WPŁYW WARUNKÓW EKSPLOATACJI NA STAN TECHNICZNY AMUNICJI AN INFLUENCE OF SERVICE CONDITIONS ON TECHNICAL STATE OF AMMUNITION

Transkrypt

1 dr inż. Leszek STĘPIEŃ ppłk dr inż. Jacek BORKOWSKI Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia WPŁYW WARUNKÓW EKSPLOATACJI NA STAN TECHNICZNY AMUNICJI Streszczenie: W artykule scharakteryzowano wymuszenia i ich skutki na przebieg procesów starzenia amunicji i jej elementów występujących w różnych stanach gotowości. W szczególności dokonano analizy wyników badań amunicji artyleryjskiej przechowywanej na środkach transportowych. Zasygnalizowano problemy amunicji eksploatowanej przez PKW w ramach misji sojuszniczych NATO. Wskazano, że największe zagrożenie dla utrzymania wysokiej gotowości i długotrwałego okresu przechowywania stanowi stan gotowości amunicji przechowywanej w wozach bojowych intensywnie eksploatowanych. Analiza wyników badań wskazała, że wskutek wymuszeń eksploatacyjnych (wielokrotne załadunki i wyładunki, czyszczenie, konserwacja) amunicja szybko traci potencjał użytkowy. Występują przypadki zanieczyszczenia ładunków prochowych olejami i innymi płynami, obluzowania pocisków w łuskach, zatarcia znakowania, zbicia kryz i wgniecenia łusek. Wyniki badań balistycznych naboi z zanieczyszczonymi ładunkami miotającymi wskazały spadek parametrów tj. ciśnienia i prędkości początkowej, co w konsekwencji może powodować niedoloty podczas strzelań. AN INFLUENCE OF SERVICE CONDITIONS ON TECHNICAL STATE OF AMMUNITION Abstract: In this paper it was characterized inputs and their effects on the course of ageing processes in ammunition and its components existing in various states of combat readiness. Particularly, it was conducted test results analysis concerning artillery ammunition stored on transportation means. There were signaled problems of serviced ammunition by Polish Military Contingency (PMC) in the frame of NATO allied missions. It was indicated that the largest endanger for maintenance of high combat readiness and for long-term storage, it is the readiness of ammunition stored on boards of combat vehicles intensively used. Analysis of test results shown that because of service inputs (multiple loadings and reloadings, cleaning, maintenance) ammunition rapidly losts its usage potential. There are known cases of contamination of propelling charges by oils and other liquids, loosening of projectiles in the cases, marking seizure, hit rims, and dents of cases. Ballistic test results on rounds with contaminated propelling charges indicated decrease of their parameters i.e. pressure and muzzle velocity which in consequence can cause reduced flight distance of projectiles during firings. 1. Wstęp Utrzymanie gotowości amunicji do realizacji zadań w wojsku stwarza jej i innym środkom bojowym zróżnicowane warunki składowania i wyczekiwania. Amunicja przechowywana jest w wozach bojowych, w samochodach, na okrętach bez opakowania. W tym stanie amunicja podlega wielokrotnemu załadowywaniu i wyładowywaniu, czyszczeniu oraz wpływowi warunków atmosferycznych, w wyniku czego dość szybko traci potencjał użytkowy. 7

2 Amunicja przechowywana jest także w opakowaniu drewnianym (stalowym) niehermetycznym na samochodach, pod wiatami w garażo magazynach lub na wolnym powietrzu. Obserwacje wykazały, że pod plandeką samochodu stojącego w pełnym słońcu (w naszej strefie klimatycznej) temperatura może osiągnąć nawet 80ºC. Warunki powyższe w istotny sposób wpływają na przyspieszenie procesów starzenia i zwiększenie usterkowości amunicji. Kolejnym stanem mającym wpływ na żywotność amunicji jest stan uwarunkowany mikroklimatem panującym w typowym nieogrzewanym magazynie, w którym naboje składowane są w skrzyniach etatowych niehermetycznych. Następny stan gotowości to stan, w którym w typowych nie ogrzewanych magazynach składowane są niekompletne naboje (stopień skompletowania może być różny) w opakowaniu etatowym niehermetycznym, a ich precyzyjne elementy, takie jak zapalniki smugacze i ładunki miotające, przechowywane są w opakowaniach hermetycznych mających stanowić barierę dla agresywnych składników atmosfery. Odrębny problem stanowi amunicja zabezpieczająca potrzeby misji wojskowych, która narażona jest na szczególnie stresujące oddziaływania wysokiej temperatury, okresowe nasilenie wilgotności, a także intensywne oddziaływanie mechaniczne. Ze względu na zachowanie bezpieczeństwa i niezawodności działania amunicji istotne jest dokonanie analizy wpływu warunków eksploatacji na stan techniczny amunicji w poszczególnych stanach gotowości w konsekwencji wpływających na zmianę jej stanu technicznego. 2. Warunki eksploatacji i ich wpływ na przebieg procesów starzenia amunicji Amunicja (inne środki bojowe) w wojskach występują jako skompletowane w całości (wyrób) lub kompletami w elementach, a także uzbrojone z wkręconymi (włożonymi) zapalnikami i zapłonnikami, nieuzbrojone tj. bez zapalników lub zapłonników oraz ćwiczebne i pozoracyjne z materiałami wybuchowymi do strzelań szkolnych i pozorowania wystrzałów, wybuchów i celów. Ponadto na wyposażeniu SZ RP znajdują się środki bojowe testujące do badań i wzorcowania broni oraz balistycznego formowania (wytwarzania) ładunków miotających. Amunicję składuje się w różnych warunkach, począwszy od naboi kompletnych rozbrojonych, a kończąc na elementach w hermetycznych opakowaniach fabrycznych (puszkach) składowanych w magazynach. Amunicja występuje w postaci: - naboi skompletowanych, - w elementach. Ze względu na sposób wyróżnia się opakowania: - hermetyczne, - niehermetyczne, - bez opakowania. Ze względu na sposób wyróżnia się składowanie: - w magazynach, - na samochodach, - w wozach bojowych, - na okrętach, samolotach. Ze względu na środowisko wyróżnia się składowanie: - poza miejskie, - miejsko przemysłowe, 8

3 - nadmorskie. Głównymi czynnikami wpływającymi na przebieg procesów starzenia amunicji są: zmiany wilgotności i temperatury, skład atmosfery oraz narażenia biotyczne i mechaniczne. Wilgotność ma decydujący wpływ na przebieg procesu starzenia (a tym samym na pogorszenie jakości amunicji w procesie eksploatacji) ładunków, podsypek, opóźniaczy, bezpieczników i wzmacniaczy prochowych, smugaczy itp., powodując spadek aktywności składników chemicznych i temperatury wytwarzanych strumieni ognia, a także spadek wytrzymałości mechanicznej petard i pastylek oraz wzrost oddziaływania na osłony i części przylegające. Wilgoć jest także czynnikiem sprzyjającym rozwojowi grzybów na woreczkach z ładunkami miotającymi i zapalającymi na przybitkach, krążkach i opakowaniach. Temperatura wpływa na przyspieszenie procesów chemicznych. Podczas badań stwierdzono, że przejściu od ujemnych do dodatnich wartości temperatury towarzyszy podwyższenie się agresywności korozyjnej, przy czym temperatura wpływa przede wszystkim na starzenie się powierzchni metalicznych. Im większe i częstsze są wahania temperatury, tym szybsze jest starzenie się powierzchni. Zjawisko to stanowi jedną z przyczyn niedziałania zapalników podczas strzelań gdzie spadek gładkości powierzchni części współpracujących w mechanizmach zabezpieczających powoduje ich zacięcia i nieuzbrajanie się na torze lotu pocisku. Zanieczyszczenia atmosfery najczęściej składają się z pyłu i tlenków siarki. Pyły dzielą się na 3 kategorie: - obojętne (większość cząstek skalnych) utrudniające odparowanie wilgoci, - obojętne, które przy dużej wilgotności względnej stanowią nosnik korozyjnego roztworu SO 2 lub innych elektrolitów (sodu, węgiel drzewny), - aktywne, stanowiące higroskopijne elektrolity bezpośrednio uczestniczące w reakcjach korozyjnych (cząstki soli morskich, siarczan amonowy itp.). Zawarte w pyłach cząstki organiczne, takie jak zarodniki grzybów i mikroorganizmów, powodują podczas długoletniego składowania narażenia biotyczne elementów amunicji. Natomiast tlenki siarki oprócz działania korozyjnego powodują skażenie prochów w ładunku miotającym mogące być przyczyną osłabienia ich trwałości chemicznej. Celem określenia skutków wymuszeń na jakość amunicji składowanej na środkach transportowych dokonano analizy wyników badań amunicji składowanej w tych warunkach. 3. Analiza wyników badań amunicji przechowywanej na środkach transportowych Przeanalizowano wyniki badań amunicji składowanej na środkach transportowych naboi kalibrów 57, 85, 100, 125 składowanych na samochodach i w czołgach. Zbadano 1500 szt. naboi. Badania obejmowały: - przegląd naboi, - pomiar siły rozcalenia (wyrywkowo), - przegląd i badanie laboratoryjne ładunków prochowych, - badania laboratoryjne zapalników, - badania laboratoryjne zapłonników, - badania laboratoryjne smugaczy. Wszystkie naboje pobrane do badań poddano badaniom i sprawdzeniom mającym na celu określenie niezgodności (wad) niedopuszczalnych, obniżających przydatność i uniemożliwiających ich dalsze składowanie. Sprawdzono występowanie następujących niezgodności: - obluzowanie pocisku w łusce, 9

4 - nieczytelne znakowanie, - zanieczyszczenie i zroszenie powierzchni naboi, - zbicia kryz łusek, - korozję wewnątrz łusek, - wgniecenie łusek, - zbrylenia i zawilgocenia podsypek prochowych, - zanieczyszczenie ładunków miotających, - odpryski farby na pociskach, - korozja powierzchni pocisków. Zapalniki i zapłonniki z każdej próbki naboi poddano badaniom laboratoryjnym zgodnie z obowiązującą metodyką, badając: - niezawodność działania, - bezpieczeństwo w eksploatacji, - stan techniczny kompletnych wyrobów i ich części. Ładunki miotające poddano badaniom laboratoryjnym i balistycznym. Badania laboratoryjne obejmowały: - oznaczenie wilgotności prochu, - oznaczenie wilgotności podsypki prochowej, - oznaczenie zawartości stabilizatora, - określenie ilości wadliwych ziaren prochu, - określenie zmian gabarytów ziaren, - określenie stanu technicznego odmiedzacza, flegmatyzatora, woreczków i elementów tekturowych. Badanie balistyczne strzelaniem przeprowadzono zgodnie z metodyką badań ładunków miotających. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że zapalniki i zapłonniki składowane na środkach transportu są bezpieczne w eksploatacji, ich niezawodność nie jest niższa od tych samych wyrobów składowanych w magazynach, wykazują natomiast większy stopień skorodowania powierzchni zewnętrznych. W 5-ciu partiach naboi stwierdzono zanieczyszczenie niektórych ładunków miotających ropą z domieszkami trudnymi do określenia, olejem i bliżej nie określoną cieczą zawierającą wodę i inne składniki. Naboje z tych partii przeznaczono do badań balistycznych. Na podstawie analizy wyników badań jakości amunicji składowanej na środkach transportowych stwierdzono się, że oprócz naturalnych procesów starzenia w typowych magazynach występują zjawiska charakterystyczne dla amunicji składowanej w warunkach intensywnej eksploatacji obniżające jej bezpieczeństwo, przydatność bojową i możliwość dalszego składowania. Wyniki badań balistycznych naboi z zanieczyszczonymi ładunkami wykazały spadek podstawowych parametrów tj. ciśnienia i prędkości początkowej. Pociski wystrzelone z takimi ładunkami będą niedolotami i mogą razić wojska własne lub obiekty rozmieszczone na przedpolu. Składowanie przez dłuższy okres ładunków zanieczyszczonych stwarza groźbę przyspieszonego rozkładu prochu, co może prowadzić do samozapłonu. Takie substancje jak olej napędowy (ropa) i olej silnikowy w stanie czystym (nie zakwaszone) nie wpływają ujemnie na trwałość chemiczną prochu. Jednak już ślady kwasów (wywołane np. wpływem atmosfery) w środowisku, w którym znajduje się proch stwarzają warunki do obniżenia jego trwałości i przyspieszonego rozkładu. Szybkość przebiegu tych reakcji zależy od środków, którymi zanieczyszczono ładunek. Pośrednio na obniżenie bezpieczeństwa amunicji wpływa również zatarte znakowanie, ponieważ uniemożliwia identyfikację i eliminowanie partii naboi, w których stwierdzono niedopuszczalne usterki. 10

5 Na obniżenie przydatności amunicji bojowej wpływają także takie niezgodności ujawniane podczas badań jak: - obluzowanie pocisków w łusce, - zanieczyszczenie i zroszenie powierzchni naboi, - zbicie kryz i wgniecenie łusek, mogą uniemożliwiać lub utrudnić załadowanie naboju do komory nabojowej. Ponadto w amunicji stwierdzono odpryski farby i korozję na pociskach. Ww. niezgodności kwalifikują amunicję do przeprowadzenia naprawy bieżącej po 1 2 letniej eksploatacji. Można wyróżnić trzy grupy czynników, które w odmienny sposób oddziaływają na amunicję składowaną: 1. Czynniki oddziaływujące na naboje przechowywane w czołgach: - częste załadowywanie i wyładowywanie w warunkach polowych i garażowych, - atmosfera nasycona oparami paliw, smarów, środków do mycia i konserwacji oraz kwasów i spalin, - silne wstrząsy podczas jazdy, - częste wahania temperatury, - czyszczenie i konserwowanie w nieodpowiednich warunkach. 2. Czynniki oddziaływujące na amunicję przechowywaną na samochodach w garażo magazynach: - atmosfera nasycona oparami paliw, smarów, środków konserwujących, spalin, kwasów, - częste zmiany temperatury, - brak wietrzenia. 3. Czynniki oddziaływujące na amunicję składowaną na samochodach pod wiatami i na wolnym powietrzu: - nadmierna wilgoć, - częste zmiany temperatury, - brak wietrzenia. Stan techniczny i wyniki badań wskazują, że w najcięższych warunkach składowana jest amunicja znajdująca się w czołgach intensywnie eksploatowanych. Nie zawsze fachowa obsługa i pielęgnacja, częste załadunki i wyładunki oraz czyszczenie powodują, że próbki tej amunicji pobrane do badań wykazują po 1 2 latach eksploatacji dużą intensywność usterek. Amunicja składowana na samochodach wykazuje mniej niezgodności. Należy jednak podkreślić, że specyficzny mikroklimat panujący w garażo magazynach (np. atmosfera nasycona oparami kwasów z akumulatorów i spalin) może obniżyć trwałość chemiczną prochów w amunicji artyleryjskiej i przyspieszyć korozję łusek, korpusów, zewnętrznych powierzchni zapalników i zapłonników. Zestawiona w tabeli 1 intensywność usterek wskazuje, że procesy korozyjne elementów zostały już zapoczątkowane. Trwałość chemiczna prochów pobranych z naboi składowanych na środkach transportu nie wykazuje odchyleń od wymagań. Prochy zawierają stabilizator i posiadają znaczny zapas trwałości, który umożliwia przechowywanie ich przez pewien okres, nawet w atmosferze nie sprzyjającej, niewskazanej dla prochów. Niezbędne jest jednak częstsze badanie prochów pobieranych z naboi składowanych na środkach transportu w celu określenia ich aktualnego stanu jakościowego. 11

6 Tabela 1 Lp. Rodzaj usterki Amunicja w czołgach Amunicja na samochodach Amunicja w magazynach 1. Obluzowany pocisk w łusce 1 % Nieczytelne znakowanie 22 % Naboje zroszone i zapiaszczone 21 % Zbicia kryz łusek 22 % 1 % 2 % 5. Korozja wewnątrz łusek 7 % 10 % - 6. Wgniecenia łusek 15 % 3 % 0,1 % 7. Zbrylenia podsypek 6 % Zanieczyszczony ładunek miotający 1,5 % Odpryski farby na pocisku 89 % 10 % 2 % 10. Korozja pocisków 57 % 1 % 6 % Należy przyjąć, że amunicja składowana w czołgach intensywnie eksploatowanych powinna być wymieniona po 1 2 latach przechowywania i przekazana do naprawy. Zakres remontu obejmowałby: - przegląd zewnętrzny i defektację naboi; - demontaż naboi z obluzowanymi pociskami i zanieczyszczonymi ładunkami prochowymi,; - czyszczenie elementów naboi; - nałożenie pokryć ochronnych; - kompletacja naboi; - odnowienie znakowania. Amunicja składowana na samochodach powinna być poddawana częstszym badaniom niż to ustalają dotychczasowe procedury. Badaniami należy objąć szczególnie prochy z ładunków artyleryjskich. Częstotliwość tych badań nie powinna być mniejsza niż dwa lata. Należy podkreślić, że ładunki prochowe zanieczyszczone olejami mogą powodować niedoloty pocisków podczas strzelań szkolno bojowych tzn. mogą wybuchać na przedpolu. Strzelanie zanieczyszczonymi nabojami może się odbywać tylko wtedy, kiedy warunki poligonowe dopuszczają możliwość niedolotów. Przypadki intensywnych zanieczyszczeń olejami i innymi płynami powinny być zgłaszane w trybie przyspieszonym i kierowane do badań. 4. Bezpieczeństwo i niezawodność działania amunicji eksploatowanej przez Polskie Kontyngenty Wojskowe (PKW) w ramach misji sojuszniczych NATO Ze względu na odmienne od krajowych warunków eksploatacji (m. in. wyższa niż przewidywana wymaganiach krajowych temperatura i wilgotność panująca wewnątrz kontenerów, duże dobowe wahania temperatury oraz bojowe warunki użytkowania) stwierdzono symptomy znacznie intensywniej postępujących procesów starzeniowych. Stopień zaawansowania ww. procesów będzie można określić dopiero po przeprowadzeniu badań diagnostycznych. Wstępny przegląd techniczny losowo wybranych próbek środków bojowych eksploatowanych przez PKW w Iraku wykazał, że pomimo braku zewnętrznych objawów zagrożenia bezpieczeństwa podczas użytkowania i obsługiwania, procesy naturalnego 12

7 starzenia postępują bardzo intensywnie. Wygląd zewnętrzny i warunki składowania wskazują na konieczność wykonania badań diagnostycznych, gdyż zmiany cech wewnętrznych materiałów wybuchowych wskutek wysokiej temperatury i dużej wilgotności oraz bardzo częstej ich zmienności powodują: - spadek trwałości oraz większą wrażliwość na tarcie i uderzenie kostek trotylowych i innych ładunków z materiałów wybuchowych kruszących w pociskach i granatach, - zmiany właściwości balistycznych i zapasu trwałości chemicznej prochowych ładunków miotających w nabojach i pociskach rakietowych, - rozkład i uwrażliwienie na bodźce zewnętrzne materiałów pirotechnicznych w pociskach i granatach oświetlających, zapalających, dymnych itp., - zmniejszenie czułości i właściwości inicjujących spłonek w nabojach i zapalnikach. Wystąpienie powyższych zmian starzeniowych stwarza zagrożenie pożarem, niekontrolowanymi wybuchami oraz nadmierną w stosunku do wymagań ilością niewypałów i niewybuchów. Amunicja powinna być poddana badaniom według specjalnego programu, a oceny wyników należy dokonać na podstawie kryteriów zawartych w obowiązujących metodykach badań. Wyniki badań stanowić będą podstawę do opracowania aktualnej oceny bezpieczeństwa i niezawodności działania środków bojowych oraz prognozy ich przydatności bojowej oraz możliwości dalszego składowania. Zasadnym jest przywiezienie do kraju określonych próbek ŚB., przeprowadzenie badań, porównanie wyników z wynikami uzyskanymi z odpowiednikami ŚB. przechowywanymi w kraju. 5. Podsumowanie Głównym czynnikiem wpływającym na pogorszenie jakości amunicji w czasie eksploatacji są; - wilgotność powietrza, zmiany temperatury oraz zanieczyszczenia atmosfery, - przechowywanie w składach i wojskach w różnych warunkach i stanach gotowości, - oddziaływanie mechaniczne w czasie ćwiczeń, akcji i obsługiwań oraz przy przeładunkach i przewożeniu (przenoszeniu). Wilgotność powietrza i zmiany temperatury w krajowych miejscach przechowywania podstawowej ilości środków bojowych są porównywalne, a wpływ na ich trwałość w większym stopniu zależy od sposobu obsługiwania magazynów niż od właściwości klimatycznych. Istotny wpływ na tempo przebiegu procesów starzeniowych mają sposoby opakowania i składowania zanieczyszczenia atmosfery oraz oddziaływania mechaniczne. Największe zagrożenie dla utrzymania wysokiej jakości i długiego okresu przechowywania stanowi stan gotowości składowania amunicji w wozach bojowych intensywnie eksploatowanych. Analiza wyników badań wykazała, że wskutek wymuszeń eksploatacyjnych (wielokrotne załadunki, wyładunki, czyszczenie, konserwacja) amunicja traci szybko potencjał użytkowy. Występują przypadki zanieczyszczenia ładunków olejami i innymi płynami, obluzowania pocisku w łusce, zatarcia znakowania, zbicia kryz i wgniecenia łusek. Wyniki badań balistycznych naboi z zanieczyszczonymi ładunkami wykazały spadek podstawowych parametrów tj. ciśnienia i prędkości początkowej, co w konsekwencji może powodować niedoloty podczas strzelań. Składowanie przez dłuższy okres zanieczyszczonych ładunków stwarza groźbę przyspieszonego rozkładu prochu, co może prowadzić do samozapłonu prochu. Stąd też przypadki intensywnych zanieczyszczeń olejami i innymi płynami powinny być zgłaszane do badań w trybie przyspieszonym. W przypadku nie zużycia amunicji w ciągu 1 2 lat należy poddać jej elementy przeglądowi i badaniom wyrywkowym w celu stwierdzenia ich stanu 13

8 jakościowego. Następnie amunicja powinna być poddana naprawie polegającej na wymianie elementów wadliwych, uzupełnieniu pokryć ochronnych i odtworzeniu znakowania. Bardzo istotnym problemem w ostatnich latach stanowi stan bezpieczeństwa i niezawodności działania środków bojowych eksploatowanych przez Polskie Kontyngenty Wojskowe i misje zagraniczne. Stwierdza się symptomy znacznie postępujących procesów starzeniowych. Wygląd zewnętrzny i warunki składowania środków bojowych wskazują na konieczność wykonania badań diagnostycznych, gdyż zmiany cech wewnętrznych materiałów wybuchowych wskutek wysokiej temperatury i dużej wilgotności mogą powodować spadek trwałości, zwiększenie wrażliwości materiałów wybuchowych, oraz zmniejszenie czułości spłonek. 6. Wnioski - Amunicja i inne środki bojowe intensywnie eksploatowane powinny podlegać dodatkowym badaniom diagnostycznym, poza procedurą wynikającą z obowiązującego systemu badań diagnostycznych. - Celem uzyskania informacji o wpływie specyficznych warunków eksploatacji w PKW i innych misjach SZ RP na bezpieczeństwo i niezawodność działania środków bojowych zasadnym jest pozyskanie próbek i przeprowadzenie badań oraz porównanie wyników z wynikami uzyskanymi z ich odpowiednikami eksploatowanymi w kraju. Literatura [1] Knychała J., Rudzki W., Stępień L., Badania zmierzające do zwiększenia dopuszczalnych okresów przechowywania amunicji, Archiwum WITU 1975, [2] Stępień L. i in., Analiza wpływu stanów gotowości na żywotność amunicji, Archiwum WITU,