Способ и установка для расснаряжения боеприпасов с алюминизированными гексогеносодержащими зарядами

1 Заявляемое техническое решение относится к области расснаряжения боеприпасов, преимущественно наполненных алюминизированными гексогеносодержащими взрывчатыми веществами (ВВ). Известен способ расснаряжения боеприпасов, основанный на дроблении заряда, находящегося в корпусе, водой под большим давлением путем подачи ее через вращающиеся сопла на неподвижное ВВ или через сопла, установленные стационарно, а ВВ при этом вращается относительно сопел, причем вода имеет температуру ниже температуры плавления ВВ (Германия, п.4010757, F 42D 5/04, 1991 г. - прототип). Этот способ пригоден дня извлечения зарядов из боеприпасов, однако, в нем не уточнен основной технологический параметр процесса вымывания - это давление струи воды, при котором ведется извлечение ВВ из корпуса боеприпаса. Кроме того, этот способ не обеспечивает необходимый заданный температурный режим для ведения процесса вымывания боеприпасов с алюминизированными гексогеносодержащими боеприпасами, а также не решает вопрос о контроле температуры получаемой смеси "ВВ- вода". Известно оборудование для осуществления процесса расснаряжения боеприпасов, включающее установку высокого давления, приводные устройства, механизм подачи воды высокого давления, систему отвода и разделения вымытой смеси "ВВ-вода" и систему управления,основным узлом которого является вращающийся и подвижный в осевом направлении полый вал с водоподводящим каналом внутри, на конце этого вала, обращенного к ВВ, расположены радиальные и осевые сопла, дополнительно к соплам на конце вала расположена режущая кромка (нож) (Германия, п.4010757, F 42D 5/04, 1991 г. - прототип). Один из основных недостатков известного устройства - это отсутствие механизма, обеспечивающего необходимый температурный режим и его контроль при ведении процесса вымывания из боеприпасов с алюминизированными гексогеносодержащими зарядами. Другим недостатком является то, что режущую кромку, расположенную на конце полого вала и обращенную к ВВ, для гексогеносодержащих зарядов, обладающих повышенной чувствительностью к трению, из условий безопасности использовать нельзя. Основной задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности и экологической чистоты техпроцесса, интенсификация процесса вымывания, снижение энергоемкости технологического оборудования. Единым техническим результатом, достигнутым при реализации группы изобретений,является устранение повышения температуры смеси извлекаемого ВВ с водой выше критиче 001061 2 ской, вызывающей реакцию окисления алюминия, входящего в состав этого ВВ, что делает процесс вымывания опасным. Указанный технический результат по объекту "способ" достигается тем, что извлечение ведут путем воздействия на поверхность ВВ центральной и периферийной струями воды или воды с целевыми добавками под давлением 250300 МПа через форсунку с соплами с одновременной подачей в зону вымывания охлаждающей жидкости, например, воды или воды с целевыми добавками, а образующуюся смесь "ВВвода" собирают в емкость и постоянно измеряют ее температуру с помощью датчика, установленного в емкости, в случае превышения температуры смеси заданного значения прекращают подачу воды высокого давления. В процессе вымывания корпус боеприпаса совершает вращательное движение, а полая штанга с форсунками и трубопроводом высокого давления перемещается только в осевом направлении. Для поддержания необходимого температурного режима работы подачу охлаждающей жидкости производят в количестве, в 2-3 раза превышающем расход воды высокого давления. При решении вопросов расснаряжения боеприпасов, в частности, боеприпасов с алюминизированными гексогеносодержащими разрывными зарядами, основные технологические параметры процесса вымывания, давление струи воды и температура получаемой смеси "ВВвода" играют решающую роль при определении производительности, энергоемкости, безопасности и экологической чистоты ведения процесса вымывания ВВ из корпуса боеприпаса. Практические исследования показали, что возможно вести процесс вымывания заряда при давлениях струи воды до 100 МПа. Однако для нормального ведения процесса вымывания при заданной производительности извлечения ВВ требуется большой расход воды (60-150 л/мин),а это возможно осуществить на энергоемких установках высокого давления (100 кВт и выше), кроме того, для этого количества воды потребуются значительные производственные площади под оборудование для ее очистки. Значительно интенсивнее идет процесс вымывания при давлениях струи воды 250-300 МПа и с мощностью установок, создающих это давление, не более 35 кВт при расходе воды 2,55 л/мин. Вымывание заряда боеприпаса ведут струями воды высокого давления через форсунку с двумя соплами, одно сопло предназначено для вымывания центрального более плотного столба заряда, имеющего небольшой диаметр, а второе сопло вымывает всю остальную периферийную часть заряда, имеющую меньшую плотность. При этих давлениях за счет воздействия струи высокого давления о заряд и корпус боеприпаса идет выделение тепла, получаемая смесь "ВВ-вода" и корпус боеприпаса разогреваются до интервала температур 60-80 С. 3 Для боеприпасов, имеющих в качестве разрывного заряда только плавкие компоненты,например тротил и не содержащие алюминий,тепловое воздействие на ВВ при вымывании в указанном выше интервале температур существенного значения не имеет, процесс извлечения идет достаточно безопасно, а ВВ не теряет своих потребительских свойств. Для боеприпасов,наполненных алюминизированными гексогеносодержащими зарядами, температурное воздействие на ВВ с точки зрения безопасности ведения процесса вымывания играет существенную роль. При гидродинамическом вымывании ВВ струей воды высокого давления происходит процесс разрушения заряда на частицы алюминия и гексогена с флегматизатором. В результате воздействия струи высокого давления, а также интенсивной турбулизации и перемешивания полученной смеси "ВВ-вода" возможно частичное разрушение защитной окисной пленки частиц алюминия. В процессе контакта таких частиц с водой не исключена вероятность протекания экзотермической реакции окисления с образованием гидрооксида алюминия Аl(ОН)3, который под воздействием температуры разлагается с образованием оксида алюминия и водорода: 2 Аl + 3 Н 2O = Аl2 О 3+ 3 Н 2 + 940 кДж/мол. Заметная химическая активность алюминия проявляется при температурах выше 50 С,причем, чем выше температура, тем интенсивнее идет реакция, которая в конечном итоге становится неуправляемой. Выделяющийся при реакции окисления водород также может создать взрывоопасные водородовоздушные смеси. Кроме того, в состав гексогеносодержащих зарядов входит флегматизатор (церезин со стеарином), который в интервале этих температур претерпевает структурные изменения, связанные с их размягчением и подплавлением. Это приводит к резкому снижению фильтрующей способности материалов, используемых для последующей после вымывания фильтрации в установке разделения смеси "ВВ-вода". Для обеспечения безопасного интервала температур (40-45 С) в зону вымывания ВВ подают охлаждающую жидкость в количестве, в 23 большем количества воды высокого давления. Такое соотношение охлаждающей жидкости и воды высокого давления (установлено экспериментально) обеспечивает выбранный температурный режим, обеспечивающий безопасность ведения процесса вымывания. В этом случае даже суммарный расход охлаждающей воды и воды высокого давления (10-15 л/мин) будет значительно меньше, чем расход воды, необходимый для ведения процесса вымывания при давлении ниже 100 МПа (60-150 л/мин). Вымывание заряда и охлаждение полученной смеси "ВВ-вода" производится водой или водой с целевыми добавками, например:- антифризами, исключающими замерзание рабочей и охлаждающей жидкостей в зимнее время (например, этиленгликоль);- ингибиторами, веществами, понижающими скорость реакции алюминия с водой (солями хрома IV, фосфатами, фторидами и их комбинациями);- высокомолекулярными добавками для лучшего формирования струи высокого давления (полиоксидэтилен). После разделения смеси "ВВ-вода" воду очищают в системе очистки воды с замкнутым водооборотом, а очищенную воду используют не только для создания струи высокого давления, но и в качестве охлаждающей жидкости в процессе вымывания. Заявляемый способ извлечения ВВ из корпуса боеприпаса реализует установка, включающая узел крепления боеприпаса, привод вращения боеприпаса, трубопровод высокого давления, смонтированный в полой штанге и подвижной в осевом направлении, на конце которой, обращенном к ВВ, установлена форсунка с соплами, привод перемещения полой штанги,установку высокого давления, камеру для приема смеси "ВВ-вода", устройство разделения смеси и систему управления установкой. Конструктивные особенности установки заключаются в следующем:- форсунка для подачи струй высокого давления снабжена соплами, расположенными под углом и асимметрично относительно продольной оси штанги;- полая штанга дополнительно оснащена форсункой для подачи охлаждающей жидкости;- дополнительная форсунка установлена сзади форсунки высокого давления;- водоподводящие каналы дополнительной форсунки расположены симметрично и под углом 15-45 относительно оси полой штанги;- водоподводящие каналы дополнительной форсунки и сопла форсунки высокого давления расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.- трубопровод высокого давления расположен внутри полой штанги;- полая штанга использована в качестве трубопровода охлаждающей жидкости;- полая штанга, снабженная форсунками,может быть установлена аксиально или со смещением относительно продольной оси боеприпаса;- камера для приема смеси "ВВ-вода" снабжена датчиком температуры, связанным с блокирующим устройством системы управления установкой. Конструктивные особенности форсунки,подающей рабочую жидкость высокого давления:- расположение сопел асимметрично относительно продольной оси полой штанги связано с тем, что выполнить малогабаритную и ком 5 пактную форсунку, которая проходила бы через узкое очко боеприпаса, возможно только при установке сопел по разные стороны этой оси,причем одно сопло (нижнее), вымывающее центральный канал боеприпаса, устанавливается ближе к оси, а второе (верхнее), вымывающее периферийную часть боеприпаса, устанавливается от оси дальше;- расположение сопел под углом к оси полой штанги позволяет значительно расширить функциональные возможности сопел при вымывании заряда из боеприпаса, процесс вымывания идет по образующей конуса, при этом струей воды высокого давления захватывается довольно большой фронт ВВ, процесс обеспечивает полное вымывание боеприпаса с достаточной производительностью; при другой установке сопла, например, вдоль оси полой штанги,будет вымываться малый слой заряда, процесс вымывания не обеспечит нужной производительности. Симметричное расположение водоподводящих каналов в дополнительной форсунке и под углом 15-40 к продольной оси полой штанги обеспечивает равномерную подачу охлаждающей жидкости на поверхность вымываемого заряда. Разброс числовых значений по углу в расположении каналов определяется калибром боеприпаса и отрабатывается экспериментально. Предлагаемое расположение водоподводящих каналов дополнительной форсунки и сопел форсунки высокого давления во взаимно перпендикулярных плоскостях обеспечивает подачу охлаждающей воды на срез заряда в свободную зону, не занятую струей воды высокого давления. В этом случае полая штанга с двумя форсунками на конце (основной и дополнительной) должна совершать только осевое перемещение, а вращаться должен корпус боеприпаса. При вращающейся форсунке высокого давления(как указано в прототипе) струи воды будут создавать круговой факел воды, который будет отталкивать охлаждающие струи воды от вымываемого среза заряда. Струи воды высокого давления, выходящие из сопел, имеют определенный запас энергии, обеспечивающий вымывание заряда,имеющего определенный ("критический") диаметр за один проход форсунки по всей длине боеприпаса. В этом случае полая штанга, снабженная форсунками, может быть установлена аксиально относительно продольной оси боеприпаса. Боеприпасы, у которых диаметр заряда больше "критического" (крупнокалиберные боеприпасы), вымываются за несколько проходов,при этом полая штанга с форсунками смещается относительно оси боеприпаса при каждом последующем проходе форсунок. Таким образом можно вымывать боеприпасы с неограниченным диаметром. 6 Установка расснаряжения боеприпасов иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид установки; на фиг. 2 - расположение полой штанги с форсунками (основной и дополнительной) в корпусе боеприпаса; на фиг. 3 - взаимное расположение сопел и водоподводящих каналов; на фиг. 4 - угловое расположение водоподводящих каналов. Установка для расснаряжения боеприпасов с алюминизированными гексогеносодержащими зарядами (фиг. 1) содержит станину 1, на которой смонтирован узел 2 крепления боеприпаса,привод 3 его вращения, привод 4 осевого перемещения полой штанги 5, камера 6 для приема смеси "ВВ-вода" с датчиком 7 температуры,связанным электрической связью с системой управления 8. На конце полой штанги 5 расположена дополнительная форсунка 9, а впереди ее - форсунка 10 высокого давления, соединенная с трубопроводом 11 высокого давления и смонтированным внутри полой штанги 5. Трубопровод 11 соединен с компрессором 12 высокого давления. Устройство 6 для приема смеси"ВВ-вода" соединено трубопроводом 13 с установкой 14 разделения смеси, которая, в свою очередь, соединена трубопроводом с системой 15 очистки воды. Система 15 очистки воды соединена трубопроводом 16 с компрессором 12 высокого давления и полой штангой 5. Таким образом, закольцованная сеть трубопроводов образует систему замкнутого водооборота. Форсунка 10 высокого давления (фиг. 2) включает в себя подводящие каналы 17 с технологической заглушкой 18 и два сопла 19 и 20 с поджимной гайкой 21. Сопло 19 расположено ниже и под углом к оси полой штанги 5 и предназначено для вымывания центрального канала(D ц.к.) заряда. Сопло 20 вымывает остальную периферийную часть заряда и расположено под углом и выше оси штанги. Дополнительная форсунка 9 (фиг. 3 и 4) подачи охлаждающей воды снабжена водоподводящими каналами 22,установленными во взаимно перпендикулярных плоскостях к соплам 19 и 20 основной форсунки 10. Установка для расснаряжения боеприпасов(фиг. 1) работает следующим образом. Подготовленный к расснаряжению боеприпас устанавливают на установку донной частью в узел крепления 2. Со стороны очка боеприпас поджимают с помощью механизма поджима (на схеме не показан), соединенного с камерой 6 для приема смеси. Включается привод 3 вращения изделия. Одновременно в форсунку 10 подается вода под высоким давлением, а в форсунку 9 - охлаждающая жидкость. Включается привод 4 осевого перемещения полой штанги 5,которая вместе с форсунками 9 и 10 перемещается с заданной скоростью. Производится вымывание заряда боеприпаса струей воды высо 7 кого давления с одновременным охлаждением до заданной температуры корпуса боеприпаса и получаемой смеси "ВВ-вода". Смесь ВВ-вода" поступает в камеру 6 для приема смеси, где контролируется ее температура датчиком 7. При превышении заданной температуры (40-45 С) срабатывает блокировка системы управления 8,которая отключает высокое давление и отводит полую штангу 5 в исходное положение. Из устройства 6 смесь по трубопроводу 13 поступает в установку 14 разделения смеси, где ВВ отделяется от воды, снимается с фильтров и направляется на переработку и приготовление взрывчатых составов заданной рецептуры. Вода по трубопроводу перекачивается в систему 1 очистки воды, где очищается, а затем по трубопроводу 16 возвращается на установку 12 высокого давления и на охлаждение. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ расснаряжения боеприпасов с алюминизированными гексогеносодержащими зарядами, основанный на извлечении взрывчатого вещества из корпуса воздействием струи жидкости высокого давления путем подачи ее через форсунку, подвижную в осевом направлении, с последующим сбором и разделением смеси взрывчатого вещества и воды, отличающийся тем, что вымывание взрывчатого вещества ведут путем воздействия на него центральной и периферийной струями воды под давлением 250-300 МПа через форсунку с соплами с одновременной подачей в зону вымывания охлаждающей жидкости через водоподводящие каналы дополнительной форсунки, при этом расход охлаждающей жидкости в 2-3 раза больше расхода воды высокого давления, кроме того, постоянно измеряют температуру извлекаемой смеси взрывчатого вещества и воды с помощью датчика, связанного с блокирующим устройством системы управления установкой и в случае превышения заданного значения температуры 8 смеси прекращают подачу воды высокого давления. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вымывание взрывчатого вещества и охлаждение смеси ведут водой или водой с целевыми добавками. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости используют воду системы очистки воды с замкнутым водооборотом. 4. Установка для расснаряжения боеприпасов, содержащая узел крепления боеприпаса,привод вращения боеприпаса, подвижную в осевом направлении полую штангу с форсункой на конце, обращенной к взрывчатому веществу,привод осевого перемещения полой штанги,камеру для приема смеси взрывчатого вещества и воды, установку высокого давления и систему управления, отличающаяся тем, что форсунка высокого давления снабжена соплами, расположенными под углом и асимметрично относительно продольной оси полой штанги, внутри которой смонтирован трубопровод высокого давления, а полая штанга использована в качестве трубопровода охлаждающей жидкости и оснащена дополнительной форсункой для подачи этой жидкости в зону вымывания взрывчатого вещества, установленной сзади форсунки высокого давления и снабженной водоподводящими каналами, расположенными симметрично и под углом 15-45 к оси полой штанги, при этом водоподводящие каналы и сопла форсунки высокого давления расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, кроме того, полая штанга установлена аксиально или со смещением относительно оси боеприпаса. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем,что камера приема смеси взрывчатого вещества и воды снабжена датчиком температуры, связанным с блокирующим устройством системы управления установкой.