大型廢舊魚雷的銷毀方法研究與應(yīng)用

彭小芬，黃寅生，王志強(qiáng)

(1.中國人民公安大學(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、化驗(yàn)以及武器裝備研制、生產(chǎn)過程中遺留下來的彈藥[1]。廢舊彈藥的銷毀處置方式[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毀法銷毀廢舊炮彈，取得了較好的銷毀效果；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，利用爆轟波對撞原理和聚能效應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢舊彈藥的可靠銷毀。

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、性能不穩(wěn)定，處置過程危險(xiǎn)性大。本文重點(diǎn)介紹一枚在黃海打撈的某大型魚雷銷毀工作全過程，以期為此類彈藥安全銷毀提供參考。

1 銷毀廢舊彈藥的方案

1.1 銷毀方案的選擇

待銷毀的彈藥為漁民在2019年初在黃海海域打撈出的1枚魚雷(尺寸約為長4 000 mm，直徑500 mm)，如圖1所示。從現(xiàn)場拍攝的魚雷照片觀察，彈體銹蝕嚴(yán)重，魚雷尾翼已被打撈漁民拆解，內(nèi)部裝藥不明，猜測為甲午戰(zhàn)爭時(shí)期遺留下來的彈藥。經(jīng)查，此魚雷應(yīng)為直徑533 mm的大型魚雷，一般裝藥量為200～500 kg[10]，戰(zhàn)斗部參數(shù)可參考美國Mk48大型魚雷，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毀TNT當(dāng)量均選用500 kg。由于魚雷裝藥量較大，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)考慮所銷毀魚雷裝藥量較大，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)械開挖2.5 m左右深度的凹坑[12]。

圖1 黃海打撈的某大型魚雷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)對地面建筑和設(shè)施可能造成直接和間接傷害，國家爆破安全規(guī)程對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，對于本次銷毀所選用的場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300 m。此次魚雷銷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Mk48大型魚雷(重量1 582 kg)為例，考慮魚雷的構(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 廢舊彈藥銷毀準(zhǔn)備過程

2.1 銷毀場地的準(zhǔn)備

銷毀廢舊彈藥和爆炸物品時(shí)，要選擇專門場地。本此銷毀場地選擇在一處開闊、空曠的海帶曬場內(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。開挖炸坑在銷毀場地中心橢圓位置，選擇土層厚實(shí)且無碎石摻雜的地點(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5 m，口部長寬尺寸以剛好方便作業(yè)為宜(見圖3)。

圖3 炸坑開挖Fig.3 Blast crater excavation

2.2 裝車和運(yùn)輸

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

圖4 待銷毀的魚雷裝車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)場周邊警戒。爆炸物裝坑警戒范圍以銷毀點(diǎn)為中心，半徑不小于50 m；爆破現(xiàn)場警戒范圍以銷毀點(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)，為控制魚雷爆炸后飛片的飛散距離，在魚雷的上部覆蓋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，對附近路段進(jìn)行臨時(shí)管制封鎖，以防止爆破現(xiàn)場無關(guān)人員及車輛靠近。

3 銷毀結(jié)果與分析

起爆后，誘爆藥包引爆魚雷，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，可見漏斗深度2 m。離爆點(diǎn)600 m處的測振系統(tǒng)沒有達(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，專業(yè)技術(shù)人員再次進(jìn)入銷毀場地進(jìn)行安全檢查，開挖炸坑，檢查是否還有未完全銷毀的爆炸物，爆炸殘骸如圖6c所示，魚雷已經(jīng)完全起爆，為了安全起見，對收集的爆炸破片繼續(xù)進(jìn)行過火銷爆處理。

圖6 銷毀Fig.6 Destruction

4 結(jié)語

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

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