Спосіб утилізації виробів, що містять вибухові речовини

Винахід належить до способів утилізації виробів, що містять вибухові речовини (далі ВВР). Винахід може бути використаний, зокрема, під час утилізації боєприпасів, у тому числі малокаліберних боєприпасів типу патронів стрілецької зброї та пострілів автоматичних гармат калібру від 5,45 до 30мм, бойових частин інших подібних боєприпасів, засобів ініціювання, підривників і т.п., непридатних до подальшого застосування і збереження на базах і арсеналах, а також протипіхотних мін заборонених для використання Оттавською конвенцією ООН, або для знешкодження вибухонебезпечних об'єктів, наприклад, у ході запобігання спроби здійснення терористичного акту. Відомий спосіб знешкодження ВВР шляхом х поодинокого або групового у траншеях підривання за допомогою накладного заряду на відкритій місцевості в умовах полігону [див., наприклад, Шиллинг Н.А. Взрывчатые вещества и снаряжение боеприпасов. М.: Оборонгиз, 1946; Щукин Ю.Г., Кутузов Б.Н., Мацевич Б.М., Татищев Ю.А. Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизованных боеприпасов. М.: Недра, 1988. с. 73.]. Недоліком способу є низька його продуктивність та небезпечність проведення робіт. Відомий спосіб вибухового знешкоджування ВВР шляхом їх детонування у вакуумному пристрої, що розташований на міцному фундаменті у природному заглибленні нижче рівня денної поверхні [див. заявку на видачу патенту DE 4 240 394 С2, F 42 D 5/04]. Спосіб .реалізується за допомогою вибухової бронекамери і містить операції шлюзування для завантаження ВВР і викиду продуктів вибуху; закріплення виробів у бронекамері, захист бронекамери; видалення вторинних газоподібних та твердих продуктів, що утворюються у процесі знешкоджування ВВР. Перевагою цього способу є зменшення кількості небезпечних операцій по видаленню продуктів висаджування ВВР. Недоліком способу є безпосередня дія енергії вибуху на стінки камери, внаслідок чого пристрій, що здійснює цій спосіб має великі габарити, значну матеріаломісткість, вартість спорудження. Іншим недоліком способу є його високі енергоємність та вибухонебезпечність, пов'язані з наявністю операцій видалення засобів висаджування, а також невисока надійність й низька роботоспроможність. Відомий спосіб утилізації ВВР за допомогою їх термічної деструкції у бронепечах. Найбільш досконалим є спосіб, на базі якого працює роторна бронепіч типу SK виробництва концерну Bofors, Швеція [див. Технічний опис бронепечі марки Dynasafe Static Kiln серії SK400, SK800, SKI 200, SKI 600, SK2000, 1993]. Процес утилізації ВВР у цій бронепечі складається з проведення операцій у двох камерах: зовнішньої, робочий простір якої обігрівається (розжарюється) за рахунок прямого спалення рідкого палива; та внутрішньої, яка має дрібнофракційну насипку на своєму дні і нагрівається до температури 400-600°С від теплоти зовнішньої камери. Робочі об'єми камер відокремлені один від одного і мають незалежні газові тракти, так що кожна камера сполучається з навколишнім середовищем незалежно одна від іншої. За допомогою спеціального конвеєру ВВР подається лише до внутрішньої нагрівальної камери, де ВВР руйнується або за механізмом миттєвого спалаху, чи згоряння ВВР, або їх детонації на ро-жареної насипці на дні внутрішньої нагрівальної камери. Процес практично безлюдний, має досить високі показники по продуктивності (від 2кг/годину і до 40 кг/годину ВВР і від 100 грамів до 2000 грамів максимального разового завантаження (вага ВВР дана у тротиловому еквіваленті). Недоліками цього способу є складність способу, високі матеріало-, енергоємність, значні габарити (від 1200х1500х2200 до 3800х3600х4800) і маса (від 3000кг до 33000кг) пристроїв, що реалізують цей спосіб. Частково цих недоліків позбавлений спосіб знешкодження боєприпасів, згідно якого бронекамера, у якої підривають боєприпаси, заповнюється на 3/4 свого об'єму водою [див. пат. РФ №2055302, 6F42B33/00, 1996]. Внаслідок заповнення робочого об'єму бронекамери більш щільним (приблизно, у 1000 разів) середовищем, ніж звичайне повітряне або газове заповнення, кінетична енергія осколків ВВР і продуктів його вибуху у цьому способі гасяться набагато більш ефективно. Тому перевагою способу за вказаним [патентом РФ №2055302, 6F42B33/00, 1996], є підвищення стійкості стінок пристроїв (бронекамери), які реалізують цей спосіб і менші витрати енергії. Цей спосіб за своєю технічною сутністю є найбільш близьким до винаходу, що заявляється. Недоліками цього способу є високі складність конструкції і витрати дефіцитних матеріалів. Так, камера специфічної (напівсферичної) форми має внутрішній діаметр » 4м (об'єм 33м3), товщину стінки із броньової сталі не менш 100мм. Значним недоліком цього способу є його невисока надійність й низька роботоспроможність, оскільки висаджування ВВР здійснюється шляхом установки на ВВР за допомогою пластиліну (мастики) стандартних підривної шашки і електродетонатора, які підриваються при доторканні контакту детонатора до ізольованої від маси плюсової шини, що додатково встановлюється зразу поза шлюзом типу завантажувального отвору до бронекамери. Але вірогідпсть втрати цілісності електричного ланцюгу у такому випадку дуже велика і в бронекамері може з часом накопичуватися значна кількість не роспоряджених боєприпасів, які легко можуть здетонувати і зруйнувати бронекамеру. Крім того собівартість утилізації цим способом підвищується за рахунок необхідності здійснення додаткової операції встановлення шашки і детонатора та витрат на їх придбання. Таким чином цьому способі притаманні підвищені трудові втрати і матеріало-, енергоємність. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу утилізації виробів, що містять вибухові речовини, шляхом здійснення їх підривання у рідині, що являє собою сольовий розплав при температурі не менший за температуру ініціювання підриву вибухових речовин, що містяться в виробах та встановлення демпфірувальних елементів, що зменшує енергію дії вибуху на елементи пристроїв для утилізації ВВР, зменшує їх матеріалоємність, та енергоємність, продуктивність утилізації, унебезпечує процес утилізації, зменшує капітальні витрати на створення установки. Вирішення цієї задачі дозволяє підвищити безпечність процесу утилізації, зменшити капітальні витрати на створення установки, яка реалізує спосіб утилізації ВВР, зменшити експлуатаційні втрати та збільшити загальну продуктивність процесу. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі утилізації виробів, що містять ВВР, який включає їх подачу через шлюзовий пристрій у заповнену рідиною бронекамеру, наступне ініціювання їх підривання, викидання утворених газових продуктів вибуху в систему очищення, підривання виробів, що містять вибухові речовини, згідно з винаходом, здійснюють у рідині, що являє собою сольовий розплав при температурі не менший за температуру ініціювання підриву вибухових речовин, що містяться в виробах, а на шляху викидання утворених газових продуктів вибуху додатково встановлюють демпфірувальні елементи. Заміна середовища, у якому у бронекамері здійснюється підрив ВВР, є принциповою ознакою, оскільки середовище за прототипом (вода при нормальних умовах) спроможна тільки зменшити інтенсивність механічної дії продуктів і залишків вибуху на стінки бронекамери, в той час як середовище за винаходом (високотемпературний сольовий розплав) дозволяє, крім послаблення механічної дії продуктів і залишків вибуху на стінки бронекамери, ще і здійснити ініціювання вибухових речовин, що містяться в виробах. Тому відпадає необхідність установки на ВВР додаткових тротилової шашки та електродетонатора до неї, як вимагає спосіб за прототипом. За рахунок цього зменшуються матеріалоємність і збільшується продуктивність способом, що пропонується. Крім того, оскільки в'язкість і щільність сольового розплаву у два і більше разів вищі, ніж у води, то функція послаблення механічної дії продуктів і залишків вибуху на стінки бронекамери у способі, що пропонується, відповідно посилюється. Також, завдяки тому, що коефіцієнт тепловіддачі у рідині на один-два порядки вище, ніж у газовому чи повітряному середовищі, підвищується швидкість нагріву ВВР у пропонуємої високотемпературної рідини, що, відповідно, збільшує продуктивність способу в порівнянні зі звичайними бронепечами типу SK виробництва концерну Bofors, Швеція [див. Технічний опис бронепечі марки Dynasafe Static Kiln серії SK400, SK800, SKI 200, SKI 600, SK2000, 1993], Встановлення додаткових демпфірувальних елементів на шляху викидання утворених газових продуктів вибуху дозволяє зменшити тиск у бронекамері, що приводить до поліпшення надійності роботи обладнання, яке реалізує спосіб утилізації ВВР. Безперервне дроселювання продуктів вибуху до системи очищення дозволяє організувати безперервний процес утилізації ВВР. Демпфірувальні елементи для поглинання енергії ударної хвилі вибуху використовують ті, що звичайно використовуються при локалізації вибухів, наприклад, гнучкі перфоровані елементи з погано обтічними площинами. Для ілюстрації дії способу використаний набір погано обтікаючих дисків на загальній осі. Використання сольових розплавів є досить відомою операцією у техніці. Так, добре відомі печі-електрованни з солями лугових металів, лугів та їх сумішей, які звичайно використовуються для нагріву при гартуванні виробів зі сталі. Можна підібрати склад сольового розплаву практично на будь-яку робочу температуру, але ця температура повинна бути не нижче температури термічного ініціювання підриву. Для одержання високої швидкості нагріву ВВР доцільно використати температури на межі термічної стійкості конструкційних матеріалів, з яких споруджена бронепіч, тобто порядку 800...900°С. По порівнянню з прототипом, спосіб, що пропонується, є більш енергоефективним. Це досягається за рахунок акумуляції сольовим розплавом теплоти вибуху ВВР. У прототипі ця енергія розсіюється у воді і повністю втрачається. В деяких випадках високотемпературна рідина може використовуватися як тепловий агент для термічної деструкції (піролізу, газифікації) сполук ВВР, що зовсім неможливо у способі-прототипі, де вода може бути лише розчинником. На рисунку наведено пристрій для здійснення пропонованого способу. Цей пристрій містить бронекамеру 7 з рідиною 2; електронагрівач 3; теплоізоляцію 4; кришку 5 бронекамери; виріб, що містить ВВР, 6 (вихідна позиція перед подачею його у рідину); поворотну частину шлюзу для подання виробів, що містять ВВР, 7; направляючу частину шлюзу для подання виробів, що містять ВВР, 8; викидну перфоровану трубу 10; демпфірувальний елемент 11. Числом 9 зазначено граничне миттєве положення дзеркала рідини у викидної трубі 10 і демпфірувальному елементі 11; числом 72 зазначено миттєве положення виробу, що містить ВВР, у рідини у момент його підривання. Приклад конкретної реалізації способу для випадку утилізації підривників типу МД-7, МД-8 вагою близько 1г ініціюючої вибухової речовини (далі підривник 6) викладено нижче. Використовують бронекамеру, яка по суті є броньованою звичайною піччю-електрованною з високотемпературним нагрівальним середовищем, температура плавлення якого визначає робочу температуру процесу утилізації. Ця піч-ванна споряджена кришкою типу фланцевого з'єднання та поліпшеною ізоляцією. В якості нагрівального середовища доцільно вибрати сольовий розплав, а саме хлористий натрій (кухонну, або поварену сіль) NaCI при температурі його плавлення 850°С. Рідина при такої температурі забезпечує високу швидкість нагріву об'єктів, а також великий ступень надійності термічного ініціювання підривання вибухових речовин. Можливо використати сольові розплави з інших солей або їх сумішей. Але хлористий натрій з одного боку є дешевим, екологічним матеріалом, а з другого боку, за літературними даними [див. Вовк О.О. Вибух. К.: Наук. думка, 1973. - С.47], йому притаманна властивість зниження температури продуктів вибуху до 1500-1900°С, що суттєво поліпшує роботу утилізаційних устроїв. Таким чином, перед початком процесу утилізації, подібно прототипу, бронекамеру / приблизно на 3 /4 об'єму завантажують сіллю NaCL Потім досягають робочого стану шляхом прогрівання бронепечі за допомогою електронагрівача 3. Після попереднього нагріву і перетворювання солі у рідину (сольовий розплав) 2, тобто досягнення процесу робочого режиму, починають процес утилізації. Підривник 6 подають через шлюзовий пристрій, який складається з поворотної частини 7, у яку завантажують підривник 6, і направляючої частини 8, яка при оберті поворотної частини 7, направляє підривник б у ванну з сольовим розплавом 2. Під дією сили тяжіння підривник 6 занурюється у рідину. Під час перебування у рідині, яка знаходиться при температурі 850°С, відбувається швидкий процес нагріву підривника 6 і після досягнення ним температури ініціювання підриву у точці 12 відбувається підрив і тим самим знешкодження підривника 6. Газоподібні продукти вибуху та ударна хвиля під дією надлишкового тиску і внаслідок взаємодії зі стінками бронекамери 7, утворюють направлений потік ударної хвилі та продуктів вибуху, якій спрямований до системи очищення (на рисунку Фіг.1 умовно не показано) крізь викидні перфоровані труби 10 і демпфірувальні елементи 11. Таким чином газоподібні продукти вибуху безперервно дроселюються і викидаються із бронекамери у систему очищення незалежно від темпу роботи вузлів 7, 8 шлюзового пристрою. При висаджуванні ВВР (у даному прикладі - підривника 6) виділяється теплова енергія, яка внаслідок дуже малої теплоємності газоподібних продуктів вибуху менший частиною втрачається при викиданні газових продуктів вибуху із бронекамери 7. І навпаки, теплова енергія вибуху ВВР більшою частиною засвоюється рідиною 2 і витрачається на підтримання її робочої температури. Таким чином, при наявності теплової ізоляції 4, відпадає необхідність у безперервній роботі електронагрівача 3 і він відключається від електромережі. Тобто енергія, яка вивільняється під час вибуху використовується в процесі утилізації ВВР, забезпечуючи зменшення енергетичних витрат, за рахунок чого досягається висока енергоефективність способу утилізації ВВР, що пропонується. Внаслідок наявності високої температури рідини 2 у бронекамері 7 забезпечуються умови для високоінтенсивного термічного розкладу або спалювання неметалевих сполук, із яких побудовані ВВР, та їх залишків до стану простих окислів, тобто поліпшуються умови їх знешкодження, у тому числі спалювання у разі необхідності у системі очищення Таким чином, запропонований спосіб дозволяє здійснювати утилізацію виробів, що містять вибухові речовини із суттєвим зниженням енергії дії ударної хвилі на стінки камери під час вибуху. Тому практичне використання запропонованого винаходу дозволить суттєво підвищити безпеку утилізації виробів, що містять вибухові речовини. Застосування запропонованого способу дозволяє суттєво зменшити габарити й матеріаломісткість засобів локалізації вибуху та значно знизити їх вартість. Найбільші переваги запропонований спосіб забезпечує під час утилізації виробів, що містять вибухові речовини, з яких неможливо видалити вибухові пристрої перед утилізацією.