[发明专利]一种自动循环水幕衰减爆炸毁伤系统

说明书

本发明属于爆炸防护领域，具体涉及一种自动循环水幕衰减爆炸毁伤系统。包括通道，安装在通道内的传感器，用于在通道内生成水幕的多个水幕生成装置，供水装置，回收装置和控制柜；水幕生成装置包括箱体，网膜，分流板和支架；支架包括关于箱体长轴线对称分布的两个分支架，两个分支架形成的通道为漏斗型，分流板上方设有网膜，漏斗型通道固定宽度部分均布有多个竖直放置的分流板，水流经过网膜与分流板后由湍流转捩为层流，最终从水幕生成装置流出后能形成稳定、平缓、连续不断的水幕。本发明的系统能够生成均匀、稳定、持续不断的水幕，衰减爆炸冲击波、降低环境温度、阻挡火焰、可燃性与有毒气体传播。

技术领域

本发明属于爆炸防护领域，具体涉及一种自动循环水幕衰减爆炸毁伤系统。

背景技术

爆炸是广泛存在于自然界与人类活动中的一种物理的或化学物理的过程，例如地震、自然界的雷电、弹药爆炸、高压蒸汽锅炉爆炸、矿坑瓦斯爆炸等。爆炸在极短的时间内生成高压气体或被瞬态加热气化的物质对周围介质做功，以及发出各种能量辐射等对目标产生破坏作用。合理地利用爆炸现象能助力国防力量的发展与工业的进步。然而，爆炸也会对己方带来极大的威胁。例如，弹药在生产运输或使用过程中意外事故带来的爆炸；存放的危险品因为意外事故发生燃烧或者爆炸等。因此，研究各种爆炸防护技术，降低爆炸对设施、装备和人员的毁伤具有重要意义。

常见的爆炸防护方法包括：加强重点结构的强度、在薄弱地区设计开口、传统的触发抑制系统、利用水介质抑制爆炸。大量的研究表明，水介质在衰减爆炸毁伤效果方面展现了显著的效果。例如，在爆炸物附近放置一定量的水，与没有放置水相比，爆炸产生的冲击波幅值与冲量遭到显著降低，衰减率达50％以上，环境温度也迅速降低。水介质通过以下几种方式削弱爆炸毁伤效果：冲击波在与水介质相互作用时发生能量转移，一方面，水介质获得一定速度并产生位移，将冲击波能量转换为水介质动能；另一方面，由于冲击波对水做功与液体介质的不稳定性，水介质会发生破碎与雾化，使水表面积急剧增加，使冲击波能量转换为水介质表面能。危险品爆炸时除了产生空气冲击波，往往会产生火焰并释放大量热量，而水具有较高的蒸发潜热，据计算，1kg的水蒸发潜热高达2.25MJ，由于水介质在冲击波作用下发生破碎与雾化，使水介质表面积增大，加快了蒸发速率，因此水介质能迅速而高效地吸收爆炸释放的热量。

根据水介质的布置形式，水介质抑爆结构可以分为以下几种形式：

1.将水介质放入一定结构的容器之中形成对危险品的完全包覆。这种抑爆形式对危险品的包装与存储提出了更高的要求，否则容易导致危险品受潮或浸水。

2.在刚性墙表面安装盛水容器(如水袋，塑料夹层)，在容器内灌满水，在刚性墙表面形成水墙，这种抑爆形式本质上仍然是刚性墙，只不过在表面附上一层水层，虽可以减小刚性墙在冲击波作用下的变形与损伤，但应用到具体使用环境中，此种抑爆形式仍然需要安装固定在使用环境中，使用方式并不灵活。

3.利用喷头形成多层水幕对危险品造成分隔。专利CN 111997678 A描述了一种隔爆水幕装置和隔爆方法，主要包括用于监测爆炸冲击波的传感器、水幕形成装置、控制系统启动的控制装置。当冲击波传感器检测到冲击波产生，控制装置开启控制阀，使水源进入所述水幕形成装置中。该发明采用的传感器监测的是冲击波信号，但冲击波作为爆炸的主要破坏手段，其运动速度往往高达数个马赫，破坏结构的过程的时间尺度为微秒或毫秒级，当传感器检测到冲击波信号时，控制系统在启动水幕形成装置前冲击波已经完成作用过程，因此靠监测冲击波信号来启动水幕形成系统的方式是不合适的；此外，该发明所述的水幕形成装置是利用多个水幕喷头形成水幕，水幕喷头形成的水幕宽度窄，流动紊乱，在离喷头较远处水幕将会分散开，无法形成完整的水幕，冲击波在经过水幕会发生绕射，防护效果十分有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动循环水幕衰减爆炸毁伤系统，能实现危险品爆炸预警、衰减爆炸冲击波、降低环境温度、阻挡火焰、可燃性气体、有毒气体传播，同时不会阻碍人员撤离和设备转移。