PT900355E - Deflector de agua para jactos de agua-gas provenientes de explosoes subaquaticas - Google Patents

Description

1 és

Descrição “Deflector de água para jactos de água-gás provenientes de explosões subaquáticas” A presente invenção refere-se a um dispositivo para absorver energia explosiva e mais particularmente, para absorver a energia de uma mistura do jacto explosivo de liquido e gás que se expande, como o proveniente de uma explosão subaquática. A patente U.S. 5 328 403 divulga um dispositivo que utiliza uma onde de choque proveniente de uma carga explosiva para tomar mais tenra a carne colocada no fundo de um recipiente de explosão de aço, designado como tanque de retenção 50, que é aberto na parte superior. O fundo semiesférico do tanque da retenção é revestido com a carne que se pretende tomar mais tenra e é cheio com água. No centro geométrica da hemiesfera coloca-se uma carga explosiva e detona-se. As zonas de choque passam através da carne, tomando-a tenra.

Para conter a força explosiva e o levantamento de água e gás misturados, é divulgada uma blindagem 52 hidraulicamente amortecida. Verificou-se agora que uma grande parte da força devido à explosão é associada não com a massa de gás formada por subprodutos explosivos e vapor de água mas pela água soprada que se move para cima por acção do gas que se expande. O gás quente é muito menos denso do que a água e a sua quantidade de movimento (momento) é portanto muito menor. A blindagem 52 não toma em consideração esta diferença de momento e portanto absorve directamente a força completa da água. Além disso, como a blindagem 52 é tronco-cónica, a água que explode para cima tende a concentrar-se na extremidade plana superior do vértice do cone. A água atirada para cima segundo ?

um grande ângulo sólido é canalizada para um canal apertado e subitamente parada. Isto toma a força instantânea máxima maior.

Além disso, a blindagem tronco-cónica simples 52 faz pouco para evitar que a água forme esguichos. Como a blindagem é empurrada para cima pela explosão, a água - que ainda se precipita rapidamente para dentro - tende a pulverizar-se para fora da folga entre o tanque de retenção inferior e a blindagem que sobe 52.

Embora não directamente relevante para a contenção de um jacto de água para cima a partir de uma explosão que ocorre abaixo do nível de água, DE 26 28 547 A divulga um veiculo para transportar material explosivo com segurança enquanto evita possíveis danos para as pessoas ou bens se o material explosivo detonar. Um recipiente aberto tanto no topo como no fundo é formado por uma série de cilindro concêntrico 7, 8 e 9, sendo o interior por baixo de 9 ainda formado por metal expandido. Colocam-se aparas de borracha 12 entre os cilindros 8 e 9 e coloca-se areia entre os cilindros 7 e 8. Uma rede de arame 13 é proporcionada perto do fundo a fim de reter o explosivo. U.S. -A-4 079 612 divulga uma câmara com uma cúpula 1 formada por dois invólucros metálicos concêntricos 2 e 3 com isolamento do som (areia) 4 entre eles. A câmara é para realizar os tratamentos com a explosão e é adaptado para conter uma mesa de trabalho, etc. Na extremidade superior da câmara, proporciona-se um tubo 8 para ventilação. A presente invenção tem como um objectivo, entre outros, vencer as deficiências na absorção de energia, de explosões subaquáticas da técnica anterior, tais como no ambiente como se mencionou antes. A invenção proporciona assim uma blindagem contra explosão de múltiplas partes que separa a água do gás em projecções resultantes de explosões subaquáticas. Uma blindagem exterior, essencialmente imperfurada aos fluidos, encerra uma blindagem interior que é permeável. A blindagem interior preferivelmente tem aproximadamente 20% da sua área superficial ocupada com aberturas de lado a lado tais como orifícios redondos. O fluido pode passar facilmente através destes orifícios. Um espaço anelar intermédio fica situado entre a blindagem interior e a blindagem exterior formando uma câmara pára-choques. Ambas as blindagens são abertas no fundo e a câmara pára-choques é preferivelmente também aberta no fundo. As bordas das blindagens interior e exterior são preferivelmente alinhadas na direcção vertical, por exemplo são coaxiais, de modo que a espessura do espaço anelar é radialmente constante. A cavidade dentro da blindagem interior fica em frente de um tanque de retenção cheio de água e um explosivo. Quando a explosão ocorre, o gás que se precipita para fora empurra a água na sua frente e na medida em que é turbulento arrasta água. Muita água é atirada de encontro à blindagem interior a muito alta velocidade. Como a água é densa, tem uma elevada quantidade de movimento é difícil de deflectir em comparação com o gás. A água que embate num orifício da blindagem interior porosa passa através dele e embate no interior da blindagem exterior impermeável. Como os furos são aproximadamente 20% da área da blindagem interior, isso representa cerca de 20% da força sobre a blindagem exterior que teria de ser exercida se a blindagem interior estivesse ausente. O gás que choca sobre as áreas sólidas da blindagem interior é mais facilmente deflectido e. empurrado pela pressão localmente menor nos furos, desvia--se e precipitar-se-á para dentro da câmara pára-choques entre as blindagens interior e exterior. Alguma água é desviada pela velocidade lateral do gás e transportada 4 através dos furos mas grandes porções da água têm uma quantidade de movimento demasiadamente grande e embaterão na blindagem interior; assim a blindagem interior possui uma grande quantidade de movimento que lhe é comunicada. Como a blindagem interior é ligeiramente resiliente e há também uma certa resiliência na montagem da blindagem interior dentro da blindagem exterior, haverá um atraso de tempo na quantidade de movimento transferida para a blindagem exterior a partir da água que bate de encontro à blindagem interior. (A blindagem interior deve deflectir intemamente e/ou mover-se para cima antes de poder exercer qualquer força sobre a blindagem exterior; como tem uma massa apreciável acelerará relativamente devagar e demorará algum tempo para se mover para cima). Assim, o impacto da explosão espalhar-se-á por um tempo maior, resultando em menor força sobre a blindagem exterior e o material duro da montagem da blindagem.

Pouco tempo depois de o jacto de gás e água embaterem na blindagem interior, uma maior proporção do gás facilmente deflectido terá entrado na câmara de pára-choques e uma maior proporção da água densa ficará dentro da blindagem interior. Como o gás pode entrar rapidamente na câmara de amortecimento, a pressão na câmara pára-choques rapidamente cedo se aproxima da pressão no interior da blindagem interior. Neste momento, o caudal exterior de gás e água através dos orifícios da blindagem interior cessa. Quando a energia da explosão se dissipou, portanto, a maior parte do jacto de água permanece dentro da blindagem interior. O diâmetro da blindagem interior é preferivelmente escolhido para se aproximar do diâmetro do tanque de armazenagem interior e assim a maior parte da água simplesmente cai para dentro do tanque de armazenagem.

Em comparação com os absorvedores de explosões da técnica anterior, o movimento simultâneo do gás e do líquido no interior das blindagens é mais amortecido pela fricção dos gases que passam através dos furos. Isto significa que, enquanto a quantidade de movimento total para cima a ser absorvida é aproximadamente a mesma que no caso de não se utilizar a blindagem interior porosa, a energia absorvida pela montagem é menor e portanto a montagem não precisa de ser construída de modo sólido.

Em suma, a presente invenção diminui os esguichamento para fora do tanque de armazenagem e reduz a força e a energia que tem de ser absorvida pela blindagem impermeável e a sua montagem.

Uma forma de realização da presente invenção inclui um terceiro elemento, um deflector colocado dentro da blindagem interior, por exemplo, centralmente na sua extremidade superior. Na forma de realização preferida, a blindagem interior tem uma parte cilíndrica aberta na borda do fundo (geralmente contígua com a borda superior do tanque de armazenagem) e ligada para cima por meio de uma cúpula arredondada. Como o impulso da explosão é geralmente para cima, o topo da cúpula da blindagem interior absorve o ímpeto do jacto de água e de gás que explode para cima. O deflector tem uma forma tal como a de cone invertido (vértice voltado para baixo), que desvia para um lado a água e o gás que se precipitam para cima. O deflector com a forma de cone invertido da presente invenção tem um efeito oposto ao do tronco de cone com a ponta para cima da blindagem 52 divulgada na patente '403. A blindagem 52 concentra lateralmente o jacto e depois interrompe-o rapidamente no vértice do cone. Na medida em que a água e os gases comprimidos ressaltam do cone para baixo, a transferência da quantidade de movimento para a blindagem 52 é aumentada. Pelo contrário, o deflector de cone 6ΖΖ invertido da presente invenção dispersa o jacto, deflectindo para fora de maneira a embater no interior da blindagem intema. Isto reduz a força para cima do jacto, porque as componentes da quantidade de movimento do jacto deflectidó radialmente para fora não tem qualquer efeito sobre o levantamento das blindagens contra a explosão; os jactos para fora podem salpicar tanto para cima como para baixo na parede da blindagem interior para anular a quantidade de movimento horizontal destes jactos radiais.

Em contraste, os jactos apanhados no interior no cone com a extremidade do vértice voltado para cima 52 não podem esguichar para baixo por causa da concentração do jacto. Assim a tensão sobre a parte inferior é reduzida na presente invenção. A deílecção para fora da presente invenção também espalha a energia cinética do jacto sobre uma grande área intema da blindagem interior em vez de concentrar a energia num pequeno volume na ponta do cone 52. Isto reduz a tensão intema e permite uma construção mais leve. O deflector, como a blindagem interior, pode opcionalmente ser poroso. Por cima do deflector, pode montar-se uma chaminé, especialmente se o deflector for poroso. A chaminé, um tubo que liga o interior da blindagem intema com a parte exterior do aparelho, deflecte água mas permite que o gás se escape da blindagem interior.

Os objectivos acima mencionados e ainda outros e a natureza e as vantagens da invenção tomam-se mais evidentes a partir da seguinte descrição pormenorizada de uma forma de realização feita em conjunto com os desenhos em anexo, em que: a Figura 1 é uma vista em alçado, parcialmente cortada, de uma blindagem de protecção contra a explosão de acordo com a presente invenção; a Figura 2 é uma vista em secção transversal ao longo das linhas II-II da Figura 1, e a Figura 3 é uma vista em perspectiva, parcialmente cortada e explodida da parte superior da invenção. A Figura 1 representa uma blindagem de protecçâo contra a explosão 100 que deflecte a água constituída por várias partes, em vista global, assente no possível ambiente de utilização da USP 5 328 403, embora se deva compreender que são também possíveis outros ambientes de utilização. Uma blindagem interior porosa 10 inclui um grande número de aberturas ou furos atravessantes 11, de tal modo que a área superficial da blindagem interior 10 é aproximadamente 20% aberta. Rodeando a blindagem interior 10 encontra-se uma blindagem exterior 20 que é substancialmente impermeável a água, sem quaisquer aberturas, para conter fluidos no seu interior. As blindagens interior e exterior são ambas preferivelmente formadas de aço inoxidável de elevada espessura nominal ou material pesado forte semelhante capaz de resistir a detonações explosivas. Ambas têm preferivelmente a forma de cilindros com cúpula. A blindagem interior 10 tem uma extremidade inferior aberta que fica em frente do jacto da detonação explosiva. A blindagem interior 10 e a blindagem exterior 20 são ligadas próximo das suas bordas inferiores por uma flange inferior 121, reforçada por consolas 123 e nas suas extremidades superiores por uma flange superior 122. O conjunto é preferivelmente soldado, embora possam utilizar-se quaisquer outros meios de ligação com resistência mecânica apropriada. Assim, as duas blindagens 10 e 20 são ligadas para formar uma única blindagem integral contra a detonação 100.

Entre a blindagem interior 10 e a blindagem exterior 20, está um espaço 30 8

que é anular ao longo da porção cilíndrica da blindagem 100. A flange inferior 121 inclui furos atravessantes 125 que permitem que a água escorra para fora da câmara 30. A câmara 30 é aberta no lado de dentro desde a parte interna da blindagem ^f?fi<£ní(F0S múltiplos 11 mas fechada no lado de fora por uma A blindagem contra explosões 100 de acordo com a presente invenção destina-se a ser utilizada na contenção de detonações explosivas que incluem um jacto de líquido, tal como resulta de uma explosão subaquática. Na Figura 1, mostra--se um exemplo da estrutura do mesmo tipo divulgado em USP 5 328 403. Um tanque de armazenagem T é cheio com água W e uma carga explosiva E. Quando a carga explosiva E detona, gases e o jacto de água são dirigidos para cima para serem contidos pela blindagem de acordo com a invenção.

Como se mencionou antes, os furos 11 da blindagem interior 10 ajudam a reduzir o impacto sobre a blindagem exterior 20, absorvem a energia da explosão, e contêm a maior parte da água dentro da blindagem interior 10 de modo que a água escorre directamente para baixo para dentro do tanque de retenção T. A água que esguicha através dos furos 11 para dentro da câmara 30 escorre através dos furos 125 existentes na flange interior 121 e dos furos 124 na flange superior 122. A Figura 2 da secção transversal mostra os orifícios inferiores 125 e as consolas de reforços 123 em vista em planta. A blindagem contra explosões 100 pode ser fixada em um suporte apropriado R por meio de um receptor do tipo baioneta que tem dentes de flange 25 angularmente interrompidos, que podem ser prolongamentos da flange inferior 121. O receptor ou suporte R (Figura 1) tem prolongamentos dirigidos para dentro que 9 7< íf3 encaixam mutuamente, entre os quais se adaptam os dentes 25 da blindagem contra explosões; depois de baixar, a blindagem contra explosões 100 é rodada em tomo do seu eixo de modo que os dentes 25 deslizam para baixo dos respectivos prolongamentos do receptor, bloqueando a blindagem contra explosões 100 na sua posição. Podem-se adoptar outros meios de retenção ou de ligação, incluindo braçadeiras, parafusos, uma anilha de retenção e dispositivos de fixação mecânica soltáveis semelhantes; soldaduras ou adesivos; pesos maciços, elementos resilientes como molas; elementos de absorção de energia como amortecedores de êmbolo ou semelhantes; etc. A Figura 3 representa a extremidade superior da blindagem contra explosão 100, que inclui uma chaminé tubular oca 40 coberta por uma tampa 50 que de preferência é permanentemente fixada na chaminé 40 mas que para ilustração é representada na Figura 3 de maneira explodida e afastada de modo que seja visível a extremidade superior 42 com entalhes da chaminé 40. Os entalhes permitem que o gás se escape do interior da blindagem interior 10. Podem-se usar também estruturas equivalentes tais como orifícios e/ou aberturas que podem ser proporcionadas na tampa 50. A Figura 3 mostra também a flange superior 122 com os seus orifícios de descarga superiores 124, soldada ou solidamente ligada de outra forma à blindagem interior 10 e à blindagem exterior 20. A chaminé 40 prolonga-se para baixo a partir da tampa 50 através da blindagem exterior 20 e através da blindagem interior 10. A chaminé 40 é preferivelmente impermeável dentro da câmara 30 mas porosa dentro do espaço no interior da blindagem intema 10.

Para deflectir o jacto de gás e água dirigido para cima proveniente da explosão, a extremidade inferior da chaminé 40 é preferivelmente tapada com um ΙΟ1 deflector poroso 60. O deflector 60 preferivelmente poroso pode, em vez disso, ser impermeável; é preferivelmente cónico mas podem-se utilizar outras formas menos preferidas especialmente aquelas que incluem superfícies laterais inclinadas, tais como pontas agudas apontadas para baixo, calços, etc. A forma preferida é apontada para baixo, em que “apontado” se refere à existência de uma ponta, ou calço, isto é, compreende espigões e também calços que têm apenas uma única ponta na secção transversal. Estas formas deflectem o jacto para os lados, espalhando o impacto e reduzindo a transferência de quantidade de movimento para a blindagem de protecção contra a explosão. A blindagem contra explosão 100 de acordo com a presente invenção destma-se a utilização na contenção de detonações explosivas que incluem um jacto de líquido tal como resulta de uma explosão subaquática. Na estrutura apresentada como exemplo da Figura 1 do tipo divulgado em USP 5 328 403, um tanque de retenção T é cheio com água W e contém uma carga explosiva E. Quando a carga explosiva E detona, gases e o jacto de água são dirigidos para cima para ficarem contidos pela blindagem de acordo com a invenção.

Os orifícios 11 na blindagem interior 10 ajudam a reduzir o impacto sobre a blindagem exterior 20, absorvem a energia de explosão e contêm a água na sua maior parte dentro da blindagem interior 10 de modo que a água escorre directamente para baixo para o tanque de armazenagem T. A água que esguicha através dos orifícios 11 para a câmara 30 escorrerá através dos orifícios 125 existentes na flange inferior 121 e através dos orifícios 124 existentes na flange 122.

Os termos “superior”, “inferior”, etc. descrevem a forma de realização preferida em que a explosão ocorre num recipiente inferior mas por outro lado

destinam-se apenas a uma referência conveniente e não limitam a invenção a qualquer orientação. A invenção funciona independentemente da gravidade ou da orientação, visto que as forças, pressões, etc. resultantes de uma explosão são muito maiores do que as da gravidade. Por exemplo, se o aparelho fosse montado numa centrífuga, a terminologia gravitacional não seria estritamente rigorosa mas apenas descritiva; se a água fosse substituída por um gel, o aparelho podia ser voltado em qualquer direcção, mesmo na posição invertida. A blindagem interior pode incluir aberturas de qualquer forma, com qualquer distribuição de tamanhos e pode compreender uma malha, ligação de cadeia ou estrutura semelhante, ou ser reforçada ou suspensa de um invólucro exterior; uma caixa formada por elementos discretos unidos tais como barras ou tubos; uma estrutura semelhante a favos de mel de túbulos localmente alinhados geralmente radiais em relação à direcção da detonação; e combinações destas e de outras estruturas funcionalmente equivalentes, bem assim como a forma de realização preferida ilustrada de um invólucro rígido com perfurações. O invólucro exterior pode ser de qualquer forma e pode incluir materiais convencionais de absorção de choque ou estruturas deflectoras adicionais ou anti--esguichos na sua superfície interior. A aplicabilidade industrial é a contenção de explosões. O problema resolvido pela invenção é a contenção de jactos de água provenientes de explosões. A descrição que se acaba de fazer das formas da realização específicas revela tão completamente a natureza geral da invenção que quaisquer peritos podem, aplicando conhecimentos correntes, facilmente modificar e/ou adaptar essas formas de realização especificas para várias aplicações sem necessidade de experimentação 12 e sem afastamento do conceito geral e, portanto, essas adaptações e modificações devem e pretende-se que estejam compreendidas dentro da significação e da gama de equivalentes das formas de realização divulgadas. Deve compreender-se que a fraseologia ou a terminologia empregadas na presente descrição se destinam simplesmente a descrever e não a limitar a invenção.

Lisboa, 18 de Setembro de 2000

Claims (15)

1. Reivindicações 1. Um dispositivo de contenção de jactos de água-gás provenientes de explosões subaquáticas e particularmente para conter um jacto de gás e água provocado por uma explosão proveniente da parte de baixo da blindagem contra explosão (100), caractenzado pelo facto de compreender: * uma blindagem interior porosa (10) que tem uma extremidade inferior aberta e uma extremidade superior fechada, * uma blindagem exterior não porosa (20) ligada à e rodeando a blindagem interior (10), e * um espaço (30) entre a blindagem interior (10) e a blindagem exterior (20) por meio do que o gás do jacto da explosão se escapa mais facilmente através da blindagem interior (10) do que a água do jacto da explosão.
2. 2. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 1, compreendendo meios inferiores de retenção (R, 25) para conservar a blindagem contra explosão (100) numa posição fixa por cima de um banho de líquido (W) em que se deve realizar uma explosão.
3. 3. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 2, no qual os meios de retenção incluem uma borda anular (25) que se prolonga para fora a partir da referida blindagem interior (10).
4. 4. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 1-3, que compreende uma chaminé (40) para a descarga de gás proveniente do mencionado dispositivo de contenção.
5. 5. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 4, em que a chaminé (40) é pelo menos parcialmente porosa.
6. 6. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 4 ou 5, em que a chaminé (40) inclui um deflector de água apontado para baixo (60) dentro da blindagem interior (10).
7. 7. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 6, em que o deflector de água (60) compreende meios para dispersar radialmente o jacto de gás e água que se move para cima.
8. 8. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 6 ou 7, em que o deflector da água (60) é poroso.
9. 9. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 6-8, em que o deflector da água (60) é geralmente cónico.
10. 10. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 4-9, em que a chaminé (40) inclui uma extremidade superior coberta com uma tampa (50), tendo a extremidade superior da chaminé (40) e a tampa (50) uma folga entre si para o gás se escapar do dispositivo de contenção da água através da chaminé (40).
11. 11. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 1-10, em que a blindagem interior (10) e a blindagem exterior (20) têm uma forma cilíndrica com uma cúpula.
12. 12. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 1-11, em que o espaço (30) inclui uma folga de espessura substancialmente constante entre a blindagem interior (10) e a blindagem exterior (20).
13. 13. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 1-12, em que as blindagens interior e exterior (10, 20) são 3 concêntricas e unidas por meios conectores que incluem pelo menos uma flange (121, 122) que liga a blindagem interior (10) e a blindagem exterior (20).
14. 14. O dispositivo de contenção da água de acordo com a reivindicação 13, que compreende furos de descarga (124, 125) na flange (121, 122).
15. 15. O dispositivo de contenção da água de acordo com qualquer das reivindicações 1-14, em que a blindagem interior porosa (10) compreende uma área da superfície que inclui aproximadamente 20% de aberturas atravessantes (11). Lisboa, 18 de Setembro de 2000

    Resumo “Deflector de água para jactos de água-gás provenientes de explosões subaquáticas” Uma blindagem de protecção contra detonações explosivas tem duas partes ligadas, uma blindagem interior porosa (10) rodeada por uma blindagem exterior impermeável (20). A blindagem interior (10) tem uma extremidade inferior aberta para absorver um impacto explosivo de água e gás como acontece numa explosão subaquática. A blindagem interior (10), cuja área é constituída por cerca de 20% de orifícios (11), bloqueia a maior parte do líquido não o deixando entrar para o espaço (30) entre as duas blindagens mas o gás passa facilmente através dos orifícios (11) para igualizar a pressão através da blindagem interior (10). A blindagem pode incluir uma chaminé (40) na extremidade superior para libertar o gás e uma peça de retenção inferior para evitar que a blindagem seja atirada para cima.

    Lisboa, 18 de Setembro de 2000

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