СПОСОБ РАССНАРЯЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ Российский патент 2015 года по МПК F42B33/06 C06B21/00 

Изобретение относится к способам расснаряжения подлежащих утилизации боеприпасов с использованием в качестве рабочего инструмента для измельчения заряда взрывчатого вещества (ВВ) потока гранул замороженного хладоагента.

Известен способ расснаряжения боеприпасов /1/, в соответствии с которым свободная поверхность ВВ, находящегося в корпусе боеприпаса, обрабатывается скоростным потоком водных ледяных гранул, полученных путем предварительного смешения предварительно охлажденной струи воды и потока газа до образования аэрозольного потока и последующего его охлаждения, или путем предварительного смешения потока газа и хладагента и последующего смешения полученной смеси со струей воды.

Существенным недостатком данного способа является «засорение» извлеченного из боеприпаса ВВ гранулами льда, которые при последующем таянии практически превращают ВВ в суспензию. Т.е. исключается возможность использования ВВ без предварительной сушки, требующей дополнительных энергетических затрат и соответствующего специального технологического оборудования. Кроме того, способ практически неприменим для расснаряжения боеприпасов, содержащих в составе заряда ВВ гидрореагирующие компоненты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ расснаряжения боеприпасов /2/, при осуществлении которого поверхность находящегося в корпусе ВВ обрабатывают одновременно водным аэрозольным потоком и гранулами углекислоты. Поток гранул углекислоты, как следует из описания, «формируют путем эжекционного смешения охлажденного потока воздуха и жидкой углекислоты». А далее «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 (фрагментизации) снаряжения БП, что способствует интенсификации процесса вымывания заряда ВВ из корпуса БП».

К недостаткам данного способа можно отнести следующее. Во-первых, наличие воды в качестве компонента рабочего тела не исключает последующего процесса предварительной сушки ВВ, требующего дополнительных энергетических затрат и соответствующего специального технологического оборудования. Во-вторых, предложенная схема устройства для осуществления данного способа предполагает, судя по описанию, сначала испарить жидкую углекислоту, за счет чего ее охладить, и уже затем снова сконденсировать и заморозить до состояния гранул. Т.е. налицо наличие лишнего межфазного перехода для исходно жидкого продукта. В-третьих, для осуществления способа предполагается осуществление весьма сложного с позиций термодинамики механизма взаимодействия рабочих тел с поверхностью обрабатываемого ВВ. Также в способе-аналоге не решен вопрос его применимости для расснаряжения боеприпасов, содержащих в составе заряда ВВ гидрореагирующие компоненты.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеотмеченных недостатков способа-аналога, а именно - получение при расснаряжении боеприпаса сухого порошкообразного ВВ, пригодного к непосредственному применению, упрощение процесса получения гранул углекислоты, а также расширение диапазона применимости способа.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе расснаряжения боеприпасов, включающем подачу на поверхность взрывчатого вещества аэрозольного потока жидкости и потока гранул углекислоты, в соответствии с изобретением подачу потоков жидкости и гранул углекислоты осуществляют порционно и поочередно с различным массовым расходом, причем в качестве жидкости используют углекислоту, а гранулы получают из предварительно охлажденной углекислоты, исходно находящейся в жидкой фазе.

Исходная очередность подачи на поверхность ВВ аэрозольного потока жидкости и потока гранул углекислоты несущественна, т.к. в любом случае их воздействие на обрабатываемый объект будет взаимно дополняться с увеличением положительного результата послойного разрушения открытой поверхности ВВ. Так, например, в случае первичной подачи порции аэрозольного потока жидкой фазы отдельные капли жидкости, взаимодействуя с поверхностью благодаря большой скорости соударения вследствие частичного проявления кумулятивного эффекта сначала образуют на поверхности некоторую совокупность мелких кратеров с вымыванием ВВ, после чего вследствие высокой разности температур между ВВ и потоком аэрозоли происходит практически взрывное испарение капли, приводящее как к разрушению поверхностного слоя, так и к некоторому охлаждению и охрупчиванию слоя неразрушенного глубжележащего, т.е. - к его разупрочнению. Наряду с этим при охлаждении указанного слоя ВВ осуществляется процесс термоусадки, т.е. некоторое изменение его размеров в осевом и радиальном направлениях, что ослабляет механические связи с частицами ВВ «следующего» более глубжележащего слоя.

При последующей подаче потока гранул углекислоты последние разрушают поверхностный слой ВВ как за счет высокоскоростного удара, так и за счет практически взрывной сублимации гранул за счет тепла, выделяемого при ударе и высокой разности температур между ВВ и гранулами.

Затем на поверхность ВВ подают следующую порцию аэрозольного потока, вслед за ней порцию гранул и т.д. до полного извлечения всего ВВ из корпуса боеприпаса.

В связи с тем, что плотность углекислоты в жидком и твердом состоянии различна, - соответственно ρ_ж=1020,4 кг/м³ (при -17,78°C) и до ρ_т=1561,8 кг/м³ в спрессованном состоянии (при -78,33°C), для одноразовой обработки единицы площади обрабатываемой свободной поверхности заряда ВВ боеприпаса, требуются, естественно, различные массовые расходы порций разнофазных потоков рабочего тела. При этом для «покрытия» единицы поверхности, при приблизительно равных размерах капель жидкости в аэрозольном потоке и гранул, и соответственно приблизительно равных единичных первичных пятнах контакта при их взаимодействии с обрабатываемой поверхностью заряда, порционный массовый расход потока гранул должен превышать расход капельно-жидкого потока приблизительно в ρ_т/ρ_ж=1561,8/1020,4≈1,5 раза, т.к. в случае равных массовых расходах количество гранул будет меньше количества капель жидкости.

Для обеспечения лучших термодинамических условий сохранения капель жидкой углекислоты при выходе из распыляющей форсунки и последующем движении в аэрозольном потоке до обрабатываемой поверхности ВВ, а также - условий для получения гранул, углекислоту и транспортный агент - сжатый воздух, перед использованием целесообразно охладить.

Сущность изобретения поясняется схемой на фиг.1, на которой представлен вариант устройства для расснаряжения боеприпасов во взаимодействии с расснаряжаемым объектом.

Устройство для обеспечения предлагаемого способа содержит емкость с углекислотой 1 и источник сжатого воздуха 2, соединенные с соответствующими магистралями клапанами 3 и 4, камеру предварительного охлаждения 5 с теплообменными устройствами, клапан подачи в камеру хладагента 6, быстродействующий управляемый клапан 7 подачи жидкой углекислоты в корпус форсунки 8 посредством сопла 9, быстродействующий управляемый клапан 10 подачи в корпус форсунки сжатого воздуха, быстродействующий управляемый клапан 11 подачи жидкой углекислоты посредством сопла 12 в корпус расширительной камеры 13, снабженной на входе соплом Лаваля 14, быстродействующий управляемый клапан 15 подачи в сопло Лаваля расширительной камеры сжатого воздуха. Расснаряжаемый боеприпас 16, содержащий ВВ 17, устанавливается очком каморы напротив выходных отверстий корпуса форсунки 8 и расширительной камеры 13 с возможностью регулируемого вращения относительно собственной оси, а также управляемого продольного и углового позиционирования относительно формируемых устройством потоков - аэрозольного 18 или твердофазного (гранулы) 19 (для упрощения устройства ориентации боеприпаса на схеме не показаны).

Данная схема устройства приведена исключительно в качестве примера и не является единственно возможной для осуществления способа. Например, вместо систем управляемых быстродействующих клапанов 7, 10 и 11, 15 могут быть использованы двухходовые краны и т.п., например, многоходовые золотниковые устройства.

Способ осуществляется следующим образом (в качестве примера условно считается первичной подача на обрабатываемый объект аэрозольной струи, исходно все клапаны закрыты). При открытии клапанов 3 и 4 жидкая углекислота из емкости 1 и сжатый воздух из источника 2 поступают в теплообменные устройства камеры предварительного охлаждения 5. Одновременно часть потока углекислоты посредством клапана 6 подается во внутреннюю полость камеры, где она испаряется, обеспечивая при этом падение температуры внутри камеры до -78°C (при атмосферном давлении), за счет чего проходящие через теплообменные устройства камеры потоки сжатого воздуха и жидкой углекислоты охлаждаются. Далее открываются быстродействующие клапаны 7 и 10, благодаря чему жидкая углекислота подается в сопло 9, расположенное в корпусе форсунки 8, и одновременно в полость корпуса форсунки подается поток сжатого воздуха, в результате чего на выходе из форсунки формируется высокоскоростной аэрозольный поток жидкой углекислоты 18, взаимодействующий с открытой поверхностью ВВ 17, находящегося в корпусе боеприпаса 16. По истечении заданного интервала времени, необходимого для формирования однократного порционного аэрозольного потока с заданным массовым расходом, быстродействующие клапаны 7 и 10 закрываются, открываются клапаны 11 и 15. Предварительно охлажденная жидкая углекислота подается в полость расширительной камеры 13 посредством сопла 12. Одновременно предварительно охлажденный сжатый воздух по своей магистрали подается в сопло Лаваля 14, пройдя сквозь него, адиабатно расширяется внутри камеры, охлаждается дополнительно и приобретает сверхзвуковую скорость порядка 300-500 м/с. Выходящая из сопла 12 жидкая углекислота также дополнительно охлаждается и при эжекционном взаимодействии с потоком воздуха переходит в кристаллическое состояние с образованием потока мелких гранул, подаваемого на открытую поверхность предварительно обработанную аэрозольным потоком. По истечении заданного интервала времени, необходимого для формирования однократного порционного потока гранул с заданным массовым расходом, быстродействующие клапаны 11 и 15 закрываются, открываются клапаны 7 и 10, и цикл повторяется вплоть до полного расснаряжения боеприпаса. Перед повтором цикла боеприпас в случае необходимости может быть повернут относительно собственной оси и переориентирован. Провзаимодействовавшие с поверхностью ВВ капли аэрозольного потока углекислоты испаряются, а гранулы сублимируют с образованием газообразного CO₂. Извлекаемое из боеприпаса 16 сухое ВВ в порошкообразном состоянии 20 собирается в приемную емкость 21. Управление работой системы клапанов устройства при осуществлении способа легко может быть автоматизировано средствами пневмоавтоматики или электроавтоматики (во взрывозащищенном исполнении).

Таким образом, использование при извлечении ВВ из корпусов расснаряжаемых боеприпасов в качестве рабочего тела последовательно подаваемых разнофазных потоков углекислоты позволяет получить более простой механизм разрушения слоя ВВ, по сравнению со способом-прототипом, и в итоге получить порошкообразное сухое ВВ, пригодное к непосредственному применению, при этом предварительное охлаждение жидкой углекислоты, в свою очередь, существенно упрощает процесс получения гранул. Вследствие химической пассивности используемой в качестве рабочего тела углекислоты способ может быть использован для расснаряжения боеприпасов, содержащих в составе заряда ВВ гидрореагирующие компоненты.

Наряду с вышеотмеченными преимуществами способ имеет высокую пожаро- и взрывобезопасность, т.к. процесс осуществляется в среде охлажденного углекислого газа, получаемого при испарении капель аэрозоли жидкой углекислоты и сублимации ее гранул.

Источники информации

1. Патент РФ №2127419, F42B 33/00, C06B 21/00, 1999 г.

2. Патент РФ №2127420, F42B 33/00, C06B 21/00, 1999 г. (прототип).

Изобретение относится к способам расснаряжения подлежащих утилизации боеприпасов. Способ расснаряжения подлежащих утилизации боеприпасов с использованием в качестве рабочего инструмента для измельчения заряда взрывчатого вещества потока гранул замороженного хладоагента включает подачу на поверхность взрывчатого вещества аэрозольного потока жидкости и потока гранул углекислоты. В качестве жидкости используется углекислота, подачу потоков жидкости и гранул углекислоты осуществляют порционно и поочередно с различным массовым расходом, гранулы получают из предварительно охлажденной углекислоты, исходно находящейся в жидкой фазе. В результате при расснаряжении боеприпаса получают сухое порошкообразное взрывчатое вещество, пригодное к непосредственному применению, упрощается процесс получения гранул углекислоты, расширяется диапазон применения способа. 1 ил.

Способ расснаряжения боеприпасов, включающий подачу на поверхность взрывчатого вещества аэрозольного потока жидкости и потока гранул углекислоты, отличающийся тем, что подачу потоков жидкости и гранул углекислоты осуществляют порционно и поочередно с различным массовым расходом, причем в качестве жидкости используют углекислоту, а гранулы получают из предварительно охлажденной углекислоты, исходно находящейся в жидкой фазе.