高壓清洗機(jī)清理NEPE推進(jìn)劑裝藥的可行性分析

作為一種冷態(tài)沖蝕技術(shù)，高壓清洗機(jī)在廢棄固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中推進(jìn)劑裝藥的安全清理上得到了廣泛應(yīng)用。然而，清理作業(yè)中高壓水射流與固體推進(jìn)劑之間的近似剛性碰撞在一定條件下可能引起燃燒甚至爆炸，這類(lèi)事故在美國(guó)、德國(guó)、烏克蘭和中國(guó)都有發(fā)生，并且其中的點(diǎn)火起爆機(jī)理至今尚不明確。鑒于高壓水射流清理推進(jìn)劑裝藥的潛在危險(xiǎn)性，工程實(shí)際中人們僅將高壓清洗機(jī)用于清理危險(xiǎn)系數(shù)較低的HTPB推進(jìn)劑裝藥或CTPB推進(jìn)劑裝藥，并將射流壓力控制在50MPa以?xún)?nèi)、單次清理時(shí)間控制在15min以?xún)?nèi)。

將高壓清洗機(jī)用于清理NEPE推進(jìn)劑裝藥的基本前提是確保高壓水射流對(duì)NEPE推進(jìn)劑裝藥的有效破碎。然而影響破碎的因素很多，其中射流壓力是影響水射流切割破碎能力的最重要因素。我們根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)可以確定高壓水射流清理NEPE推進(jìn)劑裝藥的出口壓力下限。另外根據(jù)水射流對(duì)其他物料的大量試驗(yàn)可知，出口壓力越高，切割破碎越容易。當(dāng)然，清理作業(yè)中出于安全性和能效的考慮，不可能對(duì)出口壓力無(wú)限取高。
 
我們以20℃時(shí)NEPE推進(jìn)劑裝藥的抗壓強(qiáng)度為其破壞依據(jù)，取30、40、50MPa三個(gè)出口壓力水平，當(dāng)噴嘴直徑、靶距、清理時(shí)間分別為0.2 mm、20 mm、10 min時(shí)，水射流以三孔旋轉(zhuǎn)噴射方式對(duì)NEPE推進(jìn)劑裝藥進(jìn)行清理，效果上圖所示，各出口壓力下相應(yīng)的質(zhì)量損失(Δm)和切割深度(h)如下表所示。
 

NEPE推進(jìn)劑裝藥不同壓力水射流下的質(zhì)量損失和切割深度
p/MPa	Δm/g	h/mm
30	18.7	9.2
40	47.5	17.3
50	103.8	33.9

由此可以看出，30～50MPa的高壓清洗機(jī)均可實(shí)現(xiàn)NEPE推進(jìn)劑裝藥的有效破碎，并且射流壓力越高，清理效果越好。