способ расснаряжения боеприпасов в оболочке

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАССНАРЯЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ В ОБОЛОЧКЕ, включающий формирование в разрывном заряде внутренней полости, введение в полость дополнительного заряда взрывчатого вещества, инициирование дополнительного заряда взрывчатого вещества, отличающийся тем, что в качестве взрывчатого вещества дополнительного заряда используют порох, или бризантное взрывчатое вещество, или пиротехнический состав, а после введения в полость дополнительного заряда взрывчатого вещества осуществляют герметизацию полости, при этом инициирование дополнительного заряда взрывчатого вещества осуществляют воспламенением, причем расстояние от стенки полости до внутренней стенки оболочки определяют из соотношения

X < L < Y,

где L - расстояние от стенки полости до внутренней стенки оболочки, см;

X = 0,5 - 1,0 см;

Y = 70% предельного значения преддетонационного участка для перехода горения данного взрывчатого вещества в детонацию, см,

при этом массу дополнительного заряда взрывчатого вещества определяют из соотношения



где m - масса дополнительного заряда взрывчатого вещества, кг;

f - "сила пороха", ГДж/кг;

- коволюм, м³/кг;

V - объем свободного пространства, заполненного газами, м³;

P_р - давление разрушения, ГПа, при условии, что

a v_а < P_р < 0,2,

где v_а - скорость горения взрывчатого вещества при атмосферном давлении, м/с;

a - коэффициент, порядка 2 ГПа м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в оболочке фрезеруют пазы, или выполняют проточки, или сверлят лунки, или снимают лыски.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что полость в разрывном заряде заливают водой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам расснаряжения боеприпасов и может быть использовано для расснаряжения артиллерийских снарядов, мин для минометов, боевых частей ракет, авиабомб, инженерных боеприпасов, снаряженных бризантными взрывчатыми веществами (ВВ) (тротил, амматолы, составы тротил-гексоген, флегматизированный гексоген и др.) в металлическом или пластмассовом корпусе.

Известен способ расснаряжения боеприпасов в оболочке, включающий формирование в разрывном заряде внутренней полости, введение в полость дополнительного заряда взрывчатого вещества, инициирование дополнительного заряда взрывчатого вещества.

Недостатком известного способа является то, что в этом способе использован метод извлечения ВВ воздействием на заряд, при котором возможны потери ВВ.

Решаемой изобретением задачей является повышение эффективности процесса расснаряжения боеприпасов при использовании в качестве метода извлечения заряда ВВ из оболочки (корпуса) интенсивное воздействие сжатого газа на заряд изнутри, приводящее к разрушению корпуса или герметизирующего устройства и заряда за счет возможности формирования воздействия сжатого газа, не приводящего ни к детонации, ни к сгоранию сколько-нибудь значительного количества ВВ.

Это достигается тем, что в способе расснаряжения боеприпасов в оболочке, включающем формирование в разрывном заряде внутренней полости, введение в полость дополнительного заряда взрывчатого вещества, инициирование дополнительного заряда взрывчатого вещества, в качестве взрывчатого вещества дополнительного заряда используют порох, или бризантное взрывчатое вещество, или пиротехнический состав, а после введения в полость дополнительного заряда взрывчатого вещества осуществляют герметизацию полости, при этом инициирование дополнительного заряда взрывчатого вещества осуществляют воспламенением, причем расстояние от стенки полости до внутренней стенки оболочки определяют из соотношения:

Х < L <Y, где L расстояние от стенки полости до внутренней стенки оболочки, см;

Х=0,5.1,0 см;

Y= 70% от предельного значения преддетонационного участка для перехода горения данного взрывчатого вещества в детонацию, см, при этом массу дополнительного заряда взрывчатого вещества определяют из соотношения

m где m масса дополнительного заряда взрывчатого вещества, кг;

f "сила пороха", ГДж/кг;

коволюм (м³/кг);

V объем свободного пространства, заполненного газами, м³;

Р_р давление разрушения (ГПа), при условии, что

а u_а < Р_р < 0,2, где u_а скорость горения взрывчатого вещества при атмосферном давлении, м/с;

а коэффициент, порядка 2 ГПа м/с.

Кроме того, в оболочке фрезеруют пазы, или выполняют проточки, или сверлят лунки, или снимают лыски. А также полость в разрывном заряде заливают водой.

При осуществлении способа в разрывном заряде формируют внутреннюю полость, преимущественно, канал в направлении главной оси заряда, например, путем сверления, растачивания или выплавления. При этом расстояние от вновь образовавшейся стенки полости до стенки корпуса должно быть больше 0,5-1,0 см, но заведомо меньше преддетонационного участка для перехода горения данного ВВ при данной плотности в детонацию. Расстояние перехода горения в детонацию является характеристикой данного ВВ и определяется по стандартной методике (Кондриков Б.Н. Афонина Л.В. Бабайцев И.В. Метод оценки склонности ВВ к переходу горения в детонацию. Сб. "Взрывное дело", N 68/25, М. Недра, 1970, с.149-158). Точность определения не хуже 20% Максимальная погрешность во всех случаях менее 30% С учетом этого наибольшее расстояние от стенки полости до стенки корпуса (Y) не должно быть больше величины, равной 70% от предельного значения преддетонационного участка. Наименьшее значение величины слоя ВВ (Х) определяется возможностью механической обработки заряда и, как было указано выше, оно составляет 0,5-1,0 см.

Таким образом Х < L <Y. (1)

Для предотвращения преждевременного спада давления внутренняя полость герметизируется (приспособление для герметизации считают в данном случае частью оболочки). Кроме того, может быть использовано герметизирующее устройство, разрушаемое по достижении определенного давления.

В качестве метода формирования импульса, разрушающего оболочку или герметизирующее устройство и заряд, предлагается сгорание в канале дополнительного заряда пороха, ВВ или пиротехнического состава, в том числе такого, продукты сгорания которого взаимодействуют с ВВ или с жидкостью в канале с выделением тепла и газов.

В случае расснаряжения боеприпасов, снаряженных ВВ повышенной опасности и мощности сжигание дополнительного заряда может производиться вне канала в дополнительном объеме (например, устройстве типа манометрической бомбы), соединенным с каналом магистралью с передачей давления из указанного дополнительного объема по магистрали через слой жидкости, суспензии, эмульсии или газожидкостной взвеси или с помощью твердого поршня. В особо опасных случаях разрушение может производиться в бассейне с водой или при интенсивном орошении водой.

Навеска пороха (дополнительного заряда) рассчитывается по формуле

m (2) где m масса дополнительного заряда, кг;

f "сила пороха", ГДж/кг;

коволюм, м³/кг;

V объем свободного пространства, заполняемого газами, м³;

Р_р давление разрушения оболочки, ГПа.

Источник импульсного воздействия генерирует быстрое, но не ударно-волновое, а квазистатическое повышение давления, ограниченное сверху критическим давлением инициирования данного ВВ. Нижний предел давления разрушения выбирается таким, чтобы случайно возникшее горение ВВ при разрушении и падении давления до атмосферного затухало. В случае необходимости для равномерного распределения давления импульсного воздействия по поверхности канала, уменьшения вероятности, скорости и поверхности возможного воспламенения ВВ внутренняя полость может заполняться водой или иной жидкостью.

Следует отметить, что рост давления не должен быть слишком продолжительным: это требует более тщательной герметизации.

Верхний предел величины Р_р определяется тем, что она должна быть во всяком случае меньше критического давления инициирования низкоскоростной детонации ВВ разрывного заряда, которое для бризантных ВВ составляет 0,2-0,4 ГПа (Кондриков Б.Н. Козак Г.Д. Соколов Е.Г. Тышевич В.Ф. Предельное давление инициирования порошкообразных веществ. Сб. Детонация, изд. АН СССР, М. 1981, с.23-26). Для надежности примем предельное давление Р_mах=0,2 ГПа.

Нижний предел давления разрушения определяется условиями затухания горения ВВ разрывного заряда. Условие затухания горения при разрушении в том случае, если в ходе разрушения произошло воспламенение разрывного заряда, состоит в том, чтобы давление сжатого газа было больше некоторого предельного значения Р_min. В этом случае согласно теории нестационарного горения (Б. В. Новожилов. Теория нестационарного горения порохов. М. Наука, 1973) прогретый слой, необходимый для горения при атмосферном давлении, не успевает сформироваться за время разрушения оболочки и горение затухает. Величина Р_min определяется по формуле

Р_min а u_а, (3), где u_а скорость горения ВВ при атмосферном давлении, м/с;

а коэффициент порядка 2 ГПа с/м.

Таким образом, основные ограничения на величину Р_р

Р_min=Р_р < Р_мах или а u_а < Р_р < 0,2 (4).

Давление разрушения Р_р определяется по формуле

P_р (5) где толщина стенки оболочки, мм;

d_к калибр боеприпаса, мм;

_т предел текучести материала оболочки, ГПа (Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. М. Наука, 1973).

Соответственно толщина стенки оболочки должна составлять

(6)

С учетом (3), наименьшая эквивалентная толщина стенки

_min (7)

Приняв в соответствии с указанными экспериментальными данными Р_mах=0,1 ГПа, из формулы (4) получим предельную толщину стенки корпуса:

_мах (8)

Для облегчения разрушения толстостенного корпуса, снижения максимального давления разрушения оболочка может быть ослаблена. Такое ослабление корпуса можно осуществить проточкой, фрезерованием или пропиловкой пазов, снятием лысок, сверлением отверстий или лунок, химическим путем: травлением, амальгамированием (для алюминиевых корпусов), электрохимическим или электромеханическим методами и т.п.

П р и м е р 1. Расснаряжают артиллерийский снаряд калибром 202 мм, снаряженный тротилом (u_а 3 10^-4 м/с, длина преддетонационного участка 30 см, Х= 0,7 30= 21,0 см). Масса разрывного заряда 8 кг, плотность 1,580 кг/м³, длина заряда 700 мм, толщина стенки оболочки _o 21 мм, предел текучести материала оболочки _т 0,3 ГПа.

В разрывном заряде проплавляли канал диаметром d_о=30 мм, длиной 500 мм.

Тогда L=1/2(d_к-2 _o -d_о) 1/2 (202 2 21-30)=65 мм=6,5 cм.

L_* 700-500 200 мм 20,0 см.

Условие (1) 1,0 < 20,0 < 21,0 выполняется.

Для дополнительного заряда использовали бездымный порох силой f= 1 МДж/кг, = 1 10^-3 м³/кг, u_а=3 10^-4 м/с.

Давление разрушения оболочки, рассчитанное по формуле (5) Р_р=0,062 ГПа. Минимальное давление разрушения, рассчитанное по формуле (3), составляет Р_min 6 10^-4 ГПа.

Условие (4) 0,0006 < 0,062 < 0,2 выполняется.

Объем свободного пространства, заполняемого газами, с учетом сжатия разрывного заряда до плотности 1,620 кг/м³ и увеличения объема каморы до достижения материалом оболочки предела текучести, V=0,785[0,03² 0,5 + 0,16² 0,7 (1-1,58/1,62 + 20,03)]1,54 10^-3 м³.

Массу разрывного заряда рассчитывали по формуле (2):

m 0,102 кг

В образованный канал помещали навеску пороха (0,102 кг) с электровоспламенителем и очко снаряда герметизировали крышкой. Снаряд помещали в защитное устройство и производили воспламенение. В результате сгорания пороха оболочка разрушилась, куски тротила отделены от осколков оболочки. Потери тротила при этом, в том числе и сгоревшего за время нарастания горения, составили 20 г, что составляет 0,25%

П р и м е р 2. Расснаряжают артиллерийский снаряд калибром 122 мм, снаряженный составом ТГ 50/50 (u_а=1 10^-3 м/с, длина преддетонационного участка 12 см, Х= 0,7 x 12=8,4 см). Масса разрывного заряда 4,1 кг, плотность 1,580 кг/м³, длина заряда 450 мм, толщина стенки оболочки _o 21 мм, предел текучести материала оболочки _т 0,3 ГПа.

В разрывном заряде высвеpливали канал диаметром d_о=30 мм, длиной 400 мм.

Тогда L 1/2(d_к 2 _o d_о) 1/2(122 2 21-30) 25 мм=2,5 см.

L_* 450 400 50 мм 5,0 см.

Условие (1) 1,0 < 5,0 < 8,4 выполняется.

Для дополнительного заряда использовали порошкообразный состав ТГ 50/50 f=1 МДж/кг, 1 10^-3 м³/кг, u_а 1 10^-3 м/с.

Давление разрушения оболочки, рассчитанное по формуле (5) Р_р=0,101 ГПа. Условие (4) выполняется, однако, в целях уменьшения разброса осколков и уменьшения максимального давления разрушения оболочка ослабляется.

Для ослабления корпуса в стенке дисковой фрезой или алмазным кругом формируют 4 паза глубиной 3 мм. Тогда при эквивалентной толщине стенки 18 мм давление разрушения, рассчитанное по формуле (5) Р_р 0,09 ГПа. Минимальное давление, раccчитанное по формуле (3) Р_min=2 10^-3 ГПа. Условие (4) 0,002 < 0,09 < 0,2 выполняется.

В связи с тем, что для уменьшения возможности воспламенения разрывного заряда канал будет заполнен водой, объем свободного пространства, заполняемого газами, будет определяться в основном объемом, полученным при сжатии разрывного заряда до плотности 1,620 кг/м³ (увеличением объема каморы до достижения материалом оболочки предела текучести в ослабленном корпусе можно пренебречь),

V 0,785 [0,08² 0,45(1 1,58/1,62)]

5,6 10^-5 м³.

Массу разрывного заряда рассчитывали по формуле (2)

m 0,0056 кг=5,6 г

Образованный канал заливали водой, в воду помещали навеску состава ТГ 50/50 (5,6 г) с электровоспламенителем в полиэтиленовом пакете и очко снаряда герметизировали крышкой. Снаряд помещали в защитное устройство и производили воспламенение. В результате сгорания дополнительного заряда оболочка разрушилась, куски разрывного заряда отделены от осколков оболочки.

П р и м е р 3. Расснаряжают осколочно-фугасный боеприпас калибром 130 мм, снаряженный флегматизированным гексоге- ном (u_а=1 10^-3 м/с, длина преддетонационного участка 10 см, Х=0,7 10=7,0 см). Масса разрывного заряда 5,2 кг, плотность 1,66 кг/м³, длина заряда 500 мм, толщина стенки оболочки _o 16 мм, предел текучести материала оболочки _т 0,3 ГПа.

В разрывном заряде высверливали канал диаметром d_о=30 мм, длиной 450 мм. Тогда

L=1/2 (d_к 2 _o d_о) 1/2 (130

2 16 30) 34 мм 3,4 см.

L_* 500 450 50 мм 5,0 см.

Условие (1) 1,0 < 5,0 < 7,0 выполняется.

Для дополнительного заряда использовали пиротехнический состав f=0,9 МДж/кг, 0,91 10^-3 м³/кг, u_а=2,5 мм/с (Щидловский А.А. Основы пиротехники, М. Машиностроение, 1973, с.265).

Давление разрушения оболочки, рассчитанное по формуле (5) Р_р=0,074 ГПа. Минимальное давление, рассчитанное по формуле (3) Р_min 5 10^-3ГПа. Условие (4) 0,005 < 0,074 < 0,2 выполняется.

Объем свободного пространства, заполняемого газами, с учетом сжатия разрывного заряда до плотности 1,75 кг/м³ и увеличения объема каморы до достижения материалом оболочки предела текучести, V 0,785 [0,03² 0,45 + 0,098² 0,5 (1 1,66/1,75 2 0,03)] 4,46 10^-4м³.

Массу разрывного заряда рассчитывали по формуле (2)

m 0,396 кг

В образованный канал помещали навеску пиротехнического состава (396 г) с электровоспламенителем и очко снаряда герметизировали крышкой. Снаряд помещали в защитное устройство и производили воспламенение. В результате сгорания дополнительного заряда оболочка разрушилась, куски разрывного заряда отделены от осколков оболочки.