便攜式非接觸聚能射流引爆器銷毀廢舊彈藥

郗文博，同 劍，趙云濤，李 銳，周 明，韓魏勐，門媛媛，李萬全

(西安物華巨能爆破器材有限責(zé)任公司，西安 710061)

廢舊彈藥的處置一直以來是一個令人頭痛的問題，引起了社會各界的高度關(guān)注和重視。隨著城市建設(shè)規(guī)模的加大，荒地大力開發(fā)利用，廢舊彈藥、軍事遺留彈藥的數(shù)量將不斷增加。由于歷史原因、環(huán)境因素，此類彈藥通常具有銹蝕嚴(yán)重，保險裝置失靈，遺留時間長、性能不穩(wěn)定等特點(diǎn)。彈藥安全評估難度大，處置風(fēng)險性極高，稍有不慎將釀成重大事故。據(jù)不完全統(tǒng)計，近年來，廢舊彈藥在開挖、搬運(yùn)、銷毀處置過程發(fā)生意外爆炸造成人員傷亡的事故屢見不鮮，對排爆作業(yè)人員的安全及社會公共安全造成嚴(yán)重的威脅。

本文介紹了基于聚能裝藥技術(shù)的研究方案，所提出的應(yīng)用非接觸聚能射流引爆器進(jìn)行廢舊彈藥排除作業(yè)的方法，能基本解決國內(nèi)遇到的各種廢舊常規(guī)彈藥的銷毀難題。

1 彈藥銷毀技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前，國內(nèi)外在彈藥銷毀方面主要使用的傳統(tǒng)方法有：燒毀、誘爆、深海傾倒、掩埋、引爆等[1]。近年來，傳統(tǒng)銷毀方法在銷毀作業(yè)中凸顯出自身的不足，例如：深海傾倒，掩埋實(shí)施簡單，但不僅沒消除爆炸危險性，而且造成環(huán)境污染，未達(dá)到徹底銷毀目的[2]。再比如，裸漏藥包的爆破銷毀方法，其實(shí)質(zhì)是誘爆方法的一種，由于藥包裸漏于空氣中，四周沒有約束介質(zhì)，導(dǎo)致爆炸效能利用率低，需要布設(shè)大藥量的藥包，致使附加爆炸威力增大，對銷毀作業(yè)安全防護(hù)工事的構(gòu)建及其安全防護(hù)造成了較大的困難[3]。隨著科技的不斷進(jìn)步，金屬熔流引燃未爆彈技術(shù)，激光引爆未爆彈技術(shù)，高壓水射流處理切割分離技術(shù)，聚能切割技術(shù)等一些新型銷毀技術(shù)得到了快速的發(fā)展[4-7]。但基于國內(nèi)對新技術(shù)掌握尚不成熟，且新技術(shù)投資成本過高，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，仍無法取代傳統(tǒng)銷毀技術(shù)。

此外，對于處置狀態(tài)不明的廢舊彈藥，一般要求嚴(yán)禁搬運(yùn)、移動甚至觸碰等操作，以免再次觸發(fā)引信導(dǎo)致發(fā)生爆炸事故。然而，國內(nèi)彈藥銷毀技術(shù)落后，仍沿用傳統(tǒng)爆破方法實(shí)施銷毀，作業(yè)過程中勤務(wù)環(huán)節(jié)多，操作項(xiàng)目多，作業(yè)人員多，準(zhǔn)備時間長，且最致命的缺陷在于無法回避與彈藥直接接觸的風(fēng)險[8]。針對此類彈藥銷毀問題國外較早提出了聚能射流引爆銷毀技術(shù)，并研制出了各種系列的銷毀彈藥裝備。國內(nèi)正逐步開展有關(guān)聚能射流引爆銷毀廢舊彈藥的研究，郭方等[9]、宋佳飛等[10]對影響金屬射流可靠引爆彈藥的因素進(jìn)行了分析，積累了一定的理論基礎(chǔ)。然而，國內(nèi)聚能射流引爆銷毀技術(shù)仍處于基礎(chǔ)性研究階段，尚未形成成熟的系列化產(chǎn)品。

2 聚能射流侵徹引爆原理

聚能效應(yīng)原理是指當(dāng)炸藥一端為空穴時，從另一端引爆能夠引起局部更強(qiáng)的破壞效應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為聚能效應(yīng)。聚能效應(yīng)具有能量集中、能量密度高、方向性強(qiáng)的特點(diǎn)。如若在錐心裝藥面增加一銅罩，能形成能量更為集中的金屬射流。

聚能射流侵徹引爆技術(shù)其實(shí)質(zhì)是聚能效應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用[11]。將銷毀器的戰(zhàn)斗部設(shè)計為聚能裝藥結(jié)構(gòu)，利用戰(zhàn)斗部高能炸藥爆炸使藥型罩形成高溫、高速、高壓金屬射流侵徹并穿透彈體，依靠聚能射流剩余能量繼續(xù)侵徹引爆彈丸裝藥，從而引爆廢舊彈藥，達(dá)到銷毀目的。

3 引爆器組成與特點(diǎn)

3.1 組成

基于聚能射流侵徹引爆原理，非接觸聚能射流引爆器主要組成如圖1所示。

圖1 引爆器組成Fig.1 Composition of the detonator

聚能戰(zhàn)斗部采用聚能裝藥結(jié)構(gòu)，主要有聚能裝藥殼體、聚能藥型罩、主裝藥及傳爆組成。聚能裝藥殼體材質(zhì)為45#鋼，尾部設(shè)計有與傳爆組件連接裝配的螺紋結(jié)構(gòu)。藥型罩采用變壁厚結(jié)構(gòu)，材料選用鎢銅為主的金屬粉末，采用旋壓成型工藝。主裝藥選用高能黑索金炸藥，裝藥量為42 g；傳爆組件由導(dǎo)爆索和傳爆管組成，傳爆組件一端與聚能戰(zhàn)斗部的傳爆孔對正并通過螺紋連接固定，另一端通過快速接插件與磁電雷管連接；支架總成與聚能戰(zhàn)斗部通過柔性金屬軟管連接，通過多方位調(diào)節(jié)金屬軟管的姿態(tài)實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)。同時，也可借助瞄準(zhǔn)裝置實(shí)現(xiàn)精確瞄準(zhǔn)。引爆器中各項(xiàng)具體技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 引爆器中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

3.2 特點(diǎn)

1)附加的炸藥量小。傳統(tǒng)爆破銷毀法附加引爆藥量如表2所示[12]。通過表1和表2比較，在同等條件下選擇非接觸聚能射流引爆器附加的炸藥量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)爆破銷毀法附加的炸藥量。

表2 廢舊彈藥銷毀引爆藥量

2)非接觸聚能射流引爆器系列化產(chǎn)品質(zhì)量輕，裝配簡單、操作靈活，適合野外單兵攜行和單兵作業(yè)。

3)實(shí)現(xiàn)多樣化精確瞄準(zhǔn)，引爆能力強(qiáng)，銷毀成功率高。

4)突出的優(yōu)勢在于作業(yè)中能有效避免人員與待銷毀彈藥直接接觸，降低操作風(fēng)險。

5)能基本解決當(dāng)前遇到的絕大部分常規(guī)廢舊彈藥的銷毀難題，尤其對于銷毀深埋于地下的未爆彈具有獨(dú)到優(yōu)勢。

6)銷毀范圍廣，不僅適合未爆彈銷毀，而且適合危險爆炸物排爆作業(yè)。

4 實(shí)際應(yīng)用

4.1 方案制定

本次銷毀作業(yè)采用串聯(lián)點(diǎn)火，一次起爆3套銷毀器，同時引爆4枚廢舊彈藥的銷毀方案。為了避免串聯(lián)起爆不同步導(dǎo)致彈藥銷毀不徹底，采用大彈居中小彈包圍的布彈方式，有效利用彈藥殉爆特性,提升一次銷毀可靠性。同時也制定了廢舊彈藥銷毀高危作業(yè)在安全方面的措施。

1)預(yù)估殺傷破片飛散半徑，合理部署安全警戒區(qū)。依據(jù)理論研究，殺傷破片飛散距離與彈藥裝藥TNT當(dāng)量有關(guān)[13]。彈藥TNT當(dāng)量可由下式進(jìn)行估算：

(1)

式中：Q為等效TNT當(dāng)量，g；d為彈體直徑，cm；L為彈體長，cm；lr為彈丸引信裝置長度，cm；β為當(dāng)量裝藥系數(shù)，航彈一般取1.35；γ為裝藥換算系數(shù)，航彈一般取1.64。

現(xiàn)場對廢舊彈藥參數(shù)進(jìn)行了測量(見圖2)，測量結(jié)果如表3所示。

圖2 廢舊彈藥參數(shù)測量Fig 2 Measurement of abandoned ammunition parameters

表3 彈藥參數(shù)測量結(jié)果

廢舊彈藥引爆后彈片飛散距離可通過以下公式進(jìn)行估算：

(2)

通過估算，彈片飛散距離不大于1 500 m，且廢舊彈藥銷毀引爆時有防爆坑進(jìn)行破片阻攔保護(hù)，按照GJB 5120-2002[14]設(shè)置的警戒安全距離為2 000 m，其具體要求如表4所示。

表4 廢舊彈藥銷毀的引爆藥量與安全距離

2)爆炸深坑設(shè)計。預(yù)先挖3 m×2 m×1 m(長×寬×高)的爆坑，清理周邊雜草、碎石，減小破片、碎石等飛散物的飛散距離。

3)設(shè)置安全起爆距離。選取距起爆點(diǎn)超過500 m處掩體的后方實(shí)施點(diǎn)火。

4.2 結(jié)果與分析

部署瞄準(zhǔn)廢舊彈藥完成后(見圖3)，待人員撤離至指定安全區(qū)域，爆破員依次完成非接觸聚能射流引爆器目標(biāo)瞄準(zhǔn)及雷管接線。引爆后的結(jié)果顯示：現(xiàn)場有明顯爆坑形成；通過現(xiàn)場周圍大面積搜尋，未發(fā)現(xiàn)彈藥銷毀不徹底的跡象。

圖3 部署瞄準(zhǔn)廢舊彈藥Fig.3 Deployment targeting abandoned ammunition

5 結(jié)語

1)非接觸聚能射流引爆銷毀技術(shù)較傳統(tǒng)彈藥銷毀方法在操作安全性方面有較大提升。

2)在滿足銷毀場地、警戒條件的前提下，非接觸聚能射流引爆器能基本解決國內(nèi)遇到的絕大部分常規(guī)廢舊彈藥銷毀難題。

3)將非接觸聚能射流引爆器與無線起爆技術(shù)相結(jié)合能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程排爆。