СПОСОБ РАЗДЕЛКИ КОРПУСА БОЕПРИПАСА ИЗ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ СТАЛИ
CUTTING METHOD OF AMMUNITION BODY FROM CORROSION-RESISTANT STEEL

Изобретение относится к области военной техники, а именно к области утилизации боеприпасов (БП) и предназначено для разделки корпуса боеприпаса из коррозиоиностойкон стали с мощным взрывчатым веществом на октогеновой или гексогенновой основах, обладающим высокой чувствительностью к механическим воздействиям, с целью извлечения из него взрывчатого вещества (ВВ).
При утилизации боеприпасов определяющими являются процессы безопасного вскрытия корпуса БП, снаряженного взрывчатыми веществами. Несмотря на достаточно широкий спектр применяемых на практике методов утилизации боеприпасов (от простого уничтожения сжиганием или подрывом на открытых площадках до глубокой вторичной переработки) внимания должны заслуживать, с точки зрения и экологической, и экономической, лишь те методы, которые направлены на безопасное высвобождение ВВ.
Известны механические способы разрезания корпусов боеприпасов, включая разрезание на станках, разрезание механическими пилами, реализуемые в известных установках для разрезания корпусов боеприпасов [патент РФ №2 046 284, МПК F42В 33/00, 33/06, С06В 21/00, опуб. 20.10.1995, патент РФ №2129251, МПК F42B 33/00, опуб. 20.04.1999].
Недостатками данных способов являются то, что метод механического разделения лезвийным и абразивным инструментом вызывает местный нагрев обрабатываемого материала, ценообразование, что небезопасно из-за высокого риска несанкционированного взрыва боеприпаса.
Известен способ утилизации боеприпаса [патент РФ N 2246691, МПК F42В 33/06, опуб. 20.02.2005], использующий принцип гидроабразивной струи. В данном способе вскрытие боеприпаса осуществляют путем резки его жидкостной струей совместно со снаряжением на части с последующим извлечением снаряжения ВВ из каждой части в отдельности. При резке боеприпаса на части и извлечении ВВ в жидкостную струю вводят твердые частицы извне или путем охлаждения жидкостной струи до частичной ее кристаллизации, при этом скорость твердых частиц выбирается из определенного соотношения.
Достоинством данного способа является высокая производительность процесса. Однако, недостатком гидроабразивного струйного резания является то, что вода, использованная для резания, становится загрязненной ВВ, частицами металла и абразива. Использованная вода создает проблему ее захоронения (ликвидации) и рассматривается как опасные отходы вследствие наличия в ней ВВ.
Известен способ вскрытия корпуса боеприпаса и обеспечения доступа к ВВ с помощью детонирующего шнура [Растопшин М.М. Утилизация...пожаром: Арсеналы и склады со старыми боеприпасами -источник повышенной опасности//Военно-промышлениый курьер, №40 (107), 2005 г]. Данный способ может быть применим для боеприпасов с тонкостенными корпусами из неметаллических материалов (например, из стеклопластика).
Для разделки корпусов БП, имеющих металлический корпус известен способ разрезания боеприпасов при их утилизации с помощью удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) [патент РФ №2496092, МПК F42B 33/06, опуб. 20.10.2013, бюл. №29], в котором боеприпас предварительно погружают в сосуд с жидким азотом, выдерживают его гам до приобретения металлом корпуса температуры хладоломкости, после чего присоединяют средства инициирования и подрывают УКЗ.
Недостатком данного способа является необходимость выполнения тщательных расчетов по выбору калибра УКЗ и способа инициирования детонации в нем с целью исключения вероятности взрыва разрывного заряда утилизируемого боеприпаса. При этом, как показывает практика, при разрезании с помощью УКЗ стальных корпусов больших толщин, за которыми непосредственно размещено ВВ, давление на границе раздела «корпус-ВВ» может превысить критическое давление инициирования детонации ВВ, что приведет к взрыву последнего. Кроме того, при внедрении кумулятивного ножа в стальную преграду имеет место сильный локальный разогрев металла преграды в зоне резания, что также способствует возбуждению взрывчатого превращения в заряде ВВ.
Известен способ разделки боеприпаса [патент РФ №2189005, МПК F42B 33/06, В23Н 3/00, B26F 3/00, онуб. 10.09.2002], включающий химическое растворение металла корпуса боеприпаса по линии разделения на всю толщину корпуса непосредственно до взрывчатого вещества с последующим разделением корпуса боеприпаса на части. В данном способе линию разделения на корпусе БП создают путем электрохимического - анодного растворения металла в электролитической ванне. При этом перед разделением корпуса БП на отдельные части вне электролитической ванны в надрезе формируют концентраторы механических напряжений путем вдавливания вглубь металла надреза острых инструментов - зубьев, например зубчатой цепи, с внешней стороны корпуса БП. А операцию разделения корпуса БП производят созданием крутящего или изгибающего момента, приложенного к отделяемой части вне электроли тической ванны.
Данный способ неприемлем для боеприпасов с мощным взрывчатым веществом на октогеновой или гексогенновой основах, обладающих высокой чувствительностью к механическим воздействиям и квалифицируемых самой высокой степенью взрывоопасности (не подлежащих транспортировке и разборке). Разделка БП является оптимальной в том случае, если вскрытие его корпуса и извлечение ВВ осуществляют на одной технологической позиции, т.е. без перемещения (транспортирования) изделия. Известный же способ не обеспечивает этого, т.к. после разрезания корпуса БП в электролитической ванне изделие перемещают на станок для его разделки. А транспортирование снаряженного ВВ корпуса изделия с ослабленной толщиной стенки по трассам его разрезания и динамическое воздействие на ВВ при его разделке или извлечении потенциально опасная операция, имеющая низкую степень безопасности.
Наиболее близким к заявляемому и принятым за прототип является способ разделки боеприпаса [патент РФ №2270976, МПК F42B 33/06, С06В 21/00, опуб. 27.02.2006], который по сравнению с предыдущим аналогом осуществляют на одном стационарном месте (технической позиции) и без перемещений (транспортирования) боеприпаса. Данный способ включает в себя химическое растворение металла корпуса боеприпаса по линии разделения на всю толщину корпуса непосредственно до взрывчатого вещества с последующим разделением корпуса боеприпаса на отдельные части. Линию разделения на металлическом корпусе БП создают путем электрохимического - анодного растворения металла в электролитической ванне. При этом после создания линии разделения в пространство между металлическими кромками разреза в корпусе боеприпаса вводят жидкий компонент, снижающий твердость контактирующего с ним слоя взрывчатого вещества, и индентор лезвийного типа до соприкосновения с взрывчатым веществом. Затем индентор внедряют совместно с жидким компонентом во взрывчатое вещество посредством силового воздействия и выполняют разделение боеприпаса на части.
Однако, данный способ затратен, он требует создания на практике отдельных производственных площадей. Для выполнения работ в полевых условиях этот способ малопригоден. Кроме того при размещении БП в электролитической ванне, заполненной электролитом, возможно попадание электролита как на ВВ, так и на детонаторы или другие электрические устройства. Авторы способа не приводят состав электролита, но с достаточной уверенностью можно предположить, что электролит вызовет коррозию контактов электрических устройств, и повышение чувствительности ВВ к механическим воздействиям. Кроме того, анодное растворение - это электрохимический метод, он предполагает применение электрического тока, наличие которого может привести к короткому замыканию, что может быть причиной невыполнения условия бездетонационного обезвреживания взрывоопасных объектов. А в случае, когда взрывоопасный объект представляет собой боепринас с мощным взрывчатым веществом на октогеновой или гексогенновой основах данная ситуация крайне недопустима.
Задачей изобретения является создание способа малозатратного, надежного и безопасного, с точки зрения исключения взрыва заряда ВВ, разрезания в полевых условиях боеприпаса, корпусные детали которого выполнены из коррозионное тонкой стали, для дальнейшей его утилизации.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в реализации поставленной задачи, а именно обеспечение в полевых условиях бездетонационного обезвреживания боеприпаса с мощным взрывчатым веществом на октогеновой или гексогенновой основах, корпусные детали которого выполнены из коррозионностойкой стали, для дальнейшей его утилизации.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделки корпуса боеприпаса из коррозионностойкой стали, включающем процесс химического растворения стали корпуса боеприпаса по линии разделения на всю толщину корпуса непосредственно до взрывчатого вещества с последующим разделением корпуса боеприпаса на отдельные части, согласно изобретения линию разделения создают химическим фрезерованием сквозных отверстий в корпусе боеприпаса предварительно подготовленным травильным раствором из смеси азотной, соляной и плавиковой кислот с добавлением в раствор ионов железа и с выдержкой раствора до полного растворения в нем железа, при этом при подаче раствора в зону реза поддерживают рабочую температуру путем увеличения или уменьшения скорости подачи травильного раствора.
Создание линии разделения химическим фрезерованием сквозных отверстий в корпусе боеприпаса предварительно подготовленным травильным раствором из смеси азотной, соляной и плавиковой кислот с добавлением в раствор ионов железа и с выдержкой раствора до полного растворения в нем железа, при этом при подаче раствора в зону реза поддерживают рабочую температуру путем увеличения или уменьшения скорости подачи травильного раствора дает возможность осуществить бездетопационное обезвреживание боеприпаса с мощным взрывчатым веществом на октогеновой и гексогенновой основах, корпусные детали которого выполнены из коррозионностойкой стали, для дальнейшей его утилизации. Компоненты используемого травильного раствора эффективны по отношению к коррозионностойкой стали боеприпаса, и одновременно с этим не вызывают загорание и взрыв БП, а также не способствуют образованию продуктов растворения коррозионно-стойкой стали, повышающих чувствительность ВВ к механическим воздействиям. При этом простота выполнения и малые энергетические затраты дают возможность проведения обезвреживания (утилизации) БП в полевых условиях.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Способ реализуется следующим образом.
Способ применим для обезвреживания боеприпасов, а именно разрезки корпуса боеприпаса из коррозионностойкой стали с мощным взрывчатым веществом на октогеновой или гексогеновой основах, обладающего высокой чувствительностью к механическим воздействиям, который из-за аварийных повреждений не подлежит разборке по штатным технологиям, его необходимо обезвредить на месте аварии, в полевых условиях. Разделку боеприпаса осуществляют химическим растворением коррозионностойкой стали корпуса БП подготовленным травильным раствором по линии разделения на всю толщину корпуса непосредственно до взрывчатого вещества с последующим разделением корпуса боеприпаса па отдельные части.
Для выполнения работ БП устанавливают на устройстве разрезки БП, позволяющей осуществить для поперечного разреза корпуса БП как поворот БП относительно продольной оси, так и перемещение, при необходимости, вдоль продольной оси БП, а также - наклон БП относительно горизонта для разрезки корпуса БП в продольном направлении. Далее удаляют лакокрасочное покрытие по намеченной линии разделения с помощью, например метилена хлористого ГОСТ 9968-86. Формируют зону начального травления под первое отверстие, разместив на корпусе БП два резиновых кольца с зазором между ними, обозначая тем самым линию разделения. Для формирования зоны первого отверстия в зазор между резиновыми кольцами вставляют два клипа из резины, ограничивая тем самым зону первого отверстия.
Затем подают на корпус БП из коррозионностойкой стали предварительно подготовленный травильный раствор: из смеси 56%-ной азотной, 36%-ной соляной и 40%-ной плавиковой кислот, вводимых в раствор при объемном соотношении 45:30:25 соответственно с добавлением в раствор ионов железа в количестве 10-15 г/л и выдержкой после растворения в нем железа не менее трех часов. Наличие в растворе ионов железа в количестве 10-15 г/л оптимально для интенсификации процесса химического травления. Введение в раствор ионов железа менее 10 г/л не дает должного эффекта травления, а более 15 г/л ионов железа -не приводит к увеличению скорости травления, т.е. излишнее содержание железа в растворе неоправданно. Данный состав травильного раствора подтвержден как теоретическими расчетами, так и экспериментально. При подаче раствора в зону начального травления поддерживают рабочую температуру путем увеличения или уменьшения скорости подачи травильного раствора (не более 4 мл/мин). Причем в начальную зону травления для разогрева стали и травильного раствора до рабочей температуры (для коррозионностойкой стали - от 70 до 90°С) можно также поместить стружку титана.
При достижении устойчивой химической реакции резиновые клинья удаляют и продолжают подачу травильного раствора для формирования второго и последующих отверстий по линии разделения корпуса БП. Травильный раствор, не накапливаясь, свободно протекает вдоль всего разреза и самотеком удаляется из зоны травления. По мере растворения стали в зоне начального травления и при выполнении второго и последующих отверстий при поперечном разрезе БП вручную изменяют угловое положение боеприпаса путем его поворота относительно продольной оси на установке разделки БП, а при продольном разрезе БП - вдоль оси БП передвигают трубопроводы, по которым подается травильный раствор.
После того как корпус разрезан полностью подачу травилыюго раствора перекрывают и промывают зону травления водным раствором натрия углекислого. Затем разделяют корпус на отдельные части и извлекают взрывчатое вещество.
Данный метод разделки корпуса боеприпаса не требует создания на практике отдельных производственных площадей, этот способ мобилен, он пригоден для выполнения работ в полевых условиях.
Кроме того, данным способом при необходимости можно осуществлять также вырезку отдельных поврежденных участков корпуса БП из коррозионностойкой стали; и частичное или полное растворение поврежденных крепежных элементов из коррозионностойкой стали, неподдающихся разборке.
Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности уеловий:
- средство, воплощающее заявляемый способ при его осуществлении, относится к области утилизации боеприпасов и предназначено для разделки корпуса боеприпаса из коррозионностойкой стали с мощным взрывчатым веществом па октогеновой или гексогенновой основах, обладающего высокой чувствительностью к механическим воздействиям с целью извлечения из него взрывчатого вещества;
- обеспечение в полевых условиях бездетопационного обезвреживания боеприпаса с мощным взрывчатым веществом па октогеновой или гексогенновой основах, корпусные детали которого выполнены из коррозионностойкой стали, для дальнейшей его утилизации;
- для заявляемого способа в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».