利用聚能射流销毁大壁厚弹药试验研究
利用聚能射流销毁大壁厚弹药试验研究
宋桂飞，李成国，夏福君，王韶光，肖东胜
(军械工程学院军械技术研究所，石家庄050000)
摘要：根据待销毁弹药壁厚较大的特点，经分析论证，选用了特制的聚能引爆器对其进行炸毁。本文对聚能射流销毁大壁厚弹药的可行性进行了分析，并做了现场试验。销毁试验证明，利用聚能射流可以有效地销毁大壁厚弹药。
关键词：聚能射流；大壁厚弹药；销毁
1 引言
在弹药科研生产、兵器试验、部队训练、勤务处理、修理处废、后方仓库储存供应保障以及地方基础设施建设中，经常会出现不同姿态不同状态不同地形条件下的射击未爆弹、跌落弹药、事故弹药、技术处理障碍弹药以及历史遗留的旧杂式弹药和不明技术状况危险爆炸物。这些弹药中有一类口径较大、质量较重、装药量较少、弹体厚度较大、弹体坚硬的弹药，需要采用炸毁方法加以销毁。通常，弹药炸毁按照国军标《报废通用弹药处理技术规程》[1]，采用爆破坑殉爆销毁，即根据所炸毁弹药的弹径、数量、装坑堆码方法及地形条件挖掘爆破坑，依照装坑原则将弹药堆码装入爆破坑内，再将预先准备好的引爆炸药包放置并掩埋好，通过火力法或电力法实施引爆销毁。这种方法最突出的优点是一次性销毁处理量大，能够满足空旷地带大批量报废弹药炸毁需求；但所用的引爆炸药量较多，特别是为保证单发大壁厚弹药炸毁完全彻底，一般要增大2～3倍药量采取挖深爆破坑，这一方面增大了爆炸附加破坏效应，同时对于不能振动或转运的未爆弹而言，挖深爆破坑也是不可行的。大量的炸毁实践表明，这类大壁厚弹药难以殉爆，急需探索一种操作简便、效果好的新方法予以销毁。
2 聚能射流销毁大壁厚弹药可行性分析
聚能效应原理早已为人们所认知。在工程爆破领域，线性聚能切割器广泛应用于岩石切割开采、建筑物拆除、冻土钻孔、水下清障等工程目的。线性聚能切割器是一种圆柱体或长条形，底部有金属药型罩的聚能穴装药结构，药型罩形状可以是圆弧形或各种不同顶角的楔形[2]。线性聚能切割器的作用原理是[2]：聚能装药起爆后，爆轰波沿着装药的纵方向传播，同时以10GPa以上的压力向药型罩方向运动，金属药型罩在极高的压力下形成金属流，并在对称聚能穴的中心面上产生碰撞叠加，形成向装药底部的高速运动薄片状金属射流，从而具有能量集中、速度快、切口小、切割深度大的特点。同时，线性聚能切割器结构轻巧、金属射流一致性好、侵彻深度大、易于加工和制作、使用方便，可以按照破坏对象的形状和结构改变装药的长度，使之与爆破对象相匹配，从而获得极佳的爆破效果。国内相关单位[3]利用线性聚能切割器销毁废旧弹药、排除哑弹的实践表明：线性聚能切割器产生的射流在切割穿透弹体后，剩余射流继续侵彻弹丸装药，促使装药引爆或失去爆炸性能，从而达到销毁弹药目的。
依据聚能效应原理，设计了一种不同于线性聚能切割器的聚能引爆器，它采用轴对称装药结构，选择聚黑炸药作为聚能装药，采用截锥形紫铜药型罩，壳体为工程塑料。在结构上，它比线性聚能切割器更易于在有限的弹体接触面积上安装使用，尤其适用于埋在土中或不能振动、转运等特殊条件下的弹药炸毁。
通常在废旧弹药炸毁作业中，主要依据待炸毁弹药是否被完全引爆来评判炸毁效果，这是最基本的评定依据。有时也以待销毁弹药中的引信、雷管、传爆药、弹丸装药等含能材料是否完全引爆，安全威胁是否消除作为炸毁完全彻底的依据。因此，聚能引爆器必须具备侵彻弹体、引爆弹丸装药两种能力。
依据射流侵彻理论，运用经验公式对射流侵彻能力进行了初步估算，聚能引爆器有关参数如下：射流质量为O．27g，射流长度100mm，射流头部速度7800m／s。由此可见，该聚能引爆器形成的聚能射流足以侵彻壁厚50mm以下的弹体，其引爆弹丸装药能力有待试验验证。经上述分析，根据所要销毁的大壁厚弹药特点，选用了特制的聚能引爆器、导爆管起爆系统作为本次销毁作业的爆破器材。
3 试验实施
(1)准备工作。选择某报废弹药销毁机构炸毁场作为本次炸毁试验场地。该炸毁场位于山谷中，建有钢筋混凝土爆炸洞。防护掩体与爆炸洞相距约100m，中间有山体相隔，能够有效防御破片和冲击波的伤害。在爆炸洞防护墙上安装摄像头，便于在防护掩体内远程观察炸毁情况。在炸毁场外围设置警戒哨，防止无关人员进入炸毁现场。为防止火灾发生，事先将周围山坡方圆10m左右的杂草清除，还专门设置了火情观察哨、配备了灭火工具。
(2)聚能引爆器与弹丸设置。为检验聚能引爆器销毁能力和导爆管起爆系统起爆能力，在炸毁大壁厚弹药之前，先炸毁了1发壁厚约10mm的弹药(简称A弹药)。试验时，将A弹药悬挂在钢管上，距离水平地面约1m，聚能引爆器紧密固定在弹药头部约50mm处，如图1所示（略）。在炸毁大壁厚弹药时，将大壁厚弹药头部埋人土中，聚能引爆器紧密固定在弹药最大圆柱部处，如图2所示（略）。
(3)起爆系统连接。将雷管插入聚能引爆器雷管孔中，固定雷管压帽，用二通连接导爆管起爆系统，检查导爆管网路是否有折弯、摔坏等现象。
(4)点火起爆。待确认炸毁场内全部人员撤离隐蔽到防护掩体后，起爆导爆管起爆系统。
(5)清理火场。通过监控系统确认炸毁成功与否，待爆炸烟尘散尽，进入爆炸洞内清理火场。炸毁结果表明：A弹药被完全引爆，弹体破裂形成破片，如图3所示（略）；大壁厚弹药弹体被穿透，头部开裂，弹丸装药完全引爆，如图4所示（略）。试验结果表明，该聚能引爆器形成的射流能够侵彻穿透弹体并引爆战斗部内含能材料，消除弹药固有危险性，达到销毁的目的。
4 结语
通过聚能射流销毁大壁厚弹药试验，我们的体会是：
(1)利用聚能射流销毁大壁厚弹药具有安全性高、劳动强度低、炸毁可靠性好，起爆系统设置简单、操作使用简便等优点。
(2)要进一步优化改进聚能引爆器结构设计，满足特殊地形条件下弹药销毁。采用密封技术，满足水下
未爆弹销毁需求；采用组合化聚能装药设计，满足不同种类弹药销毁；配备全向支架实现聚能引爆器与待销毁弹药非接触炸毁。
(3)从销毁原理人手，通过优化选择药型罩材料、形状和结构，探索大壁厚弹药从爆炸销毁到燃烧销毁转变，减少破片产生和爆炸销毁的负面影响。
参考文献：
[1]总装备部通用装备保障部．《报废通用弹药处理技术》[M]．北京：解放军出版社，2004，81—84．
[2]葛勇，付天光，杨智广，等．聚能切割销毁废旧炮弹[J]．工程爆破，2006，12(4)：74—76．
[3]任新见，李林，汪剑辉.一种销毁哑弹的聚能射流设计[J].爆破，2008，,25(4)：82—84.
[4]史秀志，李山存，陆广，等．聚能药包爆破切割大型铜块体的工程实践[J]．工程爆破，2006，12(4)：47—49．
摘自《工程爆破》总第61期