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中农力强分享水下爆破与切割技术案例

  摘要: 水下爆破切割装置的技术指标是为了适应军用水下机器人的要求而制定的,其爆破对象及使用方式都具有其特殊性。对使用水深范围、引爆方式稍做修改,可以满足不同场合的需要,使其具有更广阔的应用空间。

  关键词: 水下爆破;聚能定向;切割装置

  1 水下爆破切割装置工作原理及系统构成

  1.1 爆破切割装置的工作原理 简单来说,爆破切割装置是通过水下机器人或者是蛙人送至水面以下,之后将其放置在任务目标钢索或者是锚链处,放置完成之后将设备内配备的保险去除掉,结束上述工作然后迅速逃离至爆破的范围之外。等原先潜入水底下的机器人或者是蛙人顺利回到此次返回到此次任务的主控制船体后,按照规定,有规律的往水下投放两颗手榴弹,这里需要注意的是两颗手榴弹投放时间之间需要一定的间隔。之后经过手榴弹在水底的信号传送,爆破装置接受信号之后爆破,到这里整个爆破切割工作就全部结束了。

  在把爆破切割装置放置到需要作用的地方并将其配备的保险去除掉之后,水底压强开关就进行作业,整个爆破切割装置就正式投入到了运行的状态中。接受引导信号线路被接通并进行作业流程,这个时候整个爆破切割作业开始计时。在图1中t1这期间是机器人或者是蛙人离开工作区域的时间,这个时间的设置要足够,以确保机器人或者蛙人安全不受爆破损害。这段时间内,该装置内的信号接收引导线路保持待机,不会接收传送任何的爆破讯号。在图1中 t2这期间是手榴弹发出引爆信号进行引爆的环节,这段时间内,线路会结束待机状态投入信号的接收状态,并核实手榴弹发出的讯号,在信号核实确定无误之后,实施爆破指令,完成爆破切割工作。当整个t2阶段完成的时候,也就是在T2处,是整个装置的爆破期限。也就是说不管信号接收引导线路是不是已经接收到正确的爆破指令,该装置在这个时候都要完成爆破工作。t1时间段和t2时间段不是固定不变的,结合工作开展的实际需求可以进行设置调整。

  1.2 爆破切割装置系统组成

  ①捕捉夹持结构。这一结构最关键的就是捕捉杆以及自锁弹簧这两个部分,通过这一结构的设置能够让整个爆破装置平稳的放置在不超过30毫米的索链之,同时完成自动的锁定工作,有效的解决因为水流过猛或者是风浪过大造成的爆破装置滑脱的问题。在通过机器人放置爆破装置的时候,当这一结构不仅将装置送至所设定的爆破目的地,同一时间还自助的完成和机器人的分离作业。②引信。在爆破切割装置中所使用的信号引导方式是水下压强、水质声音传导、电子原件相搭配,主要有发火装置以及信号引导线路这两个大的结构。其中发火装置包括的零件有控制水下压强的开关、机械保险以及聚能扩爆等,它不仅可以实现连接线路,传送引爆指令,同时也是整个爆破作业中所需的重要部分。引信电路包括的零件有声音接受传递感应器、爆破指令处理器和控制线路,它在整个爆破作业中主要用于爆破时间延迟、引爆信号接收和引爆主装药等。③爆破体。一般情况下爆破体包括放置药物的结构、聚能罩以及引爆所用药物。爆破切割装置所用的药物放置在一个由金属质地围城的空间里,这个空间的密闭性良好,配置了聚能罩以及爆破所用的B类药物,在引信装置扩爆药柱的作用下,炸药被引爆,之后在聚能罩的作用下,出现爆炸冲击力,最终实现目标物被顺利切割。

  2 水下爆破切割装置关键技术

  2.1 水密壳体材料选择 在图2中能够很明显的显示出,在捕捉结构把作业中切割目标夹住之后,目标物就和聚能定向爆破体被筒体阻隔开来,通常情况下叫做爆破面。刚开始的时候,在材料的选择环节,一度考虑玻璃钢用作水密壳体的制作中,不过因为爆破面的外部形态不好控制,便放弃这一方案改用金属材料,放置在玻璃钢材质的壳体内部,因为加工技术有限,并未实现很理想的效果。经过多方面的考量测试,发现了硬铝合金这一材质,这种材质在制作中极易控制成形,并且符合水下爆破要求标准,更重要的是因为其密度较小,有效的控制了整个爆破切割装置的质量,在机器人携带装置到水底的时候更加的便利。

  2.2 聚能定向爆破技术 聚能定向爆破技术是水下爆破切割装置的关键技术之一。根据本切割装置的使用需求,将药腔体设计成长方体,前端设有薄弱的爆破面,周壁与爆破面之间的厚度比应严格控制,这样才能将爆炸能量集中在一个设定的方向上,从而大大提高水下爆炸的装药效应。“V”字形聚能罩的罩口紧贴药腔体的爆破面,形成爆破体和目标位置与水隔离的一个密封腔,爆炸所产生的高温高压气体在该密封腔内加速为高温高压冲击波。由于设置了密封腔,增大了冲击波的穿透力,而且方向进一步受到了控制,更有利于达到线状切割效果。

  2.3 安全与可靠性设计 水下切割爆破装置属于危险性爆炸物品,而且还要利用蛙人或水下机器人进行布放,因此其安全与可靠性就显得尤为重要。安全套筒可以保证发火装置中的水压开关不会受外力作用而误动作,相当于手榴弹手柄端部的金属旋盖,使用时必须将其拆除。可断销则相当于手榴弹的拉索,在水下爆破切割装置布放到位后,由水下机器人或蛙人解除,在向外拉的过程中,同时解除保险销,在5m以上水深的情况下,在向里施加的水压作用下,水压保险才会打开。

  3 改进设想

  ①扩大使用水深范围。现在爆破切割装置所能使用的水底深度是5-100m,当深度超过5m的时候,才能形成足够的压强,并控制水底压强开关。其实,在水底进行杂物清除、救助等作业的时候,在深度不超过五米的区域,依旧有很多时候需要用到水下爆破切割这一技术,所以,在爆破装置设计的时候可以根据实际需求调整引信体内部水压弹簧和水压膜力的搭配方式或者改善密封壳体的耐压设计等办法,使爆破装置能够适用于更广阔的领域。②改变引爆方式。目前是在一定的时间间隔内通过手榴弹爆炸信号引爆爆破体,主要是便于水下爆破时水下机器人或蛙人离开作业区。在浅水区实施爆破切割时,可以根据水深及应用场合的特点,修改引信电路中的时间参数设置,采用延时引爆(图1中t2=0)方式来引爆引信,节省时间,提高工作效率。③增强爆破威力。现有的水下爆破切割装置装药量为 150g,能切割直径513mm的钢索或链径小于515mm的锚链,这是根据特定的战术技术指标设计的,其爆破原理、引爆方式、结构设计等关键技术都经过了实际应用的检验,在此基础上,可以增加装药量,改变夹持装置和爆破体尺寸,使其爆破威力更大,使用范围更广。

  4 结束语

  综上所述,水下爆破切割装置常用于水下的工作开展,是一种技术功能趋于完善的设备。在该装置中所使用的是聚能定向的爆破技术,这种技术能够降低爆破作业所需的药量,且能够保证设备位于五米到一百米的水下,顺利的完成切割工作。对于这项设备而言,更好的设置其各项参数,能够让它适用于更大的工作领域,更加普及在水下作业当中。

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