便携式非接触聚能射流引爆器销毁废旧弹药

郗文博，同 剑，赵云涛，李 锐，周 明，韩魏勐，门媛媛，李万全

(西安物华巨能爆破器材有限责任公司，西安 710061)

废旧弹药的处置一直以来是一个令人头痛的问题，引起了社会各界的高度关注和重视。随着城市建设规模的加大，荒地大力开发利用，废旧弹药、军事遗留弹药的数量将不断增加。由于历史原因、环境因素，此类弹药通常具有锈蚀严重，保险装置失灵，遗留时间长、性能不稳定等特点。弹药安全评估难度大，处置风险性极高，稍有不慎将酿成重大事故。据不完全统计，近年来，废旧弹药在开挖、搬运、销毁处置过程发生意外爆炸造成人员伤亡的事故屡见不鲜，对排爆作业人员的安全及社会公共安全造成严重的威胁。

本文介绍了基于聚能装药技术的研究方案，所提出的应用非接触聚能射流引爆器进行废旧弹药排除作业的方法，能基本解决国内遇到的各种废旧常规弹药的销毁难题。

1 弹药销毁技术现状

当前，国内外在弹药销毁方面主要使用的传统方法有：烧毁、诱爆、深海倾倒、掩埋、引爆等[1]。近年来，传统销毁方法在销毁作业中凸显出自身的不足，例如：深海倾倒，掩埋实施简单，但不仅没消除爆炸危险性，而且造成环境污染，未达到彻底销毁目的[2]。再比如，裸漏药包的爆破销毁方法，其实质是诱爆方法的一种，由于药包裸漏于空气中，四周没有约束介质，导致爆炸效能利用率低，需要布设大药量的药包，致使附加爆炸威力增大，对销毁作业安全防护工事的构建及其安全防护造成了较大的困难[3]。随着科技的不断进步，金属熔流引燃未爆弹技术，激光引爆未爆弹技术，高压水射流处理切割分离技术，聚能切割技术等一些新型销毁技术得到了快速的发展[4-7]。但基于国内对新技术掌握尚不成熟，且新技术投资成本过高，难以大规模推广应用，仍无法取代传统销毁技术。

此外，对于处置状态不明的废旧弹药，一般要求严禁搬运、移动甚至触碰等操作，以免再次触发引信导致发生爆炸事故。然而，国内弹药销毁技术落后，仍沿用传统爆破方法实施销毁，作业过程中勤务环节多，操作项目多，作业人员多，准备时间长，且最致命的缺陷在于无法回避与弹药直接接触的风险[8]。针对此类弹药销毁问题国外较早提出了聚能射流引爆销毁技术，并研制出了各种系列的销毁弹药装备。国内正逐步开展有关聚能射流引爆销毁废旧弹药的研究，郭方等[9]、宋佳飞等[10]对影响金属射流可靠引爆弹药的因素进行了分析，积累了一定的理论基础。然而，国内聚能射流引爆销毁技术仍处于基础性研究阶段，尚未形成成熟的系列化产品。

2 聚能射流侵彻引爆原理

聚能效应原理是指当炸药一端为空穴时，从另一端引爆能够引起局部更强的破坏效应，这种现象称为聚能效应。聚能效应具有能量集中、能量密度高、方向性强的特点。如若在锥心装药面增加一铜罩，能形成能量更为集中的金属射流。

聚能射流侵彻引爆技术其实质是聚能效应的技术应用[11]。将销毁器的战斗部设计为聚能装药结构，利用战斗部高能炸药爆炸使药型罩形成高温、高速、高压金属射流侵彻并穿透弹体，依靠聚能射流剩余能量继续侵彻引爆弹丸装药，从而引爆废旧弹药，达到销毁目的。

3 引爆器组成与特点

3.1 组成

基于聚能射流侵彻引爆原理，非接触聚能射流引爆器主要组成如图1所示。

图1 引爆器组成Fig.1 Composition of the detonator

聚能战斗部采用聚能装药结构，主要有聚能装药壳体、聚能药型罩、主装药及传爆组成。聚能装药壳体材质为45#钢，尾部设计有与传爆组件连接装配的螺纹结构。药型罩采用变壁厚结构，材料选用钨铜为主的金属粉末，采用旋压成型工艺。主装药选用高能黑索金炸药，装药量为42 g；传爆组件由导爆索和传爆管组成，传爆组件一端与聚能战斗部的传爆孔对正并通过螺纹连接固定，另一端通过快速接插件与磁电雷管连接；支架总成与聚能战斗部通过柔性金属软管连接，通过多方位调节金属软管的姿态实现瞄准。同时，也可借助瞄准装置实现精确瞄准。引爆器中各项具体技术指标如表1所示。

表1 引爆器中各项技术指标

3.2 特点

1)附加的炸药量小。传统爆破销毁法附加引爆药量如表2所示[12]。通过表1和表2比较，在同等条件下选择非接触聚能射流引爆器附加的炸药量远小于传统爆破销毁法附加的炸药量。

表2 废旧弹药销毁引爆药量

2)非接触聚能射流引爆器系列化产品质量轻，装配简单、操作灵活，适合野外单兵携行和单兵作业。

3)实现多样化精确瞄准，引爆能力强，销毁成功率高。

4)突出的优势在于作业中能有效避免人员与待销毁弹药直接接触，降低操作风险。

5)能基本解决当前遇到的绝大部分常规废旧弹药的销毁难题，尤其对于销毁深埋于地下的未爆弹具有独到优势。

6)销毁范围广，不仅适合未爆弹销毁，而且适合危险爆炸物排爆作业。

4 实际应用

4.1 方案制定

本次销毁作业采用串联点火，一次起爆3套销毁器，同时引爆4枚废旧弹药的销毁方案。为了避免串联起爆不同步导致弹药销毁不彻底，采用大弹居中小弹包围的布弹方式，有效利用弹药殉爆特性,提升一次销毁可靠性。同时也制定了废旧弹药销毁高危作业在安全方面的措施。

1)预估杀伤破片飞散半径，合理部署安全警戒区。依据理论研究，杀伤破片飞散距离与弹药装药TNT当量有关[13]。弹药TNT当量可由下式进行估算：

(1)

式中：Q为等效TNT当量，g；d为弹体直径，cm；L为弹体长，cm；lr为弹丸引信装置长度，cm；β为当量装药系数，航弹一般取1.35；γ为装药换算系数，航弹一般取1.64。

现场对废旧弹药参数进行了测量(见图2)，测量结果如表3所示。

图2 废旧弹药参数测量Fig 2 Measurement of abandoned ammunition parameters

表3 弹药参数测量结果

废旧弹药引爆后弹片飞散距离可通过以下公式进行估算：

(2)

通过估算，弹片飞散距离不大于1 500 m，且废旧弹药销毁引爆时有防爆坑进行破片阻拦保护，按照GJB 5120-2002[14]设置的警戒安全距离为2 000 m，其具体要求如表4所示。

表4 废旧弹药销毁的引爆药量与安全距离

2)爆炸深坑设计。预先挖3 m×2 m×1 m(长×宽×高)的爆坑，清理周边杂草、碎石，减小破片、碎石等飞散物的飞散距离。

3)设置安全起爆距离。选取距起爆点超过500 m处掩体的后方实施点火。

4.2 结果与分析

部署瞄准废旧弹药完成后(见图3)，待人员撤离至指定安全区域，爆破员依次完成非接触聚能射流引爆器目标瞄准及雷管接线。引爆后的结果显示：现场有明显爆坑形成；通过现场周围大面积搜寻，未发现弹药销毁不彻底的迹象。

图3 部署瞄准废旧弹药Fig.3 Deployment targeting abandoned ammunition

5 结语

1)非接触聚能射流引爆销毁技术较传统弹药销毁方法在操作安全性方面有较大提升。

2)在满足销毁场地、警戒条件的前提下，非接触聚能射流引爆器能基本解决国内遇到的绝大部分常规废旧弹药销毁难题。

3)将非接触聚能射流引爆器与无线起爆技术相结合能实现远程排爆。