廢舊單兵破甲彈高壓水切割拆解設計和技術探析

羅同杰LUO Tong-jie；孫長穩SUN Chang-wen；杜文勝DU Wen-sheng；趙運ZHAO Yun；孫世廷SUN Shi-ting；王海濤WANG Hai-tao

（①豫西集團有限公司銷毀中心，云陽 474678；②豫西集團有限公司軍品分公司，云陽 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

單兵破甲彈系指火箭筒破甲彈和82 毫米無座力破甲彈等彈種的總稱。這類炮彈的結構特點是：①組成炮彈的零部件較多，各組件間大多以螺紋連接為主；②外形結構組件均為薄壁金屬材質回轉體，不同部位尺寸差異大；③起爆炮彈的引信裝置一般安放在戰斗部內部，安全性較差等。目前，在我國待處理的報廢通用彈藥中，單兵破甲彈的數量很大，達到數百萬數量級。如何安全、高效地拆解退役報廢的各式單兵破甲彈，成為業內眾多單位關注的熱點。

本文在分析國內現有廢舊單兵破甲彈拆解技術現狀的基礎上，提出一種拆解處理單兵破甲彈的新方案，確定了其工作原理，并對有關技術進行了探析。

1 單兵破甲彈拆解技術現狀

以典型產品69 式40mm 火箭筒破甲彈為例，69 式40mm 火箭筒破甲彈的引信頭部機構、戰斗部、噴嘴、燃燒室幾大組件及其中的零部件，相互之間大多以螺紋相連接。拆分69 式40mm 火箭筒破甲彈，基本都是按照破甲彈裝配順序，逆向作業，旋扭開連接螺紋來分離部件。現在國內大多數專業廢彈藥處理單位基本都遵循如圖1 所示的工藝流程。

圖1 69 式40mm 火箭筒破甲彈分解拆卸工藝流程

在具體拆解處理方法上，又分為以手工作業為主和機械作業為主兩種方式。

1.1 手工作業 借助簡單夾具和專用扳手，主要以人手工旋卸為主。卸引信頭部機構、分離戰斗部和發動機、取出引信底部機構、卸點火具等工序的作業，均是將破甲彈安放在普通、簡易夾具上，人工旋卸。然后，用改制的車床進行車削開戰斗部、風帽，用專用油壓機壓出戰斗部裝填的藥柱。

1.2 機械作業 破甲彈的拆分作業的主要工序，如卸引信頭部機構、分離戰斗部與發動機、卸點火具、切割風帽、壓出藥柱等，均是使用專門的機械設備。這些機械設備是：塑料筒切割機、彈頭引信旋卸機、風帽切割機、火箭筒彈分解機、藥柱壓出機等。它們通常被分別安裝在單獨的工作間內。

無論是手工拆卸還是機械拆卸69 式40mm 火箭筒破甲彈，作業中，常常會遇到鋁質戰斗部與鋼質發動機因各種原因旋分不開的現象。遇到這種情況，一般都是對其進行炸毀處理。而炸毀作業，危險性大，物料無法回收，又帶來極大浪費。

采用多點高壓水切割，簡化了作業流程，可以實現一次裝卡切割，69 式40mm 火箭筒破甲彈各個主要組件便完全分離。自動上料、連續生產，其中的危險作業可人機隔離，完全克服現有的手工或機械拆卸存在的，諸如人、彈共處一室，危險品在工序間頻繁轉運，旋分不開等弊端，提高生產作業的本質安全度和自動化水平。

2 單兵破甲彈高壓水切割分解技術方案及其原理

高壓水切割作為一種新興的技術，在各行各業有廣泛的應用，己得到社會的普遍認可和接受[1-3]。它具有高能、冷態、點割的特點，切割時無熱聚集，無熱影響區，特別適合對彈藥進行安全切割。

2.1 單兵破甲彈高壓水切割系統組成 單兵破甲彈高壓水切割系統有以下部分組成：切割器、多切割頭平臺、超高壓發生器、水質處理裝置、工件隨動裝置和控制系統。如圖2 所示。

圖2 單兵破甲彈高壓水切割系統

①切割器：懸臂式布置4 個切割頭（人造寶石超高壓噴嘴），相互之間位置、距離可調節。每個切割頭射流角度及方向可調節。還包含壓力分配器，以保障4 個切割頭分別獲得各自適用的工作壓力。

表1 典型經驗數據

②多切割頭平臺：采用無水槽切割平臺（以水收集器代替水箱），既可減少占地面積，又便于和進出料裝置對接。

③超高壓發生器：是水射流動力產生裝置。選壓力為300MPa 的超高壓發生器。

④水質處理裝置：考慮連續生產節約用水的需要，對水分二步六級（逐級沉淀過濾、水離解裝置及固定取水樣裝置等）處理。其處理量需滿足水切割機水量要求。

⑤工件隨動裝置：水切割工件無需裝夾，為保證破甲彈各切割部位定位后實現圓周環切，采用專門設計的對輪、多節同步旋轉裝置，既顧及水射流切割濺射及水收集器的布置，又保證彈體正常勻速旋轉。

⑥控制系統：以PLC 為核心，由本安開關、防爆控制箱等組成。充分考慮系統組件的聯動自鎖、互鎖、切割位置檢測及故障診斷等。

2.2 單兵破甲彈切割切割方案 對69 式40mm 破甲彈拆分處理，就是將其中的引信、炸藥、發射藥、點火具這些爆炸危險品拆除，使其完全去功能化。高壓水切割拆解，就是將69 式40mm 破甲彈對如圖3 所示的4 個部位用高壓水射流同時進行環形切割，使部件分離，取出其中的爆炸危險品。

圖3 切割位置圖

由于要切割的4 個部位的材料材質不同，需要切割的厚度不同（如表2 所示），切割前，通過壓力分配器，調定相應部位切割頭的切割力，以確保切割效果。

表2 切割部位材質及尺寸表

2.3 系統工作過程

①將彈體定位放置在輸送裝置上，開啟防爆傳遞小窗送入抗爆間；移料機械手將其定位擺放在工件隨動系統上，使水切割系統的4 個切割頭對準圖3 所示的四個部位。

②啟動控制系統，讓工件隨動系統的對輪、多節同步旋轉裝置帶動破甲彈旋轉，4 個切割頭按照事先設定的不同射流壓力工作。

③彈體旋轉一周，將切開的四段分別收取。

④水、磨料、金屬屑流入多切割頭平臺的水收集器后，流經管道進入水質處理裝置，逐級沉淀過濾、水離解后，固定取水樣裝置檢測合格的水循環再用。

⑤開啟防爆傳遞小窗輸入下一發彈，開始下一循環的工作。

3 方案的優點與技術難點

3.1 方案的優點 ①用高壓水射流切割法取代旋卸分離法拆分69 式40mm 破甲彈，實現了危險作業完全人機隔離，避免危險品的頻繁裝夾、移送，減化了作業流程，安全可靠性好。②避免了破甲彈拆分不開，需炸毀處理的安全隱患，還減少了環境污染，同時可提高材料回收率。③高壓水切割系統實現了破甲彈拆解自動化，提升了破甲彈拆解生產的本質安全度，大幅度降低了工人的勞動強度。

3.2 技術難點和實現途徑

①高壓發生器和四個噴嘴匹配問題

1）足夠高的壓力以保證四個噴嘴正常切割工作。

高壓發生器額定壓力有一定冗余度或有多臺高壓發生裝置并行運轉。2）因切割材質、厚度不同，四個噴嘴所需壓力不同增設壓力分配器，以調整四個噴嘴在切割同一產品的不同材質、不同厚度時所需的不同壓力，以及適應其他產品的切割之需。

②水收集器設計

將水收集器和防水霧、防飛濺裝置集成。

③產品定位放置

工件隨動裝置，依每種產品外形不同定制，可更換。另外加裝定位探測器，提示高精度機械手，當放置位置不當時，系統報警，機械手抓取調整重放。

④水質處理問題

因水用量較大，若水循環使用，切割后的含雜質水的處理問題。切割后的水擬采用分級沉淀、過濾，將其中的砂料、金屬屑除去后，經水離解裝置再處理，使其成為可循環用之水。

4 結束語

廢舊單兵破甲彈高壓水多頭切割拆解是一種新型、安全高效、自動化程度高的方法。本文提出的單次多頭切割分解單兵破甲彈設計方案和對有關技術的分析，對現有破甲彈處理生產線改造具有一定的指導意義，對其它類別廢彈藥處理，也有很高的參考價值。

[1]溫效康,宋擁政,梁志強.高壓水切割技術的試驗研究[J].鍛壓機械,METALFORMING MACHINERY,1994(5):15-19.

[2]薛勝雄，黃汪平.我國高壓水射流設備的發展方向[J].流體機械，1999(01):34-37.

[3]周志龍,周明來,王冬.高壓水射流技術的發展及其在軍內外的應用[J].重慶工業高等專科學校學報，2003，18(02):50-52.