基于可控能量釋放法的大批量防暴彈處廢實踐

蔣大勇，白 云

(武警工程大學 a.裝備工程學院； b.軍事基礎(chǔ)教育學院，西安 710086)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

基于可控能量釋放法的大批量防暴彈處廢實踐

蔣大勇a，白 云b

(武警工程大學 a.裝備工程學院； b.軍事基礎(chǔ)教育學院，西安 710086)

為促進防暴彈處廢工作朝著更加安全有序和經(jīng)濟環(huán)保的方向發(fā)展，在借鑒通用彈藥處廢技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于防暴彈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和作用特點，提出了由使用單位利用可控能量釋放法自行組織實施處廢的設(shè)想，重點分析了遠距離拉發(fā)和露天焚燒的使用時機及注意事項。結(jié)合近期一次大批量防暴彈的處廢實踐，通過理論計算校核單枚防暴彈的爆炸威力和沖擊波的安全距離，確定了處廢方案的主要技術(shù)參數(shù)。在實施階段，以保障人員安全為前提，選擇處廢場地并進行功能區(qū)域劃分，提出裝載和運輸?shù)淖⒁馐马?，詳細?guī)劃兩種方法的實地操作步驟。處廢工作取得了圓滿成功，驗證了兩種處廢方式的可行性。該研究可為防暴彈使用單位組織類似的處廢工作提供有益的經(jīng)驗和借鑒。

安全工程；防暴彈；可控能量釋放法；大批量處廢工作

防暴彈是軍警人員必不可少的武器裝備，在現(xiàn)代軍事和反恐行動中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著生產(chǎn)、儲存和應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，處廢問題也日漸突出。由于防暴彈的結(jié)構(gòu)和作用特點與常規(guī)彈藥差異較大，決定了其處廢技術(shù)雖可以參考常規(guī)彈藥，但應(yīng)該有所創(chuàng)新。一方面，防暴彈的平均儲存壽命較短，通常不超過5年[1]，在如此短的周期內(nèi)難以實施大規(guī)模的回收處理；另一方面，防暴彈屬于非致命、非殺傷型武器，其作用威力相對較小，反映在處廢的難度和危險程度遠低于常規(guī)彈藥。我部針對防暴彈的處廢工作進行數(shù)十年的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)防暴彈可以應(yīng)用可控能量釋放的相關(guān)技術(shù)措施，將超過儲存期失效或存在安全隱患、裝備更新退役的部分品種進行及時、安全的處理，從而保障人員和場所安全，促進裝備科研的順利進行。具體而言，就是針對不需要回收利用的廢棄防暴彈，根據(jù)任務(wù)需要，由使用單位獨立組織人力物力，選擇可控能量釋放法進行處理。該技術(shù)過程安全、簡單易行，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量的處廢要求。

近期，應(yīng)兄弟部隊請求，我部指導該單位對其庫存過期催淚(發(fā)煙)彈及部分具有“早爆”風險的爆震彈進行處廢實踐。經(jīng)統(tǒng)計，共有品質(zhì)缺陷的手投式強光爆震彈(以下簡稱爆震彈)3萬余枚、各式過期的催淚(發(fā)煙)彈約8 000枚，總量在5 t左右。

1 防暴彈處廢的工作特征

1.1 防暴彈的技術(shù)特點

防暴彈屬于非致命性武器，通常采用燃燒或爆炸的方式釋放聲、光和煙、霧、氣溶膠等刺激物質(zhì)，一般不通過打擊、毀傷目標而達到作戰(zhàn)效能，因此對人員、物體的殺傷能力有限，故防暴彈藥處廢過程中意外作用可能造成的破壞小于常規(guī)彈藥，該技術(shù)特點決定了其處廢過程相對安全。

1.1.1 防暴彈的作用特點決定了對人體的傷害是非致命的

燃燒型防暴彈一般裝少量發(fā)射藥，其主要成分是氯酸鉀、燃燒劑和少量功能劑，作用方式為燃燒或爆燃，很難產(chǎn)生爆炸，其結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。即使是威力最大的爆震彈，雖然屬于爆炸型彈藥，但對有生目標產(chǎn)生的作用主要體現(xiàn)在強閃光與強聲響。其彈體屬于塑性材質(zhì)，爆炸后破片數(shù)量少且初速很低，對目標的損傷效果極其有限。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范[3]，爆震彈在距離人體1 m內(nèi)非接觸爆炸，不會造成致命后果；在1～6 m的距離內(nèi)爆炸，其破片對裸露的皮膚會造成劃傷，其閃光和沖擊波會造成人體暫時的致盲和失聰。如果作用超過6 m，對人體基本沒有實質(zhì)性傷害。處廢時操作人員身著頭盔和防護服，加之有土木掩體可以利用，可以最大程度的確保安全。

圖1 防暴彈結(jié)構(gòu)分解示意圖

1.1.2 防暴彈的結(jié)構(gòu)特點決定了在未激發(fā)狀態(tài)下是安全的

存在品質(zhì)缺陷的不合格品多數(shù)是具有“早爆”風險的爆震彈，主要由于點火管品質(zhì)不過關(guān)導致延期發(fā)火時間不夠所致，但其擊發(fā)和保險機構(gòu)是合格的，因此，在未激發(fā)狀態(tài)下是非常安全的。操作人員在運輸、拆解外包裝以及擺放時，無需擔負額外風險。

1.2 大批量處廢的工作要求與方式選擇

處廢工作是防暴彈藥保障技術(shù)的重要組成部分。隨著部隊對綜合保障能力要求的不斷提高，對防暴彈藥的處廢工作也提出了更高要求。總體而言，防暴彈藥的處廢技術(shù)應(yīng)參考和借鑒常規(guī)彈藥處廢的最新研究成果，實現(xiàn)處廢工作的自動化、智能化，有效保障操作人員的安全，提高工藝水平和處廢效率。

防暴彈的結(jié)構(gòu)特點是進行大批量處廢工作的重要依據(jù)，確保過程的安全性是處廢工作的前提和基礎(chǔ)。對于不需要回收利用或者分解拆卸難度較大的防暴彈應(yīng)選用可控能量釋放法進行處廢?？煽啬芰酷尫欧?，是指采用焚燒及拉發(fā)等處理模式使防暴彈在安全距離外有序釋放能量，雖然該方法因環(huán)保問題飽受詬病，但由于主裝藥不需要二次處理，避免了人員的直接接觸，處廢過程整體平穩(wěn)，在特定場合下仍不失是一種簡單、可靠、經(jīng)濟且處廢徹底的方法。利用可控能量釋放法進行處廢，首先要按照彈藥的配比組成、點火方式和數(shù)量種類進行分類，對安全性較低或未知的彈藥進行單獨處理，同一批次彈藥應(yīng)同時處理。其次，應(yīng)當根據(jù)待處廢防暴彈的結(jié)構(gòu)特點選擇最合宜的處廢方法。

1.2.1 遠距離人工拉發(fā)方式

如果待處廢防爆彈超出有效期的時間較短，或者其點火管有“早爆”缺陷，通常采用遠距離人工拉發(fā)的方式進行處廢，如圖2所示。根據(jù)待處廢總量和時間段，設(shè)計制作相應(yīng)的工裝輔具并設(shè)置人員分組。操作人員在安全距離外，聽從指揮員下達的統(tǒng)一口令，進行掛彈、拉發(fā)、檢查等逐一作業(yè)。該方法對指揮人員掌控現(xiàn)場的能力和對操作人員的熟練度均要求很高，需要進行事前的專門培訓：通過嚴密組織，操作人員令行禁止，其安全性可以得到保障，人均銷毀效率達到15枚/h。該方式對處廢場地的要求不高，便于使用單位因地制宜實施處廢，但應(yīng)注意處廢時產(chǎn)生空氣和噪音污染。

圖2 遠距離人工拉發(fā)方式示意圖

1.2.2 露天焚燒方式

焚燒，特別是露天焚燒方式，主要針對危險性較大、超出有效期過久的彈種或裝藥，特別適合于緊急任務(wù)下的快速處廢。露天焚燒法的主要風險在于過程中易發(fā)生殉爆事故，不但容易造成人員傷亡，而且爆炸沖擊波容易將大量未爆彈炸飛，增加了事后的處理難度。因此，在選擇采用露天焚燒法時必須注意單次處廢量和點火方式兩個關(guān)鍵問題，如圖3所示。露天處廢方式對焚燒場地和天氣狀況有一定的要求，其處廢作業(yè)一般設(shè)在具有堅固掩體的專門處廢場地進行，當銷毀爆炸型防暴彈時，必須選擇較偏遠的地方實施分批、分次或分多個作業(yè)點處廢。由于露天焚燒法受環(huán)保和場地限制，必須考慮處廢產(chǎn)生的煙霧、廢水對環(huán)境和人員可能造成的影響，應(yīng)及時處理處廢過程中產(chǎn)生的污染物。且隨著其他技術(shù)手段的完善，該方法處于待完善階段，但短時間內(nèi)不會被完全取代。

圖3 露天焚燒方式示意圖

2 處廢工作的參數(shù)設(shè)計

2.1 裝藥量的估算

無論采用何種處廢方式，必須考慮防暴彈內(nèi)的裝藥量，否則一旦發(fā)生意外爆炸，破片的飛散距離增大。在無法辨識確定其裝藥量威力時，可根據(jù)式(1)進行估算[4]

(1)

式中:Qt為等效TNT當量(g)；d為彈徑(cm)；L為彈體長(cm)；B為當量系數(shù)；e為裝藥換算系數(shù)；Lr為彈體厚(cm)。

以爆震彈為例，其單枚裝藥量為(57±1)g，經(jīng)計算該彈的等效TNT當量Qt=50.1 g。根據(jù)這一計算結(jié)果，結(jié)合安全和環(huán)保的角度考慮，遠距離拉發(fā)和露天焚燒方式的單次最大處廢量分別不超過2枚和200枚。

2.2 安全距離的估算

按照國家爆破安全規(guī)程，露天裸露爆破時，根據(jù)爆破后沖擊波對人員的傷害程度，確定操作人員的最小安全距離，可根據(jù)式(2)進行計算[5]

(2)

式中：RB為沖擊波最小安全距離(m)；Q為裝藥量的TNT當量(kg)。

根據(jù)計算可知，單枚爆震彈的沖擊波對人員的最小安全距離4.3 m，這也符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范中的安全距離要求。為了穩(wěn)妥起見，拉發(fā)的距離設(shè)定為10 m。這樣即使兩枚彈同時引爆，滿足最小安全距離5.4 m，在此處構(gòu)筑操作人員的單兵掩體。

經(jīng)計算，露天焚燒方式發(fā)生殉爆的安全距離為54 m。為了便于作業(yè)、指揮、確保安全，根據(jù)沖擊波不產(chǎn)生人工傷害等因素，在距點火點60 m處構(gòu)筑四處單兵掩體作為點火人員的觀察和隱蔽點；其規(guī)格為長2 m、寬1.2 m、深2 m的有掩蓋的掩坑。掩蓋材料用直徑為12 cm的圓木并列設(shè)置，圓木上覆蓋20 cm的土層[6]。作業(yè)人員必須戴安全頭盔，穿防靜電工作服、導電鞋并佩戴防靜電腕帶，內(nèi)衣避免穿滌綸、毛料或其他能夠引起靜電的衣服，同時減少衣物之間的摩擦；在觀察點配備一定數(shù)量的滅火器材，以防萬一。

2.3 爆坑間距的計算

爆坑間距的計算參考式(3)[7]

(3)

式中：L為爆坑間距(m)；K為常數(shù)，取1.2；Qd為坑內(nèi)廢舊彈藥含炸藥量之和(kg)。

根據(jù)待處廢彈種和單日處廢量，設(shè)計專用的遠距離拉發(fā)鋼制銷毀架，架上可同時懸掛2枚彈，每個銷毀架配備掛彈手和拉發(fā)手各1名。在作業(yè)區(qū)域挖掘爆坑(長1 m、寬0.5 m、深1 m)，將銷毀架緊靠爆坑邊緣平行放置并固定牢靠，使彈體在拉發(fā)后能夠垂直落入坑內(nèi)引爆。爆坑間距的計算結(jié)果為1.4 m，為了避免操作人員之間互相影響，實際取2 m。

露天焚燒方式通常根據(jù)總體處廢量和作業(yè)時間段，挖掘數(shù)條處廢槽坑，其長度能容納待銷毀彈單層并排放置，寬度一般為彈長的1.5倍，深度一般為彈徑的5倍。按照爆震彈的參數(shù)計算，爆坑的尺寸為長8 m、寬0.3 m、深0.2 m，坑間距不低于5 m?？拥撞科戒佉粚邮孪扰c柴油攪拌均勻的鋸末，在上面水平擺放防暴彈，爆坑表面敷設(shè)一層鐵絲網(wǎng)并用鋼釬固定，防止彈體意外飛出。

3 防暴彈藥處廢工作的實施

3.1 準備工作

3.1.1 分類與運輸

待處廢防暴彈的分類與運輸由專業(yè)人員指導下分檢、識別和裝車。防暴彈必須按照運輸狀態(tài)封裝在專用包裝箱里，具體而言，爆炸型防暴彈需裝載在木質(zhì)包裝箱，其他類型可裝載在紙質(zhì)包裝箱，均不得解除保險裝置，已解除的需重新安裝。為了防止保險裝置互相勾連脫落，在箱內(nèi)壁襯有軟墊，空隙部分使用不產(chǎn)生靜電的柔軟材料填塞。箱與箱擺放整齊和緊密，堆垛不得超過2層。

防暴彈應(yīng)分類型、批次分別搬運，嚴禁混合搬運，搬運人員單人單次搬運的數(shù)量不得超過1箱，人員之間應(yīng)保持5～10 m的距離；嚴禁攜帶火種，不得吸煙、丟火，嚴禁將零散彈藥裝入衣袋。運輸時注意事項[8]，一是認真組織車輛編隊。車隊應(yīng)安排開道車輛，其后是處廢品專用車輛，然后是警衛(wèi)人員車輛，最后是作業(yè)人員車輛。車輛必須加蓋蓬布，配備消防器材，禁止無關(guān)人員搭乘，車廂嚴禁載人。挑選素質(zhì)過硬的司機出車，當輸送距離較遠時，可安排2名司機，防止疲勞駕駛。二是選擇好行車路線。行車路線要盡量避開途中重要城鎮(zhèn)，不可避開時，應(yīng)選擇非高峰時段。三要控制好車速、車距。在平坦道路上行駛時車距不小于100 m，車速不得超過30 km/h；在山地道路上行駛時，車距不小于300 m。四是選好途中停車休息地點。途中休息地點要遠離重要建筑物和居民點，距離不小于200 m，派出警戒，并對車輛和貨物進行檢查。

3.1.2 處廢場地設(shè)置

處廢場地通常應(yīng)選擇在遠離居民區(qū)，遠離交通要道，避開重要建筑物和各種管線經(jīng)過的地點；具有較好的天然屏障，便于人員車輛進出，便于處廢時警戒；盡量避開森林和草場，防止失火[9]。本次待處廢的防暴彈數(shù)量較多，品種復(fù)雜，耗時較長，因此應(yīng)選擇較為平坦的開闊無人區(qū)域。經(jīng)協(xié)調(diào)，處廢作業(yè)在解放軍某靶場內(nèi)進行，具體設(shè)置情況如下：

1) 在靠近黃河灘涂的無人區(qū)選定一處主處廢場區(qū)和一處備用處廢場區(qū)，長和寬分別為300 m和100 m，兩處處廢區(qū)的規(guī)格一致。

2) 處廢區(qū)50 m外設(shè)立邊界安全警示牌和警戒哨。場區(qū)內(nèi)部則按照職能劃定作業(yè)區(qū)、觀察區(qū)、安全區(qū)、警戒區(qū)、彈藥臨時存放點，如圖4所示。作業(yè)區(qū)按照2.3節(jié)設(shè)置爆坑，具體數(shù)量由每日的處廢量決定。觀察點主要容納現(xiàn)場指揮員和其他待命人員，應(yīng)視野開闊，便于指令的下達；彈藥存放點主要暫存待處廢的防暴彈及工裝輔具，距離處廢點的距離不少于50 m，表面須有篷布覆蓋并在旁邊放置滅火器；安全區(qū)、警戒區(qū)用于車輛存放及設(shè)置警戒和保障人員。

3.1.3 作業(yè)編組與任務(wù)區(qū)分

為了確保任務(wù)的順利進行，成立了領(lǐng)導小組，確定了總體處廢作業(yè)程序，具體為先采用遠距離人工拉發(fā)方式銷毀“早爆”的爆震彈，后用露天焚燒方式銷毀剩余的防暴彈。按照任務(wù)劃分，設(shè)置以下分組：①指揮組，負責現(xiàn)場指揮、協(xié)調(diào)、作業(yè)的控制；②作業(yè)組，負責技術(shù)方案設(shè)計，作業(yè)人員的組織安排和技術(shù)指導以及爆坑的設(shè)置和場地清理；③彈藥運輸組。負責運輸和搬運工作，并負責臨時存放地的看管；④警戒組。負責外圍警戒任務(wù)，用對講機進行通信聯(lián)絡(luò)，保持通信暢通；⑤救護組。負責人員的衛(wèi)生和應(yīng)急救護工作。

圖4 處廢場地設(shè)置圖

3.2 遠距離人工拉發(fā)方式

人員在安全距離外的拉發(fā)點，聽從組長下達的統(tǒng)一口令，進行逐一作業(yè)，具體處理方式如圖5所示。具體操作步驟：

1) 掛彈。每個銷毀架單次處廢量為2枚，由掛彈員依次將帶有掛鉤的牽引繩牢牢地勾住爆震彈的拉環(huán)，隨后逐個檢查并向拉發(fā)員報告。拉發(fā)員確認完畢后向組長報告，督促無關(guān)人員撤離至安全區(qū)域。

2) 拉發(fā)。按照組長的統(tǒng)一指令，各拉發(fā)員迅速撤離至10 m外的安全區(qū)域同時拉動牽引繩，逐枚進行拉發(fā)作業(yè)。組長密切關(guān)注現(xiàn)場態(tài)勢，如遇有特殊情況，快速妥善處置。

3) 清理。待銷毀100枚后，按照由外向內(nèi)的順序各小組組織清坑和整理，主要是重新固定銷毀架，修整爆坑和及時將坑內(nèi)外的彈片、保險柄等部件轉(zhuǎn)移。對于出現(xiàn)的未爆彈按照要求集中妥善存放，另行處理。

4) 組織下一輪的處廢。

3.3 露天焚燒方式

由于燃燒型防暴彈的主裝藥在明火作用下僅發(fā)生燃燒，并不發(fā)生爆炸，在熱傳導過程中只要不達到其爆發(fā)點(一般400℃左右)，通常不會發(fā)生殉爆事故[10]。因此，必須在最短的時間內(nèi)將所有的待銷毀彈以明火引燃。防止長時間烘烤發(fā)生危險?，F(xiàn)場一般采用多點同時點火的方式進行作業(yè)，點火點應(yīng)在下風方向。點火前，組長必須認真檢查爆坑內(nèi)防暴彈的擺放情況和點火點的設(shè)置(需事先添加引燃物)，嚴禁將裝藥等原材料等混入其中。待搬運人員撤至安全地點和警戒人員到位后，組長方能下令點火。各點火員在爆坑的兩端和中間三點同時點火并迅速撤至50 m外的觀察點。焚燒完畢后注意撲滅明火，檢查殘留物，待溫度降低至環(huán)境溫度方能進行下一次處廢作業(yè)，具體處理方式如圖6所示。

圖5 遠距離人工拉發(fā)方式

圖6 露天焚燒方式

4 結(jié)束語

研究防暴彈的處廢理論和技術(shù)能夠消除制約處廢工作發(fā)展的不利因素，提高防暴彈的綜合保障能力，促進其安全、有效管理，這對維護裝備安全和提高部隊戰(zhàn)斗力具有重要意義。為促進防暴彈處廢工作朝著更加安全有序、經(jīng)濟有效和節(jié)約環(huán)保的方向發(fā)展，在借鑒通用彈藥處廢技術(shù)的基礎(chǔ)上，本研究提出由使用單位利用可控能量釋放法自行組織實施防暴彈的處廢，無需集中上交處理，這樣做既降低了處廢成本，又避免了路途轉(zhuǎn)運風險，有望實現(xiàn)“過期即處理”的零庫存模式。

遠距離拉發(fā)和露天焚燒方式都是基于廢棄防暴彈藥的組成結(jié)構(gòu)和作用特征，在追求效率的同時講求安全，以確保過程的安全性為前提，在安全距離外實現(xiàn)能量的有序釋放。本次處廢實踐歷時10天，銷毀各類防暴彈近4萬枚，無一事故發(fā)生，圓滿的完成了所有任務(wù)，再次驗證了兩種處廢方式的可行性。

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(責任編輯 周江川)

Destruction Practice of Large Quantities Anti-Riot Ammunition Based on Controllable Energy Liberation Method

JIANG Da-yonga， BAI Yunb

(a. Equipment Engineering College; b. Military Basic Education College, Engineering University of CAPF, Xi’an 710086, China)

In order to promote the safer, more orderly, more economical and more environmental-friendly development of waste disposal work for the anti-riot ammunition, based on the structure and function of its ammunition and the disposal technology of common ammunition, this paper proposed the idea that the user could organize the implementation of waste disposal work with controllable energy liberation method, focusing on the use time and precautions for both long-range pull firing and open burning. Combining with recently practice of large quantities waste disposal work, the main technical parameters of the disposal scheme were determined by calculating the explosive power and safety distance of shock wave for single detonation bomb. In the implementation stage, making sure the safety of personnel as the prerequisite, we selected the destruction site and the functional area division, and put forward the notes of loading and transportation, and detailed planned the field operations of the two methods. The department of waste disposal work was successful completely, which verified the feasibility of the two methods. This study can provide a useful experience and reference for the using units organizing the similar work.

safety engineering; anti-riot ammunition; controllable energy liberation method; large quantities waste disposal work

2016-09-28；

2016-10-30

國家自然科學基金資助項目(51503224)；武警工程大學基礎(chǔ)研究項目(2015XJK-003)

蔣大勇(1981—)，男，博士/博士后，副教授，主要從事含能材料處廢方面研究,E-mail:wanghe717@163.com。

10.11809/scbgxb2017.02.004

蔣大勇，白云.基于可控能量釋放法的大批量防暴彈處廢實踐[J].兵器裝備工程學報，2017(2):13-17.

format:JIANG Da-yong，BAI Yun.Destruction Practice of Large Quantities Anti-Riot Ammunition Based on Controllable Energy Liberation Method[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(2):13-17.

TJ410.89

A

2096-2304(2017)02-0013-05