水下中空结构物内爆试验方法研究
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水下爆破实施方案一、前言。
水下爆破是一种在水下进行的爆破作业,通常用于水下障碍物的清除、水下建筑物的拆除以及水下管道的铺设等工程。
水下爆破作业具有复杂性和危险性,因此需要严格的实施方案来确保安全和效率。
本文将针对水下爆破实施方案进行详细介绍。
二、水下爆破前准备工作。
1. 调查水下环境,在进行水下爆破前,需要对水下环境进行全面的调查和评估,包括水下地形、水流情况、水下障碍物等,以确保爆破作业的安全性和可行性。
2. 确定爆破目标,根据调查结果,确定爆破目标的位置、形状、材质等特征,为后续的爆破设计提供必要的数据支持。
3. 制定爆破方案,根据爆破目标的特点和实际情况,制定详细的爆破方案,包括爆破点的选择、爆破药剂的使用、引爆装置的设置等。
三、水下爆破实施步骤。
1. 准备工作,在进行水下爆破前,需要进行充分的准备工作,包括准备爆破药剂、引爆装置、防水设备等,并确保所有设备的正常运行和使用。
2. 下水作业,将爆破人员和设备下水,进行水下爆破作业前的最后检查和准备工作,确保所有人员和设备的安全和稳定。
3. 爆破实施,根据制定的爆破方案,进行爆破作业,确保引爆装置的准确设置和爆破药剂的正确使用,以达到预期的爆破效果。
4. 安全撤离,在爆破作业完成后,进行安全撤离工作,确保所有人员和设备的安全撤离水下作业区域,避免意外发生。
四、水下爆破注意事项。
1. 安全第一,在进行水下爆破作业时,安全永远是第一位的,所有工作人员都必须严格遵守安全操作规程,确保自身和他人的安全。
2. 环境保护,在进行水下爆破作业时,需要注意保护水下环境,避免对水下生态系统造成不可逆的影响,尽量减少爆破作业对水下环境的影响。
3. 合理利用资源,在进行水下爆破作业时,需要合理利用资源,减少浪费,提高工作效率,确保爆破作业的经济性和可持续性。
五、结语。
水下爆破作业是一项复杂而危险的工程,需要严格的实施方案来确保安全和效率。
只有在严格遵守操作规程和注意事项的前提下,水下爆破作业才能顺利进行,取得预期的效果。
水下爆炸瞬态水动力学效应研究一、水下爆炸瞬态水动力学效应概述水下爆炸是一种复杂的物理现象,涉及到水介质中的爆炸波传播、水动力响应以及结构物的冲击效应。
随着海洋工程、事应用以及深海资源开发等领域的发展,水下爆炸瞬态水动力学效应的研究显得尤为重要。
本文将从水下爆炸的基本特性、影响因素及其在不同应用领域中的作用等方面进行探讨。
1.1 水下爆炸的基本特性水下爆炸是指在水介质中发生的爆炸现象。
与陆地爆炸相比,水下爆炸具有独特的传播机制和效应。
爆炸波在水介质中的传播速度和衰减特性与空气介质有显著差异,主要表现为爆炸波的传播速度更快,衰减更慢。
此外,水下爆炸还会产生复杂的压力波、温度波和速度波,这些波动对周围环境和结构物产生显著影响。
1.2 水下爆炸的影响因素水下爆炸的效应受到多种因素的影响,主要包括爆炸物的性质、爆炸深度、水介质的物理特性等。
爆炸物的性质决定了爆炸波的初始能量和传播特性,而爆炸深度则影响爆炸波的传播路径和衰减过程。
水介质的密度、弹性模量和粘滞性等物理特性也对爆炸波的传播和效应产生重要影响。
1.3 水下爆炸的应用领域水下爆炸在事、海洋工程、深海资源开发等多个领域有着广泛的应用。
在事领域,水下爆炸效应的研究有助于提高潜艇的隐蔽性和生存能力,同时也对水雷的布设和清除具有重要意义。
在海洋工程领域,水下爆炸效应的研究有助于评估和预防海洋设施在极端条件下的安全风险。
在深海资源开发领域,水下爆炸效应的研究则有助于提高资源开采的效率和安全性。
二、水下爆炸瞬态水动力学效应的理论研究水下爆炸瞬态水动力学效应的理论研究是理解其复杂现象的基础。
通过数学模型和数值模拟,可以深入分析爆炸波在水介质中的传播机制和效应。
2.1 数学模型的建立建立水下爆炸瞬态水动力学效应的数学模型是研究其传播机制的关键。
常用的数学模型包括流体动力学方程、热力学方程和物质守恒方程等。
这些方程描述了爆炸波在水介质中的传播过程,包括压力波、温度波和速度波的生成和传播。
浅析水下爆破施工技术在航道中的应用1. 引言1.1 引言水下爆破施工技术是一种在水下进行爆破作业的专业技术,广泛应用于航道清障、水下隧道开挖等工程领域。
随着航道交通的日益繁忙和水下工程的不断发展,水下爆破施工技术也逐渐成为工程建设中的重要环节。
本文将对水下爆破施工技术在航道中的应用进行浅析,通过对水下爆破施工技术概述、优势、具体应用案例、操作流程和安全措施的介绍,旨在深入探讨该技术在航道工程中的实际应用及其重要性。
在现代工程建设中,水下爆破施工技术已经成为处理水下障碍物、加快工程进度、提高施工效率的重要技术手段。
通过本文的介绍,读者将更加深入了解水下爆破施工技术的作用和应用,为相关领域的工程师和研究人员提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 水下爆破施工技术概述水下爆破施工技术是一种在水下进行爆炸作业的施工方法,通常用于在航道中清除障碍物或开挖淤泥。
这种技术可以应用于各种水下工程,如航道维护、堤防修复和水下管道安装等。
水下爆破施工技术通常包括以下几个步骤:首先是选择合适的爆破药物和工具,根据水下环境和爆破目标的不同,选择合适的爆破药物和工具至关重要。
其次是确定爆破目标区域,根据工程要求和实际情况确定爆破目标区域。
然后是布置爆破药物和工具,将选定的爆破药物和工具放置到爆破目标区域。
接下来是引爆爆破药物,经过精确计算和控制,引爆爆破药物,完成爆破作业。
最后是清理爆破现场,将爆破后的碎石和残留物清理干净,保证水下环境的整洁和安全。
水下爆破施工技术是一种高效、快速且精准的施工方法,可以有效解决航道中的障碍物清除和淤泥开挖等问题,为水下工程的顺利进行提供了有力支持。
2.2 水下爆破施工技术的优势1. 高效性:水下爆破施工技术可以在水下进行作业,避免了需要将水体抽干或进行其他复杂的工程准备工作,节省了大量时间和人力成本。
2. 精准性:通过水下爆破技术,可以精确控制爆破的位置、方向和范围,确保施工的准确性和精度,避免了因施工误差导致的问题。
水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究刘晓欧 尹韶平 严光洪西安精密仪器研究所水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究The structural dynamics research of the ring-stiffened cylindrical shell under the shock of underwater explosion刘晓欧 尹韶平 严光洪(西安精密仪器研究所)摘要:水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究对于水下航行器设计具有重要的指导意义。
本文以MSC. Dytran有限元计算分析软件为平台,建立了环肋圆柱壳体结构的有限元计算模型、炸药模型以及水域模型,并进行了仿真计算,得出了炸药水中爆炸形成的冲击波的传播和作用过程,以及冲击波作用在圆柱体上的动态响应过程,分析了不同距离起爆炸药对圆柱体动态响应的影响。
证明了应用MSC.Dytran计算水下爆炸结构响应工程上的可行性。
关键词:MSC.Dytran;水下爆炸;冲击波;结构响应;Abstract:It is very important to research the structural dynamics of thering-stiffened cylindrical shell under the shock of underwater explosion for the design of underwater vehicle. Based on the finite element analysis software MSC. Dytran, with the ring-stiffened cylindrical shell model, explosive model, water model, this paper calculated the course of the blast of explosive , the shock response of the cylindrical shell, and analyzed the effect of different explosion distances.It shows that the calculation of the structural dynamics of the ring-stiffened cylindrical shell under the shock of underwater explosion with MSC.Dytran is viable in engineering.key words:MSC.Dytran; underwater explosion; shock wave; response of structure1 引言环肋圆柱壳体广泛应用于各种结构,特别是水下航行体,主要是几段环向加筋圆柱壳体由楔环联结而成,因此水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究对于水下航行器设计具有重要的指导意义。
水下炸礁爆破施工工艺探讨作者:刘剑跃素琴来源:《城市建设理论研究》2013年第15期摘要:水下炸礁爆破工程爆破环境差,工程地质结构复杂,对爆破技术要求高,爆破的成功实施,对河道的防洪、泄洪、和运输同行能产生积极的、良好的效果。
关键词:水下炸礁爆破;施工工艺中图分类号: TV139.2+34 文献标识码: A 文章编号:引言近年来,随着我国经济的迅猛发展,水运基础建设项目日益增加,水下礁石爆破工程施工需求量也不断增大。
与陆上爆破相比较,水下爆破在水文、气象、环境、地质等施工条件方面有着很大的差异,水下钻孔爆破施工的作业环境变得更加复杂和困难。
本文以广西钦州港鹰岭作业区为例,对水下炸礁爆破施工工艺进行探讨。
1.工程概述本工程为中国石油广西石化公司1000万吨/年炼油工程的专用配套码头工程,位于广西钦州港鹰岭作业区东南端的天昌油码头与钦州电厂煤码头之间。
经地质钻探及开挖情况,在所建泊位的港池内有部分区域地层为岩石地层,须进行爆破才能开挖至设计标高。
根据现场勘察及工程的施工技术要求结合我司施工机械技术参数,编制本水下炸礁施工组织设计。
2.工程施工特点2.1本工程炸礁量少,施工区范围小,各施工船舶相互干扰大。
2.2施工受南风影响较大,吹南风达到4-5级时有就会有1~2米的涌浪,会对施工造成很大的困难;6级风以上无法施工。
2.3岩面标高在11米~13米之间,落差不大;但是部份岩层表面有粗砾砂、碎石和卵石,钻孔需注意处理夹钻及保护钻杆。
2.4炸礁工程与中国石油广西石化公司1000万吨/年炼油码头工程同在施工,周边施工船舶较多及进出港船舶穿插往来,施工环境复杂,起爆时应做好安全警戒工作,并确认安全距离。
2.5施工地质为强风化、中风化岩,为粉质砂岩结构。
3.施工方法3.1施工潮位的测设与观测根据现场实际情况,选择好便于观测潮位的位置,利用水准仪测设好潮位观测尺。
并使零潮位与潮位观测尺的零读数相吻合,以便于通过观测水尺读数就能直接知道潮位的变化。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过模拟潜水内爆炸现象,研究爆炸对潜水器及周围环境的影响,为潜水器设计和安全防护提供理论依据。
二、实验背景随着深海探测技术的不断发展,潜水器在深海探测任务中发挥着越来越重要的作用。
然而,潜水器在深海作业过程中,面临着来自水压、生物、物理等多种风险。
其中,潜水器内部爆炸事故一旦发生,将对潜水员的生命安全造成极大威胁。
因此,研究潜水内爆炸现象,提高潜水器安全性能具有重要意义。
三、实验内容1. 实验材料(1)潜水器模型:采用1:10比例的潜水器模型,模拟实际潜水器结构。
(2)爆炸装置:选用TNT炸药作为爆炸源。
(3)传感器:包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器等,用于监测爆炸过程中的各项参数。
(4)实验水池:模拟深海环境,水池深度为10米。
2. 实验步骤(1)将潜水器模型放入实验水池,确保其稳定性。
(2)在潜水器模型内部安装爆炸装置,确保爆炸源位于潜水器中心位置。
(3)将传感器连接至潜水器模型,并对传感器进行校准。
(4)启动爆炸装置,记录爆炸过程中的各项参数。
(5)观察潜水器模型及周围环境的损坏情况。
四、实验结果与分析1. 爆炸过程实验过程中,爆炸装置成功引爆,爆炸瞬间潜水器模型发生剧烈振动,压力、温度、加速度等传感器数据迅速上升。
爆炸过程中,潜水器模型周围水花四溅,实验水池水面出现大量气泡。
2. 潜水器模型损坏情况爆炸后,潜水器模型出现以下损坏情况:(1)壳体出现裂缝,部分区域出现变形。
(2)内部仪器设备损坏,部分部件丢失。
(3)模型周围水花四溅,实验水池内出现大量气泡。
3. 爆炸对周围环境的影响爆炸过程中,潜水器模型周围水花四溅,实验水池内出现大量气泡。
爆炸产生的冲击波对周围环境产生一定影响,但未对实验水池其他设施造成损坏。
五、实验结论1. 潜水内爆炸会对潜水器结构造成严重损坏,影响潜水器内部仪器设备正常运行。
2. 爆炸产生的冲击波对周围环境有一定影响,但未对实验水池其他设施造成损坏。
第36卷第3期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.36 No. 3 2017水下中空结构物内爆试验方法研究黄治新喻敏\杜志鹏2,李营秦中华3(1.武汉理工大学交通学院,武汉430063;2.海军装备研究院,北京102401 ;3.中国科学院高能物理研究所,北京100049)主商要:通过对直径3m、长5 m的钢制压力罐内水域上方空气加压,进行0.5 MPa水域环境下的光电倍增管内爆 试验。
在压力罐内壁粘贴声阻抗较小的橡胶层,能有效减小钢制壁面反射冲击波对内爆试验结果的影响,通过压力罐视 窗提供的大功率灯光,为高速摄像机提供光源。
在压力罐中进行0.5 MPa水域环境下光电倍增管内爆试验得到了和理论 研究一致的冲击波压力时域曲线,拍摄到清晰的光电倍增管内爆过程,该研究内容为水下中空结构物内爆提供了一种较 好的试验方法。
关键词:压力罐;内爆;试验方法;冲击波;高速摄影中图分类号:TH212;TH213.3 文献标志码:A DOI:10.13465/ki.jvs.2017. 03. 005Implosion test method for underwater hollow structuresHUANG Zhixin ,2,YU Min , DU Zhipeng1, LI Ying1,2,QIN Zhonghua(1. School of Transportation Wuhan University of Technology, Wuhan 430063 , China;2. Naval Academy of Armament, Beijing 102401, China;3. Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049,China)Abstract:By compressing air above water in a pressure tank,a photo multiplies tube underwater implosion test was conducted at0.5 MPa hydrostatic pressure.The pressure tank was made of steel with its diameter of3 m and its length of 5 m,and its inner wall was stuck with a layer of low acoustic impedance rubber material to reduce effectively the influences of the reflection shock wave at the inner wall surface on the implosion test results.By providing high-power lighting through the PMMA window of the pressure tank,a high-speed camera recorded the implosion test process clearly. It was shown that the pressure curve in time domain of shock wave in the underwater implosion test agrees well with that of theoretical study.The study results provided a good implosion test method for underwater hollow structures.Key words:pressure tank;implosion;test method;shock wave;high-speed camera在深水环境下工作的中空结构物,外表面承受高 静水压力载荷,当结构物壳体的应力超过屈服强度、屈曲强度或抗拉强度时会发生内爆[1]。
内爆过程持续时 间在毫秒量级,结构物壳体被压溃塌陷,流场静水压力 转化为流体动能,水流压缩结构至最小限度时,会发生 水锤型的冲击,水流动能转化为冲击波压力对周围结 构造成破坏。
水下结构物内爆最典型事故是2001年日本“超级基金项目:国家自然科学基金(10672181)收稿日期:2015 -11 -09修改稿收到日期:2016-01-11第一作者黄治新男,硕士 ,1990年生通信作者喻敏女,博士,副教授,1977年生E-mail : Dilysyuwy@ 163. com 神同”中微子实验站约7 000个光点倍增管连锁发生内 爆;2014年美国深海科研潜艇“捏柔斯”号在执行深海 10 000 m作业时发生内爆。
随着基础物理领域科研探 索、海洋领域的深海开发和海军装备的研发,中空结构 物在深水环境下内爆机理,已经引起了国际广泛关注。
研究水下中空结构物内爆机理最直接有效的方法 是开展相关结构物的内爆试验,用高速摄像机记录内 爆过程的直观图像,压力传感器记录内爆冲击波压力 时域特征,结合高速摄影和压力时域数据分析内爆机 理。
但是,开展水下结构物内爆试验存在很多技术难 点。
水下结构物的内爆大多发生在深水环境中,水下 结构物和测量设备难以固定,深水环境缺少光线,高速 摄像机无法拍摄到内爆过程,内爆产生的冲击波对高28振动与冲击2017年第36卷速摄像机有很强的破坏作用。
因此,水下结构物的内爆试验研究是在有限水域中进行的。
DIWAN等[2]在0.69 MPa的静水压力罐中进行了两次光电倍增管内爆试验,测量了内爆过程中压力数值,拍摄了内爆过程高速摄像,但高速摄像清晰度不够。
:GISH等[3]在压力罐中进行了水下金属圆柱壳的内爆试验,对比了圆柱壳长度、直径和厚度对冲击波的 影响9TURNER[4]进行了一系列的薄壁铝合金管的水 下内爆试验,内爆后铝合金管呈现为平坦的双瓣压溃 塌状态。
PINTO等[5]在压力容器中进行了碳纤维增强 环氧树脂复合材料管的水下内爆试验,研究了不同结 构形式下的内爆冲击波压力特征,评估其破坏潜力。
2007年美国水面作战中心[6](NSWC)提出未来潜艇外 携设备可能发生内爆,产生冲击波对潜艇壳体造成破 坏,并资助了水下圆柱壳内爆试验研究。
在水声领域 中为了方便、安全地获得标准的水声信号,近期研究采 用玻璃容器内爆代替水下爆炸的方法[7]。
虽然国外进 行了关于水下中空结构物内爆试验,但对于水下结构 物内爆的试验装置设计原理的相关研究却比较少e 本文根据应力波原理[S1,采用在大型钢制压力罐 内壁贴低声阻抗橡胶层,减小反射冲击波对试验结果 的影响;对压力罐中水域上方预留空气加压,使水域维 持较高静压力;在压力罐壁开设有机玻璃视窗,从视窗 口提供大功率灯光,为高速摄像机拍摄提供光线。
用 该试验方法进行0.5 MPa水域环境的光电倍增管内爆 试验,测量得到内爆过程冲击波压力数据,拍摄内爆过 程高速摄像。
1试验1.1试验装置水下结构物内爆试验装置是直径为3 m,长度为 5 m,壁厚0.03 m的圆柱形钢制压力罐,内部设有工作 平台和压力传感器,如图1所示e在压力罐内壁铺设 厚度为0.03 m的橡胶,在顶部和两侧面开设有机玻璃 视窗,有机玻璃厚度为〇.〇5 m,通过有机玻璃视窗,为 试验提供大功率光源,在侧面中间斜向上视窗位置安放高速摄像机,在顶部设有加水和加压阀,在封头的一 端设有密封门,密封门可以开启,便于进人压力罐安装 中空结构物,试验时保持密封。
在进行内爆试验时,向压力罐内加水,保证试验过程中水深完全覆盖PCB压 力传感器,并在水域上方预留一定体积的空气,向压力 罐内空气加压,使水域静压力增大到水下结构物发生 内爆时的深水环境压力Q图1试验装置示意图Fig. 1Schematic diagram of thetest apparatus1.2试验原理根据应力波理论,当人射弹性波扰动A q到达两 种声阻抗不同的介质接触界面时,分别向两种介质中 传播反射扰动和透射扰动A&,如图2所示。
介 质的接触界面上两侧经反射、透射后质点速度相等,应 力相等,人射扰动A q、反射扰动、透射扰动之间的关系为:Ao-i A〇-r A〇-t…_ -(1)Poco Poco PlC\A〇-!+ A<tr= A<tt(2)式中:P。
为介质0密度;c。
为介质0中波速;。
为介 质〇的波阻抗;A为介质1密度;q为介质1波速;为介质1的波阻抗。
由式(1)、式(2)得:A<tt= T A a1,\crR=(3) T = 2/(1 +n),F = (1 - n)/(l + n),^ = Poco,P ici⑷式中:分别为透射因素和反射因素;〃为波阻抗比。
由式(3)和式(4)知,如果,^ >1,则F<0,此时入射冲 击波会在界面上向介质〇反射稀疏波,并向介质1传 入透射冲击波。
图2弹性波在不同材料中的透射和反射Fig. 2 Transmission and reflectionof elastic waves in different materials以上分析均是以弹性波为例,需要说明的是波在 两种介质交界面上的透、反射的规律从定性的角度讲 对任何类型的波也都是成立的《在压力罐内壁贴有3 cm厚度的橡胶层,橡胶密度第3期黄治新等:水下中空结构物内爆试验方法研究29p=930 kg/m3,冲击波在橡胶中的传播速度约为C l.= 0•046 km/s;水的密度p = 1 000 kg/m3,冲击波在水中 传播速度约为= 1. 48 km/s;钢的密度仏=7 850kg/m3,冲击波在钢中传播速度约为cs =5. 19 km/s。
在水和橡胶的交界面波阻抗比为=35. 6、\/w = 0.028 9;橡胶和钢壁的交界面阻抗比为:= (PlA.)/ (PsC s) =0-001 〇假设内爆产生的冲击波传播方向和材料界面垂 直,在水和橡胶界面会反射稀疏波,从水中透射进入橡 胶中的冲击波A c tt =0. 054 6A q,在橡胶和钢壁界面 反射的冲击波=0. 998A心=0. 054 49A q,从橡胶 中透射进入水中的冲击波=0. 。
因此,添加橡胶层后,压力罐内壁橡胶层反射冲击波仅为入射冲击波A c tt的0. 106倍,反射冲击波压力值得到 了大幅度降低。
水下中空结构物被压溃瞬间,会形成高速向压缩 方向运动的水流,导致水域局部压力突然降低而形成 空化现象。