[發明專利]一種用于消除水下近距離爆破沖擊波的空氣隔層裝置

有效

• 申請號: 201611243544.6
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106679523B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 王高輝;趙小華;盧文波;陳明;嚴鵬
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F42D3/00
• 分類號: F42D3/00;F42D5/045
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明屬于水下爆破沖擊波防護裝置技術領域，具體來說是一種用于消除近距離水下爆破沖擊波的空氣隔層裝置，可以用來保護鄰近水域內水工結構物及其它被保護目標不受水下爆破沖擊波的危害。

背景技術

近年來，圍堰拆除、水下基礎開挖等水下爆破工程數量不斷增加。同時，在實際工程中，特別是擴機工程中，為了控制預算、減小開挖量，預留巖坎往往距離新建進水口閘門較近。因此，近距離水下爆破沖擊波的防護日益受到重視。

在水下沖擊波的防護中，目前采用較為廣泛的是氣泡帷幕技術。氣泡帷幕技術的基本思想是通過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：（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，氣泡帷幕技術不適用于近距離水下爆破沖擊波的消除與防護；（2）氣泡帷幕中的氣泡在上升的過程中逐漸分散開來，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，施工過程中需要多臺大功率空氣壓縮機同時工作，能耗較高。

空氣隔層很好的克服了氣泡帷幕的以上缺點，不僅可以將沖擊波壓力峰值衰減90%以上，而且對沖擊波沖量和總能量也有很好的削弱效果。但是在實際工程中，由于受到浮力影響，直接大面積在水中布設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中，防護布設工作很難完成。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裝置。

發明內容

本發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，利用空氣介質與周圍水體介質間波阻抗的突變，衰減沖擊波的峰值及沖量，從而可以保護附近水域內水工結構物及其它被保護目標不受水下爆破沖擊波的危害。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：

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部，所述柔性氣囊在水中產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。

進一步，所述擋板一端與前面板連接、另一端懸空、兩個側邊與橫向面板連接。

進一步，所述擋板一端與后面板連接、另一端懸空、兩個側邊與橫向面板連接。

進一步，所述擋板相互交錯設置在所述前面板、后面板上，且擋板一端懸空、兩個側邊與橫向面板連接。

進一步， 所述擋板一端與前面板連接、另一端與后面板連接、兩個側邊與橫向面板連接，擋板傾斜布置，且所述擋板上設有若干孔。

上述技術方案中，所述擋板為平面結構，且擋板與前面板或后面板夾角為20°~50°。

上述技術方案中，所述擋板為平面結構，或彎折結構，或弧形結構。

本發明的工作原理在于：迷宮式氣泡通道頂面和底面均不密封，保證施工布置過程不受浮力干擾，同時上部柔性氣囊能夠保證噴氣管開始工作前迷宮式氣泡通道的豎直姿態。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部斜擋板滯留部分氣體，通過在豎直方向形成前后錯位的空氣隔層，另一方面內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間，從而可以降低壓縮機的工作功率，達到節能環保的目的。通過迷宮式氣泡通道在豎直向形成前后錯位的空氣隔層，利用空氣介質與周圍水體介質間波阻抗的突變，能夠衰減水下爆破沖擊波峰值90%以上，從而保護鄰近水域內水工結構物及其它被保護目標不受水下爆破沖擊波的危害。

本發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點是：

1、本發明裝置利用迷宮式氣泡通道內部擋板滯留部分氣體，在豎直方向形成前后錯位的空氣隔層，利用空氣介質與周圍水體介質間波阻抗的突變，能夠將水下爆破沖擊波壓力峰值衰減90%以上，同時對沖擊波沖量和總能量也有很好的削弱效果。

2、由于本發明裝置主要利用迷宮式氣泡通道內部滯留的空氣所形成的空氣隔層來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間內，其內部已經形成的空氣隔層仍能繼續發揮對沖擊波的衰減作用。