大型廢舊魚(yú)雷的銷(xiāo)毀方法研究與應(yīng)用

彭小芬，黃寅生，王志強(qiáng)

(1.中國(guó)人民公安大學(xué)治安學(xué)院，北京 100038；2.南京理工大學(xué)化工學(xué)院，南京 210094)

廢舊彈藥主要是指在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期交戰(zhàn)雙方遺棄丟失的或在和平時(shí)期軍事訓(xùn)練、演習(xí)、檢測(cè)、化驗(yàn)以及武器裝備研制、生產(chǎn)過(guò)程中遺留下來(lái)的彈藥[1]。廢舊彈藥的銷(xiāo)毀處置方式[2-3]有:爆炸法、燃燒法、水溶解法、拆除法等。張凱等[4]采用爆炸法銷(xiāo)毀了400 kg TNT當(dāng)量的廢舊炮彈；蔣躍飛等[5-6]采用裸露藥包誘爆銷(xiāo)毀法銷(xiāo)毀廢舊炮彈，取得了較好的銷(xiāo)毀效果；朱紹武等[7]提出炸藥爆破彈殼和誘爆炸藥主要決定于炸藥的爆破壓力。炸藥的破壞能力隨爆破壓力的增大而增大。商健等[8]提出用線性切割法銷(xiāo)毀口徑較大炮彈。鄭軍強(qiáng)[9]采用聚能裝藥和多點(diǎn)同步起爆，利用爆轟波對(duì)撞原理和聚能效應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢舊彈藥的可靠銷(xiāo)毀。

各種廢舊彈藥由于品種復(fù)雜、銹蝕和變形嚴(yán)重、安全裝置失效，再加上遺留時(shí)間長(zhǎng)、性能不穩(wěn)定，處置過(guò)程危險(xiǎn)性大。本文重點(diǎn)介紹一枚在黃海打撈的某大型魚(yú)雷銷(xiāo)毀工作全過(guò)程，以期為此類(lèi)彈藥安全銷(xiāo)毀提供參考。

1 銷(xiāo)毀廢舊彈藥的方案

1.1 銷(xiāo)毀方案的選擇

待銷(xiāo)毀的彈藥為漁民在2019年初在黃海海域打撈出的1枚魚(yú)雷(尺寸約為長(zhǎng)4 000 mm，直徑500 mm)，如圖1所示。從現(xiàn)場(chǎng)拍攝的魚(yú)雷照片觀察，彈體銹蝕嚴(yán)重，魚(yú)雷尾翼已被打撈漁民拆解，內(nèi)部裝藥不明，猜測(cè)為甲午戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期遺留下來(lái)的彈藥。經(jīng)查，此魚(yú)雷應(yīng)為直徑533 mm的大型魚(yú)雷，一般裝藥量為200～500 kg[10]，戰(zhàn)斗部參數(shù)可參考美國(guó)Mk48大型魚(yú)雷，考慮到起爆炸藥以及適當(dāng)安全系數(shù)，下文所涉及到的待銷(xiāo)毀TNT當(dāng)量均選用500 kg。由于魚(yú)雷裝藥量較大，且外殼完整，燃燒法、水溶解法處理不了；而拆除法危險(xiǎn)性大，并且處理不徹底；相比之下，采用爆炸法安全、高效[11]，比較實(shí)用，同時(shí)考慮所銷(xiāo)毀魚(yú)雷裝藥量較大，不宜采用地表裸露爆破，應(yīng)在松散性較好的沙土部位用人工或機(jī)械開(kāi)挖2.5 m左右深度的凹坑[12]。

圖1 黃海打撈的某大型魚(yú)雷Fig.1 Large-scale torpedo salvaged from the Yellow Sea

1.2 安全性設(shè)計(jì)

爆破法具有很大的危險(xiǎn)性和破壞力，為了避免事故發(fā)生，保證預(yù)期效果，有必要用科學(xué)的方法對(duì)爆破作業(yè)進(jìn)行安全性設(shè)計(jì)。

1.2.1 爆炸沖擊波

按照魚(yú)雷500 kg TNT當(dāng)量計(jì)算沖擊波超壓，爆炸空氣沖擊波安全允許距離[13]：

(1)

式中：p為沖擊波超壓，Pa；R為沖擊波安全距離，m；Q為爆炸的TNT當(dāng)量，kg，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 沖擊波超壓計(jì)算Table 1 Calculation of shock wave overpressure

式(1)計(jì)算結(jié)果是按照地面爆炸產(chǎn)生的沖擊波，如果深埋地下爆破，爆炸沖擊波應(yīng)該更小。根據(jù)資料[14]，沖擊波對(duì)一般建筑物和人員中等傷害的沖擊波超壓為0.29×105Pa。計(jì)算結(jié)果在500 m以外的沖擊波超壓為0.019×105Pa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中等傷害超壓值，因此爆炸沖擊波的傷害在500 m以外是安全可控的。

1.2.2 爆炸地震波

爆炸振動(dòng)對(duì)地面建筑和設(shè)施可能造成直接和間接傷害，國(guó)家爆破安全規(guī)程對(duì)防振安全距離是按照振速控制的[15]，其計(jì)算公式為

Rz=(K/v)1/α·Q1/3

(2)

式中：Rz為爆炸地震安全距離，m；v為地震安全振速，cm/s；K、α為地震波傳播介質(zhì)常數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 爆破振動(dòng)安全距離計(jì)算Table 2 Calculation of blasting vibration safety distance

由上述計(jì)算可知，按照最大當(dāng)量500 kg計(jì)算，對(duì)于本次銷(xiāo)毀所選用的場(chǎng)地距民用一般建筑物、工業(yè)和商用建筑物、運(yùn)行中的電力系統(tǒng)都遠(yuǎn)超爆破允許振動(dòng)安全距離以外，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際距離如圖2所示，因此爆破振動(dòng)的危害可控。

圖2 爆破環(huán)境Fig.2 Blasting surroundings

1.2.3 爆炸飛散物

飛散物包括破片，飛石和爆炸物殘?jiān)龋瑔蝹€(gè)大型彈藥在地表爆炸時(shí)，破片距離可達(dá)500～1 500 m。采用深坑加覆蓋措施，爆破飛散物的集中拋散距離在150 m左右，少數(shù)達(dá)200 m左右，不超過(guò)300 m。此次魚(yú)雷銷(xiāo)毀采用深埋加填埋的措施，飛散物在300 m內(nèi)是安全可控。

綜合考慮沖擊波安全距離、保證地震安全距離和飛散物安全距離，選擇500 m作為廢舊彈藥爆破銷(xiāo)毀時(shí)的危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)域半徑是可行的。

1.3 引爆用藥量

采用爆炸法誘爆魚(yú)雷的外用藥量[16]如表3所示，誘爆炸藥選用乳化炸藥(TNT當(dāng)量值為0.76)。

表3 引爆用藥量(TNT當(dāng)量)Table 3 Detonation charge (TNT equivalent)

以美國(guó)Mk48大型魚(yú)雷(重量1 582 kg)為例，考慮魚(yú)雷的構(gòu)造、性能及所處的狀態(tài)難以判定，所需的引爆藥量增加1倍，最終確定乳化炸藥TNT當(dāng)量為48 kg，魚(yú)雷的彈頭部和引信處上邊和左右兩側(cè)各捆綁誘爆藥包，每個(gè)誘爆藥包4 kg，共12個(gè)藥包。

2 廢舊彈藥銷(xiāo)毀準(zhǔn)備過(guò)程

2.1 銷(xiāo)毀場(chǎng)地的準(zhǔn)備

銷(xiāo)毀廢舊彈藥和爆炸物品時(shí)，要選擇專(zhuān)門(mén)場(chǎng)地。本此銷(xiāo)毀場(chǎng)地選擇在一處開(kāi)闊、空曠的海帶曬場(chǎng)內(nèi)。北900 m處為公路，南1 800 m處為村莊(500 m處有高壓線)，東南600 m處有風(fēng)力發(fā)電，西南850 m處為辦公樓，具體如圖2所示。開(kāi)挖炸坑在銷(xiāo)毀場(chǎng)地中心橢圓位置，選擇土層厚實(shí)且無(wú)碎石摻雜的地點(diǎn)，采用挖掘機(jī)挖掘炸坑，炸坑深度2.5 m左右，底部寬1.5 m，長(zhǎng)5 m，口部長(zhǎng)寬尺寸以剛好方便作業(yè)為宜(見(jiàn)圖3)。

圖3 炸坑開(kāi)挖Fig.3 Blast crater excavation

2.2 裝車(chē)和運(yùn)輸

該枚魚(yú)雷由于體型巨大，需要特殊車(chē)輛進(jìn)行裝運(yùn)。綜合測(cè)量考察后，決定使用卡車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，并在全車(chē)布置安全警示標(biāo)志，提示道路車(chē)輛保持車(chē)距。魚(yú)雷裝車(chē)過(guò)程必須小心謹(jǐn)慎，委托專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員操作，公安局全程監(jiān)督。裝車(chē)前，采用吊裝鋼筋籠進(jìn)行包裝，防止彈頭碰撞、斷裂或意外跌落，且便于吊裝裝車(chē)，吊裝過(guò)程如圖4所示；運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)廂內(nèi)鋪置30 cm厚的沙層，將魚(yú)雷半埋入細(xì)沙中防止?jié)L動(dòng)；因魚(yú)雷較長(zhǎng)、不能橫向放置，縱向放置時(shí)，魚(yú)雷引信部位不得直接頂在車(chē)廂上，引信朝向汽車(chē)的尾部。裝卸過(guò)程嚴(yán)禁磕碰、滾動(dòng)或倒置，尤其在引信部位，要保證其絕對(duì)不與其他物體碰撞。引爆魚(yú)雷的炸藥、雷管不允許與魚(yú)雷彈藥同車(chē)運(yùn)輸，另行單獨(dú)發(fā)車(chē)。全程車(chē)速控制在25 km/h以下，車(chē)輛之間保持足夠的車(chē)距,押運(yùn)和護(hù)送人員單獨(dú)備車(chē)。

圖4 待銷(xiāo)毀的魚(yú)雷裝車(chē)Fig.4 Loading of torpedoes to be destroyed

2.3 裝藥和連線

安全警戒范圍分為爆炸物裝坑警戒和爆破現(xiàn)場(chǎng)周邊警戒。爆炸物裝坑警戒范圍以銷(xiāo)毀點(diǎn)為中心，半徑不小于50 m；爆破現(xiàn)場(chǎng)警戒范圍以銷(xiāo)毀點(diǎn)為中心，半徑不少于500 m。由技術(shù)人員挖好炸坑后，將魚(yú)雷水平放置于坑底，采用非電起爆網(wǎng)路，用2發(fā)同段別的導(dǎo)爆管雷管起爆，如圖5所示。

圖5 裝藥和起爆F(xiàn)ig.5 Explosives charge and detonation

為了增加魚(yú)雷引爆的可靠性，誘爆的12個(gè)藥包同時(shí)起爆。每個(gè)藥包采用2發(fā)雷管起爆，全部起爆導(dǎo)爆管梳分成2束，分別用2發(fā)雷管反向起爆，再用導(dǎo)爆管與四通聯(lián)接起爆點(diǎn)。

彈藥安裝完畢后，進(jìn)行填埋作業(yè)，為控制魚(yú)雷爆炸后飛片的飛散距離，在魚(yú)雷的上部覆蓋2層棉被，炸坑用松軟的沙土，盡量密實(shí)，并堆高土層，直至形成小土丘。爆破準(zhǔn)備活動(dòng)就緒后，對(duì)附近路段進(jìn)行臨時(shí)管制封鎖，以防止爆破現(xiàn)場(chǎng)無(wú)關(guān)人員及車(chē)輛靠近。

3 銷(xiāo)毀結(jié)果與分析

起爆后，誘爆藥包引爆魚(yú)雷，爆炸瞬間形成了十幾米高拋灑物，如圖6所示。炸坑直徑15 m，可見(jiàn)漏斗深度2 m。離爆點(diǎn)600 m處的測(cè)振系統(tǒng)沒(méi)有達(dá)到啟動(dòng)閾值。飛散物在爆坑周邊300 m以內(nèi)，爆破效果良好，危害效益得到有效控制。起爆后15 min，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員再次進(jìn)入銷(xiāo)毀場(chǎng)地進(jìn)行安全檢查，開(kāi)挖炸坑，檢查是否還有未完全銷(xiāo)毀的爆炸物，爆炸殘骸如圖6c所示，魚(yú)雷已經(jīng)完全起爆，為了安全起見(jiàn)，對(duì)收集的爆炸破片繼續(xù)進(jìn)行過(guò)火銷(xiāo)爆處理。

圖6 銷(xiāo)毀Fig.6 Destruction

4 結(jié)語(yǔ)

1)本文采用爆炸法對(duì)某大型魚(yú)雷實(shí)施銷(xiāo)毀作業(yè)，經(jīng)計(jì)算，500 m范圍作為此大型廢舊魚(yú)雷銷(xiāo)毀作業(yè)半徑安全可靠，且銷(xiāo)爆效果良好。

2)提出了一套完整、規(guī)范的大型魚(yú)雷銷(xiāo)毀方案，為大型廢舊炮彈的規(guī)范化和安全性銷(xiāo)毀提供了一種切實(shí)可行的操作方法和實(shí)施方案，具有很好的參考意義。