RU2194945C1

RU2194945C1 - Method for milling of fire-hazardous and dangerously explosive materials

Info

Publication number: RU2194945C1
Application number: RU2001122308A
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Зайчиков; В.И. Калашников; А.Н. Ключников; Ю.М. Милехин; О.Н. Нефедов; Н.К. Преображенский; Ю.Г. Хромов
Original assignee: Федеральный центр двойных технологий "Союз"
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2002-12-20

Abstract

FIELD: salvaging and liquidation of ammunition, charges of solid-propellant rocket engines, in particular, methods for milling of charges of fire-hazardous and dangerously explosive materials, such as composite solid propellants, some explosives contained in projectiles and rocket warheads. SUBSTANCE: the method consists in the fact that a charge of fire- hazardous and dangerously explosive materials is installed on a rotary device, rotated and milled using a jet of air and cooled granules of carbon dioxide compacted to a density exceeding 1.4 q/cu.cm. These granules run out of an accelerating nozzle at a speed of more than 300 m/s, the accelerating nozzle is moved in parallel with the charge surface as the fire-hazardous and dangerously explosive material is milled to crumb. The jet of mixture of air and granules is fed to the charge surface at an angle of 30 to 60 deg. The claimed method makes it possible to preserve the charge casing for further use in direct designation. This method may be used for milling of a charge of inert material. EFFECT: enhanced fire and explosion safety.

Description

Изобретение относится к способам утилизации и ликвидации боеприпасов, зарядов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), в частности к способам измельчения заряда пожаровзрывоопасных материалов (ПВОМ). К таким материалам относятся смесевые твердые ракетные топлива (ТРТ), некоторые взрывчатые вещества, содержащиеся в снарядах и боевых частях ракет. The invention relates to methods for the disposal and elimination of ammunition, charges of solid propellant rocket engines (solid propellant rocket engines), in particular, to methods for crushing the charge of fire and explosion hazard materials (PVOM). Such materials include mixed solid rocket fuels (TRT), some explosives contained in shells and warheads of missiles.

К аналогам можно отнести способы механической утилизации корпусов и зарядов на токарных и строгальных станках с использованием металлических резцов, а также способ ликвидации зарядов ТРТ с помощью гидромониторной установки извлечения ТРТ из корпуса РДТТ (см. Л.А. Смирнов, О.В. Тиньков. Конверсия. Часть IV. ЦНИИНТИКПК, 1996 г., стр. 72-75). Недостатками этих способов являются получение крупных кусков заряда и корпуса, требующих дополнительного измельчения, и большой расход предварительно очищенной воды. Указанные способы обладают недостаточной пожаровзрывобезопасностью процесса. Близким аналогом является "Способ расснаряжения боеприпасов", патент 2127420 (1997 г.). Здесь к поверхности ВВ подается водный аэрозольный поток вместе с отвержденными частицами углекислоты, полученными эжекционным смешением потока воздуха и охлажденной жидкой углекислоты. Недостатком этого способа является малая производительность, связанная с низкой плотностью отвержденных частиц углекислоты, являющихся в этом случае абразивным материалом, а также сложность эксплуатации оборудования для образования аэрозольного рабочего тела из воды, жидкой углекислоты и воздуха. Analogs include methods for the mechanical disposal of cases and charges on turning and planing machines using metal cutters, as well as a method for eliminating TPT charges using a hydromonitor installation for extracting TRT from an RDTT case (see L.A. Smirnov, O.V. Tinkov. Conversion, Part IV, TsNIINTIKPK, 1996, pp. 72-75). The disadvantages of these methods are to obtain large pieces of charge and housing, requiring additional grinding, and the high consumption of pre-treated water. These methods have insufficient fire and explosion safety of the process. A close analogue is the "Method for the ordnance of ammunition", patent 2127420 (1997). Here, an aqueous aerosol stream is supplied to the explosive surface together with cured carbon dioxide particles obtained by ejection mixing of the air stream and cooled liquid carbon dioxide. The disadvantage of this method is the low productivity associated with the low density of the cured particles of carbon dioxide, which in this case is an abrasive material, as well as the difficulty of operating the equipment for the formation of an aerosol working fluid from water, liquid carbon dioxide and air.

В качестве прототипа рассмотрен способ ликвидации скрепленных с корпусом зарядов ТРТ с отделяемыми днищами (RU 2165591, опубл. 20.04.2001), когда сначала от корпуса, скрепленного с зарядом, отделяют донную или предсопловую часть, а затем устанавливают его на устройство вращения и вращают. Для измельчения ТРТ используются режущие струи сверхвысокого давления из измельчительной головки (ИГ) установки гидрорезки. После отделения частей корпуса перемещают ИГ вдоль поверхности заряда и измельчают в крошку весь заряд. Основными недостатками этого способа с использованием струй воды высокого давления является сложность и высокая цена эксплуатации установки сверхвысокого давления воды (несколько тысяч атмосфер). Этот же недостаток касается и получения воды с высокой степенью очистки, используемой для гидрорезки. В процессе измельчения вода растворяет ПВОМ и после измельчения возникает необходимость утилизации воды с растворенными в ней химическими компонентами ПВОМ. Кроме того, данный способ недостаточно пожаровзрывобезопасен, т.к. возможно соприкосновение ПВОМ, ИГ и последующее воспламенение заряда. As a prototype, a method for eliminating TPT charges attached to the housing with detachable bottoms (RU 2165591, publ. 04/20/2001) is considered, when the bottom or pre-nozzle part is separated from the housing fastened with a charge, and then it is mounted on a rotation device and rotated. For grinding TRT, ultra-high pressure cutting jets from the grinding head (IG) of the hydraulic cutting machine are used. After separation of the body parts, the IG is moved along the surface of the charge and the entire charge is crushed into crumbs. The main disadvantages of this method using high-pressure water jets is the complexity and high cost of operating an ultra-high water pressure installation (several thousand atmospheres). The same drawback applies to the production of water with a high degree of purification used for water cutting. In the process of grinding, water dissolves the PVOM and after grinding, it becomes necessary to dispose of water with the chemical components of the PVOM dissolved in it. In addition, this method is not sufficiently fire and explosion safe, because possible contact of the PVOM, IG and subsequent ignition of the charge.

Технической задачей изобретения является создание способа измельчения заряда ПВОМ, позволяющего высокопроизводительно, экологически безвредно, пожаровзрывобезопасно, с использованием пневматической нагнетающей установки, работающей при низком давлении (которое обычно применяется в дорожных компрессорах), измельчать в крошку заряд ПВОМ. В последующем эту крошку можно сжигать небольшими порциями в экологически чистой печи. An object of the invention is to provide a method for grinding the PVOM charge, which allows high-performance, environmentally friendly, fire and explosion safety, using a pneumatic pumping unit operating at low pressure (which is usually used in road compressors), to grind the PVOM charge into crumbs. Subsequently, this crumb can be burned in small portions in an environmentally friendly furnace.

Эта задача решается тем, что на устройство вращения устанавливают заряд ПВОМ, вращают и измельчают его, подводя к поверхности ПВОМ струю смеси воздуха и предварительно прессованных до плотности более 1.4 г/см³ охлажденных гранул углекислого газа. Гранулы из нагнетающего устройства подаются к ускоряющему насадку, где они разгоняются до скорости более 300 м/с. Струя смеси воздуха и гранул направляется под углом А к поверхности заряда ПВОМ. При столкновении гранул с ПВОМ происходит механический удар и температурный шок на поверхности ПВОМ. Гранулы сублимируют за несколько микросекунд, при этом объем углекислого газа увеличивается в 800 раз, т.е. происходит микровзрыв. В результате поверхность заряда измельчается в крошку. Угол А, равный от 30 до 60^o, а также плотность и скорость летящих гранул выбраны оптимальными исходя из экспериментальных данных, когда был получен наилучший результат по производительности измельчения различных ПВОМ. По мере измельчения заряда ПВОМ в крошку струю перемещают параллельно поверхности заряда. Давление, под которым подается из нагнетающего устройства воздушная смесь гранул, составляет 5...10 атмосфер. Экспериментально было установлено, что в процессе измельчения ПВОМ поверхность заряда охлаждается не более чем на 1 мм. Это позволяет сохранять в остальных слоях ПВОМ практически неизмененные прочностные характеристики, что важно для последующего измельчения заряда в этих слоях. После извлечения крошки ПВОМ ее сжигают небольшими порциями в экологически чистой печи или утилизируют другим способом. Аналогично может быть утилизирован и заряд из инертного негорючего материала.This problem is solved by the fact that the PVOM charge is installed on the rotation device, it is rotated and crushed, bringing to the surface of the PVOM a stream of air mixture and previously cooled carbon dioxide granules pre-compressed to a density of more than 1.4 g / cm ³ . Granules from the injection device are fed to the accelerating nozzle, where they are accelerated to a speed of more than 300 m / s. The jet of a mixture of air and granules is directed at an angle A to the surface of the PVOM charge. In the collision of granules with PVOM, a mechanical shock and temperature shock occur on the surface of the PVOM. The granules are sublimated in a few microseconds, while the volume of carbon dioxide increases by 800 times, i.e. microexplosion occurs. As a result, the surface of the charge is crushed into crumbs. The angle A, equal to from 30 to 60 ^o , as well as the density and speed of flying granules, were selected optimal on the basis of experimental data, when the best result was obtained on the grinding performance of various PVOMs. As the PVOM charge is crushed into a crumb, the jet is moved parallel to the surface of the charge. The pressure under which an air mixture of granules is supplied from a blower device is 5 ... 10 atmospheres. It was experimentally established that during the grinding of PVOM, the surface of the charge is cooled by no more than 1 mm. This makes it possible to maintain practically unchanged strength characteristics in the remaining PVOM layers, which is important for subsequent grinding of the charge in these layers. After removing the PVOM crumbs, it is burned in small portions in an environmentally friendly furnace or disposed of in another way. Similarly, a charge of an inert non-combustible material can be disposed of.

Применение данного способа поясняется фигурой, на которой в качестве примера показано измельчение скрепленного с корпусом заряда смесевого ракетного твердого топлива, являющегося ПВОМ. Здесь изображены установленный на основании 7 заряд 1 из ПВОМ, скрепленный с корпусом 2, привод 9 устройства вращения заряда. Смесь воздуха и гранул углекислого газа подается из нагнетательного устройства 5. Ускоряющий насадок 8, из которого истекает разрушающая заряд ПВОМ струя смеси воздуха и гранул углекислого газа, крепится к подающему трубопроводу 6. Приводы перемещений 3 и 4 осуществляют вертикальное и горизонтальное перемещения насадка соответственно. На основании 7 расположен поддон 10 для сбора измельченной крошки. The application of this method is illustrated by the figure, which shows as an example the grinding of a mixed rocket solid fuel, which is a PVOM, attached to the charge body. Shown here is a charge 1 made of PVOM mounted on the base 7, fastened to the housing 2, the drive 9 of the charge rotation device. The mixture of air and carbon dioxide granules is supplied from the injection device 5. The accelerating nozzle 8, from which the destructive PVOM jet flows, the mixture of air and carbon dioxide granules, is attached to the supply pipe 6. Movement drives 3 and 4 carry out the vertical and horizontal movements of the nozzle, respectively. On the base 7 is a pallet 10 for collecting crushed chips.

Способ осуществляется следующим образом. На устройство вращения устанавливают заряд ПВОМ и вращают его. К поверхности ПВОМ из ускоряющего насадка, имеющего проходное сечение 6•12 мм, подводится струя смеси воздуха с уплотненными до плотности 1.45... 1.6 г/см³ гранулами углекислого газа. Давление воздуха около 7 атм создается с помощью нагнетательного устройства, аналогичного компрессору, используемому в дорожных работах. При этом гранулы разгоняются в ускоряющем насадке до скорости 400...500 м/с и заряд измельчается послойно в крошку размером 5...25 мм. Затем эта крошка извлекается из корпуса в поддон и утилизируется малыми порциями в экологически чистой печи.The method is as follows. The PVOM charge is installed on the rotation device and rotated. A jet of air mixture with carbon granules compacted to a density of 1.45 ... 1.6 g / cm ^{3 is} fed to the surface of the FROM from an accelerating nozzle having a through section of 6 • 12 mm. An air pressure of about 7 atm is created using a blower device similar to the compressor used in road works. In this case, the granules are accelerated in an accelerating nozzle to a speed of 400 ... 500 m / s and the charge is crushed layer by layer into a crumb of 5 ... 25 mm in size. Then this crumb is removed from the body into the pallet and disposed of in small portions in an environmentally friendly furnace.

Достоинствами предложенного способа является то, что процесс измельчения заряда происходит без контакта металлических деталей с ПВОМ (ускоряющий насадок выполнен из неметаллического материала). Кроме того, реализована высокая пожаровзрывобезопасность способа, которая обеспечивается тем, что гранулы при сублимации превращаются в охлажденный углекислый газ, предотвращающий любое воспламенение ПВОМ. При измельчении не остается никаких вторичных продуктов, кроме крошки ПВОМ. Применение предложенного способа позволяет сохранять корпус заряда ПВОМ для дальнейшего использования по прямому назначению. Данный способ может быть применим и для измельчения заряда из инертного материала. The advantages of the proposed method is that the process of grinding the charge occurs without contact of the metal parts with the PVOM (accelerating nozzles made of non-metallic material). In addition, a high fire and explosion safety of the method is realized, which is ensured by the fact that the granules during sublimation are converted into chilled carbon dioxide, which prevents any ignition of the PVOM. When grinding, no secondary products remain, except for the crumb of the PVOM. The application of the proposed method allows you to save the housing of the PVOM charge for future use for its intended purpose. This method can be applicable for grinding charge from an inert material.

Claims

A method of grinding a charge of fire and explosion hazardous materials (PVOM), including installing a PVOM charge on a charge rotation device, rotating a charge and grinding PVOM, characterized in that a stream of air and pressed mixture is supplied to the surface of the charge at an angle of 30-60 ^o to a density of more than 1.4 g / cm ^{3 of} cooled granules of carbon dioxide flowing out of the accelerating nozzle at a speed of more than 300 m / s, and the accelerating nozzle is moved parallel to the surface of the charge as grinding PVOM crumb.