крошке различных сенсибилизаторов, флегматизаторов и других компонентов должно приводить к приданию композиции необходимых эксплуатационных свойств (детонационных, экологических, физико- химических).

Однако для достижения удовлетворительных детонационных характеристик готового продукта пороховые гранулы должны иметь определенный размер, что сопряжено с большими трудностями, поскольку технологические процессы измельчения порохов и ракетных топлив не доработаны. Следует отметить, что технического решения измельчения средне- и крупногабаритных зарядов из ракетных топлив, используемых в дальнейшем для изготовления промышленных ВВ, в настоящее время не имеется. Кроме того, операция измельчения трудоемка, энергоемка, что значительно увеличивает себестоимость готовой продукции, снижая его конкурентоспособность.

Известен способ утилизации вкладных зарядов ракетных двигателей на твердом топливе, включающий извлечение зарядов из двигателя, механическую резку их на однотипные шашки и дальнейшее формирование на их основе скважинного заряда [Заявка N 97118483/02, 6 F 42 В 33/06, Способ утилизации вкладных зарядов ракетных двигателей на твердом топливе. - Ибрагимов Н.Г., Кобяков Н.И. , Фазимов Г. Г., Фусс В.А., Андреев В.К., заявл. 28.10.97, опубл. БИ N 22, 1999].

Данный способ взят нами в качестве ближайшего аналога в части предварительной подготовки зарядов к утилизации.

Известно, в отличие от штатных промышленных ВВ пороха и топлива обладают рядом эксплуатационных свойств, препятствующих их непосредственному, без какой-либо технологической доработки, применению в качестве промышленных ВВ. Это - более высокая чувствительность к механическим воздействиям (удар, трение), недостаточная чувствительность к ударной волне. Поэтому скважинные заряды, получаемые по этому способу, будут обладать теми же недостатками. Кроме того, они экологически небезопасны, поскольку при заряжании скважин обслуживающий персонал контактирует с незащищенной поверхностью зарядов, что является опасным для здоровья в силу выделения вредных веществ (нитроэфиры, свинец и т.д.).

Технической задачей изобретения является создание способа утилизации зарядов твердых ракетных топлив без их предварительного измельчения, позволяющего изготавливать новый коммерческий продукт - промышленное ВВ, превосходящее по комплексу эксплуатационных свойств (водоустойчивость, термоустойчивость, эффективность, экологическая безопасность и др.) штатные промышленные ВВ.

Задача решается созданием способа утилизации зарядов твердых ракетных топлив, заключающегося в том, что заряды режут на заданную длину, полученные после резки шашки-заготовки покрывают по боковой поверхности защитной оболочкой, а по торцевой поверхности покрывают защитной оболочкой, либо покрывают защитной оболочкой и располагают инициатор детонации, либо только располагают инициатор детонации. В качестве защитной оболочки используют картон, бумажный либо полимерный материал. Инициатор детонации выполняют в виде наклейки из высокочувствительного к ударной волне состава, например, тротила, пластита, кольцеобразной формы, в форме секторов или иной формы, либо в виде заряда цилиндрической формы, располагаемого в предварительно высверленном в шашке-заготовке гнезде.

Вышеописанный способ позволяет утилизировать мало- и среднегабаритные заряды баллиститных твердых ракетных топлив (БРТТ). Это обусловлено тем, что диаметры скважин на горнодобывающих карьерах, где применяются полученные таким способом скважинные заряды, ограничены 150-250 миллиметрами. При этом не охватывается утилизацией широкая номенклатура крупногабаритных зарядов БРТТ (от 200 мм и выше).

Для этого создан второй вариант способа утилизации зарядов твердых ракетных топлив, заключающийся в резке зарядов диаметром свыше 200 мм на заданную длину, последующем фрезеровании шашек-заготовок на сектора заданного размера. Полученные сектора покрывают по боковой поверхности защитной оболочкой, а по торцевой поверхности покрывают защитной оболочкой, либо покрывают защитной оболочкой и располагают инициатор детонации, либо только располагают инициатор детонации. В качестве защитной оболочки используют картон, бумажный либо полимерный материал. Инициатор детонации выполняют в виде наклейки из высокочувствительного к ударной волне состава, например, тротила, пластита, в форме секторов или иной формы, либо в виде заряда цилиндрической формы, располагаемого в предварительно высверленном в шашке-заготовке гнезде.

Предлагаемый способ утилизации позволяет утилизировать заряды твердых ракетных топлив без их предварительного измельчения, что в 2-3 раза удешевляет конечную продукцию. Способ впервые позволяет утилизировать крупногабаритные заряды твердых ракетных топлив.

Найденные технические решения (применение защитных оболочек, инициаторов) обеспечивают экологическую чистоту и высокий уровень эксплуатационных свойств. Скважинные заряды, полученные по предлагаемому способу, обладают высокой эффективностью (коэффициент относительной работоспособности 1,1-1,3), неограниченной водостойкостью, низкой чувствительностью к механическим воздействиям (чувствительность к удару - до 10% взрывов), достаточным уровнем ударно-волновой чувствительности (критическое давление возбуждения детонации - до 30 кбар), что выделяет их в ряду как конверсионных, так и штатных промышленных ВВ и гарантирует их конкурентоспособность на рынке промышленных ВВ.

Ниже приводятся примеры реализации заявляемого способа утилизации.

Пример 1
Объект утилизации - ракетный заряд ЗП-58 (состав баллиститного топлива - РСТ-4К, размер шашки - 157/42-174 мм).

Шашку ракетного заряда разрезают на 4 части. Полученные шашки-заготовки покрывают по боковой поверхности двумя слоями пергамина. На торцевые поверхности приклеивают кольца из гофрированного картона размерами 157/42-5 мм.

Полученные монолитные скважинные заряды обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
Водоустойчивость - неограниченная;
Коэффициент работоспособности - 1,2;
Чувствительность к удару, % взрывов - 8;
Критическое давление возбуждения детонации, кбар - 30.

Пример 2
Объект утилизации - ракетный заряд ЗП-58 (состав баллиститного топлива - РСТ-4К, размер шашки - 157/42-174 мм).

Шашку ракетного заряда разрезают на 4 части. Полученные шашки-заготовки покрывают по боковой поверхности двумя слоями пергамина.

На торцевые поверхности приклеивают кольца из гофрированного картона размерами 157/80-10 мм и кольца из пластита размерами 80/42-10 мм, являющиеся инициаторами детонации.

Полученные монолитные скважинные заряды обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
Водоустойчивость - неограниченная;
Коэффициент работоспособности - 1,2;
Чувствительность к удару, % взрывов - 8;
Критическое давление возбуждения детонации, кбар - 20.

Пример 3
Объект утилизации - ракетный заряд 9Х168 (состав баллиститного топлива РНДСИ-5КМ, размер шашки - 103,5/24-1100 мм).

Шашку ракетного заряда разрезают на 3 части. Полученные шашки-заготовки покрывают по боковой поверхности бумагой в 5 слоев.

В торцевой части шашки-заготовки высверливают отверстие, куда вклеивают инициатор детонации из тротила в виде цилиндра.

Полученные монолитные скважинные заряды обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
Водоустойчивость - неограниченная;
Коэффициент работоспособности - 1,1;
Чувствительность к удару, % взрывов - 6;
Критическое давление возбуждения детонации, кбар - 25.

Пример 4
Объект утилизации - ракетный заряд из баллиститного топлива состава ВИК-2Д, размер шашки - 304/75-752.

Шашку ракетного заряда разрезают на 2 части, затем каждую шашку-заготовку фрезеруют на 4 сектора. Полученный сектор по боковой и торцевой поверхностям покрывают полиэтиленовой пленкой.

Полученные монолитные скважинные заряды обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
Водоустойчивость - неограниченная;
Коэффициент работоспособности - 1,25;
Чувствительность к удару, % взрывов - 7;
Критическое давление возбуждения детонации, кбар - 30.

Пример 5
Объект утилизации - ракетный заряд из баллиститного топлива состава ВИК-2Д, размер шашки - 304/75-752.

Шашку ракетного заряда разрезают на 2 части, затем каждую шашку-заготовку фрезеруют на 4 сектора. Полученный сектор по боковой поверхности покрывают бумагой в 5 слоев. На торцевые поверхности приклеивают полотно из пластита толщиной 10 мм, формой и размером аналогичной пороховому сектору.

Полученные монолитные скважинные заряды обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
Водоустойчивость - неограниченная;
Коэффициент работоспособности - 1,2;
Чувствительность к удару, % взрывов - 5;
Критическое давление возбуждения детонации, кбар - 15.

Пример 6
Объект утилизации - ракетный заряд 8М-3Д (состав баллиститного топлива РНДСИ-5КМ, размер шашки - 244/44-875).

Шашку ракетного заряда разрезают на 2 части, затем каждую шашку-заготовку фрезеруют на 2 сектора. Полученный сектор по боковой поверхности покрывают бумагой в 5 слоев. В торцевой части сектора высверливают отверстие, куда вклеивают инициатор детонации из состава 1367Г (с 40% гексогена) в виде цилиндра.

Полученные монолитные скважинные заряды обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
Водоустойчивость - неограниченная;
Коэффициент работоспособности - 1,1;
Чувствительность к удару, % взрывов - 9;
Критическое давление возбуждения детонации, кбар - 20.

Изобретение относится к области утилизации порохов и топлив, снимаемых с вооружения, в промышленные взрывчатые вещества (ПВВ), в особенности зарядов твердых ракетных топлив (ТРТ) на баллиститной основе. Первый вариант способа утилизации мало- и среднегабаритных зарядов ТРТ заключается в том, что заряды режут на заданную длину, полученные после резки шашки-заготовки покрывают по боковой поверхности защитной оболочкой, а по торцевой поверхности покрывают защитной оболочкой, либо покрывают защитной оболочкой и располагают инициатор детонации, либо только располагают инициатор детонации. Второй вариант способа позволяет утилизировать крупногабаритные заряды ТРТ и отличается от первого только тем, что после резки зарядов на заданную длину шашки-заготовки фрезеруют на сектора заданного размера. Изобретение направлено на утилизацию разнокалиберных зарядов твердых ракетных топлив без их предварительного измельчения в промышленные взрывчатые вещества. 2 c. и 4 з. п. ф-лы.

1. Способ утилизации зарядов твердых ракетных топлив, включающий резку зарядов на заданную длину, отличающийся тем, что полученные после резки шашки-заготовки покрывают по боковой поверхности защитной оболочкой, а по торцевой поверхности покрывают защитной оболочкой, либо покрывают защитной оболочкой и располагают инициатор детонации, либо только располагают инициатор детонации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитной оболочки используют картон, бумажный либо полимерный материал. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициатор детонации выполняют в виде наклейки из высокочувствительного к ударной волне состава, например тротила, пластита, кольцеобразной формы, в форме секторов или иной формы, либо в виде заряда цилиндрической формы, располагаемого в предварительно высверленном в шашке-заготовке гнезде. 4. Способ утилизации зарядов твердых ракетных топлив, включающий резку зарядов на заданную длину, отличающийся тем, что полученные после резки шашки-заготовки диаметром более 200 мм предварительно фрезеруют на сектора заданного размера, полученные сектора покрывают по боковой поверхности защитной оболочкой, а по торцевой поверхности покрывают защитной оболочкой, либо покрывают защитной оболочкой и располагают инициатор детонации, либо только располагают инициатор детонации. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве защитной оболочки используют картон, бумажный либо полимерный материал. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что инициатор детонации выполняют в виде наклейки из высокочувствительного к ударной волне состава, например, тротила, пластита, в форме секторов или иной формы, либо в виде заряда цилиндрической формы, располагаемого в предварительно высверленном в секторе гнезде.