CN102128574A - 开放式引信烧毁方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废旧危险品弹药销毁处理领域，具体为一种开放式引信烧毁方法。本发明开放式烧毁方法是将引信与木柴混合堆码于所述开放式引信烧毁装置中，利用木柴燃烧和引信内部装药燃烧产生的能量进行销毁，完成报废引信的处理。所述木柴火焰温度在300℃～500℃之间，低于燃烧炉内的温度。试验结果非常理想，烧毁安全、彻底而且未出现严重殉爆现象，这就消除了引信大批量集中销毁可能发生严重殉爆和破片发生无控飞散的顾虑。

Description

开放式引信烧毁方法

技术领域

本发明属于废旧危险品弹药销毁处理领域，具体为一种开放式引信烧毁方法。

背景技术

报废弹药的销毁一直是弹药工作领域的一大难题，对于这些报废弹药的销毁处理，一般的方法是：使用规定的设备、工具就地分解，卸下其引信。去除引信的弹药相对安全，可运至军区销毁站以适当的方式进行集中销毁处理。

对于卸下的引信，目前引信销毁主要采用高温烧毁法，以连续供油的方式，使用火工品烧毁炉内保持600℃以上的高温，此温度高于引信中炸药的爆发点，引起炸药的完全爆轰，实现引信的销毁。这种销毁模式需要连续对火工品烧毁炉供应煤油，所需设备较为复杂，体积庞大，费用较高，烧毁后的引信回收价值较低；同时，对地处偏远、进出路况复杂的后方仓库，并不具备火工品烧毁炉等相关设施。

另一种方法是野外烧毁，即将引信与引爆炸药一同埋入坑内，通过点燃引爆药，引起引信中炸药的爆炸。这种方法对少量引信的销毁较为有效。但大数量、反复多次的引信野外炸毁作业，安全风险较大，且难以保证炸毁的彻底性，易于遗留安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开放式引信烧毁方法，解决现有技术中引信烧毁的设备复杂、成本高以及安全风险较大等问题。

本发明的技术方案是：

一种开放式引信烧毁方法，将引信与木柴混合堆码于开放式引信烧毁装置中，利用木柴燃烧和引信内部装药燃烧产生的能量进行销毁，完成报废引信的处理。

所述的开放式引信烧毁方法，开放式引信烧毁装置主要包括烧毁笼、防护裙、篦子和防护网，烧毁笼为钢筋纵横焊接形成的格栅通透式结构，烧毁笼的内侧底部焊接有防护裙，烧毁笼的底部铺设篦子，烧毁笼外罩防护网。

所述的开放式引信烧毁方法，篦子为直径25～35毫米圆钢焊制而成。

所述的开放式引信烧毁方法，钢筋为直径25～35毫米圆钢。

所述的开放式引信烧毁方法，防护裙采用25～35毫米厚钢板，且防护裙与地面成30～80度夹角。

所述的开放式引信烧毁方法，防护网设置于烧毁笼的周围及顶部，防护网为钢丝防护网，钢丝直径为1～3毫米，网孔为1～2厘米。

所述的开放式引信烧毁方法，烧毁笼主体外型尺寸：1.5m×1.5m×1.8m，防护网主体外型尺寸：5.5m×4.5m×4.2m。

所述的开放式引信烧毁方法，木柴的火焰温度在300℃～500℃之间。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用炸药具有燃烧和爆炸的双重属性，建立引信中炸药的燃烧环境，避免或减少炸药的爆炸，让炸药以燃烧的方式销毁，以此降低销毁过程的危险性。

2、本发明采取笼式烧毁技术，即：利用钢筋纵横焊接，制成一个非密闭但能防止引信体和传爆管飞出的烧毁笼，将引信与劈柴混合堆码，引燃劈柴后，利用木材燃烧和引信内部装药燃烧产生的能量，持续地烧毁引信内部火工品(雷管、传爆管等)，达到消除引信危险的销毁目的。利用引信烧毁时在空气中的对流与辐射，不断降低烧毁时的温度，使之维持在较为适宜的条件下，既能保证引信中炸药的燃烧，又不高于炸药的爆发点，减少炸药的爆炸。从目前试验情况看，这种方法有较好的可行性和很好的经济性。

3、经试验，烧毁引信百余万发，收集了大量的试验数据，积累了宝贵的实践经验，成功证明了低火焰温度条件下引信烧毁技术的可靠性和可行性，填补了国内空白，为解决边远地区报废引信的销毁处理提供了一种经济、实用、便捷的方法，使报废弹药野外处理能力又有了一个新提高，具有很好的军事效益、社会效益和经济效益。

4、本发明开放式引信烧毁装置采用格栅通透式结构，平衡了引信烧毁环境温度，解决了引信燃爆时热量聚集的难题，实现了引信的逐层烧毁，提高了大批量引信烧毁的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明开放式引信烧毁装置结构示意图。

图2为图1的A-A视图。

图中，1烧毁笼；2防护裙；3篦子；4防护网；5钢筋。

具体实施方式

采用本发明烧毁过程中传爆药热反应分析如下：

引信烧毁处理时，随着外界供给能量和环境条件的不同，传爆药化学变化能够以不同的形式进行，而且各形式之间在性质上存在着重大差别，对引信的烧毁结果有很大的影响。从引信的烧毁结果来看，传爆药化学变化过程涉及到热分解、燃烧和爆轰三种形式，并且在一定条件下可以发生转变。

第一，热分解转燃烧。传爆药的热分解是一种放热性分解反应，如果散热条件不好，药柱分解所放出的热量来不及向周围环境散失，从而使药柱温度升高，导致传爆药分解作用加速。当温度积累和分解速率达到一定值后，传爆药的热分解将转化成燃烧。

第二，燃烧转爆轰。在引信体破裂前，传爆药的燃烧被限定在引信体中的有限容积内，若燃烧产物得不到有效扩散，空间内的压力得不到有效释放，传爆药将由燃烧转变为爆轰。引信烧毁时，传爆药初始燃烧反应被限定在引信体内。而引信体材料一般为钢材，且对引信体的壁厚有一定的要求(如榴-5引信体壁厚为4.5mm)，约束条件较强，有利于传爆药燃烧转变为爆轰。

通过对传爆药热分解转燃烧和燃烧转爆轰的分析可以得出，引信烧毁时，外界环境温度、传爆药的种类和引信体强度会对传爆药的热反应过程产生很大的影响，存在传爆药热分解转燃烧和燃烧转爆轰的条件。

引信烧毁条件主要和引信中传爆药点火温度有关，当环境温度达到传爆药点火温度并保持足够时间，引信被可靠烧毁。以榴-5引信为例，其临界点火温度为218.3℃。传爆药泰安的5s和10s爆发点分别为225℃和211℃。

采用本发明典型引信烧毁机理及可靠烧毁条件研究如下：

报废弹药销毁处理领域中，可靠性问题即保证销毁彻底是一项最基本的要求，也是开发新的销毁方法的基本前提。因此，研究开放式引信烧毁技术，必须研究引信的烧毁机理和可靠烧毁条件，并通过试验进行验证。

(1)烧毁条件下引信外部环境研究

开放式引信烧毁技术是将引信与木柴混合堆码，利用木柴燃烧和引信内部装药燃烧产生的能量进行销毁，完成报废引信的处理。目前，主要是利用劈开的木质废旧弹药包装箱(以下简称木柴)作为燃料对引信进行烧毁作业。因而，木柴的燃烧性能和火焰温度的变化对报废引信的烧毁处理有着直接的影响。

试验过程中，在炭化阶段木柴热分解反应最剧烈，产生的可燃物最多，使得热释放速率达到最大值，形成第一个波峰。此后木柴继续燃烧，但表现比较平稳，温度一直保持一个相对比较固定的值。随着温度的升高，炭化物也开始慢慢燃烧，并发生较短的蓝色火焰，可燃物增多，热释放速率增加，从而形成第二个波峰。这是包装箱燃烧为何出现两个波峰的原因，同时也是所有木柴的通性。由于木柴燃烧火焰不稳定，且在室外条件下可能受风速的影响，各次测量得到的温度变化曲线不尽相同，总体上其火焰温度大部分时间在300℃～500℃之间，低于燃烧炉内的温度。

(2)引信烧毁试验研究

第一，单发引信烧毁试验。选用榴-5引信作为试验研究对象。试验时，将榴-5引信固定在木柴的上方，并调整高度，以确保其可以受到火焰的加热。记录引信从开始受火焰加热到传爆药燃爆的时间和最后的烧毁结果，同时利用热电偶测量引信烧毁时木柴火焰温度的变化情况。为了研究引信烧毁时火焰加热位置的不同而导致销毁处理结果的不同，分别进行了引信竖直烧毁和水平烧毁试验。每种试验各进行了7发，时间记录结果如表1和表2所示。

表1  引信竖直放置烧毁试验数据

表2  引信水平放置烧毁试验数据

引信竖直和水平状态下传爆药点火时间在130s～380s和62s～160s之间，与试验数据基本吻合。理论分析和试验验证表明，只要将引信置于上述火焰环境中，经过一定的时间引信传爆药就会发生燃烧或爆轰从而完成烧毁，这为引信笼式烧毁的可靠性提供了参考。大量引信烧毁试验中，经检查所有引信的传爆管和雷管等火工品均被可靠销毁。烧毁过程中，引信传爆管产生的破片侵彻能力很强，部分破片击穿了厚度约为4mm的钢板。

第二，大量引信烧毁试验。为了验证引信大量烧毁时的可靠性，利用制作的简易烧毁笼进行大批量榴-5引信烧毁试验。试验时，将引信与木柴混合堆码，点火后进行烧毁。试验结束后，对引信的烧毁状况进行检查。

综上所述，利用废旧弹药包装箱燃烧产生的能量销毁榴-5引信时，木柴的燃烧火焰不稳定，导致引信传爆药的燃爆时间散布较大；烧毁时引信状态的不同，导致传爆药点火位置的不同：引信竖直状态下烧毁时，传爆药底表面首先达到点火温度，而引信水平状态下烧毁时，则是传爆药侧表面首先点火。

引信烧毁时，出现不同的烧毁结果，主要是由于传爆药反应形式的不同引起的。传爆药点火后随着燃烧反应的进行，生成的气体产物不断增加，气体产物聚积在引信体内，对引信体产生一定的压力。若气体产物的压力大于引信体所能承受的极限压力，则引信体发生破坏，否则引信体不会破裂。同时，炸药有一定的稳定燃烧压力，若外界压力大于稳定燃烧压力则炸药将由燃烧转变为爆轰。因此，在点火强度一定的情况下，通过比较上述三种压力，即燃烧气体产物的压力、引信体破坏的极限压力和传爆药稳定燃烧的压力上限，可以确定传爆药的反应形式及引信烧毁结果。

安全是弹药工作中一个永恒的话题，报废弹药销毁处理领域也不例外。销毁作业过程中的安全性是一种新的处废方法可行与否的重要判据。其中，破片的毁伤效能是长期以来人们所关注的问题。通过理论与试验研究表明：引信高温状态下烧毁时，传爆管在内装传爆药爆轰能量的作用下形成一定量的破片。

同时，在传爆管破片参数的基础上，通过理论分析和试验研究确定破片的毁伤效能，为烧毁设备的安全设计提供参考。

结果表明，本发明分析了报废引信烧毁机理，确定了引信的可靠烧毁条件；根据理论与试验得到的传爆管破片参数，确定了破片的毁伤效能，解决了引信笼式烧毁的可靠性和安全性疑问，从而为该方法的可行性奠定必要的理论与实践基础。

(1)通过单发及大量引信烧毁试验，证明了引信笼式烧毁的可行性和可靠性，为解决边远地区报废引信的销毁处理提供了一种经济、实用的方法。

(2)进行了典型引信的烧毁试验，测定了废旧弹药包装箱的火焰温度和引信传爆药的燃爆时间。试验结果表明：木材燃烧具有火焰不稳定的特点，其温度大致在300℃～500℃之间。

(3)根据理论与试验研究得到的传爆管破片参数，对破片的毁伤效能进行了研究，主要解决作业过程中的安全性问题，为引信笼式烧毁设备的设计、优化提供参考。

壳体内炸药爆轰后，它的爆轰能量一部分分配在爆轰产物的飞散和空气冲击波的形成上，另一部分分配在外壳的变形和破坏以及给破片一定的初始动能上。根据壳体材料属性和炸药的爆轰性能，可以推导出壳体破裂半径和破片的形状及质量分布。

壳体在内部装药爆轰后，形成的破片总数N及其按质量的分布规律，是衡量壳体破碎程度的标志，同时也是计算其杀伤作用的重要依据。目前，对于非控破片战斗部，通过装药与金属壳体质量比、壳体材料及其壁厚，可以在一定程度上预先估算破片数及其质量分布。

在装备和人员的防护问题中，对破片的防护非常关键，而破片的侵彻作用是其中最为重要的一种，也是影响销毁作业安全的重要因素。

第一，传爆管径向破片侵彻深度。由于假定破片初速相等，故最大质量破片具有最大的动能，其侵彻能力也最强。根据引信传爆管径向破片的最大质量和榴-5引信的传爆管破片初速试验结果分析，从偏安全的角度，选定引信传爆管径向破片初速进行计算，得到传爆管径向最大质量破片的侵彻深度。

表3  典型引信传爆管径向破片侵彻深度

第二，传爆管底部破片侵彻深度。根据由传爆管破碎性试验所得的圆形破片的质量和形状参数，以及底部破片的初速，可以计算出传爆管底部圆形破片的侵彻深度。电-11和电-22引信传爆管底部圆形破片的硬铝板临界击穿厚度分别为5.97mm和6.44mm。

目前，已对电-11、电-22引信传爆管底部破片击穿靶板临界厚度进行了侵彻试验，试验靶板长宽各1m，其中钢制靶板为普通碳素钢板，其强度极限为410MPa。试验数据可以初步判断：电-11、电-22引信传爆管底部圆形破片对试验用钢制靶板的临界击穿厚度分别在6mm～7mm和7mm～8mm。

如图1-2所示，本发明开放式引信烧毁装置主要包括烧毁笼1、防护裙2、篦子3等，烧毁笼1为钢筋5纵横焊接形成的格栅通透式结构，烧毁笼1的内侧底部焊接有防护裙2，烧毁笼1的底部铺设篦子3。

本实施例中，篦子3为直径28毫米圆钢焊制而成，篦子3用于保持笼内温度，增强烧毁效果；

本实施例中，钢筋5为直径28毫米圆钢；

本实施例中，防护裙2采用30毫米厚钢板焊制而成，且防护裙2与地面成30度夹角，可以消除烧毁“死角”；

另外，烧毁笼1外罩防护网4，可以缩短安全距离，减小作业面积，防护网4设置于烧毁笼1的周围及顶部。本实施例中，防护网4为钢丝防护网，钢丝直径为1毫米，网孔为1厘米；

本实施例中，烧毁笼主体外型尺寸：1.5m×1.5m×1.8m，防护网主体外型尺寸：5.5m×4.5m×4.2m。

本发明开放式烧毁方法是将引信与木柴混合堆码于所述开放式引信烧毁装置中，利用木柴燃烧和引信内部装药燃烧产生的能量进行销毁，完成报废引信的处理。所述木柴火焰温度在300℃～500℃之间，低于燃烧炉内的温度。试验结果非常理想，烧毁安全、彻底而且未出现严重殉爆现象，这就消除了引信大批量集中销毁可能发生严重殉爆和破片发生无控飞散的顾虑。

Claims (8)

1.一种开放式引信烧毁方法，其特征在于：将引信与木柴混合堆码于开放式引信烧毁装置中，利用木柴燃烧和引信内部装药燃烧产生的能量进行销毁，完成报废引信的处理。

2.按照权利要求1所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：开放式引信烧毁装置主要包括烧毁笼、防护裙、篦子和防护网，烧毁笼为钢筋纵横焊接形成的格栅通透式结构，烧毁笼的内侧底部焊接有防护裙，烧毁笼的底部铺设篦子，烧毁笼外罩防护网。

3.按照权利要求2所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：篦子为直径25～35毫米圆钢焊制而成。

4.按照权利要求2所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：钢筋为直径25～35毫米圆钢。

5.按照权利要求2所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：防护裙采用25～35毫米厚钢板，且防护裙与地面成30～80度夹角。

6.按照权利要求2所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：防护网设置于烧毁笼的周围及顶部，防护网为钢丝防护网，钢丝直径为1～3毫米，网孔为1～2厘米。

7.按照权利要求2所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：烧毁笼主体外型尺寸：1.5m×1.5m×1.8m，防护网主体外型尺寸：5.5m×4.5m×4.2m。

8.按照权利要求1所述的开放式引信烧毁方法，其特征在于：木柴的火焰温度在300℃～500℃之间。

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