Из корпуса боеприпаса

С целью определения эффективности используемых схем расснаряжения был проведен их сравнительный анализ с точки зрения минимизации себестоимости извлекаемых компонентов, при этом технологические режимы выбирались из условия обеспечения работоспособности конструкций и принимались для всех схем одинаковыми, а минимизация времени обработки осуществлялась за счет оптимизации траектории рабочего органа (Рис. 2.3, а, б). При проведении исследований авторы в основном ориентировались на оборудование высокого давления, серийно выпускаемое на Скуратовском экспериментальном заводе при участии ТулГУ и обеспечивающее магистральное давление до 150 МПа и расход воды до 10 л/мин.

а

б

Рис. 2.3. Геометрические (а) и кинематические(б) параметры обработки

На схемах (Рис. 2.3, а, б) обозначены: – максимальный диаметр окружности, описываемый штангой; – диаметр «очка»; – диаметр цилиндрической части каморы; – текущее смещение оси штанги относительно оси боеприпаса; – угол, образуемый осью струи с осью штанги; – угол, обеспечивающий обработку донной части каморы, ; – эффективная длина струи, [7]; – «нахлест», обеспечивающий гарантированное полное удаление взрывчатого снаряжения из корпуса БП; – технологический зазор между торцом сопла и поверхностью удаляемого ВВ; – угловые скорости вращения штанги относительно оси боеприпаса и собственной оси соответственно; – скорость осевой подачи штанги; – линейная скорость вращения штанги относительно оси БП; – скорость перемещения штанги вдоль винтовой траектории.

Исходными данными для решения поставленной задачи являются размеры каморы расснаряжаемого БП, прочностные характеристики снаряжения и параметры источника воды высокого давления. Остальные параметры инструмента определяются конструктивно с учетом размеров БП.

Схемы извлечения ВС выбирались по результатам исследований, при этом проведенные теоретические и конструкторские проработки показали [12, 16, 17, 19, 20], что наиболее рациональными являются схемы реализации технологического процесса, представленные на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схемы вымывания взрывчатого снаряжения из корпуса БП:

1 – осевая одноканальная; 2 – осевая двухканальная; 3 – планетарная одноканальная;

4 – планетарная двухканальная; 5 – радиальная ступенчатая одноканальная;

6 – спиральная одноканальная

С целью определения рациональных параметров инструмента и технологического процесса проанализируем влияние различных факторов на производительность процесса извлечения ВС из корпуса БП. При этом следует учитывать то, что на параметры инструмента накладываются ограничения, связанные с обеспечением свободного удаления из каморы продуктов размыва и полного вымывания ВВ на стенке и у дна каморы. При выполнении расчетов основными геометрическими параметрами струи полагались ее эффективная длина и так называемый диаметр «пятна» контакта, равный ширине прорезаемой щели, расчет которых производился согласно зависимостям, используемым в работах [3, 7].

Расход энергоресурсов, под которым в данном случае понимается расход воды и гидравлическая мощность в зависимости от давления, представлен на рисунках 2.5 – 2.6, на которых показаны ограничения по электрической мощности и расходу воды, обеспечиваемые применяемым источником высокого давления.

Рис. 2.5. График зависимости гидравлической мощности от магистрального
давления для различных диаметров сопла и схем обработки

Анализ графиков показывает, что с ростом магистрального давления расход воды, а также гидравлическая мощность возрастают, причем первая растет значительно более интенсивно: N_Г » P_М^1,5, Q» P_М^0,5. Таким образом, рациональный уровень давлений в напорной магистрали с учетом ограничений должен быть принят в интервале 90 … 120 МПа. Анализ представленных графиков показывает, что с увеличением диаметров сопел производительность расснаряжения растет, однако следует помнить о том, что максимальный диаметр сопел ограничен возможностями источника высокого давления по расходу, и поэтому, в рассматриваемом случае для двухканального инструмента целесообразно выбирать меньшие диаметры сопел, чем для одноканального.

Рис. 2.6. График зависимости расхода жидкости от магистрального давления
для различных диаметров сопла и схем обработки

Пример оценки временных затрат на расснаряжение изделия в зависимости от его калибра и выбранной схемы обработки представлен на рисунке 2.7. Из рисунка следует, что схемы обработки 5 и 6, хотя и являются универсальными (позволяют производить обработку изделия любого диаметра), значительно проигрывают по времени более простым одноканальным схемам (1, 3), а те, в свою очередь – двухканальным (2, 4). При этом эффективность двухканального инструмента всего на 10 … 15% выше, чем у одноканального, однако двухканальный инструмент позволяет в 2 … 2,5 раза увеличить диаметр обработки и, тем самым, существенно расширить диапазон обрабатываемых типоразмеров.

Рис. 2.7. График зависимости штучного времени от диаметра обрабатываемого
изделия для различных схем обработки

Пример оценки затрат на расснаряжение изделия в зависимости от его калибра и выбранной схемы обработки представлен на рис. 2.8. Использование более мощного насосного оборудования позволяет существенно расширить диапазон обрабатываемых изделий, однако целесообразность его применения должна определяться исходя из допустимого уровня затрат с учетом размеров партии утилизируемых боеприпасов, их типа, калибра, и т.д [8].

а

б

Рис. 2.8. Графики зависимости штучного времени и себестоимости обработки изделия
от диаметра обрабатываемого изделия для схемы № 3 – (а), схемы № 4 – (б)

Зависимость удельного дохода от диаметра обрабатываемого изделия для различных схем обработки представлено на рис. 2.9. Из анализа графиков следует, что использование схемы №6 позволяет расснаряжать боеприпасы любого калибра, однако этот процесс является затратным. При малых калибрах (до 200 мм) схемы №3,4 также являются затратными, однако при больших калибрах может быть получена прибыль, которая растет с ростом калибра.

Рис. 2.9. График зависимости удельного дохода от диаметра

обрабатываемого изделия для различных схем обработки

На рис. 2.10 приведена диаграмма, позволяющая выбрать схему расснаряжения боеприпаса с учетом технологических и энергетических возможностей оборудования.

Таким образом, для рассмотренных вариантов расснаряжения магистральное давление лежит в интервале 90 … 150 МПа, при этом обеспечивается расчетная удельная прибыль 0,5 ¼ 3,5 $ в час; то есть использование для утилизации боеприпасов гидротехнологий в принципе рентабельно.

Однако следует иметь в виду условности данной экономической оценки, так как при ее проведении не учитывались накладные расходы предприятия, которые могут достигать 400% и более, затраты на транспортировку и т.п.

Рис. 2.10. Диаграмма выбора схемы расснаряжения в зависимости

от технологических параметров обработки

Тем не менее, полученные результаты позволяют в первом приближении оценить экономическую эффективность утилизации и определить рациональные параметры технологического процесса расснаряжения, что обеспечит его проведение экологически чистым и безопасным способом при минимальных временных, стоимостных и энергетических затратах.