CN113932674B - 增强防爆容器防爆性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增强防爆容器防爆性能的方法，在不改变现有防爆容器结构的前提下，通过在炸药周围环境中预留一定的细水雾，在爆炸的初始过程和后续冲击波传播及燃烧效应过程中，能够通过自身的相变(气化)吸热，高效地吸收爆炸载荷能量，进而削弱爆炸初始冲击波载荷和静态压力载荷。该方法具体为：在使用防爆容器引爆销毁爆炸物前，在所述防爆容器内部营造水雾浓度为50g/m3～200g/m3的细水雾环境；引爆爆炸物时，所述防爆容器内的水雾相变吸热，同时所述爆炸物产生的冲击波驱动水雾之间喷撞，消耗能量。

Description

增强防爆容器防爆性能的方法
技术领域
本发明涉及一种增强防爆性能的方法，属于警用、军用、公共安全防务装备领域。
背景技术
对于公共场合发现的恐袭爆炸物、战时遗留和长期存储的过期爆炸物，需要安全可靠地销毁；其中将爆炸物放置在防爆容器(金属制防爆球和防爆罐、非金属制防爆围栏和柔性防爆桶等)内部进行引爆是常用的方式之一。爆炸物在防爆容器内部爆炸时，由于经过多次冲击波反射，爆炸载荷对防爆容器壁的载荷十分剧烈，可能在引爆过程中引起防爆容器撕裂严重，形成二次危害性破片。
常见的防爆容器分为不可破碎式防爆容器和可破碎式防爆容器。一般的不可破碎防爆容器壁面都是采用高密度、高强度、高波阻抗的金属合金改变爆炸冲击波传播方向或完全包含住爆炸效应，自重很大。在不可破碎防爆容器设计的时候，由于在内部爆炸，容器内的压力载荷非常巨大，容易在在焊接或者连接处造成一定的损伤，从而导致容器的破损。因此，如何降低作用在防爆容器内壁上的压力值是当前不可破碎防爆容器设计领域中的最为重要的问题。
在可破碎防爆容器设计的时候，要尽可能较少破碎后的物质飞散的动能，所以一般可破碎的防爆容器多采用复合纤维、泡沫或者液体等低密度的材料。如果减少可破碎防爆容器的破碎飞溅，是当前可破碎防爆容器设计领域中的最为重要的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种增强防爆容器防爆性能的方法，在不改变现有防爆容器结构的前提下，通过在炸药周围环境中预留一定的细水雾，在爆炸的初始过程和后续冲击波传播及燃烧效应过程中，能够通过自身的相变(气化)吸热，高效地吸收爆炸载荷能量，进而削弱爆炸初始冲击波载荷和静态压力载荷。
本发明的技术方案是：增强防爆容器防爆性能的方法，在使用防爆容器引爆销毁爆炸物前，在所述防爆容器内部营造水雾浓度为50g/m3～200g/m3的细水雾环境；引爆爆炸物时，所述防爆容器内的水雾相变吸热，同时所述爆炸物产生的冲击波驱动水雾之间喷撞，消耗能量。
作为本发明的一种优选方式，采用喷出式细水雾发生器在所述防爆容器内部营造细水雾环境，且所述细水雾环境中水雾液滴尺寸为10μm～100μm。
作为本发明的一种优选方式，当所述防爆容器为开口防爆容器时：
步骤一：在所述开口防爆容器附近固定支架，将所述喷出式细水雾发生器的喷头连接到入水管后通过支架悬挂在所述开口防爆容器开口上端，使所述喷头从开口防爆容器开口处伸入其内部，所述入水管连接水源；
步骤二：连接好待销毁的爆炸物的外置起爆器材，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在所述开口防爆容器内部网兜上；
步骤三：启动所述喷出式细水雾发生器，向所述开口防爆容器内部喷入水雾，喷雾时间不短于预先测量的所述开口防爆容器内达到设定的所述细水雾环境所需的喷雾时间。
作为本发明的一种优选方式，当所述防爆容器为闭口防爆容器时：
步骤一：在所述闭口防爆容器的盖体上配置用于安装喷出式细水雾发生器喷头的通孔；
在所述闭口防爆容器附近固定支架，将喷出式细水雾发生器的喷头连接到入水管；然后将所述喷头通过支架悬挂后从配置的通孔或通过所述闭口防爆容器的泄爆口伸入到所述闭口防爆容器内部；所述入水管连接水源；
步骤二：连接好待销毁的爆炸物的外置起爆器材，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在所述闭口防爆容器内部网兜上后，关闭所述闭口防爆容器的盖体；
步骤三：启动所述喷出式细水雾发生器，向所述开口防爆容器内部喷入水雾，喷雾时间不短于预先测量的所述闭口防爆容器内达到设定的所述细水雾环境所需的喷雾时间。
作为本发明的一种优选方式，采用反应式细水雾发生器在所述防爆容器内部营造细水雾环境；依据所述防爆容器内达到设定的细水雾环境所需的液体量设计所述反应式细水雾发生器。
作为本发明的一种优选方式，所述反应式细水雾发生器为球形结构，包括：外壳、格栅、反应剂和内控制单元；
球形外壳内部具有球型格栅；所述外壳内部球心位置处放置反应剂，所述反应剂中心设置用于和外部无线控制器配合的控制单元，用于实现反应剂的启动；所述外壳内部其余位置填充液体；所述反应剂启动后分散所述液体，在所述防爆容器内形成细水雾环境。
作为本发明的一种优选方式，当所述防爆容器为开口防爆容器时：
步骤一：在所述开口防爆容器附近固定支架，将所述反应式细水雾发生器吊放至所述开口防爆容器内部中心处；
步骤二：连接好待销毁的爆炸物的外置起爆器材，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在所述开口防爆容器内部网兜上；
步骤三：开启反应式细水雾发生器，在所述开口防爆容器内部产生水雾，使所述开口防爆容器内部细水雾环境达到设定要求。
作为本发明的一种优选方式，当所述防爆容器为闭口防爆容器时：
步骤一：在所述闭口防爆容器内部布置两个以上所述反应式水雾发生器，所述反应式水雾发生器直接放置在所述闭口防爆容器内部网兜上和/或粘接在所述闭口防爆容器内壁面上；
步骤二：连接好待销毁的爆炸物的外置起爆器材，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在所述闭口防爆容器内部网兜上；
步骤三：开启所述反应式细水雾发生器，在所述闭口防爆容器内部产生水雾，使所述闭口防爆容器内部细水雾环境达到设定要求。
有益效果：
在使用防爆容器引爆销毁爆炸物前，在防爆容器内部营造一种细水雾环境，在引爆爆炸物时通过细小液滴的快速气化(相变)吸热，可抑制爆炸效应与后续燃烧效应，大幅削弱爆炸初始冲击波载荷和后续静压力载荷；同时在爆炸时候，由于腔室内部水雾的存在，冲击波驱动水雾之间喷撞，达到能量消耗的作用，有效降低不可破碎防爆容器发生变形和碎裂的可能性或有效减小可破碎防爆装备解体飞散后的动能，减少爆炸处置过程中人员疏散距离，增强处置过程的安全性，增加不可破碎防爆容器的安全使用次数。
附图说明
图1为配合开口防爆容器采用基于喷出式细水雾的方法进行爆炸物处置示意图；
图2为配合闭口防爆球采用基于喷出式细水雾的方法进行爆炸物处置示意图；
图3为配合开口防爆容器采用反应式细水雾方式进行爆炸物处置示意图；
图4为配合闭口防爆容器采用反应式细水雾方式进行爆炸物处置示意图；
图5反应式细水雾发生器示意图；
其中：1.1-开口防爆罐；1.2-细水雾发生喷头；1.3-入水管；1.4-支架；1.5-水管撤离牵引绳；1.6-定位滑轮；1.7-支架撤离绳；1.8-封闭式防爆球主体；1.9-封闭式防爆球盖体；
2.2-防爆罐网兜；2.3-爆炸物；2.4-反应式细水雾发生器A；2.5-吊绳；2.6-无线控制器；
3.1-防爆球网兜；3.2-反应式细水雾发生器B；
4.1-外壳；4.2-液体；4.3-格栅；4.4-反应剂；4.5-内部控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。
鉴于常用防爆容器有开口和闭口两种类型，产生细水雾的方式有通过喷出式细水雾发生器生成和通过反应式细水雾发生器生成，下面分别对开口防爆容器+喷出式细水雾、闭口防爆球+喷出式细水雾、开口防爆容器+反应式细水雾、闭口防爆容器+反应式细水雾四种增强防爆容器防爆性能的方法进行分别介绍。
实施例1：
对于一个疑似爆炸物，拟放置在开口防爆容器(如图1所示的开口防爆罐1.1)中进行引爆销毁；在使用防爆容器引爆销毁爆炸物前，通过喷出式细水雾发生器在防爆容器内部营造细水雾环境。喷出式细水雾发生器包括：细水雾发生喷头1.2、入水管1.3以及用于启动细水雾发生喷头1.2的控制器。
处置过程中起爆前现场状态如图1所示：
步骤一：在开口防爆罐1.1附近固定支架1.4，将细水雾发生喷头1.2连接到入水管1.3，再通过支架1.4将细水雾发生喷头1.2悬挂在开口防爆罐1.1开口上端，使细水雾发生喷头1.2从开口防爆罐1.1开口处伸入其内部，入水管1.3连接水源，整个喷出式细水雾发生器处于就绪状态。
将水管撤离牵引绳1.5一端绑在细水雾发生喷头1.2上，另一端并穿过定位滑轮1.6后延伸至远离开口防爆罐1.1的位置，用于牵引撤离细水雾发生喷头1.2；将支架撤离绳1.7一端绑在支架1.4上，另一端延伸至远离开口防爆罐1.1的位置，用于牵引撤离支架1.4。
步骤二：确定爆炸物可采用原地销毁的形式进行处理后，连接好外置起爆器材(雷管与起爆线)后，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在开口防爆罐1.1内部的网兜中。
步骤三：所有人撤离至安全区域，通过控制器启动细水雾发生喷头1.2，向开口防爆罐1.1内部喷入水雾，喷雾时间不短于预先测量的开口防爆罐1.1内达到规定水雾液滴尺寸(10μm～100μm)与浓度(50g/m3～200g/m3)所需的喷雾时间；喷雾时间达到该时间后表明此时开口防爆罐1.1内的水雾尺寸与浓度已达标。
步骤四：在起爆前5s至10s通过撤离绳索(水管撤离牵引绳1.5和支架撤离绳1.7)将细水雾发生喷头1.2与支架1.4撤离(或放倒)至开口防爆罐1.1侧面，起爆人员通过外置起爆器材起爆爆炸物；处置任务结束。
实施例2：
若采用的是闭口防爆容器，例如图2所示的封闭式防爆球(包括封闭式防爆球主体1.8和盖装在封闭式防爆球主体1.8开口处的封闭式防爆球盖体1.9)，其处置过程与上述实施例1类似；区别仅在于步骤一和步骤二，具体的：
步骤一：在封闭式防爆球盖体1.9上配置一个用于安装细水雾发生喷头1.2的通孔，或通过防爆球的泄爆口导入细水雾发生喷头1.2；
然后在封闭式防爆球附近固定支架1.4，将细水雾发生喷头1.2连接到入水管1.3，再通过支架1.4将细水雾发生喷头1.2悬挂后从配置的通孔或防爆球的泄爆口将细水雾发生喷头1.2伸入封闭式防爆球内部，入水管1.3连接水源，整个喷出式细水雾发生器处于就绪状态。
然后将水管撤离牵引绳1.5一端绑在细水雾发生喷头1.2上，另一端并穿过定位滑轮1.6后延伸至远离封闭式防爆球的位置，用于牵引撤离细水雾发生喷头1.2；将支架撤离绳1.7一端绑在支架1.4上，另一端延伸至远离封闭式防爆球的位置，用于牵引撤离支架1.4。
步骤二：确定爆炸物可采用原地销毁的形式进行处理后，连接好外置起爆器材(雷管与起爆线)后，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在封闭式防爆球内部的网兜中后，关闭封闭式防爆球盖体1.9。
步骤三和步骤四与上述实施例1相同。
实施例3：
对于一个疑似爆炸物，拟放置在开口防爆容器(如图3所示的开口防爆罐1.1)中进行引爆销毁；在使用防爆容器引爆销毁爆炸物前，通过反应式细水雾发生器在防爆容器内部营造细水雾环境。
处置过程中起爆前现场状态如图3所示：
步骤一：在开口防爆罐1.1附近固定支架1.4，通过吊绳2.5将反应式细水雾发生器2.4吊放至开口防爆罐1.1内部中心处。
步骤二：确定爆炸物可采用原地销毁的形式进行处理后，连接好外置起爆器材(雷管与起爆线)后，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物2.3放置在开口防爆罐1.1内部的防爆罐网兜2.2中。
步骤三：所有人撤离至安全区域，通过无线控制器2.6开启反应式细水雾发生器A2.4，向开口防爆罐1.1内部喷入水雾，使开口防爆罐1.1内达到规定水雾浓度(50g/m3～200g/m3)；对于反应式细水雾发生器A2.4，针对当前使用的开口防爆罐1.1的容积进行尺寸设计，使其反应后所产生的细水雾能够满足设定的水雾浓度要求。
步骤四：起爆人员起爆爆炸物；处置任务结束。
如图5所示，反应式细水雾发生器A2.4包括外壳4.1、液体4.2、格栅4.3、反应剂4.4和内控制单元4.5；反应式细水雾发生器A2.4整体为球形结构，外壳4.1采用聚醚薄膜，外壳4.1内部具有球型格栅4.3，格栅开孔面积≥90％；外壳4.1内部填充液体4.2，液体4.2为纳米多孔混合液体(水+纳米多孔材料+表面活性剂，水≥95％)，外壳4.1内部球心位置处放置反应剂4.4，反应剂4.4启动后迅速将液体4.2抛掷分散在开口防爆罐1.1内，本例中，反应剂4.4采用黑火药；反应剂4.4中心设置内部控制单元4.5，用于和无线控制器2.6配合，实现反应剂4.4的启动。
实施例4：
若采用的是闭口防爆容器，例如图4所示的封闭式防爆球，其处置过程与上述实施例3类似；区别仅在于步骤一中反应式细水雾发生器的配置方式不同，具体的：
首先本实施例中的反应式水雾发生器B3.2为小球状，结构形式与反应式细水雾发生器A2.4相同，包括外壳、液体、格栅、反应剂4.4和内控制单元4.5；反应式水雾发生器B3.2中外壳4.1采用PVC泡沫封装，外壳4.1内部具有球型格栅4.3，格栅开孔面积≥90％；外壳4.1内部填充液体4.2，液体4.2为(水+表面活性剂，水≥95％)，外壳4.1内部球心位置处放置反应剂4.4，反应剂4.4为通过薄膜隔开的氧化剂KCL04和还原剂碳酰拼配合物；氧化剂KCL04和还原剂碳酰拼配合物在不点火的情况下不反应，点火后快速产生N2和CO2，可迅速将液体抛掷分散在防爆球内；内部控制单元4.5用于和无线控制器2.6配合，实现点火。
步骤一：在封闭式防爆球内部布置多个反应式水雾发生器B3.2，反应式水雾发生器B3.2直接放置在防爆球网兜3.1和/或粘接在封闭式防爆球内壁面上。如图4所示，在防爆球网兜3.1上放置六个反应式水雾发生器B3.2，防爆球网兜3.1上方的封闭式防爆球内壁面上粘接三个沿周向均匀间隔分布的反应式水雾发生器B3.2。
步骤二：确定爆炸物可采用原地销毁的形式进行处理后，连接好外置起爆器材(雷管与起爆线)后，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在封闭式防爆球内部的网兜中，使放置在防爆球网兜3.1上的六个反应式水雾发生器B3.2围绕爆炸物周围均布；然后关闭封闭式防爆球盖体1.9。
其余步骤与上述实施例3相同。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1. 增强防爆容器防爆性能的方法，其特征在于：在使用防爆容器引爆销毁爆炸物前，在所述防爆容器内部营造水雾浓度为50g/m3～200 g/m3的细水雾环境；引爆爆炸物时，所述防爆容器内的水雾相变吸热，同时所述爆炸物产生的冲击波驱动水雾之间喷撞，消耗能量；
采用反应式细水雾发生器在所述防爆容器内部营造细水雾环境；依据所述防爆容器内达到设定的细水雾环境所需的液体量设计所述反应式细水雾发生器；
所述反应式细水雾发生器为球形结构，包括：外壳、格栅、反应剂和内部控制单元；
球形外壳内部具有球型格栅；所述外壳内部球心位置处放置反应剂，所述反应剂中心设置用于和外部无线控制器配合的内部控制单元，用于实现反应剂的启动；所述外壳内部其余位置填充液体；所述反应剂启动后分散所述液体，在所述防爆容器内形成细水雾环境；
当所述防爆容器为开口防爆容器时，所述反应式细水雾发生器吊放在所述开口防爆容器内部中心处；
当所述防爆容器为闭口防爆容器时，在所述闭口防爆容器内部布置两个以上所述反应式细水雾发生器，所述反应式细水雾发生器直接放置在所述闭口防爆容器内部网兜上和/或粘接在所述闭口防爆容器内壁面上。
2.如权利要求1所述的增强防爆容器防爆性能的方法，其特征在于：当所述防爆容器为开口防爆容器时：
步骤一：在所述开口防爆容器附近固定支架，将所述反应式细水雾发生器吊放至所述开口防爆容器内部中心处；
步骤二：连接好待销毁的爆炸物的外置起爆器材，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在所述开口防爆容器内部网兜上；
步骤三：开启反应式细水雾发生器，在所述开口防爆容器内部产生水雾，使所述开口防爆容器内部细水雾环境达到设定要求。
3.如权利要求1所述的增强防爆容器防爆性能的方法，其特征在于：当所述防爆容器为闭口防爆容器时：
步骤一：在所述闭口防爆容器内部布置两个以上所述反应式细水雾发生器，所述反应式细水雾发生器直接放置在所述闭口防爆容器内部网兜上和/或粘接在所述闭口防爆容器内壁面上；
步骤二：连接好待销毁的爆炸物的外置起爆器材，通过排爆机器人或者排爆杆将爆炸物放置在所述闭口防爆容器内部网兜上；
步骤三：开启所述反应式细水雾发生器，在所述闭口防爆容器内部产生水雾，使所述闭口防爆容器内部细水雾环境达到设定要求。
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