Підвищення ефективності технологій вилучення вибухонебезпечних речовин з непридатних боєприпасів - Автореферат

Специфіка утилізації боєприпасів полягає у можливості випадкового вибуху на будь-якому етапі процесу зберігання, транспортування і розспорядження. Здобувач був виконавцем розділів держбюджетних науково-дослідних тем МОН України: ДР №0105U001951 "Створення технологій та устаткування індукційного нагрівання складних виробів для розєднання на елементи" та ДР №0105U008502 "Створення екологічно чистих технологій і устаткування для термічного вилучення речовин із утилізуємих виробів". Проаналізувати типи артилерійських боєприпасів і запропонувати їх систематизацію за ефективністю використання індукційного нагріву для вилучення ВР, і на цій основі розробити типовий технологічний процес (ТП), схеми уніфікованих операцій та структури циклів роботи багатопозиційних технічних систем. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що на підставі запропонованих способів вилучення ВР із НБ і їх ліквідації у підривниках, принципів побудови індукційного обладнання для їх реалізації, дослідження енергетичних і тимчасових залежностей, створено інтегровані технології, а також мобільне обладнання. Вона базується на таких вперше виконаних наукових розробках: - систематизації артилерійських снарядів за принципом ефективного використання теплової енергії при індукційному нагріві, і на цій основі уніфікації технологічних операцій і структури циклів нагріву, який забезпечує мінімальне одномоментне енергоспоживання, типізації індукторів для вилучення ВР, що складає основу інтегрованої технології;Показано, що існуючі технології вилучення ВР з НБ орієнтовані на реалізацію тільки на спеціалізованих підприємствах, і полягають у механічній дії на вироб (вимивання гарячою водою, розпилювання), або у термічній - нагріванні проміжним теплоносієм (пара, гаряча вода тощо.). Для ліквідації ВР у підривниках, умовою виконання операції є мінімальна температура нагріву, яка повинна перевищувати на 20 % температуру спалаху ВР відповідно до нормативів. непридатний артилерійський ліквідація нагрів Дослідженнями доведено, що при вилученні ВР з снарядів, процес повинен ґрунтуватися на початковому короткочасному загальному нагріві корпусу і подальшому постійному або періодичному нагріві тільки його частини (горловина для снарядів О і ОФ і днище для снарядів БР і УБР) до температури на 3-50С більше за температуру плавлення ВР чи адгезійного прошарку. Вони враховують тип і калібр НБ, відношення тривалості нагріву горловин і днищ корпусів снарядів, час тривалості імпульсного нагріву горловин і час витримки між нагрівами. , (2) де - час початкового нагріву горловини корпусу; , - час імпульсного нагріву і час простою між імпульсним нагрівом горловини корпусу; відповідно; одного корпусу до виплавки всієї маси ВР; - число позицій нагріву (кількість корпусів НБ, що загружаються в ІНО); - час між серіями нагріву горловин.При цьому за рахунок використання управляємого у просторі та часі індукційного нагріву, що створюється дискретним електромагнітним полем, мінімізуються витрати теплової енергії при підвищенні продуктивності процесу. Аналіз типів артилерійських снарядів, вивчення технологічних умов, термодинамічних і фізико-механічних закономірностей, що діють при вилученні ВР з корпусів НБ з використанням індукційного нагріву, систематизації виробів, дозволило запропонувати типовий ТП та уніфіковані технологічні операції термодії і структури циклів роботи багатопозиційних нагрівальних систем, що забезпечують мале одномоментне енергоспоживання. Аналіз чинників, що визначають надійність інтегрованого процесу вилучення ВР з корпусів снарядів при їх розспорядженні, і вимоги високого рівня бездефектності при роботі ІНО в імпульсному режимі, дали підстави запропонувати і обґрунтувати модель, яка дозволяє розраховувати ймовірність безвідмовного виконання операції нагріву виробів за температурним параметром із невеликого числа спостережень за ТП.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Дисертаційна робота присвячена рішенню актуальної задачі створення ефективних інтегрованих технологій розспорядження непридатних артилерійських боєприпасів.

Запропоновано нову технологічну концепцію, яка полягає у тому, що необхідно мати мобільні установки модульної конструкції, легкі у транспортуванні для доставки їх на базу або арсенал. При цьому за рахунок використання управляємого у просторі та часі індукційного нагріву, що створюється дискретним електромагнітним полем, мінімізуються витрати теплової енергії при підвищенні продуктивності процесу.

Підводячи підсумок проведеної роботи можна зробити такі основні висновки.

1. Аналіз типів артилерійських снарядів, вивчення технологічних умов, термодинамічних і фізико-механічних закономірностей, що діють при вилученні ВР з корпусів НБ з використанням індукційного нагріву, систематизації виробів, дозволило запропонувати типовий ТП та уніфіковані технологічні операції термодії і структури циклів роботи багатопозиційних нагрівальних систем, що забезпечують мале одномоментне енергоспоживання.

2. Встановлено, що енергозберігаючий по тепловій дії процес вилучення ВР з корпусів снарядів повинен бути двохетапним: 1) загальний прогрів корпусу; 2) імпульсний прогрів корпусу або його частини. Оптимізація індукційного нагріву корпусів снарядів по критерію мінімуму теплових витрат, при обмеженнях по найменшій і найбільшій допустимих температурах дозволила визначити мінімально необхідну потужність нагріву і її розподіл по поверхні виробу.

3. Аналіз чинників, що визначають надійність інтегрованого процесу вилучення ВР з корпусів снарядів при їх розспорядженні, і вимоги високого рівня бездефектності при роботі ІНО в імпульсному режимі, дали підстави запропонувати і обґрунтувати модель, яка дозволяє розраховувати ймовірність безвідмовного виконання операції нагріву виробів за температурним параметром із невеликого числа спостережень за ТП.

4. Прямий індукційний нагрів підривників в магнітопроникаючій ємності дозволяє ліквідувати ВР з продуктивністю в 3 рази більшою, ніж при нагріві в стальній ємності, при зменшенні енерговитрат на 30 %.

5. Дослідження технологічних і енергетичних факторів, що діють у взаємозвязку при вилученні ВР з НБ, дали можливість розробити технологічні принципи створення ІНО, яке працює на струмах промислової частоти, і запропонувати типи мобільного обладнання модульного типу з мінімально-можливим одномоментним енергоспоживанням, яке може бути експлуатованим на базах і арсеналах, без врахування транспортних витрат.

6. Дослідно-промислові розробки показали, що запропоновані технології вилучення виплавкою ВР із корпусів непридатних боєприпасів і ліквідації ВР у підривниках, які базується на використанні низькотемпературного індукційного нагріву, порівняно з технологіями вилучення і ліквідації ВР щодо використання інших видів нагріву мають продуктивність процесів в 2,8 рази вище, а вартість менше в 3-4 рази.

1. Коваленко В.В., Маркин А.Н. Индукционная выплавка баббита из подшипников // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - НТУ "ХПІ" - Харків, 2005. - № 43 - С. 44-48. Здобувач запропонував групування корпусів для забезпечення їх економічного і якісного індукційного нагріву; розробив методику експерименту.

2. Маркин А.Н., Резниченко Н.К. К вопросу о надежности невосстанавливаемых объектов // Довговічність, надійність, працездатність деталей рухомого складу залізниць та спеціальної залізничної техніки: Збірник наукових праць. - Харків: Укр ДАЗТ, 2005. - С. 189-196. Здобувач запропонував адекватну модель надійності індукційного нагрівача як невіновлюючого обєкта.

3. Маркин А.Н. Извлечение легкоплавких веществ из цилиндрических емкостей с использованием индукционного нагрева // Високі технології в машинобудуванні: Збірник наукових праць. - Харків: НТУ "ХПІ", 2006. - №1(12) - С. 293-299.

4. Маркин А.Н. Качество технологических систем индукционного нагрева // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - НТУ "ХПІ" - Харків, 2006. - № 24 - С. 96-103.

5. Андрєєв А.Г., Маркін О.М., Щепкін О.В. Оптимізація нагрівання при виплавлянні речовини з деталей циліндричної форми // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - НТУ "ХПІ". - Харків, 2007. - № 22 - С. 3-13. Здобувачем знайдено оптимальні значення потужностей і їх розподілу по поверхні непридатних боєприпасів.

6. Маркин А.Н., Арпентьев Б.М. Разработка технологии индукционного нагрева для утилизации непригодных взрывателей боеприпасов // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. Сборник научных трудов. - Харьков: НАУ "ХАИ", 2008. - Вып.3(54). - С. 23-27. Здобувач розробив методику експерименту та запропонував схеми нагріву.