Линия выжигания элементов боеприпасов Российский патент 2024 года по МПК F42D5/04 F42B33/04 

Изобретение относится к расснаряжению боеприпасов (БП), содержащих заряд взрывчатого вещества (ВВ), капсюльных втулок, трассеров, воспламенителей, пороха и отходов ВВ.

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

В настоящий момент на базах и складах накоплено значительное количество БП различных типов, снятых с вооружения или непригодных к применению по причине истечения сроков хранения. Учитывая общее количество таких БП, а также сложности, возникающие с их хранением, на одно из первых мест выходит проблема ликвидации подобных БП. Проблема ликвидации БП имеет две стороны: осуществление экономически целесообразных методов утилизации, сводящих к минимуму материальные затраты, в том числе, и на транспортировку БП от хранилищ до мест их утилизации, и максимально эффективное использование ценного сырья, из которого эти БП изготовлены. Утилизация вторичного сырья является важным ресурсосберегающим направлением в условиях все нарастающего дефицита природных ресурсов и, учитывая, что большинство БП, подлежащих уничтожению, содержат в себе большое количество ценных материалов, таких как высококачественные стали и цветные металлы, можно сделать вывод о необходимости и актуальности разработки, в том числе, и методов утилизации БП.

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.

Среди применяемых способов расснаряжения БП метод выжигания ВВ из металлического корпуса имеет большие преимущества:

1. Экологическое преимущество в том, что хотя в первой фазе горения ВВ (по модели Зельдовича-Беляева) токсичных продуктов - оксидов углерода азота, цианистых соединений - может образоваться больше, чем при их детонации, но во второй фазе в условиях доступа кислорода эти продукты доокисляются.

2. При сжигании ВВ в БП остаются вторичные продукты утилизации, например, лом черного и цветных металлов.

3. При сжигании отсутствуют разрушения, вызываемые фугасным действием взрыва.

4. При утилизации боеприпасов сжиганием на площадке ведения работ не образуется воронок, что исключает необходимость выполнения дополнительных работ по рекультивации и планированию площадки.

Так, например, известна линия выжигания снарядов и элементов боеприпасов, поступающих на линию в цилиндрической оболочке с открытым верхом и низом, содержащая транспортер, на котором в вертикальном положении располагаются БП с прямым доступом к ВВ через верхнее отверстие в БП, нагретое до температуры не ниже 500°С металлическое тело в виде шара или цилиндра, опускаемое под действием собственного веса сверху в полость, заполненную ВВ, для непосредственного воздействия нагретого металлического тела на поверхность заряда ВВ и обеспечения горения ВВ, устройство сбора металлических корпусов без ВВ, направляющее эти корпуса в сборник (RU 2104471, F42B 33/06, F42D 5/04, С06В 21/00, опубл. 10.02.1998 г.).

Это решение принято в качестве прототипа для заявленного решения.

Как указано в этом патенте, возможно воздействие нагретых металлических тел на поверхность промежуточного воспламенительного заряда (например, капсюль-воспламенитель, искра, специальный реактив или лазерный луч), который служит для инициирования реакции горения.

Недостаток данного известного решения заключается в сложности конструкции линии. В линии БП выстаиваются в вертикальные колонны с учетом того, что используются только БП в цилиндрической металлической оболочке с открытым верхом и низом. Подразумевается, что нагретый до 500°С шар или цилиндр будет опускаться в выстроенном сквозном канале БП и выжигать порох по очереди снаряд за снарядом. Но при этом шар или цилиндр должны быть разогретыми и поддерживать эту температуру на всем протяжении спуска по колонне. То есть в этой линии должна присутствовать каркасная конструкция, в которой формируются колонны и размещены транспортеры подвода БП и удаления металлических корпусов после выжигания. Процесс выжигания, то есть сгорания пороха артиллерийских снарядов сопровождается выделением горячих продуктов сгорания, а при непрерывном процессе многочисленного выжигания многих снарядов тепловое воздействие настолько сильно, что может повредить эту каркасную конструкцию. Такая линия становится небезопасной по состоянию ее живучести.

Другой недостаток заключается в том, что размер шара или цилиндра необходимо подбирать так, чтобы при прохождении отверстий в корпусе это тело, во-первых свободно опускалось под собственным весом, во-вторых - не заклинивалось и не изменяло траекторию спуска и третье - тело должно быть постоянно нагрето до заданной температуры. Таким образом, эффективность и функциональность линии прямо зависит от этого разогретого тела и от того, как точно и соосно БП выстроены в колоннах.

При этом нельзя забывать, что при горении пороха проявляется динамика роста давления, приводящаяся в направленном распространении продуктов сгорания. Это приводит к тому, что на нагретое тело будет действовать давление от выделяющихся продуктов сгорания, которое может не носить уравновешенный характер по отношению к самому телу.

Как правило, например артиллерийский снаряд (артиллерийский выстрел), содержит корпус снаряда, заполненный ВВ (порох) и несущий на конце взрыватель (с дополнительным или без него детонатором) в режиме применения или холостую пробку в режиме хранения. Дно такого корпуса глухое и не подразумевает возможность его высверливания, особенно, если полость корпуса заполнена ВВ. К таким снарядам относятся цельнокорпусные конструкции, корпусы с винтового головкой. Корпусы с переходной втулкой. Эти типы снарядов относятся к массово применяемым.

Но именно эти типы БП не могут быть расснаряжены на известной линии.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции линии выжигания БП при обеспечении гарантированной и безопасности надежности процесса выжигания.

Указанный технический результат достигается тем, что линия выжигания элементов боеприпасов, к которым относятся капсюльные втулки, трассеры, воспламенители, пороха и отходов взрывчатых веществ, содержит смонтированный в отдельном защитном помещении роликовый конвейер для проверки предназначенных для выжигания изделий и подачи их на стол поста группирования в технологические комплекты, рядом со столом расположен начальный участок цепного конвейера, введенный внутрь защитного помещения через технологический проем в стене и выполненный с лотками, следующий за начальным участком цепного конвейера участок протянут на открытом воздухе на открытой площадке и введен через технологический проем в огражденный монолитным железобетоном канал, а так же газовая горелка в зоне входа цепного конвейера в указанный канал для поджигания пороха в перемещаемых перед ней лотках, при этом цепной конвейер оснащен лотками для перемещения в этом канале в сторону ямы сбора обработанных изделий, в лотках через один размещены технологический комплект изделий и порох.

При этом на дне ямы в отдельной металлической емкости организован костер для дожигания поступающих из лотков обработанных изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что линия выжигания снарядов, содержит смонтированный в отдельном защитном помещении на открытой площадке роликовый конвейер для проверки предназначенных для выжигания снарядов и подачи их на стол поста для извлечения из очка каждого снаряда холостой пробки и размещения в нем воспламенительного состава, рядом со столом расположен начальный участок цепного конвейера, введенный внутрь защитного помещения через технологический проем в стене и выполненный с стаканообразными лотками для укладки в каждый из них снаряда с обращенным вверх очком, следующий за начальным участком цепного конвейера участок протянут на открытом воздухе на открытой площадке и введен через технологический проем в огражденный монолитным железобетоном канал, а так же газовая горелка в зоне входа цепного конвейера в указанный канал, являющийся камерой выжигания, для поджигания воспламенительного состава в каждом перемещаемом перед ней снаряде, при этом цепной конвейер выполнен с возможностью перемещения стаканообразных лотков в сторону ямы сбора обработанных изделий.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг. 1 - блок-схема линии выжигания пороховых БП;

фиг. 2 - поперечное сечение А-А по фиг. 1.

Согласно настоящему изобретению, рассматриваются новая конструкция линии выжигания элементов боеприпасов и снарядов, которая организована на открытой площадке/площадке уничтожения (расснаряжения). Площадка обвалована со всех сторон валом с высотой 3 м.

Линия автоматического непрерывного выжигания снарядов и элементов боеприпасов (порохов, капсюльных втулок, трассеров и отходов ВВ) организована по принципу поточного производства конвейерного типа с горизонтальной ориентацией конвейеров.

Для обоих вариантов исполнения линия выжигания элементов боеприпасов и снарядов выстроена в одном структурном алгоритме (фиг. 1). На площадке организовано защитное помещение 1 из бетонных/железобетонных блоков, в одной стенке 2 которого выполнен технологический проем 3. Как вариант исполнения, защитное помещение, предназначенное для укрытия персонала и проведения работ по извлечению элементов боеприпасов из тары, может быть выполнено из листового металла толщиной 1 мм и оборудовано, со стороны локализатора 4, защитным экраном/стеной из блоков ФСБ-6. Технологический проем защитного экрана оборудован шибером 5 (шиберная задвижка) из листовой стали толщиной 30 мм.

Внутри этого помещения расположен роликовый конвейер 6, на который выкладываются снаряды или элементы боеприпасов или ящики с этими изделиями и на котором проводится проверка этих предназначенных для выжигания изделий на состояние. С этого конвейера 6 изделия подаются расположенный рядом стол 7 поста. На этом столе проводят операции ручного извлечения из очка каждого снаряда холостой пробки или проводятся работы по группированию элементов боеприпасов в технологические комплекты/технологические сборки. Под комплектом или сборкой в данном случае понимается сортировка элементов боеприпасов по категориям и раскладка их по отдельным кучкам.

Стол 7 поста оборудован бортами высотой 50 мм, длина - 1,5 м, ширина - 1 м, высота - 0,8 м. Стол покрыт токопроводящим материалом, покрытие заземлено с двух диаметрально противоположных сторон.

Через технологический проем 3 в стене 2 защитного помещения внутрь этого помещения введен начальный участок 8 цепного конвейера 9 так, что он примыкает к столу 7 и позволяет либо снаряды, либо технологические сборки элементов боеприпасов перекладывать в емкости, закрепленные на этом цепном конвейере. Цепной конвейер выполнен открытым с управляемым приводом перемещения этих емкостей.

За стеной 2 защитного помещения 1 цепной конвейер 9 протянут на открытом участке 10 площадки, а далее через технологический проем в стене 11 огражденного монолитным железобетоном локализатора 4 (бункер) проходит по каналу 12 (фиг. 2) в сторону ямы 13, являющейся приемником прошедших выжигание изделий. Этот канал 12 является камерой выжигания снарядов, снаряженных гексогеном, или элементов боеприпасов методом выжигания ВВ, и предназначена для защиты работников, а также зданий и сооружений предприятия от поражающего действия возможного взрыва боеприпаса при операциях по выжиганию. Технологический проем входа цепного конвейера в бункер оборудован шибером (шиберная задвижка) из листовой стали толщиной 30 мм.

Яма 13 представляет собой заглубленную часть локализатора 4 и предназначена для сжигания элементов боеприпасов и приема выжженных корпусов снарядов. Над ямой и по ее периметру организовано сплошное металлическое ограждение с высотой 1,6 м. Общая глубина ямы с учетом ограждения - 6,6 метра. Яма локализатора снабжена металлической лестницей для спуска в нее. По всему периметру яма оборудована металлическим листом - теплоотражателем. Для локализации места горения элементов боеприпасов в яме устанавливается дополнительная емкость для сжигания элементов (не показана). Эта дополнительная емкость представляет собой металлический короб с шириной сторон 0,9 м и высотой 1,27 м, сваренный из стального листа толщиной 30 мм.

На входе в локализатор размещена горелка, используемая для поджигания пороха или воспламенительной смеси.

Данная линия используется как для выжигания ВВ в снарядах, так и для выжигания элементов боеприпасов. В первом случае емкости на цепном конвейере выполнены в виде стаканообразных лотков, которые используются для укладки в каждый из них снаряда с обращенным вверх очком, то есть с опиранием дна снаряда в дно лотка. Во втором случае емкости выполнены в форме лотков (плоских лотков), при этом в лотках через один размещаются технологический комплект изделий/технологическая сборка и порох. В таком порядке лотки перемещаются в сторону ямы 13 по каналу 12 выжигания локализатора 4.

Функционирование линии при выполнении работ по выжиганию (расснаряжению) капсюльных втулок, трассеров, воспламенителей, порохов, отходов ВВ.

По команде руководителя работ разжигается костер в яме локализатора. Для этого в металлическую дополнительную емкость в яме складываются сухие дрова, отходы пиломатериалов, деревянные вкладыши от тары. Для разжигания костра используется бумага, промасленная ветошь, древесные стружки, щепа и дрова. Зажигание костра производится при помощи факела через загрузочное окно в яме.

Элементы боеприпасов в таре с помощью тележки технологической или тачки-медведки ТМ-0,5 подводится к роликовому конвейеру и по нему подаются к технологическому столу. На роликовом конвейере производится вскрытие тары и извлечение элементов боеприпасов на технологический стол поста. Извлеченные из тары элементы боеприпасов укладываются в технологические сборки и раскладываются на технологическом столе поста.

После разогрева ямы сборки элементов боеприпасов и порох с технологического стола поочередно загружаются в лотки цепного конвейера, при этом перед каждой загрузкой в лотки элементов боеприпасов в предыдущий лоток укладывается 5 кг пороха.

Лотки с поочередно загруженными элементами боеприпасов и порохом перемещаются в сторону технологического проема 11 и при прохождении этого проема попадают под действием пламени горелки. Происходит воспламенение пороха в лотке, которое воздействует на элементы боеприпасов в следующем за ним лотке. Под действием пламени происходит выжигание ВВ. Следующий лоток с порохом воспламеняется и оказывает выжигающее действие на элементы боеприпасов в предыдущем лотке и на элементы боеприпасов в следующим за ним лотке. Таким образом, на каждый лоток с элементами боеприпасов воздействует пламя от двух лотков с порохом.

Традиционно метод выжигания ВВ в элементах боеприпасов основан на способе прямого воспламенения ВВ с использованием легковоспламеняющихся жидких углеводородов (бензина, керосина). Но известный способ требует для поддержания горения свободного доступа кислорода воздуха, поэтому сжигание ВВ можно производить в камерах только небольшого объема. При этом такое выжигание экономически не выгодно. Так как как требует большого расхода углеводородного топлива и необходимость подачи кислорода в зону факела пламени.

В заявленном решении отсутствует прямое воздействие пламени на ВВ на элементы боеприпасов. Использован технический прием поджига пороховых зарядов, которые расположены с двух сторон от выжигаемых изделий. Жидкий углеводород использован только для поджигания пороха.

В конце рабочей смены в яме сжигается 50 кг порохов для обеспечения надежного расснаряжения ранее поданных в нее элементов боеприпасов. Эта операция необходима в качестве контрольной, так как в лотках сборки элементов лежат навалом, то есть, есть такие элементы, которые укрыты поверх лежащими другими элементами. Именно для таких укрытых элементов боеприпасов применяется дожигание в яме.

После полного остывания ямы (как правило, на следующий день) производится пролив ямы водой и извлечение корпусов расснаряженных элементов боеприпасов. Производится контроль корпусов элементов боеприпасов на отсутствие следов горючих материалов и упаковка металлолома в тару.

Функционирование линии при выполнении работ по выжиганию ВВ из снарядов, снаряженных A-IX-II (смесь гексогена, алюминиевой пудры и воска).

По команде руководителя зажигается факел газовой горелки.

На роликовом конвейере производится вскрытие тары и извлечение снарядов на технологический стол. Из очка снаряда вывинчивается холостая пробка.

В гнездо под взрыватель каждого снаряда засыпается воспламенительный состав, вставляется 1-2 пороховые трубки и снаряд подается с технологического стола на ложементы (стаканообразные лотки) цепного конвейера. В лотках снаряд располагается вертикально ориентированным. При этом все снаряды на цепном конвейере уложены дистантно по отношению друг к другу. Включается цепной конвейер и по монитору системы видеонаблюдения контролируется процесс горения ВВ в снарядах.

В снаряде, двигающемся на цепном конвейере под газовой горелкой, воспламеняется уложенная в гнездо (очко) снаряда пороховая трубка, инициирующая воспламенение воспламенительного состава, от которого загорается ВВ.

Двигаясь по каналу локализатора происходит полное выгорание ВВ из снаряда. По изображению, полученному с камеры, установленной на выходе из кабины, контролируется прекращение горения ВВ в снаряде. В случае продолжения горения останавливается конвейер и выдается команда на уменьшение скорости подачи цепи конвейера.

При использовании метода выжигания ВВ в снарядах важную роль играет выбор способа воспламенения ВВ. Известный и широко применяемый для утилизации снарядов способ прямого воспламенения ВВ с использованием легковоспламеняющихся жидких углеводородов (бензина, керосина) по ряду причин не является оптимальным. Указанный способ применим только в тех случаях, когда есть доступ к открытому срезу ВВ (очку) достаточно большой поверхности. А в снарядах это отверстие имеет небольшой размер, поэтому пламя действует в большей части на разогрев стального корпуса. При этом этот известный способ требует для поддержания горения свободного доступа кислорода воздуха, поэтому сжигание ВВ можно производить в камерах только небольшого объема. Он практически неприменим для утилизации артиллерийских снарядов (из-за относительно небольшого диаметра очка под взрыватель), тем более - сложных конструктивных боеприпасов, таких как, например, окончательно снаряженные боеприпасы сложной формы, содержащие в своем составе взрывательные устройства, кассетные боеприпасы с неразборными вкладными элементами, содержащими жидкий наполнитель, ВВ и взрыватель, разовые бомбовые кассеты и контейнерные фронтовые блоки и т.д. (Пизаев А.О., Козлов А.Д., Сидоров М.И. «Разработка технологии утилизации боеприпасов методом сжигания их наполнения (BB)» // Актуальные проблемы утилизации ракет и боеприпасов: Сб. докладов YIIT Международной научно-техн. конф. М, Изд-во ФКП «НИИ «Геодезия», 2012, стр. 329-343 или Феодоритов М.И., Фильчаков А.А., Ткаченко Ю.В. «Динамические методы ликвидации взрывоопасных устройств с использованием утилизированных ВВ» // Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов: Сб. докладов III Международной научно-техн. конф., М, ВПК, 1999, стр. 167-170).

В заявленном решении отсутствует прямое воздействие пламени на ВВ в снаряде. Использован технический прием поджига воспламенительной смеси, предварительно уложенной в очко снаряда, через инициатор - пороховой заряд в трубке. В этом случае размер очка снаряда не играет роли, равно как и отсутствует необходимость подачи кислорода в зону выгорания ВВ.

Окончательно выгоревшие снаряды, проходя по конвейеру, подаются в яму.

После полного остывания их (как правило, на следующий день) производится пролив ямы водой и извлечение корпусов расснаряженных снарядов при помощи электромагнита и автокрана.

Производится контроль корпусов снарядов на отсутствие следов взрывчатых материалов. После проверки на безопасность при помощи щупа из цветного металла проверяется корпус снаряда на отсутствие ВВ.

При обнаружении корпусов боеприпасов, в камере которых не полностью выгорели ВВ, пороха или ПТС, они передаются на повторное расснаряжение.

Настоящее изобретение позволяет создать конструктивно упрощенную линию выжигания БП, которая экономически с позиции расхода энергоносителей выгодна и рентабельна, но позволяет при этом обеспечить гарантированную безопасность процесса выжигания и надежности. Упрощение достигнуто за счет разворачивания структурной схемы линии из вертикальной в горизонтальную.

Изобретение относится к области расснаряжения боеприпасов, а именно к линии выжигания элементов боеприпасов. Линия выжигания элементов боеприпасов, к которым относятся капсюльные втулки, трассеры, воспламенители, пороха и отходов взрывчатых веществ содержит смонтированный в отдельном защитном помещении роликовый конвейер для проверки предназначенных для выжигания изделий и подачи их на стол поста группирования в технологические комплекты. Рядом со столом расположен начальный участок цепного конвейера, введенный внутрь защитного помещения через технологический проем в стене и выполненный с лотками. Следующий за начальным участком цепного конвейера участок протянут на открытом воздухе на открытой площадке и введен в огражденный монолитным железобетоном канал. Газовая горелка расположена в зоне входа цепного конвейера в указанный канал для поджигания пороха в перемещаемых перед ней лотках. Цепной конвейер оснащен лотками для перемещения в этом канале в сторону ямы сбора обработанных изделий. В лотках через один размещены технологический комплект изделий и порох. Технический результат заключается в упрощении конструкции линии выжигания боеприпасов при обеспечении гарантированной безопасности и надежности процесса выжигания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Линия выжигания элементов боеприпасов, к которым относятся капсюльные втулки, трассеры, воспламенители, пороха и отходов взрывчатых веществ, характеризующаяся тем, что содержит смонтированный в отдельном защитном помещении роликовый конвейер для проверки предназначенных для выжигания изделий и подачи их на стол поста группирования в технологические комплекты, рядом со столом расположен начальный участок цепного конвейера, введенный внутрь защитного помещения через технологический проем в стене и выполненный с лотками, следующий за начальным участком цепного конвейера участок протянут на открытом воздухе на открытой площадке и введен в огражденный монолитным железобетоном канал, а также газовая горелка в зоне входа цепного конвейера в указанный канал для поджигания пороха в перемещаемых перед ней лотках, при этом цепной конвейер оснащен лотками для перемещения в этом канале в сторону ямы сбора обработанных изделий, в лотках через один размещены технологический комплект изделий и порох.

2. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что на дне ямы в отдельной металлической емкости организован костер для дожигания поступающих из лотков обработанных изделий.