[發明專利]用于沉船船體破碎的水壓爆破方法

有效

• 申請號: 202110546722.7
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113188387B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 顧云;賈軍平;李廣洲;周宇峰;高東勝;劉勤杰;陳強;徐靜;孫飛
• 申請（專利權）人: 核工業南京建設集團有限公司;中核遼寧核電有限公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D1/08
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 肖念

1.用于沉船船體破碎的水壓爆破方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：預處理，利用施工船舶和清淤機械清除附著在沉船表面的雜物；

步驟2：標定，對沉船船體結構進行探查，確定沉船在水中的狀態，并對各部位進行定位，設立浮標；

步驟3：裝藥參數確定，對各標定的船艙中裝藥位置和裝藥量進行確定；

步驟4：船體開孔，在船艙的預定位置上開孔供炸藥放入預定位置；

步驟5：控制起爆，放置好炸藥，并設置起爆網絡，爆破網絡設置成雙路復式電力起爆網路；

步驟6：回收鋼材，打撈船回收船體破碎鋼材；

在步驟3中，裝藥量Q＝akδR²，其中，

式中，k為將外部的水的抵抗作用折算為壁體厚度的厚度系數，k的取值為0.8、1.2、3，δ為船艙壁厚，R為等效半徑,σ_b為鋼材料極限拉伸斷裂強度；ε_p為拉伸塑性變形量，U為炸藥比能，立方體船艙中壁面受到的炸藥能量的百分數ξ＝31％，S_R為長方體箱型結構沿長度方向橫截面積；

在步驟3中，炸藥被放置在船艙內距離臨空面2L/3處，L為長方體箱型結構沿長度方向橫截面的長度。

2.根據權利要求1所述的用于沉船船體破碎的水壓爆破方法，其特征在于，在步驟3中，裝藥量的推導步驟包括：

確定能量密度：單位質量炸藥在水中爆炸沖擊波的能量密度為：

式中，E_d為炸藥的單位質量沖擊波能量密度(J/m²)，R為距炸藥中心的距離，C為能量常數，C＝9.9×10⁴J；

該能量密度已包括首次沖擊波與二次加載的能量，立方體船艙中壁面受到的炸藥能量占炸藥能量的百分數為：

式中，Q為裝藥量，若取單位藥量Q＝1kg，U為炸藥比能，U＝4×10⁶J/kg，將U、C值代入，得到ξ＝31％；

確定單位壁體所獲得的平均能量：對于立方體船艙，由于其密閉性，船艙的6個面上的能量近似相等，因此作用到一個面的平均能量計算式為：

單位壁體質量所獲得的平均能量為

式中，δ為船艙壁厚(m)，ρ船艙鋼材料密度(kg/m3)，M是單位壁體的質量；壁體獲得的能量轉化為壁體的動能，由此可得：

應用能量準則，壁體的單位質量所獲得的動能與壁體斷裂的臨界拉伸應變能之比為一相似參數，即有

若以N來表示破壞程度，則N應與相似參數π₀存在函數關系，即有

N＝f(π₀)?????????????????(1-7)

所以有

式中，V_*為質點運動速度，V_k為臨界斷裂速度，對于鋼結構，臨界斷裂速度應由鋼材料的拉伸塑性變形能來決定即：

σ_b為鋼材料極限拉伸斷裂強度；ε_p為拉伸塑性變形量。

將式(1.8)和式(1.9)帶入式(1.5)可得：

裝藥量和船艙體積之間的關系：變換公式最后得到

將艙壁外部的水的抵抗作用折算為壁體的厚度，相當于增加壁體的厚度，對厚度乘以一個厚度系數k，從而修正空氣中的計算公式；

因此，(1-11)式就可以寫成

令且取f(N)＝1，則上式變成：

Q＝akδR²?????????????????(1-13)

當被爆體為長方體箱型結構時，R為等效半徑，即：

式中S_R為長方體箱型結構沿長度方向橫截面積。

3.根據權利要求1所述的用于沉船船體破碎的水壓爆破方法，其特征在于，在步驟4中，使用聚能爆破的方式在船艙靠近臨空面的壁面上開孔。