废旧单兵破甲弹高压水切割拆解设计和技术探析

罗同杰LUO Tong-jie；孙长稳SUN Chang-wen；杜文胜DU Wen-sheng；赵运ZHAO Yun；孙世廷SUN Shi-ting；王海涛WANG Hai-tao

（①豫西集团有限公司销毁中心，云阳 474678；②豫西集团有限公司军品分公司，云阳 474678）

（①Disposal Center of Yuxi Industries Group Co.，Ltd.，Yunyang 474678，China；②Branch Company of Military Products of Yuxi Industries Group Co.，Ltd.，Yunyang 474678，China）

0 引言

单兵破甲弹系指火箭筒破甲弹和82 毫米无座力破甲弹等弹种的总称。这类炮弹的结构特点是：①组成炮弹的零部件较多，各组件间大多以螺纹连接为主；②外形结构组件均为薄壁金属材质回转体，不同部位尺寸差异大；③起爆炮弹的引信装置一般安放在战斗部内部，安全性较差等。目前，在我国待处理的报废通用弹药中，单兵破甲弹的数量很大，达到数百万数量级。如何安全、高效地拆解退役报废的各式单兵破甲弹，成为业内众多单位关注的热点。

本文在分析国内现有废旧单兵破甲弹拆解技术现状的基础上，提出一种拆解处理单兵破甲弹的新方案，确定了其工作原理，并对有关技术进行了探析。

1 单兵破甲弹拆解技术现状

以典型产品69 式40mm 火箭筒破甲弹为例，69 式40mm 火箭筒破甲弹的引信头部机构、战斗部、喷嘴、燃烧室几大组件及其中的零部件，相互之间大多以螺纹相连接。拆分69 式40mm 火箭筒破甲弹，基本都是按照破甲弹装配顺序，逆向作业，旋扭开连接螺纹来分离部件。现在国内大多数专业废弹药处理单位基本都遵循如图1 所示的工艺流程。

图1 69 式40mm 火箭筒破甲弹分解拆卸工艺流程

在具体拆解处理方法上，又分为以手工作业为主和机械作业为主两种方式。

1.1 手工作业 借助简单夹具和专用扳手，主要以人手工旋卸为主。卸引信头部机构、分离战斗部和发动机、取出引信底部机构、卸点火具等工序的作业，均是将破甲弹安放在普通、简易夹具上，人工旋卸。然后，用改制的车床进行车削开战斗部、风帽，用专用油压机压出战斗部装填的药柱。

1.2 机械作业 破甲弹的拆分作业的主要工序，如卸引信头部机构、分离战斗部与发动机、卸点火具、切割风帽、压出药柱等，均是使用专门的机械设备。这些机械设备是：塑料筒切割机、弹头引信旋卸机、风帽切割机、火箭筒弹分解机、药柱压出机等。它们通常被分别安装在单独的工作间内。

无论是手工拆卸还是机械拆卸69 式40mm 火箭筒破甲弹，作业中，常常会遇到铝质战斗部与钢质发动机因各种原因旋分不开的现象。遇到这种情况，一般都是对其进行炸毁处理。而炸毁作业，危险性大，物料无法回收，又带来极大浪费。

采用多点高压水切割，简化了作业流程，可以实现一次装卡切割，69 式40mm 火箭筒破甲弹各个主要组件便完全分离。自动上料、连续生产，其中的危险作业可人机隔离，完全克服现有的手工或机械拆卸存在的，诸如人、弹共处一室，危险品在工序间频繁转运，旋分不开等弊端，提高生产作业的本质安全度和自动化水平。

2 单兵破甲弹高压水切割分解技术方案及其原理

高压水切割作为一种新兴的技术，在各行各业有广泛的应用，己得到社会的普遍认可和接受[1-3]。它具有高能、冷态、点割的特点，切割时无热聚集，无热影响区，特别适合对弹药进行安全切割。

2.1 单兵破甲弹高压水切割系统组成 单兵破甲弹高压水切割系统有以下部分组成：切割器、多切割头平台、超高压发生器、水质处理装置、工件随动装置和控制系统。如图2 所示。

图2 单兵破甲弹高压水切割系统

①切割器：悬臂式布置4 个切割头（人造宝石超高压喷嘴），相互之间位置、距离可调节。每个切割头射流角度及方向可调节。还包含压力分配器，以保障4 个切割头分别获得各自适用的工作压力。

表1 典型经验数据

②多切割头平台：采用无水槽切割平台（以水收集器代替水箱），既可减少占地面积，又便于和进出料装置对接。

③超高压发生器：是水射流动力产生装置。选压力为300MPa 的超高压发生器。

④水质处理装置：考虑连续生产节约用水的需要，对水分二步六级（逐级沉淀过滤、水离解装置及固定取水样装置等）处理。其处理量需满足水切割机水量要求。

⑤工件随动装置：水切割工件无需装夹，为保证破甲弹各切割部位定位后实现圆周环切，采用专门设计的对轮、多节同步旋转装置，既顾及水射流切割溅射及水收集器的布置，又保证弹体正常匀速旋转。

⑥控制系统：以PLC 为核心，由本安开关、防爆控制箱等组成。充分考虑系统组件的联动自锁、互锁、切割位置检测及故障诊断等。

2.2 单兵破甲弹切割切割方案 对69 式40mm 破甲弹拆分处理，就是将其中的引信、炸药、发射药、点火具这些爆炸危险品拆除，使其完全去功能化。高压水切割拆解，就是将69 式40mm 破甲弹对如图3 所示的4 个部位用高压水射流同时进行环形切割，使部件分离，取出其中的爆炸危险品。

图3 切割位置图

由于要切割的4 个部位的材料材质不同，需要切割的厚度不同（如表2 所示），切割前，通过压力分配器，调定相应部位切割头的切割力，以确保切割效果。

表2 切割部位材质及尺寸表

2.3 系统工作过程

①将弹体定位放置在输送装置上，开启防爆传递小窗送入抗爆间；移料机械手将其定位摆放在工件随动系统上，使水切割系统的4 个切割头对准图3 所示的四个部位。

②启动控制系统，让工件随动系统的对轮、多节同步旋转装置带动破甲弹旋转，4 个切割头按照事先设定的不同射流压力工作。

③弹体旋转一周，将切开的四段分别收取。

④水、磨料、金属屑流入多切割头平台的水收集器后，流经管道进入水质处理装置，逐级沉淀过滤、水离解后，固定取水样装置检测合格的水循环再用。

⑤开启防爆传递小窗输入下一发弹，开始下一循环的工作。

3 方案的优点与技术难点

3.1 方案的优点 ①用高压水射流切割法取代旋卸分离法拆分69 式40mm 破甲弹，实现了危险作业完全人机隔离，避免危险品的频繁装夹、移送，减化了作业流程，安全可靠性好。②避免了破甲弹拆分不开，需炸毁处理的安全隐患，还减少了环境污染，同时可提高材料回收率。③高压水切割系统实现了破甲弹拆解自动化，提升了破甲弹拆解生产的本质安全度，大幅度降低了工人的劳动强度。

3.2 技术难点和实现途径

①高压发生器和四个喷嘴匹配问题

1）足够高的压力以保证四个喷嘴正常切割工作。

高压发生器额定压力有一定冗余度或有多台高压发生装置并行运转。2）因切割材质、厚度不同，四个喷嘴所需压力不同增设压力分配器，以调整四个喷嘴在切割同一产品的不同材质、不同厚度时所需的不同压力，以及适应其他产品的切割之需。

②水收集器设计

将水收集器和防水雾、防飞溅装置集成。

③产品定位放置

工件随动装置，依每种产品外形不同定制，可更换。另外加装定位探测器，提示高精度机械手，当放置位置不当时，系统报警，机械手抓取调整重放。

④水质处理问题

因水用量较大，若水循环使用，切割后的含杂质水的处理问题。切割后的水拟采用分级沉淀、过滤，将其中的砂料、金属屑除去后，经水离解装置再处理，使其成为可循环用之水。

4 结束语

废旧单兵破甲弹高压水多头切割拆解是一种新型、安全高效、自动化程度高的方法。本文提出的单次多头切割分解单兵破甲弹设计方案和对有关技术的分析，对现有破甲弹处理生产线改造具有一定的指导意义，对其它类别废弹药处理，也有很高的参考价值。

[1]温效康,宋拥政,梁志强.高压水切割技术的试验研究[J].锻压机械,METALFORMING MACHINERY,1994(5):15-19.

[2]薛胜雄，黄汪平.我国高压水射流设备的发展方向[J].流体机械，1999(01):34-37.

[3]周志龙,周明来,王冬.高压水射流技术的发展及其在军内外的应用[J].重庆工业高等专科学校学报，2003，18(02):50-52.