Одной из составляющих проблемы национальной безопасности в Украине является загрузка складов боеприпасами с истекшим гарантийным сроком хранения. В настоящее время на базах и арсеналах МО Украины скопились тысячи тонн различных боеприпасов, списанных или подлежащих списанию. К ним относятся авиабомбы, ракеты, масса ВВ в которых достигает сотен и даже тысяч килограммов,а также артиллерийские снаряды, инженерные мины и заряды с массой ВВ до нескольких килограммов (обычно не более 10 кг).

Опыт хранения боеприпасов показывает, что их чувствительность к внешним воздействиям со временем, по мере окончания гарантийного срока хранения (ГСХ), повышается, что связано с изменением свойств ВВ, которым снаряжены боеприпасы.Несмотря на тщательные лакокрасочные покрытия внутренних поверхностей корпусов,соприкасающихся с зарядом ВВ, в них с течением времени может происходить реакция взаимодействия или образования более чувствительных по сравнению с исходным ВВ соединений, что повышает опасность дальнейшего хранения боеприпасов.

Следует отметить еще один аспект длительного хранения боеприпасов, связанный с повышением взрыво- и пожароопасности. В последние годы, начиная с конца 70-х и начала 80-х гг., производство боеприпасов ежедневно значительно возросло. На складах и базах ограниченные емкости хранилищ не позволяли соблюдать требуемые условия хранения, поэтому допускалось, например, боеприпасы содержать на открытых площадках в штабелях под навесом или брезентом. Такое временное хранение часто оставалось постоянным. Прибывающие очередные партии боеприпасов переполняли территории складов. Для строительства новых хранилищ с соблюдением безопасных расстояний требовались новые площади и территории, а строительство заглубленных или подземных хранилищ боеприпасов связано с большими материальными затратами, поэтому хранилища строились недостаточными темпами. В этих условиях на открытые площадки для дальнейшего хранения перевозились боеприпасы с истекшими сроками хранения и, , следовательно, с повышенной взрыво- и пожароопасностью. Участились взрывы и пожары на складах боеприпасов. Создалась проблема, решить которую можно было только путем сокращения запасов боеприпасов. Новая оборонительная доктрина, сокращение вооруженных сил, и в т.ч. обычных вооружений, также привели к необходимости сокращения запасов боеприпасов. Этому способствовало и моральное старение боеприпасов. Списанные боеприпасы требует более тщательного контроля при дальнейшем хранении.

Актуальность темы и постановка задачи исследования

Политические процессы, произошедшие в мире за последние десятилетия, неожиданно поставили совершенно новую задачу, связанную с расснаряжением боеприпасов, неиспользованных раньше и нет перспектив для дальнейшего использования. Решение задачи стало особенно актуальным после ряда взрывов на складах боеприпасов, причем вероятность повторения подобных инцидентов возрастает. В то же время многообразие промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) определяется широтой диапазона их возможного применения. Подавляющие количество руды цветных и черных металлов в нашей стране добывается по взрывной технологии, кроме того ПВВ используются также при добычи полезных ископаемых, разведки недр (залежей нефти), в сельском хозяйстве, для разрушений в мирных целях (расчистка русел рек), при борьбе со стихийными (тушение пожаров).

Тот путь, который был выбран ранее - уничтожение боеприпасов, не рациональный по двум причинам. Во-первых, результаты овеществленного труда различных слоев общества (ученых, инженеров, конструкторов, рабочих ), материалы, зачастую достаточно ценные, затраченные электроэнергия, другие виды энергии, а также затраты на амортизацию оборудования - все это представляет собой безвозвратные потери.

Другая негативная сторона уничтожения списанных боеприпасов связана с нарушением (ухудшением) экологии окружающей среды, загрязнением почв, поверхностных и подземных вод, растительности и воздушной среды. Загрязнение окружающей природной среды неизбежно влияет на состояние животных и людей. Особенно опасно загрязнение элементами и соединениями тяжелых металлов (свинец, ртуть и др.), которые концентрируются в организме человека, вызывая тяжелые болезни. Ущерб от таких бездумных действий можно оценить только по затратам на восстановление окружающей природной среды до нормальных или хотя бы до допустимых показателей.

По некоторым данным, которые приводились в докладах на конференциях по проблемам утилизации боеприпасов, ущерб от уничтожения существующих в настоящие время списанных боеприпасов составлял бы 60 млн. грн. Поэтому весьма актуальна, стала проблема утилизации боеприпасов с их последующим применением в различных областях.

Технический процесс расснаряжение боеприпасов выполняется в обратной последовательности, чем при снаряжении и сборки, однако, как показывает опыт, количество факторов риска при этом значительно больше, что делает процесс более опасным, создает более высокую степень вероятности аварий.

В большинстве случаев расснаряжение боеприпасов предполагает выполнение следующих типовых операций:

• удаление взрывателя,
• вскрытие корпуса для доступа к взрывчатому веществу,
• извлечение взрывчатого материала,
• последующей переработки ВВ и элементов корпуса

Отрицательные аспекты содержания списанных боеприпасов (опасность их длительного хранения, дополнительные затраты на хранение, возможность их хищения и использование криминальными группировками, ущерб от уничтожения списанных боеприпасов, нарушение экологического равновесия окружающей природной среды) свидетельствуют о том, что простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно, а в больших масштабах недоступно. Поэтому основным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их утилизация, главным образом, расснаряжение боевых частей, особенно снаряженных большими массами ВВ.

Особенности перерабатываемых материалов

Физико-механические свойства утилизируемых веществ

Разработка технологий расснаряжение боеприпасов имеет определенную специфику, которую следует обязательно учитывать при проведении работ. Прежде всего, это относится к тому факту, что в боеприпасах используются чувствительные к механическим и тепловым воздействиям вещества, представляющие собой значительную потенциальную опасность, и в первую очередь в плане взрывоопасности. Даже случайный взрыв одного снаряда в месте, где сосредоточены их значительные запасы, может привести к трагическим последствиям.

Вторая особенность связана с тем, что боеприпас как продукт, подлежащий утилизации, представляет собой, как правило, неразъемную конструкцию, изначально не рассчитанную на демонтаж. Естественно, что извлечение из него вторичных ресурсов связано с дополнительными трудностями.

Третья особенность состоит в том, что наряду с легко утилизируемой металлической составляющей исходный боеприпас содержит весьма значительную долю ВВ, порохов, твердых ракетных топлив, ОВ и т.д. Перечисленные особенности создают ряд дополнительных проблем в процессе разработки технологии расснаряжения боеприпасов.Анализ конструкции прессов Как сложная техническая задача переработки взрывоопасных изделий длительного хранения, нередко с неизвестной историей эксплуатации, утилизация должна строится на ряде основных принципов:

1. Комплектность переработки боеприпасов и их компонентов. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая боевые части, метательные заряды и двигатели, средства инициирования, системы управления, тару и т.д.
2. Безопасность ведения процесса утилизации. Процесс утилизации в ряде случаев более опасен, чем процесс снаряжения, как по ряду объективных причин (большое разнообразие конструкций, сосредоточенных в одном производстве, разнообразные условия хранения и эксплуатации конкретных изделий, трудности разборки и извлечения ВВ и т.д.), так и в силу субъективных причин, малым производственным опытом по утилизации, организационными вопросами поставки боеприпасов на утилизацию и т.п. Поэтому должен быть создан специальный комплекс методов (технологий и специализированного оборудования) в зависимости от типа ВВ, порохов и топлив, габаритно-весовых характеристик изделий и их конструкции, а также решены вопросы контролируемой поставки изделий на утилизацию, проектирования и эксплуатации производств, технологической дисциплины и подготовки кадров.
3. Процессы утилизации должны быть экологически чистыми. При прямом сжигании на открытом воздухе или взрывах в окружающую среду (ОС) попадает большое количество токсичных окислов, цианидов, солей тяжелых металлов, диоксинов. Происходит загрязнение воздуха, воды и почвы. Поэтому технологии утилизации должны исключать отравление ОС.
4. Применяемые процессы утилизации должны осуществляться с минимальными экономическими потерями, а при глубоких вторичных переделах получаемого сырья в местах утилизации должны быть экономически выгодны.

ВВ по своим токсическим свойствам относятся к I, II, III и IV классам опасности. Около 85 % извлекаемых ВВ принадлежит к чрезвычайно опасным (I класс) и высокоопасным (II класс) веществам.

Зависимость свойств материала от метода

Были определены основные физико-химические свойства партий утилизированного разными методами тротила.

Наиболее важным критерием качества тротила является температура затвердевания, которая свидетельствует о чистоте продукта, и, следовательно, о его стойкости. Температура затвердевания чистого тротила 80,35-80,85 °C, технического - не ниже 80,2-80,5 °C. Солнечный свет действует на все изомеры тротила, вызывая их потемнение от белого до желтого цвета и изменение свойств (главным образом температуры затвердевания), что связано с фотоизомеризацией. Поэтому мы наблюдаем снижение температуры затвердевания утилизированного тротила до 80,0-80,2 °C.

Другим фактором, который влияет на химическую стойкость, как самого тротила, так и оболочки снаряда, является содержание кислоты. Кислотность утилизированного продукта отвечает норме (не превышает 0,009 %) и не зависит от метода утилизации.

Содержание влаги и летучих веществ в тротиле обуславливает его взрывчатые свойства, так как увеличение содержания влаги снижает восприимчивость к детонации. Поэтому на эту характеристику следует обратить внимание. Т.к. утилизированный тротил подвергается переработке (например, влияние воды или пара), то требование к содержанию в нем влаги и летучих занижено в сравнении с чистым тротилом (не более 0,07 % у чистого и не более 0,2 % – у утилизированного тротила). В зависимости от метода утилизации содержание влаги колеблется в среднем от 0,02 % при методе механического выдавливания, 0,3-0,4 % при неконтактной выплавке, до 0,3-0,7 % при контактном методе и чешуировании продукта.

Увеличение содержания нерастворимых примесей может изменить чувствительность тротила. Содержание примесей в анализируемом продукте отвечает норме.[1,2]

Анализ конструкции прессов

Все прессы можно классифицировать по следующим наиболее существенным особенностям:

1. по виду привода: механические и гидравлические;
2. по характеру движения обрабатываемого изделия: машины автоматы с периодическим и непрерывным движением прессуемой шашки;
3. по положению оси перемещения основных рабочих органов: вертикального и горизонтального исполнения;
4. по способу прессования: одностороннего и двустороннего прессования;
5. по характеру движения рабочих органов при прессовании: непрерывного прессования и прессования с остановками, в частном случае – с выдержкой спрессованной шашки под максимальном давлением;
6. по количеству ступеней прессования: одноступенчатое и многоступенчатое прессование, когда между отдельными ступенями прессования производится снятие давления с целью выпуска воздуха из предварительно спрессованной шашки и для выравнивания внутренних напряжений в шашке перед следующей стадией прессования с более высоким давлением;
7. по типу устройств для компенсации давления прессования: с механическим, гидравлическим компенсатором давления. Компенсатор давления поддерживает давление в заданных пределах и предохраняет исполнительные механизмы от перегрузки.

Иллюстрация 1-Общий вид гидравлического пресса

Помимо общих требований, таких, как высокая производительность, экономичность, простота конструкции, удобство обслуживания и ремонта, к прессам для уплотнения взрывчатых материалов предъявляются ряд специфических требований, обусловленных чувствительностью уплотняемого материала к механическим воздействиям (удару, сдвигу, трению). Это прежде всего плавная (без толчков и ударов) работа пресса, повышенная прочность и надежность его узлов и деталей, наличие надежных предохранительных устройств от превышения давления прессования, возможность дистанционного управления прессом и быстрой остановки его в аварийных ситуациях.

Повышенные требования предъявляются к конструкции самого пресса. Движущиеся детали и механизмы прессовой установки, передающие большие усилия, должны быть герметично закрыты, чтобы частицы и пыль взрывчатых материалов не попадали на их контактирующие поверхности.

Перечисленным требованиям наиболее полно удовлетворяют гидравлические прессы, К преимуществам их относятся плавность хода и универсальность, возможность регулирования в широких пределах усилия и скорости прессования, независимость указанных параметров от положения стола. Они снабжены более надежными, чем у механических прессов, регулирующими и предохранительными устройствами.[4]

Безопасность производств

Процесс расснаряжение и утилизации боеприпасов является опасным процессом из-за наличия дополнительных операций, при которых ВВ подвергается механическому и тепловому воздействию, а также из-за того, что этому воздействию подвергаются "состарившиеся" ВВ (хранившиеся в изделиях и имеющие в своем составе продукты разложения и, возможно, продукты их взаимодействия с корпусом изделия).

В настоящее время сложность в обеспечении безопасности заключается в определении степени опасности поступающих боеприпасов. В зависимости от условий хранения боеприпасы поступают с различным состоянием тары. Так боеприпасы поступают в разрушенной сгнившей таре, если это барабаны - то частично сгнившие брусья, у ящиков - гнилые донья и даже торцевые стороны, поэтому погрузочно-разгрузочные работы, транспортировка боеприпасов затруднена и небезопасна, возможно, выпадение изделий из тары.

Необходимо отметить, что на утилизацию чаще всего поступают боеприпасы, находящиеся в служебном обращении - ржавые, имеющие повреждения и дефекты корпуса. Кроме того, по результатам входного контро

Для большинства изделий наиболее опасной операцией является извлечение ВВ из корпуса боеприпаса. Для остальных определяющими являются операции разборки изделий в целом или его элементов. Особую опасность представляют операции вывинчивания комплектующих (головных и донных стаканов, капсюльных втулок, извлечение шашек-детонаторов), так как большинство из них при снаряжении было поставлено на грунтовку или закрепитель. Эти операции расснаряжение боеприпасов в технологической цепочке являются не только наиболее трудоемкими, но и взрывоопасными. Тяжесть последствий от возможных чрезвычайных ситуаций при разборке боеприпасов может быть очень значительной.

Имеются нерешенные вопросы по обеспечению безопасности расснаряжения боеприпасов. Поэтому так важны мероприятия по обмену опытом и выработка перспективных направлений для решения этой сложной задачи.

Выводы

Исключительно важным принципом и требованием в процессе разборки технологических процессов и оборудования для утилизации является создание экологически чистых, малоотходных производств и участков. В процессе промышленной утилизации боеприпасов в воду, воздух, почву могут поступать вредные вещества, в первую очередь взрывчатые, и оказывать отрицательное воздействие на человека и окружающую среду.

На основе результатов расчетов и идеологию разработанных техпроцессов и оборудования были заложены принципы и технические решения, исключающие или резко сокращающие выбросы вредных веществ в атмосферу, воду и почву.

Конструкция каждой машины требует экономического обоснования ее целесообразности. Это обоснование должно строиться на данных технико-экономического анализа производственных и эксплутационных качеств машины. Как объект производства машина должна быть простой и дешевой, требовать минимальных затрат труда и времени ан подготовку, ее производства и освоение, отличатся возможно меньшей материалоемкостью и допускать экономически целесообразное применение ее при производстве передовых методов технологии. Как объект эксплуатации машина должна обладать соответствующими заданными характеристиками (производительность, грузоподъемность и т.д.), быть удобной при обслуживании и ремонте, надежной и экономной в работе обеспечивать возможность ее использования с наименьшим числом рабочих при гарантии их полной безопасности. Среди технико-экономических показателей, определяющую экономическую эффективность, особенно важное значение имеет размер требуемых капиталовложений.

  Литература

1. ГОСТ 4117 – 78. Тротил для промышленных взрывчатых веществ. Технические установки.
2. ГОСТ 14839 – 91. Вещества взрывчатые промышленные
3. ГОСТ 5984 – 99. Вещества взрывчатые. Методы определения бризантности
4. Аммониты непредохранительные. Типовой технологический процесс изготовления ОСТ 84 – 2020 – 82

© ДонНТУ, Червоненко А.В. 2008