Вакуум-кусковой способ формования разрывных зарядов в корпусах крупнокалиберных боеприпасов
VACUUM-LUMP FORMATION METHOD OF BURSTING EXPLOSIVES IN LARGE-CALIBRE AMMUNITION CASES

Предлагаемое изобретение относится к промышленности снаряжения боеприпасов взрывчатыми веществами.
Возросшее применение технологии формирования разрывных зарядов боеприпасов заливкой мощными высокочувствительными токсичными смесевыми взрывчатыми веществами сделало особенно актуальной задачу комплексной автоматизации этого производства, с выводом людей из мастерских, переводом управления всей аппаратурой этих мастерских на дистанционное.
Длительность и сложность существующего технологического процесса сводили на нет многолетние усилия механизировать и автоматизировать процесс заливки.
Особенно тяжело дело обстояло с заливкой широко применяемыми жидкотекучими /маловязкими/ ВВ типа ТГ-50, ТГ-40, ТГАГ, тротилом. Применяемый в настоящее время в промышленности кусковой метод заливки требует ручной утрамбовки кусков в корпусе, длительного питания /до 2 часов/, а при заливке тротилом - также сложнейшей операции "шимозации". Бескусковой метод имеет еще более длительный технологический цикл, измеряемый многими часами.
Предлагаемый в настоящей заявке вакуум-кусковой способ заливки построен на новых, более прогрессивных физических принципах и позволяет:
а. Сократить время формирования заряда в 10-20 раз и коренным образом упростить технологию снаряжения.
б. Создать автоматические линии заливки высокой производительности с дистанционным управлением.
в. Повысить производительность труда в 4-5 раз.
г. Обеспечить безопасность производства с выводом людей из мастерской плавки-заливки и улучшить санитарно-гигиенические условия труда.
д. Повысить и стабилизировать качество /мощность, плотность/ разрывных зарядов.
Предлагаемый вакуум-кусковой способ заливки позволяет снаряжать почти все виды боеприпасов - боевые части ракет всех размеров, торпеды, авиабомбы, инженерные мины и мины других назначений, ряд видов артиллерийских снарядов. Этим способом можно заливать боеприпасы всеми видами, применяемых в промышленности, плавких жидкотекучих /маловязких/ взрывчатых веществ - смесями ТГАГ-5, ТГАФ, ТГА, тротилом, аммотолом, смесями тротил-гексоген состава 60/40, 50/50, 40/60, сплавом К-2 и др.
Этим обусловлено большое перспективное промышленное значение метода.
Описание способа вакуум-кусковой заливки
В отличие от известных, применяемых на заводах ручного кускового и вибрационного кускового методов заливки, при которых куски набивают в предварительно налитый в корпус изделия расплав взрывчатого вещества, причем куски смерзаются, и их укладывается в заряде сравнительно мало /30-45%/, при вакуум-кусковом методе куски насыпают или укладывают в корпус до заливки, после чего в межкусковые зоны вводят расплав. Кусков при этом вводится значительно больше /55+70%/, что меняет физику процесса, многократно ускоряет затвердевание, улучшает кристаллическую структуру, повышает плотность отливок и снижает объемные напряжения в отливке.
При ручной кусковой заливке куски не могут полностью поглотить теплоту кристаллизации расплава, затвердевание затягивается и в конце идет только за счет теплоотдачи через стенки. При вакуум-кусковой заливке процесс затвердевания идет до конца с большим градиентом температур между кусками и расплавом, а в результате применения более мелких кусков еще более ускоряется за счет развития поверхности теплообмена.
Отличием вакуум-кускового способа от кускового является подбор такого соотношения кусков /55+70%/ и расплава, чтобы обеспечивалось полное, с избытком поглощение теплоты перегрева и кристаллизации расплава.
В период заполнения корпуса расплавом, в отличие от других аналогичных процессов с неплавкими веществами при вакуум-кусковой заливке протекают не только гидродинамические процессы заполнения межкусковых пространств, но и быстротекущие кристаллизационные процессы.
Поэтому первым условием обеспечения выполнения способа является быстрое заполнение корпуса с кусками расплавом /скорость не менее 0,2 м/сек/, до начала кристаллизации и повышения вязкости расплава. Быстрота заполнения обеспечивается соответствующим подбором размера кусков, вязкости расплава и давления сжатого воздуха на расплав с учетом прочности корпуса.
Высокое качество отливок при вакуум-кусковом способе обусловлено применением вакуумирования межкусковых пространств /99,9%/ до начала заливки, причем расплав вводится только после создания заданного вакуума, что и обеспечивает быстроту заливки.
Новым в снаряжении при вакуум-кусковой заливке является также возможность применения в качестве кусков повышенного количества прессованных таблеток из составов особо высокой мощности /ТГ-5, НФ-5 и др./, причем в результате ввода в корпус 60-70% таких таблеток, получаются наиболее мощные из известных разрывные заряды. Так, например, заряды среднего состава тротил-гексоген 20/80 или 15/85 получаются при использовании прессованных таблеток состава тротил-гексоген 5/95 и расплава состава тротил-гексоген 40/60-35/65, 30/70/. Ручным кусковым методом таких составов получить нельзя, поскольку нельзя ввести более 50% кусков.
В существующих технологических процессах формирования разрывных зарядов из мощных высокочувствительных ВВ заливка производится с так называемой "тротиловой пробкой" - слоем тротила поверх основного заряда, служащей для обеспечения безопасности отработки среза шарошкой, подчисткой, оплавкой, поскольку срез обычно получается неровным. Образование "тротиловой пробки" требует дополнительных ручных операций, длящихся часами.
В отличие от этого при вакуум-кусковой заливке разрывной заряд формируется в один прием, без "тротиловой пробки", с образованием готового среза заданной формы, не требующего обработки.
Типовой технологический процесс заливки
В корпус изделия насыпают куски до краев, так чтобы под крышкой не было пустых пространств. Температура кусков 18-20°С. На горловину устанавливают технологическую крышку, формирующую срез разрывного заряда. Корпус, наполненный кусками, поджимают через резиновую прокладку к бачку с расплавом и вакуумируют до остаточного давления не более 1 мм рт.ст. Расплав вводят в корпус немедленно /через 0,5-1 сек/ после закрытия вакуум-клапана, через отверстия Д=6+10 мм в технологической крышке. Отверстий делается несколько для рассредоточения струи расплава и предупреждения этим раковин.
Давление на расплав при вводе в корпус 0,5÷4 ати, в зависимости от размеров /высоты/ изделия и вязкости расплава.
Температура расплава 90-95°С /для тротила 82-87°С/. Изделие заполняется расплавом за 1÷5 сек, после чего дается питание под давлением в течение 1÷10 мин.
Длительность питания под давлением зависит от размера кусков и требуемого качества заряда.
Технологическая крышка, имеющая конфигурацию требуемого среза, после затвердевания расплава в заливочных отверстиях снимается.