СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ ДЫМНЫХ ПОРОХОВ МЕТОДОМ ПОДРЫВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
ELIMINATION METHOD OF SMOKE POWDERS BY MEANS OF BLASTING METHOD USING EXPLOSIVE AS PRIMER

Изобретение относится к области уничтожения дымных ружейных порохов (ДРП) и может быть реализовано в качестве способа по уничтожению дымного ружейного пороха дымных ружейных порохов подрывом с использованием в качестве средства инициирования взрывчатых веществ.
Дымный порох представляет собой зерненную механическую смесь состава, мас.%: селитра - 75, сера - 10, уголь древесный - 15, где селитра - окислитель, уголь древесный - горючее, сера - основное пластичное вещество для придания механической прочности зерна также является горючим.
По истечении срока годности и в процессе изготовления дымных порохов отходы подлежат уничтожению замачиванием или сжиганием.
Эти способы утилизации дымного пороха является экономически невыгодным требует определенные затраты и время на подготовку.
На данный момент имеются различные разработки в области утилизации [2, 3]. Известна технологическая линия утилизации устаревшего пороха [4]. Линия предназначена для получения нитроцеллюлозного продукта, для материалов гражданского назначения или пороха, очищенного от нестабильных примесей, скапливающихся в процессе хранения из устаревшего как пироксилинового, так и баллиститного порохов. Линия не позволяет перерабатывать дымный порох и изделия его содержащие.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является уничтожение дымного пороха сжиганием. Утилизация дымного пороха в прототипе осуществляется на специальных площадках путем сжигания рассыпанного по ней дымного пороха определенной массы. При этом возрастает экологическая опасность. Кроме того, из-за свойства дымного пороха детонировать при горении повышается пожаровзрывоопасность при проведении данного вида работ.
Целью изобретения является уничтожение уничтожению дымных ружейных порохов в коробах методом подрыва от заряда взрывчатого вещества (ВВ) на площадках уничтожения, содержащих участки 1-го типа (подрывные поля), а также основные требования к оборудованию площадок уничтожения.
Технический результат достигается путем уничтожения дымного ружейного пороха находящегося в коробе с помощью навески взрывчатого вещества. При этом уничтожение дымного пороха производится на расстоянии и мгновенно, что в свою очередь повышает производительность и снижает пожаровзрывоопасность.
Поставленная цель реализуется в предлагаемом методе уничтожением на специальной площадке дымного ружейного пороха находящегося в коробе (инд. 4ЯК10) положенного на бок горловиной вправо или влево от направления электровзрывной цепи, подключенной к навескам взрывчатого вещества (двумя тротиловыми шашками массой по 200 г каждая), которые закреплены на коробе. Общая схема представлена на (фиг.1.);
Предлагаемый способ уничтожения дымных порохов методом подрыва с использованием в качестве средства инициирования взрывчатых веществ (фиг.2) включает в себя:
- электровзрывную сеть (1);
- взрывной заряд (тротиловая шашка с электродетонатором) (2);
- короб металлический с ДРП (3);
- крышку металлического короба (4);
- площадку подрыва (5);
- защитную стенку (6);
- укрытие для подрывника (7);
- защитный вал площадки (8).
При уничтожении дымных порохов подрывом на площадке уничтожения необходимо соблюдать следующий порядок выполнения работ:
- выставить посты охранения в запретном районе площадки уничтожения согласно требованиям СТП 44А-Р-021-03;
- разместить для временного хранения средства взрывания и средства инициирования;
- уложить в траншею тару (металлические короба инд. 4ЯК10) с дымным порохом, предназначенным для уничтожения;
- проложить и проверить электровзрывную сеть;
- подготовить средства инициирования;
- подготовить и уложить на тару с дымным порохом тротиловые шашки;
- вставить в гнездо шашки взрывного заряда электродетонатор;
- произвести подрыв боеприпасов с помощью подрывной машинки;
- проверить результаты подрыва;
- очистить территорию площадки уничтожения от элементов дымных порохов и других пожароопасных предметов;
- снять посты охранения;
- осуществить пролив площадки водой для выполнения условий пожаробезопасности.
Если на площадке уничтожения в течение рабочей смены будут проводиться два и более подрыва, то после очистки территории площадки уничтожения после каждого подрыва дымных порохов следует вновь выполнять мероприятия по осмотру и очистке территории.
Сменный запас средств инициирования и взрывания следует хранить в отдельном блиндаже, который должен располагаться не ближе 50 м от блиндажей для укрытия взрывников и рабочих и не ближе 200 м от траншей или ям для подрыва изделий из дымного пороха.
Блиндаж должен иметь не менее трех раздельных помещений для:
- хранения средств инициирования;
- хранения средств взрывания;
- подготовки средств инициирования и взрывания;
Ямы (траншеи) для уничтожения дымных порохов должны иметь ровное дно, размеры которого должны обеспечивать необходимое пространство для безопасной укладки тары с порохами, прокладки электровзрывной сети и установки взрывного заряда. Глубину ямы (траншеи) определяют из условия исключения разлета осколков за пределы территории площадки уничтожения. На дне и откосах ямы (траншеи) не должно быть посторонних предметов (камней, брусков и т.п.) и взрывоопасных предметов, оставшихся от подрыва предыдущей закладки.
Тару с дымным порохом к краю ямы (траншеи) или к месту закладки следует переносить на носилках, оборудованных бортами высотой не менее 10 см и заплечными ремнями, предохраняющими падение носилок с боеприпасами при их переносе. Общий вес носилок с дымными порохами не должен превышать 50 кг. При превышении веса (более 50 кг) разрешается применять грузоподъемные механизмы (подъемный кран). Количество закладок и максимальное количество пороха в одной закладке определяется для каждой площадки отдельно технической комиссией части на основе проведения опытных работ и должно обеспечивать соблюдение всех условий безопасности. Примерная схема закладок тары с дымным порохом на площадке уничтожения приведена на фиг.2.
Электровзрывную сеть необходимо изготавливать из саперных проводов, имеющих исправную изоляцию. Электровзрывная сеть должна быть двухпроводной. Запрещается использовать в качестве одного из проводников трубы, рельсы, канаты, воду, землю и т.п. Прокладку электровзрывной сети необходимо проводить согласно требованиям п.11.4 СТП 44А-Р-021-03 и под непосредственным контролем руководителя взрывных работ. Изготовленную электровзрывную сеть следует проверять на ее целость с помощью малого омметра типа М-57.
Все электродетонаторы перед включением в электровзрывную сеть необходимо проверять на проводимость прибором М-57 (малый омметр). Проверку электродетонаторов должен проводить руководитель работ в отдельном помещении блиндажа. Участковые провода необходимо прокладывать от закладок к магистральным проводам. Присоединенный к участковым проводам электродетонатор необходимо укладывать на расстоянии не менее 1 м от взрывного заряда.
Взрывные заряды следует располагать на стенках тары (металлический короб инд. 4ЯК10) с дымным порохом. Взрывной заряд, после его укладки, необходимо закреплять, используя для этого шпагат, дерн или изоленту. Примерная норма расхода средств инициирования и взрывания на подрыв одного ящика с дымным порохом, массой 50 кг, - 400 г тротила и один электродетонатор.
Схема закрепления взрывного заряда на тару с дымным порохом приведена на (фиг.1).
Взрывные приборы (подрывные машинки, источники питания и т.п.) должны храниться в блиндаже для подрывников в железном ящике, закрываемом на замок. Ключ от ящика и ручка подрывной машинки должны постоянно находиться у руководителя работ, запрещается передавать их другим лицам.
После установки электродетонаторов во взрывные заряды рабочие-взрывники, участвующие в их установке, по команде руководителя подрывных работ должны уйти в укрытие. Руководитель работ обязан:
- лично убедиться в отсутствии людей на площадке уничтожения (вне укрытия);
- подать установленные сигналы оповещения;
- лично подсоединить концы электровзрывной сети к подрывной машинке и произвести подрыв.
Если при подрыве заряд дал отказ, то подходить к нему для осмотра следует не ранее чем через 15 минут с того момента, когда по расчету должен произойти взрыв. Осмотр должен проводить лично начальник площадки уничтожения с соблюдением требований безопасности, при этом допускается для осмотра привлекать рабочего-взрывника. Выявив причину отказа, руководитель работ должен подготовить и осуществить повторный подрыв.
Запрещается извлекать из гнезда взрывного заряда установленный электродетонатор. Для повторного подрыва необходимо использовать другой электродетонатор, при этом его необходимо вставлять в гнездо другой тротиловой шашки.
Очистку площадки уничтожения и прилегающей к ней территории следует проводить согласно «Инструкции по очистке территории площадки уничтожения от взрывоопасных предметов», которая должна быть разработана на основании стандарта СТП 44А-Р-021-03.
Теоретические расчеты и обоснования способа уничтожения дымных ружейных порохов в коробах подрывом от заряда взрывчатого вещества
1. Расчет потребного количества взрывчатого вещества для подрыва короба с дымным ружейным порохом
1.1. Исходные данные для расчета:
масса пороха - 70 кг;
o
3
плотность пороха ρ=1,7 г/см;
скорость взрыва 420 м/с;
<mrow />
<mrow><msub><mi>Р</mi><mi>н</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>о</mi></msub><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>4</mn></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mn>7</mn><mn>0</mn><mn>0</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>4</mn><mn>2</mn><mn>0</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mn>4</mn></mfrac><mo>=</mo><mn>7</mn><mn>5</mn><mtext> </mtext><mi>М</mi><mi>П</mi><mi>а</mi></mrow>
,
н
где Р - давление продуктов взрыва при взрыве дымного ружейного пороха в коробе, МПа.
1.2. Для инициирования взрыва дымного ружейного пороха в коробе давление в ударной волне от взрывчатого заряда должно быть не менее давления во взрывной волне от дымного ружейного пороха.
o
3
1.3. Взрывная шашка при подрыве будет осуществлять бризантное действие на короб и дымный ружейный порох в нем. Расстояние, на котором осуществляется бризантное действие, равно 1,5 радиуса заряда. Для 200 г тротиловой шашки (ρ=1,6 г/см) радиус заряда
<mrow><msub><mi>r</mi><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><mroot><mrow><mfrac><mrow><mn>3</mn><mi>m</mi></mrow><mrow><mn>4</mn><mi>π</mi><msub><mi>ρ</mi><mi>o</mi></msub></mrow></mfrac></mrow><mn>3</mn></mroot><mo>=</mo><mroot><mrow><mfrac><mrow><mn>3</mn><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mn>0</mn><mn>0</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow></msup></mrow><mrow><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mn>3</mn><mo>,</mo><mn>1</mn><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><mn>6</mn><mn>0</mn><mn>0</mn></mrow></mfrac></mrow><mn>3</mn></mroot><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>0</mn><mn>3</mn><mn>2</mn><mn>1</mn><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>.</mo></mrow>
n
1.4. Воздействующие на короб и дымный ружейный порох продукты детонации от тротиловой шашки подчиняются изоэнтропному закону PV=const.
1.5. Используя его, можем записать:
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>n</mi></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>n</mi></msubsup><mo>,</mo><mtext> </mtext><mo>⇒</mo><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mn>3</mn></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mn>3</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
1
1
где P, V - давление и удельный объем продуктов детонации в объеме, занимаемом объемом шашки;
2
2
o
Р, V - давление и удельный объем продуктов детонации, когда они расширятся на радиус, равный 1,5 r.
Рассчитаем эти параметры:
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>o</mi></msub><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>4</mn></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mn>6</mn><mn>0</mn><mn>0</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>7</mn><mn>0</mn><mn>0</mn><mn>0</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mn>4</mn></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>9</mn><mn>6</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mn>1</mn><mn>0</mn><mtext> </mtext></mrow></msup><mtext> </mtext><mi>П</mi><mi>а</mi></mrow>
,
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>o</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>1</mn><mn>6</mn><mn>0</mn><mn>0</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>6</mn><mo>,</mo><mn>2</mn><mn>5</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow></msup><mtext> </mtext><msup><mi>м</mi><mn>3</mn></msup><mo>/</mo><mi>к</mi><mtext> </mtext><mi>г</mi></mrow>
,
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>4</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>5</mn><msub><mi>r</mi><mi>o</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>3</mn></msup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>4</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>5</mn><mo>⋅</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>0</mn><mn>3</mn><mn>2</mn><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>3</mn></msup><mo>⋅</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mn>5</mn><mn>8</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow></msup><mtext> </mtext><msup><mi>м</mi><mn>3</mn></msup><mo>/</mo><mi>к</mi><mtext> </mtext><mi>г</mi></mrow>
,
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mn>3</mn></msubsup></mrow><mrow><mn>2</mn><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mn>3</mn></msubsup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>9</mn><mn>6</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mn>1</mn><mn>0</mn></mrow></msup><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>6</mn><mo>,</mo><mn>2</mn><mn>5</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>3</mn></msup></mrow><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>5</mn><mo>,</mo><mn>5</mn><mn>8</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mrow><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn><mn>3</mn><mn>8</mn><mtext> </mtext><mi>М</mi><mi>П</mi><mi>а</mi></mrow>
.
При существующей схеме подрыва короба с дымным ружейным порохом (в ямах) скорости разлета образовавшихся осколков от короба и дальность их полета будут значительно меньше, чем осколков осколочно-фугасных снарядов, подрываемых на площадке 1-го типа. Следовательно, уровень безопасности при проведении работ по уничтожению коробов с дымным ружейным порохом будет выше, чем при уничтожении осколочно-фугасных боеприпасов.
2. Оценка возможности одновременного инициирования нескольких коробов с дымным ружейным порохом
Определяем избыточное давление во фронте ударной волны при взрыве ДРП в коробе на удалении 30 м от места инициирования по формуле Садовского М.А., принимая энергетику ДРП в два раза меньшей, чем у тротила [1]:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>P</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>8</mn><mn>4</mn><mfrac><mrow><msup><mi>ω</mi><mrow><msubsup><mrow /><mn>3</mn><mn>1</mn></msubsup></mrow></msup></mrow><mi>R</mi></mfrac><mo>+</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mn>7</mn><mfrac><mrow><msup><mi>ω</mi><mrow><msubsup><mrow /><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>R</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mn>7</mn><mfrac><mi>ω</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
,
где R - удаление рассматриваемой точки от центра взрыва.
<mrow><mi>Δ</mi><mi>P</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>8</mn><mn>4</mn><mfrac><mrow><msup><mi>ω</mi><mrow><msubsup><mrow /><mn>3</mn><mn>1</mn></msubsup></mrow></msup></mrow><mi>R</mi></mfrac><mo>+</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mn>7</mn><mfrac><mrow><msup><mi>ω</mi><mrow><msubsup><mrow /><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>R</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mn>7</mn><mfrac><mi>ω</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>8</mn><mn>4</mn><mfrac><mrow><mn>7</mn><mn>0</mn><mo>,</mo><msup><mn>8</mn><mrow><msubsup><mrow /><mn>3</mn><mn>1</mn></msubsup></mrow></msup></mrow><mrow><mn>3</mn><mn>0</mn></mrow></mfrac><mo>+</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mn>7</mn><mfrac><mrow><mn>7</mn><mn>0</mn><mo>,</mo><msup><mn>8</mn><mrow><msubsup><mrow /><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msup></mrow><mrow><mn>3</mn><msup><mn>0</mn><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mn>7</mn><mfrac><mrow><mn>7</mn><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>8</mn></mrow><mrow><mn>3</mn><msup><mn>0</mn><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>1</mn><mn>9</mn><mfrac><mrow><mi>к</mi><mtext> </mtext><mi>г</mi></mrow><mrow><mi>с</mi><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
.
Тогда импульсная сила, приложенная к боковой поверхности соседнего короба с ДРП, будет
<mrow><mi>F</mi><mo>=</mo><mi>Δ</mi><mi>P</mi><msub><mi>S</mi><mrow><mi>б</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>1</mn><mn>9</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mn>5</mn></msup><mo>⋅</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>4</mn><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>5</mn><mn>7</mn><mo>=</mo><mn>4</mn><mn>5</mn><mn>4</mn><mn>8</mn><mtext> </mtext><mi>Н</mi></mrow>
,
бn
где S - площадь боковой поверхности короба.
Таким образом, можно сделать вывод, что на расстоянии до 30 и более метров соседний короб с дымным ружейным порохом получает повреждение в виде метательного действия при одновременной деформации (прогибе) боковой стенки короба, что недопустимо по требованиям техники взрывобезопасности.
Выводы:
1. При подрыве короба с дымным ружейным порохом двумя тротиловыми шашками массой 200 г каждая обеспечивается надежное и полное его уничтожение взрывом. Так, при подрыве 200 г тротиловой шашкой создается ударная волна в коробе с дымным ружейным порохом, величина которой в 2 раза превышает необходимую для инициирования взрыва.
2. Для исключения движения дымного ружейного пороха в коробе необходимо использовать для подрыва две шашки по 200 г каждая, расположенные на противоположных стенках короба, одновременно.
3. Последовательное уничтожение коробов с дымным ружейным порохом способом подрыва с использованием зарядов взрывчатого вещества исключается по причине деформации последующих коробов с дымным ружейным порохом ударной волной, образованной взрывом предыдущего заряда взрывчатого вещества и дымного ружейного пороха в коробе. Поэтому для уничтожения коробов с дымным ружейным порохом способом подрыва зарядом взрывчатого вещества на площадке допускается устанавливать только один короб.
Используемая литература
1. Действие артиллерийских боеприпасов / П.Н.Дерябин [и др.]. - Пенза: ПА-ИИ, 2004. - 250 с.
2. Способ уничтожения нитроцеллюлозных порохов (№2188385 от 27.08.2002 RU).
3. Способ утилизации тротила (№2247933 RU 2005 г.).
4. Технологическая линия утилизации устаревшего пороха №2093501 (RU) C06B 21/00, 20101197.