一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置的制作方法

本發(fā)明屬于水下爆破沖擊波防護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種用于消除近距離水下爆破沖擊波的空氣隔層裝置，可以用來(lái)保護(hù)鄰近水域內(nèi)水工結(jié)構(gòu)物及其它被保護(hù)目標(biāo)不受水下爆破沖擊波的危害。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，圍堰拆除、水下基礎(chǔ)開(kāi)挖等水下爆破工程數(shù)量不斷增加。同時(shí)，在實(shí)際工程中，特別是擴(kuò)機(jī)工程中，為了控制預(yù)算、減小開(kāi)挖量，預(yù)留巖坎往往距離新建進(jìn)水口閘門(mén)較近。因此，近距離水下爆破沖擊波的防護(hù)日益受到重視。

在水下沖擊波的防護(hù)中，目前采用較為廣泛的是氣泡帷幕技術(shù)。氣泡帷幕技術(shù)的基本思想是通過(guò)向水下通入高壓氣體形成不斷上升、濃密的氣泡帷幕，利用介質(zhì)間的波阻抗突變，阻礙沖擊波的傳播。但是氣泡帷幕存在以下缺點(diǎn)：（1）由于距爆心近距離處沖擊波峰值壓力上升較快，高頻部分占比重較大，而氣泡帷幕對(duì)沖擊波中的低頻和高頻部分能量的衰減效果并不理想，因此，氣泡帷幕技術(shù)不適用于近距離水下爆破沖擊波的消除與防護(hù)；（2）氣泡帷幕中的氣泡在上升的過(guò)程中逐漸分散開(kāi)來(lái)，水面的氣泡帷幕寬度要比底部大6~9倍，因此為了保證氣泡帷幕的密度和消能效果，施工過(guò)程中需要多臺(tái)大功率空氣壓縮機(jī)同時(shí)工作，能耗較高。

空氣隔層很好的克服了氣泡帷幕的以上缺點(diǎn)，不僅可以將沖擊波壓力峰值衰減90%以上，而且對(duì)沖擊波沖量和總能量也有很好的削弱效果。但是在實(shí)際工程中，由于受到浮力影響，直接大面積在水中布設(shè)空氣氣囊或者其它形式的空氣隔層較為困難，特別是在深水爆破工程防護(hù)中，防護(hù)布設(shè)工作很難完成。因此，亟需一種快捷、高效、能耗低的水下近距離爆破沖擊波防護(hù)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于提供一種用于消除近距離水下爆破沖擊波的空氣隔層裝置，利用空氣介質(zhì)與周?chē)w介質(zhì)間波阻抗的突變，衰減沖擊波的峰值及沖量，從而可以保護(hù)附近水域內(nèi)水工結(jié)構(gòu)物及其它被保護(hù)目標(biāo)不受水下爆破沖擊波的危害。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置，包括配重、噴氣管、迷宮式氣泡通道、柔性氣囊，所述迷宮式氣泡通道下端與上端均開(kāi)口，該迷宮式氣泡通道下端固定所述噴氣管、上方連接所述柔性氣囊，所述噴氣管與所述配重連接，噴氣管的噴氣孔位于所述迷宮式氣泡通道內(nèi)部，所述柔性氣囊在水中產(chǎn)生的浮力大于所述迷宮式氣泡通道在水中所受重力。

上述技術(shù)方案中，所述迷宮式氣泡通道包括前面板、后面板、橫向面板、若干擋板，所述擋板位于所述前面板、后面板、橫向面板圍成的通道內(nèi)。

進(jìn)一步，所述擋板一端與前面板連接、另一端懸空、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板連接。

進(jìn)一步，所述擋板一端與后面板連接、另一端懸空、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板連接。

進(jìn)一步，所述擋板相互交錯(cuò)設(shè)置在所述前面板、后面板上，且擋板一端懸空、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板連接。

進(jìn)一步， 所述擋板一端與前面板連接、另一端與后面板連接、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板連接，擋板傾斜布置，且所述擋板上設(shè)有若干孔。

上述技術(shù)方案中，所述擋板為平面結(jié)構(gòu)，且擋板與前面板或后面板夾角為20°~50°。

上述技術(shù)方案中，所述擋板為平面結(jié)構(gòu)，或彎折結(jié)構(gòu)，或弧形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的工作原理在于：迷宮式氣泡通道頂面和底面均不密封，保證施工布置過(guò)程不受浮力干擾，同時(shí)上部柔性氣囊能夠保證噴氣管開(kāi)始工作前迷宮式氣泡通道的豎直姿態(tài)。噴氣管通入壓縮空氣后，迷宮式氣泡通道一方面可以利用內(nèi)部斜擋板滯留部分氣體，通過(guò)在豎直方向形成前后錯(cuò)位的空氣隔層，另一方面內(nèi)部斜擋板還可以減緩氣泡上升的速度，增加氣泡在水中停留的時(shí)間，從而可以降低壓縮機(jī)的工作功率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。通過(guò)迷宮式氣泡通道在豎直向形成前后錯(cuò)位的空氣隔層，利用空氣介質(zhì)與周?chē)w介質(zhì)間波阻抗的突變，能夠衰減水下爆破沖擊波峰值90%以上，從而保護(hù)鄰近水域內(nèi)水工結(jié)構(gòu)物及其它被保護(hù)目標(biāo)不受水下爆破沖擊波的危害。

本發(fā)明一種用于消除近距離水下爆破沖擊波的空氣隔層裝置的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明裝置利用迷宮式氣泡通道內(nèi)部擋板滯留部分氣體，在豎直方向形成前后錯(cuò)位的空氣隔層，利用空氣介質(zhì)與周?chē)w介質(zhì)間波阻抗的突變，能夠?qū)⑺卤茮_擊波壓力峰值衰減90%以上，同時(shí)對(duì)沖擊波沖量和總能量也有很好的削弱效果。

2、由于本發(fā)明裝置主要利用迷宮式氣泡通道內(nèi)部滯留的空氣所形成的空氣隔層來(lái)阻礙和消除水下爆炸沖擊波，因此在水下沖擊波作用下，即使裝置中各面板存在被沖擊波破壞的情況，在沖擊波作用的較短時(shí)間內(nèi)，其內(nèi)部已經(jīng)形成的空氣隔層仍能繼續(xù)發(fā)揮對(duì)沖擊波的衰減作用。

3、迷宮式氣泡通道可以減緩氣泡上升的速度，增加氣泡在水中停留的時(shí)間，因此，可以使用功率更小的壓縮機(jī)，節(jié)能環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置的結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖3為迷宮式氣泡通道實(shí)施例一局部剖面圖；

圖4為迷宮式氣泡通道實(shí)施例二局部剖面圖；

圖5為迷宮式氣泡通道實(shí)施例三局部剖面圖；

圖6為迷宮式氣泡通道實(shí)施例四局部剖面圖；

圖7為本發(fā)明一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置在水下沖擊波防護(hù)中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1—配重、2—噴氣管、3—迷宮式氣泡通道、4—柔性氣囊、5—繩索、6—橫向面板、7—前面板、8—后面板、9—擋板、10—?dú)馀荨?1—空氣體、12—水體、13—前面層、14—后面層、15—內(nèi)隔層、16—圍堰、17—炮孔、18—沖擊波、19—本發(fā)明裝置、20—進(jìn)水口閘門(mén)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1、圖2所示的一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置，包括從下到上依次設(shè)置的配重1、噴氣管2、迷宮式氣泡通道3、柔性氣囊4；其中，噴氣管2固定在迷宮式氣泡通道3下部，且噴氣管2上部開(kāi)有噴氣孔；迷宮式氣泡通道3由前面板7、后面板8、橫向面板6及若干內(nèi)部擋板9組成，迷宮式氣泡通道3底面與頂面均不封閉；柔性氣囊4由柔性氣囊前面層13、后面層14以及內(nèi)隔層15組成，柔性氣囊4下部通過(guò)繩索5與迷宮式氣泡通道3連接。

壓縮機(jī)的氣體從噴氣管2噴出，噴氣管2上部所開(kāi)噴氣孔應(yīng)位于迷宮式氣泡通道3內(nèi)部，從而保證噴出氣體不外溢到迷宮式氣泡通道3外部，噴氣管2下部通過(guò)繩索5與配重1連接。

前面板7、后面板8、橫向面板6形成氣泡通道、且氣泡通道頂面和底面均不密封，在通道內(nèi)設(shè)置交錯(cuò)的擋板9，將直線通道分割成迷宮式氣泡通道3，即通道有一個(gè)入口、一個(gè)出口、內(nèi)部的空間被擋板分割。利用內(nèi)部擋板9滯留部分氣體11，在豎直方向形成前后錯(cuò)位的空氣隔層，利用空氣介質(zhì)11與周?chē)w12介質(zhì)間波阻抗的突變，能夠衰減水下爆破沖擊波峰值90%以上，從而保護(hù)鄰近水域內(nèi)水工結(jié)構(gòu)物及其它被保護(hù)目標(biāo)不受水下爆破沖擊波的危害，另一方面內(nèi)部擋板9還可以減緩氣泡10上升的速度，增加氣泡10在水中停留的時(shí)間，從而可以降低壓縮機(jī)的工作功率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的

對(duì)于擋板9在氣泡通道內(nèi)的設(shè)置方式有多種方案，具體可包括、但不限于以下幾種實(shí)施方式：

實(shí)施例一，擋板9一端與前面板7連接、另一端懸空、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板6連接，圖中未畫(huà)出。

實(shí)施例二，擋板9一端與后面板8連接、另一端懸空、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板6連接，圖中未畫(huà)出。

實(shí)施例三，擋板9相互交錯(cuò)設(shè)置在所述前面板7、后面板8上，且擋板9一端懸空、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板6連接，參見(jiàn)圖3~圖6。

實(shí)施例四，擋板9一端與前面板7連接、另一端與后面板8連接、兩個(gè)側(cè)邊與橫向面板6連接，擋板9傾斜布置，且擋板9上設(shè)有若干孔，使噴氣管2噴出的氣體從迷宮式氣泡通道3下端通過(guò)擋板9的孔到達(dá)迷宮式氣泡通道3上端，圖中未畫(huà)出。

上述幾種實(shí)施例中，擋板9可為平面結(jié)構(gòu)，或彎折結(jié)構(gòu)，或弧形結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖3~圖6。

優(yōu)選地，擋板9為平面結(jié)構(gòu)，要保證空氣隔層的厚度，角度不能太小，要保證空氣隔層的存在，角度不能太大，因此擋板9與前面板7或后面板8夾角為20°~50°，優(yōu)選角度為35°~45°。

上述幾種實(shí)施例中，同一面板上擋板9間距為120~400mm。

迷宮式氣泡通道3各面板及擋板均采用塑料材質(zhì)，如ABS塑料、聚苯乙烯塑料等，各面板厚度為2mm~10mm，前面板7與后面板8間距為150mm~500mm。

擋板安裝方式、結(jié)構(gòu)、與前后面板的角度可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并不限于上述實(shí)施例中所給出的，只要擋板將氣泡通道的空間進(jìn)行分割后在豎直方向形成前后錯(cuò)位的空氣隔層、以達(dá)到衰減水下爆破沖擊波、減緩氣泡上升的速度即可。

本發(fā)明一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置整體厚度為150mm~500mm，在被保護(hù)建構(gòu)物前0.5m~5m設(shè)置本防護(hù)裝置。如圖7所示，將本發(fā)明裝置19應(yīng)用在高度為17m、計(jì)劃充水深度為15m、距離新建進(jìn)水口閘門(mén)20為8m的一個(gè)待爆破拆除的圍堰16中，其具體實(shí)施過(guò)程如下：

1、根據(jù)實(shí)際情況，確定需要進(jìn)行爆破拆除的圍堰高度、計(jì)劃充水深度、需保護(hù)建構(gòu)物長(zhǎng)度及與圍堰距離等。本實(shí)施例中圍堰16高度17m，計(jì)劃充水深度15m，新建進(jìn)水口閘門(mén)20距離圍堰16最近距離僅為8m，因此，本實(shí)施例中防護(hù)裝置19高度為15m，厚度取為160mm。

2、根據(jù)被保護(hù)建構(gòu)物與圍堰距離確定防護(hù)裝置布置位置，通常在被保護(hù)建構(gòu)物前0.5m~5m設(shè)置本防護(hù)裝置，本實(shí)施例中防護(hù)裝置19布置于進(jìn)水口閘門(mén)20前2m處，此處水域?qū)挾葹?2m，因此本實(shí)施例中防護(hù)裝置19寬度為12m。

3、本實(shí)施例中各面板均采用聚苯乙烯塑料，各面板厚度均為6mm，橫向面板6間隔為3m，擋板9與前面板7、后面板8夾角為45°，前面板7與后面板8間距為160mm，同一面板上擋板9間距為160mm，前面板7和后面板8上的擋板9交錯(cuò)布置，且前、后面板上擋板9最近距離為30mm。

4、柔性氣囊4由前面層13、后面層14及內(nèi)隔層15組成，柔性氣囊4應(yīng)保證其在水中產(chǎn)生的浮力大于迷宮式氣泡通道3在水中所受重力，本實(shí)施例中柔性氣囊4厚度為200mm，高度為1m。

5、將噴氣管2固定于迷宮式氣泡通道3下部，通過(guò)繩索5將配重1與噴氣管2連接，同時(shí)通過(guò)繩索5將迷宮式氣泡通道3與柔性氣囊4連接。

6、在圍堰16內(nèi)充水前將本裝置19底部放置于進(jìn)水口閘門(mén)20前2m處，上部斜靠在新建進(jìn)水口閘門(mén)20上，充水過(guò)程中本裝置19會(huì)自動(dòng)慢慢豎立，在爆破作業(yè)前提前向噴氣管2通入壓縮空氣直到迷宮式氣泡通道3內(nèi)部形成穩(wěn)定空氣隔層，即水面外溢氣泡的速率基本恒定不變。

以上所述為本發(fā)明的最佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。