CN114754640A - 一种水下破障装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下破障装置及其使用方法，涉及水下破障清堵技术领域。该水下破障装置包括壳体（1）、点火器（2），壳体（1）内从头到尾依次设有密封帽（11）、喷嘴（12）、药柱（3）、盖板（4）、压板（5）和隔火器（6）；药柱（3）的中心沿轴线方向开设有圆形通孔；壳体（1）与喷嘴（12）、药柱（3）和盖板（4）之间设有隔热层（8）；隔火器（6）为圆盘结构，所述隔火器（6）靠近点火器（2）的一端设有点火头（7）。本发明能在水下对钢筋等部件进行切割熔断，并且使用时不需要辅助设备和外部能源。解决了现有水下破障装置携带不便、难以精准破障的技术问题。

Description

一种水下破障装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水下破障清堵技术领域，具体涉及一种水下破障装置及其使用方法。

背景技术

堰塞湖是由火山熔岩流，冰碛物或由地震活动使山体岩石崩塌下来等原因引起山崩滑坡体等堵截山谷，河谷或河床后贮水而形成的湖泊。在清理堰塞湖时，常常发现有钢筋、金属残骸堵住水口，一些大型爆破装置虽可对此类障碍物进行清理，但其破坏范围较大，容易造成山体的二次崩塌。因此，在多数情况下，一种可在水下使用的切割装置更为有效。

目前，水下使用的切割装置主要分为热切割和冷切割两大类。其中，热切割占到水下切割方法的90%以上。热切割里又以燃料火焰切割（例如乙炔火焰切割、汽油火焰切割、天然气火焰切割）和电弧切割为主。冷切割以机械切割、爆炸切割、高压水切割为主。

上述水下切割装置各有侧重、优势不同，但是都存在共同的局限性，即能源、装备依赖度高。使用上述装备时往往需要配合沉重的设备和能源供给装置，限制了其在复杂水下环境和紧急情况下（大型设备难以及时运抵）的使用。此外，热切割器材需要操作人员背负燃料瓶现场操作，具有一定的安全风险。

在专利CN201310079253.8中公开了一种水下聚能爆破装置及爆破方法，该专利旨在提高水下爆破时爆炸能量的利用率，同时避免聚能药包在水流作用下漂移或倾倒。该专利的技术方案是：水下聚能爆破装置，其特征在于：包括聚能药包结构体，以及与该聚能药包结构体刚性连接、用于提高整体结构稳定性的支架；其中聚能药包结构体包括筒形侧壁、位于该侧壁顶端的顶板，以及位于侧壁底端的密封底座；所述侧壁、顶板、底座围成的空腔底部设置半球形药型罩，与底座之间形成半球形聚能穴；所述空腔内、聚能穴外填充有炸药，同时在顶板上开设有雷管孔。该专利适用于清除海洋复杂水下环境中的坚硬礁石等障碍物。

在专利CN201710554050.8中公开了一种水下爆破聚能弹及布设方法，包括外壳，在外壳底部嵌入垫板，在垫板正上方的外壳内安装药型罩，在药型罩上方的外壳内填充主装药，起爆点位于外壳上端且该起爆点与主装药连通，在起爆点处设置密封板实现外壳的密封，在垫板与药型罩之间设置密封的塑料泡沫实现外壳下端隔水，在主装药内设置隔板，该专利施工方便、快捷、初始投入低，相比普通裸露药包水下爆破能 更好的满足水下施工的需要，降低水下爆破工程成本，进一步提高经济效益。

在专利CN201910248500.X中，公开了一种水下爆炸聚能切割装置，包括点火具和切割单元，所述切割单元包含一面开口的壳体，所述壳体的两侧设有缺口，壳体内放置有炸药，炸药通过第一药型罩固定在壳体内，第一药型罩的两端位于缺口处，第一药型罩通过炸高板安装在壳体内，炸高板通过橡胶磁连接，橡胶磁与炸高板之间通过填充剂连接；在壳体的两侧设有雷管孔，雷管孔内设置有与点火具连接的雷管，雷管与壳体内的炸药连接，雷管与壳体之间通过第一橡胶圈密封。该专利的一种水下爆炸聚能切割装置，通过对切割器进行密封、减小爆破影响、与弹药的紧密贴合和炸高设计，使炸药利用率提高，节约销毁成本，较小药量达到预期目标，使用安全可靠，销毁效率高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种水下破障装置及其使用方法。通过设置壳体、呈空心圆柱体的药柱、盖板和隔火器等部件，使得该水下破障装置能在水下对钢筋等部件进行切割熔断，并且使用时不需要辅助设备和外部能源。解决了现有水下破障装置携带不便、难以精准破障的技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种水下破障装置，包括壳体、点火器、药柱、盖板、压板、隔火器、点火头、隔热层、过渡药、点火药、密封帽、喷嘴和布设机构，其中：

所述壳体为圆筒结构；

所述壳体的头部开设有圆孔，所述壳体的尾部为圆筒开口；

所述壳体的尾部与点火器相连，所述壳体的头部端面外设有布设机构；

所述壳体内从头到尾依次设有密封帽、喷嘴、药柱、盖板、压板和隔火器；

所述药柱为圆柱体结构，所述药柱的中心沿轴线方向开设有圆形通孔；

所述药柱的圆形通孔内靠近盖板的一端设有过渡药；

所述盖板为圆盘结构，所述盖板的中心沿轴线方向开设有台阶孔，所述盖板的台阶孔内靠近药柱的一端设有点火药；

所述壳体与喷嘴、药柱和盖板之间设有隔热层；

所述隔热层通过压板安装固定在壳体内；

所述压板的中心设有开设有通孔；

所述隔火器为圆盘结构，所述隔火器靠近点火器的一端设有点火头。

可选或优选地，所述药柱为铝热剂。

可选或优选地，所述药柱由铝粉、氧化铜粉、二氧化锰粉和钨粉混合均匀后压制而成。

可选或优选地，所述隔热层为玻璃纤维管。

可选或优选地，所述隔火器包括上盖、滑块、下盖和滚珠弹簧；

所述上盖为圆盘结构，所述上盖的中心开设有通孔；

所述下盖为圆柱形结构，所述下盖的中心也开设有通孔，该通孔与上盖上的通孔轴线重合；

所述下盖靠近上盖的一端开设有条形凹槽和隔火器侧孔；

所述条形凹槽和隔火器侧孔相连通；

所述条形凹槽位于下盖的中心，所述隔火器侧孔从条形凹槽的长端延伸至下盖外；

所述下盖远离上盖的一端设有凸台；

所述滑块为板条结构，所述滑块设置在下盖的条形凹槽内，所述滑块可在条形凹槽内滑动；

所述滚珠弹簧设置在下盖和滑块之间，位于远离隔火器侧孔的一侧；

所述滑块靠近下盖的一侧开设有两个弹簧定位孔；

所述弹簧定位孔可与滚珠弹簧相配合。

基于上述技术方案，可产生如下技术效果：

（1）本发明小巧轻便，便于水下作业人员随身携行；

（2）本发明无须辅助设备和外部能源即可使用，便于复杂水下环境中的灵活应用；

（3）本发明安全可靠，能防止意外点火，且能够定时触发。

本发明还提供了一种水下破障装置的使用方法，基于如上述水下破障装置，包括以下步骤：

S1、将该水下破障装置布设于待破拆位置；

S2、使用配备的顶针插入隔火器的侧孔，打开隔火器；

S3、旋转点火器底部旋钮，设置触发时间；

S4、操作人员离开布设位置。

本发明提供的一种水下破障装置的使用方法，使用时操作简单，实施方便，点火后无须人员出现在破拆现场，没有安全隐患，效率高，灵活性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1 为本发明的结构示意图（剖视图）；

图2 为本发明的隔火器的结构示意图（主视图）；

图3为本发明的隔火器的结构示意图（仰视图）；

图中附图标记为：

1-壳体，2-点火器，3-药柱，4-盖板，5-压板，6-隔火器，7-点火头，8-隔热层，9-过渡药，10-点火药，11-密封帽，12-喷嘴，13-布设机构，601-上盖，602-滑块，603-下盖，604-滚珠弹簧，605-弹簧定位孔，606-隔火器侧孔。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。且应到注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一个优选的实施例中：

如图1-图3所示：

本发明提供了一种水下破障装置，包括壳体1、点火器2，其中：

所述壳体1为圆筒结构；所述壳体1的头部开设有圆孔，所述壳体1的尾部为圆筒开口；

所述壳体1的尾部与点火器2相连，所述壳体1的头部端面外设有布设机构13，所述布设机构13用于将该水下破障装置安装固定在待切割障碍上。

所述壳体1内从头到尾依次设有密封帽11、喷嘴12、药柱3、盖板4、压板5和隔火器6；

所述药柱3为圆柱体结构，所述药柱3的中心沿轴线方向开设有圆形通孔；

所述药柱3的圆形通孔内靠近盖板4的一端设有过渡药9，能使药柱3的燃烧方式为从内向外燃烧；

所述盖板4为圆盘结构，所述盖板4的中心沿轴线方向开设有台阶孔，所述盖板4的台阶孔内靠近药柱3的一端设有点火药10，点火药10的燃点低于药柱3和过渡药9，能够轻易快速的被点燃；

所述壳体1与喷嘴12、药柱3和盖板4之间设有隔热层8；

所述隔热层8通过压板5安装固定在壳体1内；

所述压板5的中心设有开设有通孔；

所述隔火器6为圆盘结构，所述隔火器6靠近点火器2的一端设有点火头7，所述点火头7内设有点火引线。

进一步的，在本实施例当中，所述药柱3为铝热剂。

进一步的，在本实施例当中，所述药柱3由铝粉、氧化铜粉、二氧化锰粉和钨粉混合均匀后压制而成。

进一步的，在本实施例当中，所述隔热层8为玻璃纤维管，能防止壳体1在完成切割前被熔毁。

进一步的，如图3所示，在本实施例当中，所述隔火器6包括上盖601、滑块602、下盖603和滚珠弹簧604；

所述上盖601为圆盘结构，所述上盖601的中心开设有通孔；

所述下盖603为圆柱形结构，所述下盖603的中心也开设有通孔，该通孔与上盖601上的通孔轴线重合；

所述下盖603靠近上盖601的一端开设有条形凹槽和隔火器侧孔606；

所述条形凹槽和隔火器侧孔606相连通；

所述条形凹槽位于下盖603的中心，所述隔火器侧孔606从条形凹槽的长端延伸至下盖603外；

所述下盖603远离上盖601的一端设有凸台；

所述滑块602为板条结构，所述滑块602设置在下盖603的条形凹槽内，所述滑块602可在条形凹槽内滑动；

所述滚珠弹簧604设置在下盖603和滑块602之间，位于远离隔火器侧孔606的一侧；

所述滑块602靠近下盖603的一侧开设有两个弹簧定位孔605；

所述弹簧定位孔605可与滚珠弹簧604相配合，使得滑块602在无外力作用的情况下不会滑动。

进一步的，在本实施例当中，所述点火器2上设有可长时间存储的定时点火电源，该定时点火电源包括定时机构和驱动电源；所述驱动电源包括电池、稳压电路和超级电容，所述电池通过稳压电路为超级电容充电，所述超级电容的两端分别设置有电极一和电极二，其中，电极一与超级电容的阳极相连接，电极二与超级电容的阴极相连接同时接地，且所述电极二上还设置有由所述定时机构控制的开关管，所述开关管只有在所述定时机构时间结束后才闭合。这样，在超级电容充电完毕后，在定时机构定时时间结束后，驱动开关管闭合，电极A和电极B之间2.7V的DC可以放电，引爆。

具体地，本实施例中，所述电池通过三端低功耗稳压电路产生2.7V的DC对超级电容充电。

具体地，本实施例中，所述三端低功耗稳压电路采用型号为HT7527的芯片，电池的阳极接三端低功耗稳压电路HT7527的Vin引脚，所述三端低功耗稳压电路HT7527的Vout引脚输出2.7V的DC对超级电充电，三端低功耗稳压电路HT7527的GND引脚接地。同时三端低功耗稳压电路HT7527的Vin引脚和Vout引脚分别通过电容接地。

具体的，在本实施例当中，所述电池采用型号为14250的高性能锂亚电池，电容量为12mAh，此电池自放电极低，每年小于等于1%，在10年内约消耗10%，剩余电量为1080mAh，保守取其50%的有效容量为540mAh。

具体地，本实施例中，在存储过程中，定时机构是不工作的，应该断开其电源，同时也希望两个电极短路保护，这样，两个电极头之间的电压为0，产品将会比较安全。因此，本实施例设计了一个双刀双掷开关。其中双刀双掷开关的一组接线端设置于定时机构和驱动电源之间，另一组接线端设置于电极一、电极二和驱动电源之间；所述双刀双掷开关在第一个位置时，切断定时机构的电源同时断开电极一与超级电容阳极的连接并将两个电极（电极一和电极二）短接；所述的双刀双掷开关在第二个位置时，接上定时机构的电源同时，断开两个电极，并将电极一与超级电容阳极连接。

具体地，本实施例中，定时机构的单片机的型号为MCU051E2A，利用一个人旋转按钮通过单片机MCU051E2A就可以设置具体的定时了，定时在数码管IDS_MUN_2上显示，数码管IDS_MUN_2的驱动芯片为TM1617，在单片机MCU051E2A的控制下，驱动芯片TM1617对数码管IDS_MUN_2进行驱动。

本实施例的优点在于：

（1）本实施例小巧轻便，便于水下作业人员随身携行；

（2）本实施例无须辅助设备和外部能源即可使用，便于复杂水下环境中的灵活应用；

（3）本实施例安全可靠，能防止意外点火，且能够定时触发。

本实施例的工作原理为：

S1、打开点火器2开关后，点火器2供电，引燃连接的电子点火头7；

S2、设置在点火头7内的点火线先后引燃点火药10、过度药9和药柱3；

S3、药柱3自内而外燃烧，产物主要为金属和金属氧化物；

S4、燃烧产物经过药柱3内侧和前端喷嘴12两次压缩后，形成高速高冲击力的金属射流，切断障碍物。

本实施例还提供了一种水下破障装置的使用方法，基于如上述水下破障装置的实施例1，包括以下步骤：

S1、将该水下破障装置布设于待破拆位置；

S2、使用配备的顶针插入隔火器6的侧孔，打开隔火器6；

S3、旋转点火器2底部旋钮，设置触发时间；

S4、操作人员离开布设位置。

本实施例的水下破障装置的使用方法具有以下优点：

操作简单，实施方便，点火后无须人员出现在破拆现场，没有安全隐患，效率高，灵活性好。

本文揭露的结构、功能和连接形式，可以通过其它方式实现。例如，以上所描述的实施例仅是示意性的，例如盖板和压板可以有其他安装方式，例如多个组件可以结合或者集成于另一个组件；另外，在本文各个实施例中的各功能组件可以集成在一个功能组件中，也可以是各个功能组件单独物理存在，也可以两个或两个以上功能组件集成为一个功能组件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种水下破障装置，其特征在于：包括壳体（1）、点火器（2），其中：

所述壳体（1）为圆筒结构；所述壳体（1）的头部开设有圆孔，所述壳体（1）的尾部为圆筒开口；

所述壳体（1）的尾部与点火器（2）相连，所述壳体（1）的头部端面外设有布设机构（13）；

所述壳体（1）内从头到尾依次设有密封帽（11）、喷嘴（12）、药柱（3）、盖板（4）、压板（5）和隔火器（6）；

所述药柱（3）为圆柱体结构，所述药柱（3）的中心沿轴线方向开设有圆形通孔；

所述药柱（3）的圆形通孔内靠近盖板（4）的一端设有过渡药（9）；

所述盖板（4）为圆盘结构，所述盖板（4）的中心沿轴线方向开设有台阶孔，所述盖板（4）的台阶孔内靠近药柱（3）的一端设有点火药（10）；

所述壳体（1）与喷嘴（12）、药柱（3）和盖板（4）之间设有隔热层（8）；

所述隔热层（8）通过压板（5）安装固定在壳体（1）内；

所述压板（5）的中心设有开设有通孔；

所述隔火器（6）为圆盘结构，所述隔火器（6）靠近点火器（2）的一端设有点火头（7）。

2.根据权利要求1所述的一种水下破障装置，其特征在于：所述药柱（3）为铝热剂。

3.根据权利要求2所述的一种水下破障装置，其特征在于：所述药柱（3）由铝粉、氧化铜粉、二氧化锰粉和钨粉混合均匀后压制而成。

4.根据权利要求1所述的一种水下破障装置，其特征在于：所述隔热层（8）为玻璃纤维管。

5.根据权利要求1所述的一种水下破障装置，其特征在于：所述隔火器（6）包括上盖（601）、滑块（602）、下盖（603）和滚珠弹簧（604）；

所述上盖（601）为圆盘结构，所述上盖（601）的中心开设有通孔；

所述下盖（603）为圆柱形结构，所述下盖（603）的中心也开设有通孔，该通孔与上盖（601）上的通孔轴线重合；所述下盖（603）靠近上盖（601）的一端开设有条形凹槽和隔火器侧孔（606）；所述条形凹槽和隔火器侧孔（606）相连通；所述条形凹槽位于下盖（603）的中心，所述隔火器侧孔（606）从条形凹槽的长端延伸至下盖（603）外；所述下盖（603）远离上盖（601）的一端设有凸台；

所述滑块（602）为板条结构，所述滑块（602）设置在下盖（603）的条形凹槽内，所述滑块（602）可在条形凹槽内滑动；

所述滚珠弹簧（604）设置在下盖（603）和滑块（602）之间，位于远离隔火器侧孔（606）的一侧；所述滑块（602）靠近下盖（603）的一侧开设有两个弹簧定位孔（605）；所述弹簧定位孔（605）可与滚珠弹簧（604）相配合。

6.一种水下破障装置的使用方法，基于如权利要求1-5所述的水下破障装置，

其特征在于：包括以下步骤：

S1、将该水下破障装置布设于待破拆位置；

S2、使用配备的顶针插入隔火器（6）的侧孔，打开隔火器（6）；

S3、旋转点火器（2）底部旋钮，设置触发时间；

S4、操作人员离开布设位置。

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