本發(fā)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(shù)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。

技術實現(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(fā)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(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(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(jié)能環(huán)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(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)點是：

1、本發(fā)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(fā)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(jīng)形成的空氣隔層仍能繼續(xù)發(fā)揮對沖擊波的衰減作用。

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間，因此，可以使用功率更小的壓縮機，節(jié)能環(huán)保。

附圖說明

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構示意圖；

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構剖面圖；

圖3為迷宮式氣泡通道實施例一局部剖面圖；

圖4為迷宮式氣泡通道實施例二局部剖面圖；

圖5為迷宮式氣泡通道實施例三局部剖面圖；

圖6為迷宮式氣泡通道實施例四局部剖面圖；

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中的結構示意圖；

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—氣泡、11—空氣體、12—水體、13—前面層、14—后面層、15—內隔層、16—圍堰、17—炮孔、18—沖擊波、19—本發(fā)明裝置、20—進水口閘門。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

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以及內隔層15組成，柔性氣囊4下部通過繩索5與迷宮式氣泡通道3連接。

壓縮機的氣體從噴氣管2噴出，噴氣管2上部所開噴氣孔應位于迷宮式氣泡通道3內部，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，在通道內設置交錯的擋板9，將直線通道分割成迷宮式氣泡通道3，即通道有一個入口、一個出口、內部的空間被擋板分割。利用內部擋板9滯留部分氣體11，在豎直方向形成前后錯位的空氣隔層，利用空氣介質11與周圍水體12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，另一方面內部擋板9還可以減緩氣泡10上升的速度，增加氣泡10在水中停留的時間，從而可以降低壓縮機的工作功率，達到節(jié)能環(huán)保的目的

對于擋板9在氣泡通道內的設置方式有多種方案，具體可包括、但不限于以下幾種實施方式：

實施例一，擋板9一端與前面板7連接、另一端懸空、兩個側邊與橫向面板6連接，圖中未畫出。

實施例二，擋板9一端與后面板8連接、另一端懸空、兩個側邊與橫向面板6連接，圖中未畫出。

實施例三，擋板9相互交錯設置在所述前面板7、后面板8上，且擋板9一端懸空、兩個側邊與橫向面板6連接，參見圖3~圖6。

實施例四，擋板9一端與前面板7連接、另一端與后面板8連接、兩個側邊與橫向面板6連接，擋板9傾斜布置，且擋板9上設有若干孔，使噴氣管2噴出的氣體從迷宮式氣泡通道3下端通過擋板9的孔到達迷宮式氣泡通道3上端，圖中未畫出。

上述幾種實施例中，擋板9可為平面結構，或彎折結構，或弧形結構，參見圖3~圖6。

優(yōu)選地，擋板9為平面結構，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，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、結構、與前后面板的角度可根據(jù)實際需要進行相應的調整，并不限于上述實施例中所給出的，只要擋板將氣泡通道的空間進行分割后在豎直方向形成前后錯位的空氣隔層、以達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，在被保護建構物前0.5m~5m設置本防護裝置。如圖7所示，將本發(fā)明裝置19應用在高度為17m、計劃充水深度為15m、距離新建進水口閘門20為8m的一個待爆破拆除的圍堰16中，其具體實施過程如下：

1、根據(jù)實際情況，確定需要進行爆破拆除的圍堰高度、計劃充水深度、需保護建構物長度及與圍堰距離等。本實施例中圍堰16高度17m，計劃充水深度15m，新建進水口閘門20距離圍堰16最近距離僅為8m，因此，本實施例中防護裝置19高度為15m，厚度取為160mm。

2、根據(jù)被保護建構物與圍堰距離確定防護裝置布置位置，通常在被保護建構物前0.5m~5m設置本防護裝置，本實施例中防護裝置19布置于進水口閘門20前2m處，此處水域寬度為12m，因此本實施例中防護裝置19寬度為12m。

3、本實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及內隔層15組成，柔性氣囊4應保證其在水中產生的浮力大于迷宮式氣泡通道3在水中所受重力，本實施例中柔性氣囊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，通過繩索5將配重1與噴氣管2連接，同時通過繩索5將迷宮式氣泡通道3與柔性氣囊4連接。

6、在圍堰16內充水前將本裝置19底部放置于進水口閘門20前2m處，上部斜靠在新建進水口閘門20上，充水過程中本裝置19會自動慢慢豎立，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)明的最佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍落入本發(fā)明的保護范圍內。