專利名稱：水下爆炸引起的水－氣流的水導流器的制作方法
技術領域：
本發明介紹了一種吸收爆炸能量的裝置，更精確地說是一種吸收液體和擴散氣體的爆炸物所形成的混合流的能量，例如水下爆炸所引起的混合流能量。
背景技術：
美國專利5,328,403中介紹了一種利用爆炸裝置引起的沖擊波來弱化鋼制爆炸容器底部燃料的裝置。鋼制爆炸容器被標注為容罐50，其頂端是敞開的。容罐的半球狀底部排列著可被弱化的燃料并且充滿水。爆炸裝置安放于半球的幾何中心并被引爆。沖擊波穿過燃料，使其弱化。
該專利介紹的是一種用于抑制爆炸力及向上噴射的水氣混合流的水力制動罩。現在已發現，爆炸引起的大部分沖擊力與爆炸的副產品及水蒸氣形成的氣泡無關，而實際上是與被擴散氣體向上推動的運動水有關。熱氣體的密度比水的密度小得多，因而它動量也相當小。罩52不將這種動量差別考慮在內，因而它直接考慮的是水的全部沖擊力。正因為這樣，這種罩必須做得比想象的更堅固。進一步地說，由于罩52是截頭圓錐狀的，向上的爆炸水流在圓錐的平面突出處趨向于被集中。被拋過這個大的實心角狀物的水流，被擠入狹窄通道并被突然阻擋。這使得最大瞬間沖擊力變得更大。
另外，這個簡單的截頭圓錐狀的罩52幾乎不能阻止水流飛濺。當這個罩被爆炸流向上推動時，仍然在其中急速飛濺的水流趨于濺出較低容罐和向上升起的罩52之間的狹縫。
發明目的相應地，本發明的目的之一即克服正如上面指出的現有技術中，吸收水下爆炸能量的不足。發明內容本發明提供一個多層爆炸流罩，它能從水平爆炸引起的爆炸流中將水從氣體中分離出來。外罩基本上是不滲透液體的，它罩住了一個可透過液體的內罩。最好內罩有大約20％的表面積開通孔，例如開有圓孔。液體能順暢地通過這些孔。位于內外罩之間是一個環形空腔，這形成了一個緩沖腔。兩罩底部都是敞開的，最好緩沖腔底部也敞開。內外罩的邊緣最好在垂直方向平行，如同軸，以使環形空腔的厚度徑向一致。
內罩內部的空腔正對充滿著水和爆炸物的容罐。當爆炸發生時，向外噴射的氣體推動其上部的水，當其程度達到湍流時，就夾帶著水。多數的水被以非常高的速度拋向內罩。由于水密度大，動量大，因而與氣體相比它很難被折射。當水碰上有孔的內罩上的孔時，它將穿過孔并擊中不可滲透的外罩的內壁。當孔面積大約占內罩表面積的20％時，這意味著外罩承受了如果內罩不存在時所受力的大約20％。
碰撞到內罩堅實表面的氣體被更迅速地折射出去，并被孔處局部較低壓力的驅使，氣體將轉向并急速穿過孔，進入內外罩之間的緩沖腔。一部分的水將被氣體的側向速度推動改變方向，并被帶著穿過孔，但大部分的水仍有相當大的動量，仍將碰擊內罩；于是很大的動量被傳給內罩。由于內罩有一定的伸縮性，并且內罩與外罩內部之間的連接裝置也有一定的伸縮性，這樣動量從沖擊內罩的水傳遞到外罩之間就有一個時間延遲。(在內罩將任何力施加給外罩之前，內罩應該在內部折射并且/或向上移動；由于內罩有相當的質量，因此它的加速將會相對較慢，并且花費一段時間向上移動。)因而，爆炸沖擊將擴散更長的時間，于是作用在外罩和整個罩的安裝構件上的力將較小。
在水-氣流碰擊內罩不久，較大部分易折射的氣體將已進入緩沖腔，而較大部分大密度的水將仍滯留在內罩里。由于氣體能迅速地進入緩沖腔，所以緩沖腔的壓力將很快接近內罩內側的壓力。于是氣體和水穿過內罩孔向外的流動將中止。由于爆炸能量被消散，因而大部分水流仍滯留在內罩里。內罩直徑最好選擇接近于下面容罐的直徑，這樣大部分水流易于跌落回容罐。
與現有技術中的爆炸吸收器相比，罩內氣體和液體的運動被氣體通過孔時產生的摩擦更好地制動。這意味著那時被吸收的全部向上動量與沒有多孔內罩時幾乎一樣，但被支座吸收的能量將更少，因此支座不必做非常堅固。
綜上所述，本發明能減緩容罐噴射出混合流的飛濺，能減弱應被不會滲透的罩體和其支座所吸收的力和能量。實施例本發明的實施例包括一第三部件，安裝在內罩里的折射器，比如可安裝在內罩上部中央。在最佳實施例中，內罩有一個底面邊緣敞開的簡體部分(通常與容罐上部邊緣相接)，并且上部連接一個球頂。由于爆炸沖擊通常向上，因此內罩的上部球頂的頂端承受向上的爆炸水-氣流的沖擊力。折射器具有諸如一個倒置的圓錐(尖端向下)的形狀，使向上沖擊的水和氣轉向。
本發明的倒置圓錐狀折射器與專利403中所介紹的罩52的尖端向上截頭圓錐作用相反。罩52使水-氣流橫向集中，然后在圓錐尖端處使其突然中止。在水和壓縮氣體重新集中向下折射出圓錐的情況下，傳遞給罩52的動量就增加了。相反，本發明倒置的圓錐折射器能將水-氣流擴散，將水-氣流向外折射而碰擊內罩的內壁。由于被折射的水-氣流輻射狀向外的動量部分不能抬起爆炸流罩，所以這就減弱了水-氣流向上的力；向外的氣流能在內罩壁上上下飛射，這就能抵消這些輻射狀水流的水平動量。
相反，罩52中由于水-氣流被集中，水-氣流困在了尖部向上的圓錐內而不能向下濺出。在本發明中，壓盤上的應力被減弱了。本發明的向外折射作用還將水-氣流的動能在內罩內較大的內部空間中分散，而不是在其圓錐尖部的小范圍內將能量集中。這就減弱了內部應力，并準許采用較輕的結構。
向內罩一樣，折射器可選有孔的。特別是當折射器有孔時，可在其上安裝一個排氣筒。排氣筒是使內罩內部與外面的裝置相通的管，能夠將水反射但可使氣體從內罩中排出。
本發明的上述目的和其他目的以及一般特性和優點將在下面結合附圖對實施例的詳細說明中會更明顯。其中

圖1是根據本發明的爆炸流罩的局部剖視圖。
圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ方向的剖視圖。
圖3是顯示本發明上部的局部剖視圖。
圖1顯示了多組件的水折射器爆炸流罩100設置于發明USP5,328,403中的環境中的狀況，當然其它的環境也是可以適用的。一個有孔的內罩10有多處開口或通孔11，從而內罩10的表面積接近20％是敞開的。罩在內罩10外周的是外罩20，基本上不滲透水的外罩20沒有任何開口，內部能盛裝液體。內罩和外罩最好都由大厚度的不銹鋼或類似能抗爆炸沖擊的高強材料構成。內罩和外罩最好都采用球頂圓柱形。內罩10朝向爆炸沖擊的下端敞開。
內罩10和外罩20在接近下部邊緣處通過下法蘭盤121連接，通過筋板123固定，在它們上端由上法蘭盤122固定。盡管可采用任何其它具有適當強度的連接形式，但這個組件最好還是焊在一起。這樣罩10和罩20這兩個罩被連接，就組成了一個單一完整的爆炸流罩100。
在內罩10和外罩20之間是環在罩100的圓柱部分的腔體30。下法蘭盤121有準許水從緩沖腔30排出的通孔125。腔30內側通過孔11與內罩10內部相通，但外側由封閉的外罩20密閉。
本發明的爆炸流罩100設計用于抑制含有液體流的爆炸沖擊，如由水下爆炸引起的沖擊。圖1所示為一個實施例結構，它與專利USP5,328,403中所述形式一樣。容罐T中充滿水W和爆炸物E。當爆炸物E引爆時，氣體和水流被直接向上噴射出，由本發明的罩來抑制。
正如上面所描述的，內罩10上的孔11有助于減弱對外罩20的沖擊，吸收爆炸能量，并且使大部分的水被容納在內罩10內，以便水直接向下排入容罐T。由孔11濺出進入腔30的水通過下法蘭盤121上的孔125和上法蘭盤122上的孔124排出。剖視圖2顯示了下法蘭盤孔125和加強筋板123的平面圖。
爆炸流罩100通過具有間斷環列凸齒25的卡口接收器與合適的支座R固定，凸齒25可是法蘭盤121伸出部。接收器或支座R(圖1)上的配合內向凸齒之間插入爆炸流罩上的凸齒25齒，爆炸流罩100向下并繞其軸線旋轉，以便凸齒25分別滑入接收器凸齒下面，這樣就將罩100鎖定位了。另外也可選用夾板或其它固定方式，包括壓板、螺栓、卡圈和類似的可拆的機械固緊件；焊接和粘接；重物；彈性件如彈簧；能量吸收件如減震器或類似元件，等等。
圖3顯示的是爆炸流罩100的上端，其中有一個中空的管狀排氣筒40，筒上面蓋著一個蓋50，這個蓋最好不要像圖例所示那樣，而應與排氣筒40永久固定在一起，圖例是為了讓排氣筒40的鋸齒上端顯現出來而將它分離出來的。這個鋸齒狀上端準許氣體從內罩10內部排出。等同結構如洞等也可，另外在蓋50上也可開口。圖3還顯示了帶上排水孔124的上法蘭盤122，它通過焊接或其它牢固連接方式將內罩10和外罩20相連接。排氣筒40從蓋50開始向下延伸，穿過外罩20和內罩10。排氣筒40在緩沖腔30內的部分最好不滲透，而伸入內罩10內部的部分則有孔。
排氣筒40的底端最好罩上有孔的折射器60，用于折射向上噴射的水和氣的爆炸流。折射器60最好有孔，也可以是不滲透的，其形狀最好是圓錐形，但也可用其他較好的形狀，特別是那些有斜邊的，例如向下突出的尖角、楔等。最佳形狀應有向下的尖形，這里的“尖形”是指尖端、尖角、邊等，即它有長尖或截面只有一個單尖的楔。這樣的形狀可在向旁邊折射水-氣流的同時擴散碰撞并減弱傳給爆炸流罩的動量。
本發明的爆炸流罩100旨在用于抑制液體流的爆炸沖擊，如由水下爆炸引起的沖擊。圖1中所示的實施例結構與專利USP 5,328,403中所述形式一樣。容罐T中充滿水并擱放爆炸物E。當爆炸物E引爆時，氣體和水流被直接向上噴射出，由本發明的罩抑制。
內罩10上的孔11用于減弱對外罩20的沖擊，吸收爆炸能量，并且使大部分的水包容在內罩10內，以便水直接向下排入容罐T。由孔11濺出進入緩沖腔30的水通過下法蘭盤121上的孔125和上法蘭盤122上的孔124排出。
“上”、“下”等這些詞是用于描述爆炸發生在下面的容罐時的最佳實施例的，但只是為了參考方便，并不限制本發明在其他方向上的應用。由于爆炸引起的力、壓力等遠大于它們的重力，因此本發明可不考慮重力和方向的影響而起作用。例如，如果該裝置安放在離心機上，重力學術語將不必嚴格精確，但仍可描述；另外若用膠狀物代替水，該裝置便可轉向任何方向，甚至頂部向下。
內罩可以是帶開口的任意形狀，尺寸配置較自由，并且可以由網狀物、鏈接物或類似結構構成，可以固定或懸掛在外罩上；可以是由如棒或管這樣分離件連接在一起的籠；可以是通常沿沖擊方向呈放射狀，局部由細管排列的蜂窩狀結構；也可以是這些結構的組合或功能相同的結構，或象最佳實施例所描述的有孔硬殼。
外罩可以為任何形狀，可以含有常規的沖擊吸收材料，或其內表面可附設具有折射作用或防飛濺作用的結構。
本發明工業上的應用就是抑制爆炸。本發明解決的問題就是抑制爆炸引起的水流。
上述對具體實施例的描述十分充分地揭示了本發明的一般特性，以致于只應用現有知識，就能像具體實施例那樣不用過多實踐，不用脫離一般概念，可進行改進和/或進行各種應用。為此這些應用和改進必須在充分理解實施例所描述的方法和范圍后進行。這里應用的措辭或術語，只是為了便于理解本發明的目的及其范圍。
權利要求
1．一個抑制水下爆炸引起的水-氣流的爆炸流罩，其特征在于，它包括有一個具有敞開底端的有孔的內罩；一個包圍內罩的無孔外罩；一個內罩與外罩之間的腔體；將內罩與外罩結合為一整體的連接機構；其中，爆炸流中的氣體比爆炸流中的激體更易于迅速通過內罩排出。
2．根據權利要求1中所述的爆炸流罩，其特征在于，它還包括使爆炸流罩保持于一固定位置的壓盤機構。
3．根據權利要求2中所述的爆炸流罩，其特征在于其中的壓盤機構包括從所述內罩向外凸出的齒環緣。
4．根據權利要求1～3中任一項所述的爆炸流罩，其特征在于它包括用于從所述為水抑制器中排出氣體的排氣筒。
5．根據權利要求4中所述的爆炸流罩，其特征在于其中的排氣筒至少部分是有孔的。
6．根據權利要求4或5中所述的爆炸流罩，其特征在于其中的排氣筒機構包括處于內罩內部的指向下部的水折射器。
7．根據權利要求6中所述的爆炸流罩，其特征在于其中的水折射器是有孔的。
8．根據權利要求6或7中所述的爆炸流罩，其特征在于其中的水折射器是圓錐形的。
9．根據上述權利要求4～8中任意一項所述的爆炸流罩，其特征在于其中排氣筒有一個蓋著蓋的上端，該上端和蓋之間有一狹縫，用于從水抑制器通過排氣筒排出氣體。
10．根據上述權利要求1～9中任意一項所述的爆炸流罩，其特征在于其中內罩和外罩均是帶圓頂的圓柱形狀。
11．根據上述權利要求1～10中任意一項所述的爆炸流罩，其特征在于其中腔體是在內罩和外罩之間有一基本恒定厚度的腔體。
12．根據上述權利要求1～11中任意一項所述的爆炸流罩，其特征在于其中連接機構包括至少一個將內罩、外罩連接起來的法蘭。
13．根據上述權利要求12中所述的爆炸流罩，其特征在于它包括法蘭盤上的排水孔。
14．根據上述權利要求1～13中任意一項所述的爆炸流罩，其特征在于其中有孔內罩有近20％的表面積上開有通孔。
15．一個抑制爆炸驅動的向上運動的水一氣流的爆炸流罩，其特征在于它包括有一個有敞開的底端并有同軸心的內外罩的罩體，其中內罩具有穿通孔，而外罩基本是不滲透的；一個用于從爆炸流罩中排出氣體的排氣筒；一個折射器，它處于內罩內部，安裝在排氣筒的內部端頭上的，它有一個向下指向水一氣流的頂并具有用于放射狀地分散水一氣流的機構；其中，爆炸流中的氣體比水更易于迅速地通過內罩排出。
16．根據權利要求15中所述的爆炸流罩，其特征在于其中折射器是有孔的。
17．根據權利要求15或16中所述的爆炸流罩，其特征在于其中排氣筒是至少部分有孔的。
18．根據權利要求15～17中任意一項所述的爆炸流罩，其特征在于其中排氣筒有一個蓋著蓋的上端，該上端和蓋之間有一狹縫，用于從水抑制器通過排氣筒排出氣體。
全文摘要
爆炸流罩有兩個相連部件,一個有孔的內罩(10),一個罩在外面的不可滲透的外罩(20)。內罩(10)底部敞開,用來收集水下爆炸時噴出的水和氣的爆炸沖擊流。其表面積20%為孔(11)的內罩(10)用來阻擋大部分的液體進入兩罩間的空腔,而氣體則迅速地通過孔(11)來平衡內罩(10)內外的壓力。罩體頂端應有一個排氣筒(40)來排出氣體,一個壓盤來防止罩體被向上頂起。
文檔編號A23L1/31GK1220004SQ97195070
公開日1999年6月16日 申請日期1997年5月23日 優先權日1996年5月31日
發明者約翰·B·朗, 派厄斯·曹, 唐納德·魏茨 申請人:動力公司