[发明专利]一种用于消除水下近距离爆破冲击波的空气隔层装置

说明书

技术领域

本发明属于水下爆破冲击波防护装置技术领域，具体来说是一种用于消除近距离水下爆破冲击波的空气隔层装置，可以用来保护邻近水域内水工结构物及其它被保护目标不受水下爆破冲击波的危害。

背景技术

近年来，围堰拆除、水下基础开挖等水下爆破工程数量不断增加。同时，在实际工程中，特别是扩机工程中，为了控制预算、减小开挖量，预留岩坎往往距离新建进水口闸门较近。因此，近距离水下爆破冲击波的防护日益受到重视。

在水下冲击波的防护中，目前采用较为广泛的是气泡帷幕技术。气泡帷幕技术的基本思想是通过向水下通入高压气体形成不断上升、浓密的气泡帷幕，利用介质间的波阻抗突变，阻碍冲击波的传播。但是气泡帷幕存在以下缺点：（1）由于距爆心近距离处冲击波峰值压力上升较快，高频部分占比重较大，而气泡帷幕对冲击波中的低频和高频部分能量的衰减效果并不理想，因此，气泡帷幕技术不适用于近距离水下爆破冲击波的消除与防护；（2）气泡帷幕中的气泡在上升的过程中逐渐分散开来，水面的气泡帷幕宽度要比底部大6~9倍，因此为了保证气泡帷幕的密度和消能效果，施工过程中需要多台大功率空气压缩机同时工作，能耗较高。

空气隔层很好的克服了气泡帷幕的以上缺点，不仅可以将冲击波压力峰值衰减90%以上，而且对冲击波冲量和总能量也有很好的削弱效果。但是在实际工程中，由于受到浮力影响，直接大面积在水中布设空气气囊或者其它形式的空气隔层较为困难，特别是在深水爆破工程防护中，防护布设工作很难完成。因此，亟需一种快捷、高效、能耗低的水下近距离爆破冲击波防护装置。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种用于消除近距离水下爆破冲击波的空气隔层装置，利用空气介质与周围水体介质间波阻抗的突变，衰减冲击波的峰值及冲量，从而可以保护附近水域内水工结构物及其它被保护目标不受水下爆破冲击波的危害。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于消除水下近距离爆破冲击波的空气隔层装置，包括配重、喷气管、迷宫式气泡通道、柔性气囊，所述迷宫式气泡通道下端与上端均开口，该迷宫式气泡通道下端固定所述喷气管、上方连接所述柔性气囊，所述喷气管与所述配重连接，喷气管的喷气孔位于所述迷宫式气泡通道内部，所述柔性气囊在水中产生的浮力大于所述迷宫式气泡通道在水中所受重力。

上述技术方案中，所述迷宫式气泡通道包括前面板、后面板、横向面板、若干挡板，所述挡板位于所述前面板、后面板、横向面板围成的通道内。

进一步，所述挡板一端与前面板连接、另一端悬空、两个侧边与横向面板连接。

进一步，所述挡板一端与后面板连接、另一端悬空、两个侧边与横向面板连接。

进一步，所述挡板相互交错设置在所述前面板、后面板上，且挡板一端悬空、两个侧边与横向面板连接。

进一步， 所述挡板一端与前面板连接、另一端与后面板连接、两个侧边与横向面板连接，挡板倾斜布置，且所述挡板上设有若干孔。

上述技术方案中，所述挡板为平面结构，且挡板与前面板或后面板夹角为20°~50°。

上述技术方案中，所述挡板为平面结构，或弯折结构，或弧形结构。

本发明的工作原理在于：迷宫式气泡通道顶面和底面均不密封，保证施工布置过程不受浮力干扰，同时上部柔性气囊能够保证喷气管开始工作前迷宫式气泡通道的竖直姿态。喷气管通入压缩空气后，迷宫式气泡通道一方面可以利用内部斜挡板滞留部分气体，通过在竖直方向形成前后错位的空气隔层，另一方面内部斜挡板还可以减缓气泡上升的速度，增加气泡在水中停留的时间，从而可以降低压缩机的工作功率，达到节能环保的目的。通过迷宫式气泡通道在竖直向形成前后错位的空气隔层，利用空气介质与周围水体介质间波阻抗的突变，能够衰减水下爆破冲击波峰值90%以上，从而保护邻近水域内水工结构物及其它被保护目标不受水下爆破冲击波的危害。

本发明一种用于消除近距离水下爆破冲击波的空气隔层装置的优点是：

1、本发明装置利用迷宫式气泡通道内部挡板滞留部分气体，在竖直方向形成前后错位的空气隔层，利用空气介质与周围水体介质间波阻抗的突变，能够将水下爆破冲击波压力峰值衰减90%以上，同时对冲击波冲量和总能量也有很好的削弱效果。

2、由于本发明装置主要利用迷宫式气泡通道内部滞留的空气所形成的空气隔层来阻碍和消除水下爆炸冲击波，因此在水下冲击波作用下，即使装置中各面板存在被冲击波破坏的情况，在冲击波作用的较短时间内，其内部已经形成的空气隔层仍能继续发挥对冲击波的衰减作用。