СПОСОБ ПОДРЫВА ОБРАБАТЫВАЕМОГО ОБЪЕКТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК F42D5/04 

Область техники

Изобретение относится к способу подрыва обрабатываемого объекта, такого как опасное вещество или взрывчатое вещество, в сосуде высокого давления.

Уровень техники

Известны боеприпасы со стальной оболочкой, содержащей взрывной заряд и поражающее живую силу химическое вещество, используемые в качестве химического оружия и подобного (например, снаряды, бомбы, минометные мины, фугасы и морские мины). Примеры химических веществ: горчичный газ и льюизит, являющиеся отравляющими веществами.

В числе способов переработки (т.е. детоксикации) этого химического оружия и отравляющих веществ, таких как органические галогенсодержащие соединения, известен способ подрывного обезвреживания. Преимущество подрывного обезвреживания боеприпасов, для которого не требуется демонтаж, заключается в возможности обезвреживания не только хорошо сохранившихся боеприпасов, но также и боеприпасов, демонтаж которых затруднен по причине их негодности и деформации; а также в возможности разложения большинства химических веществ под воздействием очень высоких температур и очень высокого давления, создаваемых взрывом. Этот способ описывается, например, в Патентном Документе 1.

Подрывное обезвреживание нередко выполняют в герметичной емкости для предотвращения утечки химических веществ наружу и снижения отрицательного воздействия на окружающую среду, такого как шум и вибрация от взрыва. Помимо этого, такое обезвреживание может предотвратить утечку наружу химических веществ, используемых для обезвреживания взрывом внутри вакуумного сосуда, и обеспечить сохранение отрицательного давления в сосуде даже после взрыва.

Патентный Документ 1: нерассмотренная патентная заявка Японии № 7-208899.

Сущность изобретения

При подрыве взрывчатого вещества по способу согласно Патентному Документу 1 на сосуд высокого давления действует сильная ударная волна взрыва. Соответственно, на сосуд высокого давления действует сильная механическая нагрузка.

С другой стороны, правительство Японии недавно ратифицировало Конвенцию о химическом оружии, и по этой Конвенции обязалось уничтожить химическое оружие, оставленное в Китае бывшей японской армией. В соответствии с «Положениями проекта уничтожения химического оружия, оставленного бывшей японской армией», изданного в октябре 2002 г. Управлением по вопросам оставленного химического оружия Кабинета министров, во всех районах Китая осталось, по оценочным данным, около 700000 единиц химического оружия. По имеющимся сообщениям, согласно расчетам установка по переработке этих боеприпасов должна иметь производительность в 120 ед. боеприпасов/час, если исходить из того, что за три года надо переработать 700000 ед. Соответственно, необходимо обеспечить эффективную недорогую переработку большого количества оставленного химического оружия для переработки упомянутых выше взрывчатых веществ.

Для повышения эффективности можно было бы за один раз одновременно подрывать две или более единицы боеприпасов. Усиление ударной волны взрыва усиливает удар по сосуду высокого давления, и в результате возрастает механическая нагрузка на сосуд высокого давления. При этом чем сильнее будет удар, тем быстрее возникает усталость металла в различных местах сосуда высокого давления из-за повторяющегося ударного воздействия на сосуд высокого давления. Помимо этого, очень высокая сила удара может вызвать пластическую деформацию и охрупчивание материала сосуда высокого давления с последующим выходом этого сосуда из строя.

Эти трудности можно решить применением такой конструкции высокопрочного сосуда высокого давления, которая сможет выдерживать упомянутую значительную силу удара, но такая конструкция приведет к значительному укрупнению сосуда высокого давления и повысит стоимость установки.

Для решения этой проблемы в настоящем изобретении предлагается способ взрывания обрабатываемого объекта, такого как отравляющее вещество или взрывчатое вещество, в сосуде высокого давления. Согласно этому способу выполняют следующие этапы: установочный этап, на котором в сосуде высокого давления помещают два или более обрабатываемых объектов, с определенным расстоянием между ними; этап первоначального взрывания, на котором осуществляют взрывание одного из обрабатываемых объектов; и этап последующего взрывания, на котором осуществляют взрывание обрабатываемого объекта, следующего после ранее взорванного обрабатываемого объекта, осуществляемый через определенное время после предыдущего взрыва. Каждый из объектов последовательно взрывают на этапах первоначального взрывания и последующего взрывания.

Этот способ обеспечивает возможность взрывания двух или более обрабатываемых объектов за одну операцию, что значительно повышает эффективность способа. Помимо этого в этом способе исключается увеличение нагрузки на сосуд высокого давления.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 схематически показывает полную конструкцию взрывной установки, реализующей способ по настоящему изобретению.

Фиг.2 схематически показывает поперечное сечение химической бомбы, взрываемой согласно предлагаемому способу.

Фиг.3 - поперечное сечение примера расположения двух или более химических бомб в сосуде высокого давления, при этом бомбы расположены с интервалом между ними так, чтобы их можно было взорвать последовательно за одну операцию.

Фиг.4 - поперечное сечение сравнительного примера расположения двух или более химических бомб, находящихся в одном месте, подрываемых одновременно за одну операцию.

Фиг.5 - график величины механического напряжения у сосуда высокого давления при испытаниях способов взрывания согласно изобретению и согласно сравнительному способу.

Осуществление способа взрывания согласно настоящему изобретению далее излагается со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Во-первых, химическая бомба (химическое оружие) как пример взрывчатого вещества, взрываемого по способу взрывания согласно изобретению, описывается со ссылкой на Фиг.2. Фиг.2 схематически показывает в сечении конструкцию упоминаемой выше химической бомбы.

Показываемая на Фиг.2 химическая бомба 100 (взрывчатое вещество) имеет носовой обтекатель 110, запальный стакан 111, оболочку 120 бомбы и стабилизаторы 130 положения.

Запальный стакан 111 проходит от носового обтекателя 110 и содержит взрывной заряд (взрывчатое вещество) 112. Носовой обтекатель 110 имеет детонатор 113 для подрыва взрывного заряда 112 в запальном стакане 111.

Оболочка 120 бомбы соединена с носовым обтекателем 110 и внутри нее расположен запальный стакан 111. Оболочка 120 бомбы наполнена жидким химическим веществом (отравляющее вещество) 121. Стабилизаторы 130 положения, установленные на противоположном от обтекателя 110 конце в осевом направлении оболочки 120 бомбы, удерживают положение сброшенной химической бомбы 100.

Верх оболочки 120 бомбы имеет подъемное кольцо 140, за которое химическую бомбу 100 поднимают для загрузки в самолет.

Объектом обработки согласно изобретению является вся химическая бомба 100 или ее часть, которая по меньшей мере содержит взрывчатое вещество 112 и химическое вещество 121, как упомянуто выше. Изобретение не ограничивается химической бомбой 100, заполненной химическим веществом 121, и оно также применимо и для взрывания только одного взрывателя химической бомбы в сосуде высокого давления после демонтажа химической бомбы.

Примеры взрывчатых веществ, взрываемых согласно изобретению, включают в себя такие взрывчатые веществ, как ТНТ, пикриновая кислота и “ROX”, такие вызывающие нарывы вещества, как горчичный газ и льюизит; такие рвотные вещества, как “DC” (дифенилхлорарсин), “DA” (дифенилцианоарсин); и такие химические веществ, как фосген, зарин, гидроциановая кислота.

Помимо этого установку взрывания согласно изобретению можно также использовать для взрывания не только упомянутых химических бомб 100, но также и, например, таких опасных веществ, как галогенсодержащий органик, в соответствующих емкостях.

Далее следует описание со ссылкой на Фиг.1 установленной на открытом воздухе установки в качестве примера для взрывания такого взрывчатого вещества, как упомянутая химическая бомба 100. Фиг.1 схематически показывает конструкцию этой установки для взрывания.

Установка 1 для взрывания согласно Фиг. 1 включает в себя в качестве основных компонентов сосуд высокого давления 10 и колпак 20, внутри которого находится сосуд высокого давления 10.

Сосуд 10 высокого давления имеет выполненную из стали или других материалов взрывозащищенную конструкцию, достаточно жесткую, чтобы выдерживать давление взрыва при взрывании такого взрывного устройства, как химическая бомба 100, внутри нее. Сосуд 10 высокого давления представляет собой полый сосуд, расположенный в одном направлении и установленный таким образом, что его продольное направление является горизонтальным.

Сосуд 10 высокого давления имеет основной корпус и выдерживающую высокое давление крышку 11, выполненную с возможностью ее снятия с основного корпуса и установки на одном из концов сосуда высокого давления 10 в его продольном направлении. Выдерживающую высокое давление крышку 11 снимают с основного корпуса для того, чтобы поместить в сосуд высокого давления 10 такое взрывчатое вещество, как химическая бомба 100. Химическую бомбу 100 или подобное помещают в сосуд высокого давления 10 и прикрепляют внутри него крепежными средствами (не показаны). После этого выдерживающую высокое давление крышку 11 прикрепляют к основному корпусу сосуда высокого давления 10, чтобы его закрыть. Взрывчатое вещество взрывают после выполнения упомянутых выше действий.

Согласно изобретению две химические бомбы 100 подрывают за одну операцию.

Верх сосуда высокого давления 10 имеет множество впускных отверстий 12. Эти впускные отверстия 12 используют для ввода кислорода в сосуд высокого давления 10 перед подрывом и для ввода воздуха, воды, моющего средства и прочего в сосуд высокого давления 10 для дезактивации после взрывания.

Сверху сосуда высокого давления 10 и на боковой стенке напротив выдерживающей высокое давление крышки 11 также выполнены два выпускных отверстия 13. Выпускные отверстия 13 используют для создания в сосуде разрежения или вакуума путем откачки воздуха из сосуда высокого давления 10 через фильтр 13b при помощи вакуумного насоса 13а перед подрывом и для удаления отходящего воздуха из сосуда высокого давления 10 через фильтр 13с после взрывания.

В днище сосуда высокого давления выполнен дренажный слив 14, через который в технологическую емкость 15 удаляют сточные воды после выполнения дезактивации.

Снаружи сосуда высокого давления 10 установлено устройство зажигания (не показано), которое подрывает взрывное устройство, такое как химическая бомба 100, установленное в сосуде высокого давления 10. Устройство зажигания обеспечивает возможность выполнения взрывания дистанционно.

Вокруг сосуда высокого давления 10 предпочтительно создают прочную стену, чтобы колпак 20 был защищен на тот случай, если такое взрывчатое вещество, как химическая бомба 100, разрушит сосуд высокого давления 10.

Колпак 20 имеет дверцу (не показана), которая открывается, чтобы сосуд высокого давления 10 и такое взрывчатое вещество, как химическая бомба 100, можно было доставить под колпак 20. Колпак 20 имеет вытяжной вентиляционный канал 21 для вентиляции выводимого воздуходувкой 21а из колпака 20 воздуха через фильтр 21b, который содержит, например, активированный уголь.

Согласно поясняемому осуществлению обезвреживание химической бомбы 100 взрывом выполняют в установке 1 взрывания, имеющей по меньшей мере упомянутый сосуд высокого давления 10.

Ниже приводится описание этапа способа, согласно которому химические бомбы 100 устанавливают в сосуде высокого давления 10; и последующего этапа взрывания со ссылкой на Фиг.3. Фиг.3 показывает внутреннее поперечное сечение сосуда высокого давления 10.

На установочном этапе, согласно Фиг. 3, две химические бомбы 100 устанавливают в сосуде высокого давления 10, и затем выдерживающую высокое давление крышку 11 прикрепляют к основному корпусу сосуда высокого давления 10, закрывая сосуд высокого давления 10. Эти две химические бомбы 100 располагают в упомянутом продольном направлении сосуда высокого давления 10. Эти две химические бомбы 100 не собирают в одно место, а размещают таким образом, что между химическими бомбами 100 в продольном направлении обеспечивается заданный интервал g.

На следующем этапе химические бомбы 100 взрывают при помощи взрывного устройства (не показано). Эти химические бомбы 100 подрывают не одновременно, а последовательно, через заданный временной интервал t. В частности, выполняют этап первоначального взрывания одной из химических бомб 100, после чего последовательно выполняют этап взрывания другой химической бомбы 100, следующей после взорванной химической бомбы 100 - по истечении заданного времени после предыдущего взрыва.

Оба упомянутых этапа взрывания выполняют подключением устройства зажигания к химическим бомбам 100 и последовательным детонированием двух химических бомб 100 через временной интервал t, при этом используя точное реле времени. Такие взрывы снижают механическую нагрузку на сосуд высокого давления 10, в результате чего повышается долговечность сосуда высокого давления 10.

Для подтверждения эффективности изобретения авторы провели следующее испытание. Была изучена механическая нагрузка на сосуд высокого давления 10 для случая, когда одна или более химических бомб 100 были помещены в одном положении вблизи центра сосуда высокого давления 10 и взорваны одновременно; и для случая, когда две или более химических бомб 100 располагались через интервал между ними в продольном направлении сосуда высокого давления 10 и взрывались последовательно через некоторый интервал времени.

Механическое напряжение сосуда высокого давления 10 было определено как показатель механической нагрузки на сосуд высокого давления 10 (А) для случая, когда от одной до трех химических бомб 100 были помещены в одном положении близко к центру сосуда высокого давления 10 и были взорваны одновременно; и для случая (В), когда две химические бомбы 100 были расположены через интервал друг от друга в продольном направлении сосуда высокого давления 10 и были взорваны последовательно через определенный временной интервал; и для случая (С), когда три химические бомбы 100 были помещены через заданный интервал в продольном направлении сосуда высокого давления 10 и были взорваны последовательно через заданный временной интервал соответственно. В качестве химической бомбы 100 в испытании были использованы холостые бомбы.

Результаты испытания приводятся на Фиг.5, где абсцисса представляет сумму количества взрывчатого вещества в химической бомбе 100 и количества приданного ей дополнительного заряда; и ордината показывает механическое напряжение сосуда высокого давления 10 при детонации химической бомбы 100.

Согласно Фиг.5 механическое напряжение сосуда высокого давления 100 в том случае, когда две химические бомбы 100 были установлены в двух положениях и были взорваны последовательно через определенный интервал времени, было меньше, чем в случае, когда две химические бомбы 100 с аналогичным общим количеством взрывчатого вещества были установлены в одном положении и были взорваны одновременно. Причем механическое напряжение сосуда высокого давления 10 в случае трех химических бомб 100, расставленных в трех положениях и взорванных последовательно с определенным интервалом времени, также было меньшим, чем в том случае, когда три химические бомбы 100 были вместе в одном положении и были взорваны одновременно.

Механическое напряжение сосуда высокого давления 10 в случае, когда две химические бомбы 100 были расставлены в двух положениях и были взорваны последовательно с определенным временным интервалом; и механическое напряжение в случае, когда три химические бомбы 100 были расставлены в трех положениях и последовательно взорваны с определенным временным интервалом, не отличались значительно от того случая, когда была взорвана только одна химическая бомба 100.

Эти результаты говорят о том, что расстановка двух или более обрабатываемых объектов в отделенных друг от друга интервалом положениях и их последовательное взрывание снижают нагрузку на сосуд высокого давления 10 по сравнению с установкой двух или более объектов в одном положении и с одновременным их взрыванием.

Аналогично одновременному взрыванию только одной химической бомбы 100 для взрывания двух или более химических бомб 100 в сосуде высокого давления 10 также требуется обеспечение не слишком большой нагрузки на сосуд высокого давления 10. Известно, что сила ударной волны взрыва, воздействующая на стену, почти пропорциональна количеству взрывчатого вещества и обратно пропорциональна кубу расстояния между взрывчатым веществом и стеной.

Соответственно, для того чтобы сила ударной волны взрыва, действующая на стенку сосуда высокого давления 10, ограничивалась в определенных пределах ее значений, в способе установки вместе двух или более химических бомб 100 (обрабатываемых объектов) в одном положении согласно Фиг. 4 и их одновременного взрывания нужно увеличить размер сосуда высокого давления 10 во всех направлениях в соответствии с увеличением количества обрабатываемого взрывчатого вещества. Например, в сосуде высокого давления трубчатой формы нужно увеличить не только его продольный размер, но также и его диаметр.

Напротив, в способе расстановки двух или более химических бомб 100 в продольном направлении и их последовательного подрыва с определенным временным интервалом, как того требует осуществление согласно Фиг. 3, нет необходимости в увеличении диаметра сосуда высокого давления 10, а требуется только небольшое увеличение продольного размера сосуда высокого давления 10, соответствующее интервалу g между соответствующими химическими бомбами 100, для обеспечения большей возможности для расширения. Этот способ поэтому увеличивает это расширение, при этом с небольшим изменением размера сосуда высокого давления 10 и установки 1 взрывания.

Как упомянуто выше, способ взрывания согласно описанному осуществлению, включающий в себя этап установки двух или более химических бомб 100 с заданным между ними интервалом g в сосуде высокого давления 10 и этап взрывания одной из химических бомб 100 и последующего взрывания следующей химической бомбы 100 по истечении определенного времени (временной интервал t) после взрыва предыдущей химической бомбы 100 снижает нагрузку на сосуд высокого давления 10 до уровня, сильно не отличающегося от уровня, когда взрывают одну химическую бомбу 100 (Фиг.5). Таким образом, данный способ улучшает соответствующие характеристики без увеличения нагрузки на сосуд высокого давления 10 и без сокращения срока службы сосуда высокого давления 10.

Согласно излагаемому способу временной интервал (t) можно определить в соответствии с расстоянием g между соответствующими химическими бомбами 100 таким образом, чтобы ударная волна от взрыва взорванной ранее химической бомбы 100 доходила до следующей химической бомбы 100 после взрыва следующей химической бомбы 100, например. Таковое задание временного интервала t исключит возможность того, что ударная волна от взрыва данной химической бомбы 100 дойдет до следующей химической бомбы 100 перед тем, как ее взрыв повредит взрывное устройство для следующей химической бомбы 100 и поэтому помешает надлежащему взрыву. То есть таковой заданный временной интервал обеспечит надлежащий взрыв.

Способ использования сосуда высокого давления 10, расположенного в определенном направлении, и установка химических бомб 100 с заданным расстоянием g между ними в продольном направлении сосуда высокого давления 10 согласно Фиг. 3, например, обеспечит возможность взрывания двух или более химических бомб 100 за одну операцию с удлинением сосуда высокого давления 10 в его продольном направлении. Тем самым обеспечится возможность улучшения соответствующих характеристик с небольшим изменением размера сосуда высокого давления 10.

Согласно настоящему изобретению количество обрабатываемых объектов одной операцией может составлять 4 или больше. Для подрыва трех или более обрабатываемых объектов за одну операцию интервалы g между соответствующими объектами или временные интервалы t между соответствующими моментами взрывания могут и не быть постоянными.

Объект, обрабатываемый согласно изобретению, не ограничивается поясняемой выше химической бомбой 100; и настоящее изобретение можно применить для обезвреживания взрывом таких опасных веществ, как галогенсодержащие органики, например. В этом случае две или более емкости можно использовать для вмещения соответствующих опасных веществ и расположить их с соответствующим интервалом g в продольном направлении сосуда высокого давления 10 для последовательного взрывания через временные интервалы t.

Помимо этого, изобретение не ограничивается случаем, в котором устанавливают только один обрабатываемый объект, но также предусматривает и такой случай, когда в одном положении устанавливают два или более объектов. Например, также предусматривается случай, в котором две химические бомбы 100 установлены вместе в одном месте на одной стороне в продольном направлении сосуда высокого давления 10 согласно Фиг. 3 и две другие химические бомбы 100 вместе в другом месте на стороне, противоположной первому месту с определенным интервалом g.

Хотя согласно описанному осуществлению подрывное обезвреживание выполняют в установке, расположенной на открытом воздухе, изобретение также включает в себя способ, согласно которому в сосуде высокого давления находится герметизированное взрывчатое вещество, обложенное землей, для выполнения подрывного обезвреживания взрывом в ней.

Способ выполняется в сосуде высокого давления и включает установку в сосуде двух или более обрабатываемых объектов с заданным расстоянием между ними. При этом объекты взрывают последовательно посредством первоначального взрывания, при котором взрывают один из обрабатываемых объектов, и по истечении определенного времени последующего взрывания, при котором взрывают другой обрабатываемый объект, следующий после ранее взорванного объекта. Технический результат: повышение эффективности подрыва и снижение нагрузки на сосуд высокого давления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ подрыва обрабатываемых объектов в сосуде высокого давления, включающий установку в сосуде высокого давления двух или более обрабатываемых объектов с заданным расстоянием между ними, при этом объекты взрывают последовательно посредством первоначального взрывания, при котором взрывают один из обрабатываемых объектов, и по истечении определенного времени последующего взрывания, при котором взрывают другой обрабатываемый объект, следующий после ранее взорванного объекта.

2. Способ по п.1, в котором задают определенное время между первоначальным взрыванием и последующим взрыванием в зависимости от расстояния между взрываемыми объектами, в результате чего ударная волна от взрыва ранее взорванного объекта доходит до следующего обрабатываемого объекта после взрыва следующего объекта.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором в качестве сосуда высокого давления используют сосуд, удлиненный в выбранном направлении, и в котором при установке два или более обрабатываемых объекта располагают с заданным расстоянием между ними в продольном направлении сосуда высокого давления.

4. Способ подрыва обрабатываемых объектов в сосуде высокого давления, включающий установку в сосуде высокого давления двух или более обрабатываемых объектов с заданным расстоянием между ними, подрыв одного из обрабатываемых объектов и через определенное время после предыдущего взрыва подрыв другого обрабатываемого объекта, следующего после ранее взорванного обрабатываемого объекта, при этом каждый из обрабатываемых объектов взрывают последовательно посредством первоначального и последующего взрывания.