專利名稱:爆破處理容器的剩余壽命預測裝置、剩余壽命預測方法及爆破處理設施的制作方法
技術領域：
本發明涉及預測對內部有害物質和爆炸物等進行爆破處理的容器的剩余壽命的 裝置及方法，此外還涉及具有該剩余壽命預測裝置的爆破處理設施。
背景技術：
作為化學武器等(例如子彈、炸彈、地雷、水雷)所使用的軍事用的彈藥的結構，已 知是在鋼制的彈殼的內部填充火藥和對人體有害的化學制劑。作為所述化學劑的例子，可 列舉對人體有害的芥子氣和路易氏劑等。
而且，作為用于處理這樣的化學武器和有機鹵等有害物質(例如無害化處理)的 方法，已知有利用爆破進行處理的方法。利用這種爆破對軍事用彈藥進行處理的方法，由于 無需解體作業，所以不僅能夠適用于保存狀態良好的彈藥，而且也適用于因長年累月劣化、 變形等而解體困難的彈藥的處理，另外一個優點是，基于爆炸在超高溫、超高壓作用下，幾 乎能夠分解全部化學制劑。這樣的處理方法公開在例如專利文獻1中。
此爆破處理從防止化學制劑的外部泄漏的觀點、和降低因爆破處理造成的聲音及 振動等對環境的影響的觀點出發，大多在密閉的爆破處理容器內進行。此外，若在所述爆破 處理容器的內部抽真空的狀態下進行爆破處理，處理后仍使爆破處理容器內保持為負壓， 則有著能夠更確實地防止所述化學制劑的外部泄漏的優點。
專利文獻1
特開平7-208899號公報
所述背景技術中有如下課題。
根據所述專利文獻1所述的方法進行爆破處理時，所述爆破處理容器會受到來自 作為處理對象物的化學炸彈的爆破帶來的強大沖擊性的負荷。因此，所述爆破處理容器一 般設計為由不會因所述爆破處理而使該容器發生塑性變形和破壞的這種強固的金屬材料 制作，并具有耐受沖擊的結構。但是盡管如此，由于所述爆破處理被反復進行，從而爆破處 理容器的金屬疲勞蓄積(即疲勞損傷度累積)。并且最終在所述累積的疲勞損傷度達到結 構材固有的極限值的時間點在所述容器上發生龜裂，致使該容器的破壞。因此，使用共通的 爆破處理容器高效率地進行多次爆破處理時，就要求時常把握該爆破處理容器的金屬疲勞 的進展程度。
但是，在爆破處理設施的實際運營中，現狀是爆破處理容器在剩余壽命的預測不 成立的狀態下被強迫運轉，對該運轉的時間表進行管理非常困難。作為使所述運轉管理成 為可能的方法，認為有頻繁中斷處理而進行檢修，或為了發現因龜裂的發生等金屬疲勞導 致的破壞的預兆，采用各種非破壞檢查方法而對爆破處理容器進行檢查，但是，屢次進行這 些保守檢修和檢查，會使爆破處理設施的處理能力顯著降低，使運行成本上升。
還有，最近日本政府在化學武器條件中批準，負有廢棄由舊日軍遺棄在中國的化 學武器的條約上的義務。在內閣府遺棄化學武器處理擔當室在平成14年10月發表的“中 國的舊日軍遺棄化學武器處理事業的概要”中，推定在中國各地各種遺棄化學武器約存在70萬發，當進行該處理設施的設計時，假定在3年內進行70萬發的處理，應該考慮1小時具 有120發左右的處理能力。因此，近來認識到提高爆破處理設施的處理能力成為重要的課題。
發明內容
本發明為了解決上述這樣的問題而進行，是一種預測在內部對處理對象進行爆破 處理的爆破處理容器的剩余壽命的裝置，是具有如下機構的爆破處理容器的剩余壽命預測 裝置在每1次爆破處理中對所述爆破處理容器的疲勞損傷度進行定量評價的機構；基于 所述評價運算所述爆破處理容器的剩余壽命的預測值的機構。
另外，本發明是具有所述爆破處理容器和所述剩余壽命預測裝置的爆破處理設 施。
另外，本發明是一種預測在內部對處理對象進行爆破處理的爆破處理容器的剩余 壽命的方法，是包括如下工序的爆破處理容器的剩余壽命預測方法在每1次爆破處理中 對所述爆破處理容器的疲勞損傷度進行定量評價的工序；基于所述評價預測所述爆破處理 容器的剩余壽命的工序。
根據以上的發明，能夠一邊時常預測爆破處理容器的剩余壽命一邊進行運轉。該 預測極其容易地進行適當的運轉時間表的籌劃，能夠避免處理能力的降低和運行成本的上升。
圖1是表示本發明的一實施方式的爆破處理設施的整體結構的模式圖。
圖2是表示由所述設施進行爆破處理的化學炸彈的概略結構的示例的剖面圖。
圖3是使用了所述實施方式的剩余壽命預測裝置的爆破處理容器的管理方法的 流程圖。
圖4是表示所述爆破處理容器的應變分布的解析例的說明圖。
圖5是由應變計實際測定的應變數據在曲線圖。
圖6是實施了去噪聲處理的應變數據的曲線圖。
圖7是表示爆破處理次數和預測的剩余壽命的關系的曲線圖。
具體實施方式
一邊參照附圖一邊說明本發明的優選實施的方式。
圖2是表示作為本實施方式的爆破處理對象的爆炸物的一例的作為化學武器的 化學炸彈的剖面圖。
該圖2顯示的化學炸彈(爆炸物)100具有彈頭110、火藥筒111、彈殼120、姿態 控制翼130。
所述火藥筒111從所述彈頭110向后方延伸，其中收容火藥112(炸藥)。在所述 彈頭110的內部，設有用于使所述火藥筒111內的火藥112炸裂的引信113。
所述彈殼120以其中收容著所述火藥筒111的狀態連接在所述彈頭110上。在該 彈殼120的內部填充有液狀的化學制劑(有害物質)121。所述姿態控制翼130配置于所述彈殼120的軸向端部之中與所述彈頭110相對側的端部，以控制投下時的化學炸彈100的姿態。
還有，在所述彈殼120的上部，附帶設有用于吊起該化學炸彈100的吊環140，通過 該吊環所述化學炸彈100搭載在飛機上。
在此實施方式中成為處理對象的爆炸物，如前述是至少具有炸藥112和化學制劑 121的化學炸彈100的全部或一部分。但是，本發明不僅應用于對如上所述填充有化學制 劑121的狀態下的化學炸彈100進行爆破處理的情況。例如，也能夠適用于在爆破處理容 器內對化學炸彈解體后的火藥部進行爆破處理的情況。
例如，本發明也能夠適用于TNT、苦味酸、ROX等的軍用炸藥的爆破處理；和芥子 氣、路易氏劑等的糜爛性毒劑，DC、DA等的噴嚏劑、光氣(phosgene)、沙林(sarin)、氫氰酸 等的化學制劑的爆破處理。
另外，不僅是例示的化學炸彈100，即使在將例如有機鹵等的有害物質投入容器的 狀態下進行爆破處理時，也能夠應用本實施方式的爆破處理設施。
其次，作為爆破處理上述的化學炸彈100等的爆炸物的設施的一例，基于圖1說明 設置于屋外的爆破處理設施。此圖1是表示所述爆破處理設施的概略結構的模式圖。
圖1所示的爆破處理設施1包含爆破處理容器10、和將該爆破處理容器10收容在 內部的帳篷20作為主要的結構要素。
所述爆破處理容器10具有由鐵等形成的防爆構造，在其內部對所述化學炸彈100 等的爆炸物進行爆破處理時，以經受得起該爆壓的方式被堅固地構成。該爆破處理容器10 是在一個方向上延伸的形狀的中空的容器，以長度方向呈水平的方式配置。
在所述爆破處理容器10的長度方向兩端部之中的一端部，相對于該爆破處理容 器10的實體設有可裝卸的耐壓蓋11。通過從實體取下此耐壓蓋11，能夠將搬送來的化學 炸彈100等的爆炸物導入到爆破處理容器10內。如此在爆破處理容器10內搬入化學炸彈 100等，由未圖示的固定機構固定在爆破處理容器10的內部后，在所述實體上安裝所述的 耐壓蓋11，由此使所述爆破處理容器10的內部成為密閉狀態。在此狀態下進行所述爆炸物 的爆破處理。
在所述爆破處理容器10上，安裝有作為應變測定裝置的多個應變計30。這些應變 計30被連接在未圖示的高速數據獲取裝置上。此高速數據獲取裝置被電連接于未圖示的 計算機上。該計算機具有作為運算機構(累積疲勞計算機構)的CPU;作為儲存機構(累 計值儲存機構)的ROM、RAM和硬盤驅動器；作為輸出機構的顯示器和打印機。
在所述爆破處理容器10的上部設有多個注入口 12。這些注入口 12用于向爆破處 理前的爆破處理容器10內注入氧，以及在爆破處理后的洗消作業之際向爆破處理容器10 內注入空氣、水、清洗劑等。
另外，在所述爆破處理容器10的上部和與所述耐壓蓋11反對鍘的側面部，設有排 氣口 13。該排氣口 13使用真空泵13a，用于在爆破處理前從所述爆破處理容器10內通過 過濾器13b排放空氣，使爆破處理容器10處于減壓狀態或真空狀態，在爆破處理后將容器 通路(vessel vent)等的槽類廢氣從所述爆破處理容器10內通過過濾器13c排出。
此外，在所述爆破處理容器10的底部設有排水口 14。通過該排水口 14，洗消作業 后的廢液被排放到處理槽15中。[0038]還有，在所述爆破處理容器10的外部設有未圖示的點火裝置，該裝置用于對固定 在爆破處理容器10內的化學炸彈100等的爆炸物實施點火。該點火裝置能夠通過遙控操 作進行爆破處理。
還有，優選在所述爆破處理容器10的周圍設置堅固的壁，即使萬一所述化學炸彈 100等的爆炸物打破所述爆破處理容器10時，仍使所述帳篷20受到保護。
所述帳篷20具有未圖示的門，此門以開放的狀態進行向所述帳篷20內的所述爆 破處理容器10和化學炸彈100等的爆炸物的搬入。另外，所述帳篷20上設有排氣口 21，該 排氣口 21采用鼓風機，用于從所述帳篷20的內部通過活性碳的過濾器21b進行排氣。
如此在本實施方式中，利用至少具有爆破處理容器10的爆破處理設施1，進行前 述的化學炸彈100的爆破處理。
其次，對于該爆破處理設施1的運營所使用的爆破處理容器100的剩余壽命預測 裝置進行說明。該剩余壽命預測裝置具有如下安裝在所述爆破處理容器10上的前述的多 個應變計30 ；連接于這些應變計30上的高速數據獲取裝置；能夠取得該高速數據獲取裝置 的數據的未圖示的計算機。
基于圖3的流程圖，說明使用了該剩余壽命預測裝置的預測方法。所述的計算機 上安裝有可能的程序，其可實現所述流程圖中包含的至少從步驟103 步驟108的處理，并 儲存在同一計算機的儲存機構中。
在所述流程圖的步驟101中，在所述爆破處理容器10的內部的指定位置發生爆炸 時的所述爆破處理容器10的應變分布被加以理論分析。該理論分析(模擬)可以通過連 接有所述應變計30的計算機進行，也可以由另外的計算機進行。圖4是在同容器10的上 半部的剖面圖中，表示向所述爆破處理容器10施加內壓時的有限元分析法的分析結果。
在所述流程圖的步驟102中，根據上述的應變分布的分析結果，在爆破處理容器 10的部位之中，選定能夠代表爆破處理容器10的壽命這樣特征的部位作為評價點。該評價 點的選定方法各種各樣。典型的作法是在所述爆破處理容器10之中選定被認為是壽命最 短的部位作為所述評價點。
此評價點在一定情況下存在于能夠安裝應變計30的部位，一定情況下存在于不 能夠安裝的部位。如后者這樣包括在不能夠安裝所述應變計30的部位有所述評價點的情 況，正確的測定困難時，所述應變計30被安裝在所述評價點附近的能夠安裝的部位，同時 此應變計30的安裝部位的應變和所述評價點的部位的應變的相關關系通過所述的理論分 析等被預先求得，預儲存到計算機的RAM相關關系儲存機構中。
在所述流程圖的步驟103中，如圖1化學炸彈100實際上被設置在爆破處理容器 10內的規定處所，在該容器10內進行爆破處理。在該爆破處理中，未圖示的所述高速數據 獲取裝置獲取從所述應變計30輸出的應變波形數據并記錄。該高速數據獲取裝置在本實 施方式中能夠運用的是以千分之一秒以下的周期進行循環測定。由該高速數據獲取裝置取 得的應變波形數據，進行例如圖5所示這樣的高頻下的重復并成為應變波形，該波形被傳 輸到所述計算機上。
在所述流程圖的步驟104中，所述計算機對于得到的應變波形立即進行去噪聲等 的前處理。其結果是，圖5的波形數據按圖6被整形。該前處理也可以從當初一開始噪聲 少的數據被獲取等的情況下被省略。另外，該前處理也可以不在計算機側進行，而在高速數據獲取裝置側進行。
在所述流程圖的步驟105中，所述計算機分析得到的應變波形，取得在所述評價 點上的、振動著的應變的一個個應變振幅(ε a)的大小。在不存在所述評價點的部位安裝 有所述應變計30時，基于此應變計30取得的應變的值和所述步驟102說明之中闡述的相 關關系，在求得所述評價點的應變之后，與所同樣地計測一個個應變振幅的大小。
在所述流程圖的步驟106中，所述計算機針對各個應變振幅ε a，根據由材料的疲 勞曲線求得的允許次數Ν( ε a)，計算此應變振幅ε a的疲勞損傷，同時計算出現在的處理 次數下的累積疲勞損傷度，作為相對于整個的應變振幅ε a的疲勞損傷度的總和。所述疲 勞曲線預先由所述計算機儲存。
在所述流程圖的步驟107中，在構成所述計算機的累計值儲存機構的RAM等所儲 存的累計值上，加上由所述步驟106計算出的累積疲勞損傷度，對該相加后的累積疲勞損 傷度進行再儲存。
在所述流程圖的步驟108中，所述計算機再根據所述累計值計算爆破處理容器10 的剩余壽命，輸出到顯示器等。
在本實施方式的剩余壽命預測裝置中，以上的步驟S103 S108的處理于每1次 爆破處理中在計算機上進行。其結果為在所述顯示器上顯示的是隨每1次爆破處理而逐漸 減少的剩余壽命。這一顯示使得對于所述爆破處理容器10檢查時間等的時間表管理，和所 述爆破處理容器10的更換時間的預測變得容易。在所述爆破處理容器10的更換時，隨著 其更換所述的累計值被重設。
圖7是表示由上述的剩余壽命預測裝置預測的剩余壽命的示例的曲線圖。該曲線 圖的縱軸表示剩余壽命。此剩余壽命的值在使用開始前的新品的時候為1，在壽命殆盡時為 0。同一曲線圖的橫軸表示爆破處理次數。
如圖所示，預測的剩余壽命在所述曲線圖上顯示為向右下傾斜。就是說隨著爆破 處理次數的疊加顯示出徐徐減少的傾向。該曲線圖表示各次中的炸藥的使用量不一定的情 況的例子，伴隨其使用量的變化，剩余壽命的減少程度每次也有所不同。所述炸藥量多，帶 給所述爆破處理容器10的負荷大的次數下，剩余壽命相對地大大減少。
上述的圖7的曲線圖，開始時的剩余壽命已包含比1.0000小的曲線。該曲線表示 的是關于從運用所述計算機預測剩余壽命之前，已經進行了相當程度的次數的爆破處理的 爆破處理容器10的數據。該曲線表示的數據，是另行計算所述剩余壽命預測前的期間由疲 勞造成的壽命減少部分從最初反映為前述的累積疲勞損傷的累計值(步驟107)，因此該曲 線的初期值比1.0000小。
在以上說明的本實施方式的爆破處理設施1中，每1次爆破處理中所述爆破處理 容器10的疲勞損傷度都被定量評價，基于這一評價所述爆破處理容器的剩余壽命得到預 測。因此，在該設施1中，能夠邊時常預測爆破處理容器10的剩余壽命邊運轉。這能夠使 適當的運轉時間表的籌劃極為容易，能夠避免處理能力的降低和運轉成本的上升。
所述實施方式的剩余壽命預測裝置，具有設置于所述爆破處理容器10中，在每1 次爆破處理中測定該爆破處理容器10中產生的高頻的反復應變的應變測定裝置(圖例中 為應變計30)和計算機。而且該計算機具有對各次的所述爆破處理中通過所述應變測定 裝置得到的應變波形數據進行分析的機構；計算因該處理次數下的爆破處理而在所述爆破處理容器10中產生的高頻下的反復負荷造成的累積疲勞損傷度的機構；計算所述累積疲 勞損傷度從使用開始時的累計值并進行再儲存的機構(步驟103 步驟107)。該計算機的 處理即使在每1次的爆破處理的條件(例如炸藥量)不同的情況下也能夠正確地預測剩余
壽命ο
另外，所述計算機，在所述這次爆破處理中根據由所述應變測定裝置取得的應變 波形數據，獲取一個個應變振幅ε a的大小，通過與爆破處理容器10的結構材料的疲勞曲 線比較，計算各自的振幅的應變帶來的疲勞損傷度，通過將其合計計算該處理次數下的累 積疲勞損傷度(步驟105、步驟106)。因此，此計算機能夠適當地計算出所述累積疲勞損傷 度，并正確地預測剩余壽命。
另外，前述的計算機在包括所述評價點的特定部位不能安裝應變計30的情況下， 為了儲存安裝有所述應變計30的部位的應變的大小、與評價點的應變的大小的相關關系， 而具有RAM等的相關關系儲存機構，根據所述應變計30的波形數據，基于所述被儲存的相 關關系計算評價點的應變，從而計算出該評價點的累積疲勞損傷度。因此能夠以簡單的結 構適當地計算評價點下的累積疲勞損傷度。特別是所述應變計30被安裝在評價點的旁邊 時，所述評價點的應變的計算精度變高。
另外，所述實施方式的剩余壽命預測裝置，具有每1次爆破處理中都定量地預測 剩余壽命(所述圖3的步驟103 步驟108)，并將此預測結果立即輸出的顯示器等的輸出 機構(所述步驟108)。即，該剩余壽命預測裝置在每1次爆破中立刻再計算剩余壽命并加 以顯示。因此，作業者能夠邊時刻把握剩余壽命邊進行運轉管理。
所述剩余壽命的表示方法沒有特別限定。所述剩余壽命如前述可以由0 1的數 值表示，也可以以例如0 100%等方式由百分率表示。另外，顯示器上的剩余壽命的顯示 可以用數值，也可以用柱圖等進行直觀性地顯示。另外，每1次爆破處理也可以用打印機打 印剩余壽命。
本發明的剩余壽命預測裝置，不僅適用于處理例如化學炸彈100的情況，即使在 例如將有機鹵等的有害物質放入容器的狀態下進行爆破處理時也能夠應用。另外，圖1所 示的爆破處理設施設置在屋外，但本發明也包括將密閉了爆炸物的耐壓容器埋設于地下， 并在地下進行爆破處理的設施。
權利要求
一種爆破處理容器的剩余壽命預測裝置，其預測在內部對處理對象物進行爆破處理的爆破處理容器的剩余壽命，其特征在于，具有在每1次爆破處理中定量評價所述爆破處理容器的疲勞損傷度的機構；基于所述評價運算所述爆破處理容器的剩余壽命的預測值的機構。
2.根據權利要求
1所述的爆破處理容器的剩余壽命預測裝置，其特征在于，定量評價 所述爆破處理容器的疲勞損傷度的機構包括應變測定裝置，其設置于所述爆破處理容器上，在每1次爆破處理中測定由該爆破處 理導致的在所述爆破處理容器中產生的高頻的反復應變；累積疲勞計算機構，其在各次的所述爆破處理中，分析由所述應變測定裝置得到的高 頻的應變波形數據，由此計算由該次爆破處理導致的在所述爆破處理容器中產生的高頻下 的反復負荷造成的累積疲勞損傷度；累計值儲存機構，其儲存從使用開始時起算的所述累積疲勞損傷度的累計值。
3.根據權利要求
2所述的爆破處理容器的剩余壽命預測裝置，其特征在于，所述累積 疲勞計算機構，在各次的所述爆破處理中根據由所述應變測定裝置得到的應變波形數據取 得應變振幅的大小，通過對該取得的應變振幅的大小和爆破處理容器的結構材料的疲勞曲 線進行比較，計算具有所述應變振幅的應變給所述爆破處理容器帶來的疲勞損傷度，通過 將其合計而計算出該次處理的累積疲勞損傷度。
4.根據權利要求
2或3所述的爆破處理容器的剩余壽命預測裝置，其特征在于，具有相 關關系儲存機構，其預先對安裝有所述應變測定裝置的部位的應變的大小與該安裝位置以 外的特定部位的應變的大小的相關關系進行儲存，所述累積疲勞計算機構基于所述應變測定裝置的波形數據和所述相關關系儲存機構 所儲存的相關關系，計算所述特定部位的應變，由該應變計算該特定部位的累積疲勞損傷 度。
5.根據權利要求
4所述的爆破處理容器的剩余壽命預測裝置，其特征在于，所述應變 測定裝置安裝在所述特定部位的附近。
6.根據權利要求
1 3中任一項所述的爆破處理容器的剩余壽命預測裝置，其特征在 于，具有在每次的所述爆破處理中能夠輸出剩余壽命的預測值的輸出機構。
7.一種爆破處理設施，其特征在于，具有在內部對處理對象物進行爆破處理的爆破 處理容器；預測該爆破處理容器的剩余壽命的裝置即權利要求
1 6中任一項所述的剩余 壽命預測裝置。
8.一種爆破處理容器的剩余壽命預測方法，預測在內部對處理對象物進行爆破處理的 爆破處理容器的剩余壽命，其特征在于，包括在每1次爆破處理中對所述爆破處理容器的疲勞損傷度進行定量評價的工序；基于所述評價預測所述爆破處理容器的剩余壽命的工序。
9.根據權利要求
8所述的爆破處理容器的剩余壽命預測方法，其特征在于，定量評價 所述爆破處理容器的疲勞損傷度的工序包括通過設置在所述爆破處理容器上的應變測定裝置，在每1次爆破處理中測定在爆破處 理容器中產生的高頻的反復應變的工序；在各次的所述爆破處理中分析由所述應變測定裝置得到的高頻的應變波形數據，由此計算由該次爆破處理導致的在所述爆破處理容器中產生的高頻的反復負荷造成的累積疲 勞損傷度的工序，在預測所述爆破處理容器的剩余壽命的工序中，基于從使用開始時起算的所述累積疲 勞損傷度的累計值，運算所述爆破處理容器的剩余壽命的預測值。
10.根據權利要求
9所述的爆破處理容器的剩余壽命預測方法，其特征在于，計算所述累積疲勞損傷度的工序包括在每1次爆破處理中根據由所述應變測定裝置 得到的應變波形數據而獲取應變振幅的大小的工序；通過將該獲取的應變振幅的大小和所 述爆破處理容器的結構材料的疲勞曲線進行比較，從而計算各個振幅的應變帶來的疲勞損 傷度的工序，并且，通過將這些疲勞損傷度進行合計而計算出該次處理的累積疲勞損傷度。
11.根據權利要求
9或10所述的爆破處理容器的剩余壽命預測方法，其特征在于，包括 預先求出安裝有所述應變測定裝置的部位的應變的大小和該安裝位置以外的特定部位的 應變的大小的相關關系的工序，在計算所述累積疲勞損傷度的工序中，基于所述應變測定裝置的波形數據和所述相關 關系計算所述特定部位的應變，根據該應變計算該特定部位的累積疲勞損傷度。
專利摘要
本發明以能夠預測爆破處理容器的剩余壽命為目的。為此預測，爆破處理容器(10)上安裝有應變計(30)。該應變計(30)在每1次爆破處理中測定爆破室(10)中產生的高頻的反復應變。通過由該應變計(30)得到的應變波形數據的分析，計算經各次的爆破處理在爆破處理容器(10)中產生的高頻重復負荷導致的累積疲勞損傷度。以該累積疲勞損傷度的累計值為基礎，預測爆破處理容器(10)的剩余壽命。
文檔編號G01N3/32GKCN101120239 B發布類型授權 專利申請號CN 200680004815
公開日2010年12月8日 申請日期2006年2月28日
發明者北村龍介, 朝比奈潔, 濱田敏夫, 白倉貴雄 申請人:株式會社神戶制鋼所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan