一种用于压制剂的均匀抛撒装置及其抛撒方法

1.本发明涉及爆炸装置技术领域，特别是涉及一种用于压制剂的均匀抛撒装置及其抛撒方法。


背景技术：

2.随着国民经济的快速发展，核电站、核热电厂、核研究堆以及农业、生物工程用核设施等大量建设，核材料泄漏风险呈指数增加，对人民的生命财产安全造成很大威胁。压制剂技术能够利用溶液的大面积抛撒形成类似降雨效果，在液滴的降落过程中不断吸附放射性气溶胶，使气溶胶迅速沉降到地面，从而抑制放射性气溶胶在大气中的扩散。传统的压制剂抛撒技术采用的是高压喷枪抛撒，效率低，压制范围小，对人员危害大。
3.为形成对泄漏区的喷射，现有技术中存在多种喷射装置，例如专利cn201618337u公开了一种受限空间油气爆炸抑制装置，通过抑爆器的动作，在设定压力下使抑爆剂喷出成雾状,但是其作用面有限，进而如果利用在对放射性气溶胶的处理中，不可避免的导致抑制作用有限，而且该装置在喷射过程中使得喷射物一定程度上呈液团或大液滴群的状态，喷射物抛撒分布不均匀、雾化程度低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于压制剂的均匀抛撒装置及其抛撒方法，以解决上述现有技术存在的问题，压制剂经历多次破碎过程，使其充分雾化，抛撒更均匀，提高压制剂与泄漏物的接触面积，提升吸附效率，从而提高对泄漏物的压制效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于压制剂的均匀抛撒装置，包括包覆壳体、能够自爆的中心管，所述中心管设置在所述包覆壳体内部，所述中心管与所述包覆壳体之间具有环形腔体，所述环形腔体内填充有用于吸附放射性气溶胶的压制剂，所述压制剂随所述中心管爆炸产生的冲击波呈雾团状扩散，所述中心管连接有若干组后于所述中心管爆炸且均埋设在所述压制剂内部的爆炸单元，各组所述爆炸单元沿所述环形腔体延伸方向等间隔布置，每组中各所述爆炸单元沿周向等间隔设置在所述中心管周围。
6.优选的，各所述爆炸单元与所述中心管之间一一对应连接有导爆索，每组所述爆炸单元对应的所述导爆索呈放射状与所述中心管相连接。
7.优选的，所述包覆壳体呈圆柱状结构，所述中心管呈插接在所述包覆壳体内侧的直管状结构，所述中心管与所述包覆壳体同轴设置。
8.优选的，所述包覆壳体两端开设有供所述中心管及所述压制剂进入的开口，所述开口处封堵设有法兰盘，所述法兰盘与所述包覆壳体的连接强度大于所述包覆壳体自身的结构强度。
9.优选的，所述法兰盘与所述包覆壳体同轴设置，且所述法兰盘的外周边缘支撑在所述包覆壳体的内周壁上。
10.优选的，所述中心管内装填有能够冲击所述中心管和所述包覆壳体破碎的炸药，所述包覆壳体上设有用于引爆所述炸药的引信。
11.优选的，所述引信固定在所述包覆壳体的一端面上，所述引信的外周侧罩设有采用透波材料制作而成的保护罩，所述保护罩整体呈半球状结构，所述引信位于所述保护罩的球心位置处。
12.优选的，所述包覆壳体配套有用于将其投射的投射机构，所述包覆壳体未设置所述引信一端的外周侧均布有若干尾翼。
13.优选的，所述包覆壳体的外周壁上设有若干便于所述包覆壳体快速破碎的划痕，各所述划痕沿所述包覆壳体母线方向延伸，且沿所述包覆壳体周向等间隔设置。
14.还提供一种压制剂抛撒方法，包括如下步骤：
15.引爆：中心管爆炸并破碎解体，放射性气溶胶压制剂在爆炸冲击波的作用下，沿中心管径向扩散运动；
16.压制剂破碎：中心管爆炸产生高温高压气体，高温高压气体与压制剂之间的界面不稳定，进而使得压制剂破碎成液滴群；
17.液滴群破碎：爆炸单元爆炸，使得液滴群破碎成相对其结构较小的液滴，形成液体雾滴；
18.液体雾滴破碎：在液体雾滴扩散的过程中，液体雾滴与扩散后的气体及液体雾滴之间相互作用，液体雾滴在气动阻力作用下进一步破碎，雾化成结构更小的液体雾滴，进而在自身重力作用下开始向地面运动。
19.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.第一，中心管设置在包覆壳体内部，中心管与包覆壳体之间具有环形腔体，环形腔体内填充有用于吸附放射性气溶胶的压制剂，压制剂随中心管爆炸产生的冲击波呈雾团状扩散，由于中心管爆炸后产生的碎片及高温高压气体沿其径向扩散，且环形腔体设置在中心管和包覆壳体之间，进而碎片及高温高压气体携带位于环形腔体内的压制剂沿四周扩散，压制剂随中心管爆炸产生的冲击波冲击包覆壳体破碎，并呈雾团状扩散，相对于现有技术中在设定压力下使抑爆剂喷出成雾状，本发明使得压制剂的扩散范围更广及更充分，提高抛撒效率，使压制剂以最快速度的覆盖放射性气溶胶，达到减小放射性气溶胶扩散的目的，进一步的，中心管连接有若干组后于中心管爆炸且均埋设在压制剂内部的爆炸单元，各组爆炸单元沿环形腔体延伸方向等间隔布置，每组中各爆炸单元沿周向等间隔设置在中心管周围，基于二次爆炸方式，在中心管爆炸后爆炸单元进行爆炸，爆炸单元产生的冲击波使得压制剂在抛撒过程中，由大雾团、液团分化小液滴或小雾滴，抛撒均匀性好、雾化程度高，能有效提高对泄漏物的压制效率，阻止扩散，达到控制压制剂抛撒浓度和均匀性的目的，进而使得压制剂与泄漏物接触充分接触、吸附和沉降，提升对泄漏物的压制效率。
21.第二，各爆炸单元与中心管之间一一对应连接有导爆索，每组爆炸单元对应的导爆索呈放射状与中心管相连接，通过设置导爆索，在中心管爆炸后引爆爆炸单元，以使得爆炸单元能够相对中心管延迟爆炸，进而在中心管爆炸使得压制剂形成雾团状后，再使得爆炸单元在压制剂形成的雾团中爆炸，保证对压制剂液体的充分分化。
22.第三，包覆壳体呈圆柱状结构，中心管呈插接在包覆壳体内侧的直管状结构，中心管与包覆壳体同轴设置，使得位于中心管和包覆壳体间的环形腔体结构更加均匀，进而在
中心管及包覆壳体爆炸破碎后，使得压制剂扩散更加均匀，保证了对泄漏物的压制效果。
23.第四，包覆壳体两端开设有供中心管及压制剂进入的开口，开口处封堵设有法兰盘，法兰盘与包覆壳体的连接强度大于包覆壳体自身的结构强度，通过将包覆壳体进行开口，以方便将中心管沿包覆壳体轴心放置在包覆壳体内侧，且方便对压制剂的填充，进而通过法兰盘对包覆壳体进行有效的密封，而且法兰盘与包覆壳体的连接强度能够保证包覆壳体在爆炸时，能够使得包覆壳体的外壳整体破碎，而不是先行在法兰盘与包覆壳体的连接处泄漏，避免了包覆壳体爆炸不均匀，导致对压制剂的抛撒不均。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明整体结构侧视图；
26.图2为图1中a-a处的剖视图；
27.其中，1-保护罩、2-引信、3-包覆壳体、4-中心管、5-炸药、6-爆炸单元、7-压制剂、8-尾翼、9-法兰盘、10-导爆索。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明的目的是提供一种用于压制剂的均匀抛撒装置及其抛撒方法，以解决上述现有技术存在的问题，压制剂经历多次破碎过程，使其充分雾化，抛撒更均匀，提高压制剂与泄漏物的接触面积，提升吸附效率，从而提高对泄漏物的压制效率。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.请参考图1至2，本实施例提供一种用于压制剂的均匀抛撒装置，包括包覆壳体3、能够自爆的中心管4，可自爆的中心管4不限于将其内侧装填炸药5，还可以采用填充气体或者油类等爆炸物，或者单纯的通过瞬间增加其内侧压强将其爆裂等方式，中心管4设置在包覆壳体3内部，中心管4与包覆壳体3之间具有环形腔体，环形腔体内填充有用于吸附放射性气溶胶的压制剂7，压制剂7随中心管4爆炸产生的冲击波呈雾团状扩散，由于中心管4爆炸后产生的碎片及高温高压气体沿其径向扩散，且环形腔体设置在中心管4和包覆壳体3之间，进而碎片及高温高压气体携带位于环形腔体内的压制剂7沿四周扩散，压制剂7随中心管4爆炸产生的冲击波冲击包覆壳体3破碎，并呈雾团状扩散，相对于现有技术中在设定压力下使抑爆剂喷出成雾状，本发明使得压制剂7的扩散范围更广及更充分，提高抛撒效率，使压制剂7以最快速度的覆盖放射性气溶胶，达到减小放射性气溶胶扩散的目的，进一步的，中心管4连接有若干组后于中心管4爆炸且均埋设在压制剂7内部的爆炸单元6，各组爆
炸单元6沿环形腔体延伸方向等间隔布置，每组中各爆炸单元6沿周向等间隔设置在中心管4周围，基于二次爆炸方式，在中心管4爆炸后爆炸单元6进行爆炸，爆炸单元6产生的冲击波使得压制剂7在抛撒过程中，由大雾团、液团分化小液滴或小雾滴，抛撒均匀性好、雾化程度高，能有效提高对泄漏物的压制效率，阻止扩散，达到控制压制剂7抛撒浓度和均匀性的目的，进而使得压制剂7与泄漏物接触充分接触、吸附和沉降，提升对泄漏物的压制效率。
32.优选的压制剂7的材料组成并不限制，压制剂7呈液体状，释放后形成雾团状，气溶胶粉尘颗粒包裹在其中，固化形成可剥离的连续膜体后，利用机械手段对膜体进行清除和回收，优选的压制剂7以聚乙烯醇为基体，丙烯酰胺为改性功能单体，水做溶剂，采用自由基聚合机制，制备高分子聚合溶液，再添加明胶和表面活性剂对其进行改性等。
33.各爆炸单元6与中心管4之间一一对应连接有导爆索10，优选的，导爆索10为线状火具，由芯线、芯药(黑索金)及数层棉线和纸包缠制成，或者采用其他导爆结构制作而成，每组爆炸单元6对应的导爆索10呈放射状与中心管4相连接，通过设置导爆索10，在中心管4爆炸后引爆爆炸单元6，以使得爆炸单元6能够相对中心管4延迟爆炸，进而在中心管4爆炸使得压制剂7形成雾团状后，再使得爆炸单元6在压制剂7形成的雾团中爆炸，保证对压制剂7液体的充分分化。优选的根据具体需要爆炸单元6延迟爆炸的时间，控制导爆索10的长度进而控制其导引时间，而且各导爆索10的长度一致，以保证各爆炸单元6的爆炸时间节点一致。
34.进一步的，多组爆炸单元6连接在中心管4上，沿同一轴向正对设置且平行分布，每组导爆网路在圆周上可均布若干根导爆索10，具体导爆索10的数量根据不同需求的雾化效果来设置。
35.其中，包覆壳体3呈圆柱状结构，中心管4呈插接在包覆壳体3内侧的直管状结构，中心管4与包覆壳体3同轴设置，使得包覆壳体3和中心管4之间的环形腔体结构均匀，那么中心管4爆炸带动压制剂7朝外侧扩散时，使得压制剂7扩散的更加均匀，保证了对放射性气溶胶的均匀有效。
36.包覆壳体3两端开设有供中心管4及压制剂7进入的开口，开口处封堵设有法兰盘9，法兰盘9与包覆壳体3的连接强度大于包覆壳体3自身的结构强度，通过将包覆壳体3进行开口，以方便将中心管4沿包覆壳体3轴心放置在包覆壳体3内侧，且方便对压制剂7的填充，进而通过法兰盘9对包覆壳体3进行有效的密封，而且法兰盘9与包覆壳体3的连接强度能够保证包覆壳体3在爆炸时，能够使得包覆壳体3的外壳整体破碎，而不是先行在法兰盘9与包覆壳体3的连接处泄漏，避免了包覆壳体3爆炸不均匀，导致对压制剂7的抛撒不均。
37.而且，法兰盘9与包覆壳体3同轴设置，且法兰盘9的外周边缘支撑在包覆壳体3的内周壁上，通过法兰盘9支撑在包覆壳体3两端，以保证包覆壳体3整体形状的稳定，避免包覆壳体3容易在其两端开口处形变，导致包覆壳体3破碎不均，影响对压制剂7的抛撒。
38.作为本发明优选的实施方式，中心管4内装填有能够冲击中心管4和包覆壳体3破碎的炸药5，包覆壳体3上设有用于引爆炸药5的引信2，利用引信2适时引爆装置内抛撒装药，将压制剂7快速均匀抛出，实现对放射性气溶胶的吸附、沉降，从而达到压制的目的。优选的引信2采用无线电引信2，利用无线电波觉察目标，以获取引爆信息确定引爆时机，以保证包覆壳体3在被投放至相应区域后，引信2及时能够引爆中心管4内的炸药5。优选的，中心管4采用铝合金等材料制作而成，其厚度1-2mm，直径为20mm，管内装填炸药5，炸药5优选采
用tnt、乳化炸药5或其他含能材料等，若装填乳化炸药5则直径可增至25mm。
39.进一步的，引信2固定在包覆壳体3的一端面上，引信2的外周侧罩设有采用透波材料制作而成的保护罩1，优选的保护罩1的材料采用复合材料或氧化物陶瓷等，厚度约1-2mm,起保护引信2的作用，同时又能够透波，保护罩1整体呈半球状结构，引信2位于保护罩1的球心位置处，使得无线电引信2距保护罩1壁的长度处处相等，那么在发出无线电波后，使得无线电波不受保护罩1结构影响，保证了无线电波的测量精度。
40.优选的，包覆壳体3配套有用于将其投射的投射机构，透射机构可以采用导弹、火炮等，将包覆壳体3安装在其上，以在投射导弹、火炮的过程中，将包覆壳体3携带至具有放射性气溶胶的上空区域，还可以采用无人机等平台投送至目标区域，以能够实现“快速投送”、“高效压制”，且无需事故处置人员和车辆进入事故发生区域；包覆壳体3未设置引信2一端的外周侧均布有若干尾翼8，在包覆壳体3的飞行和下落过程中起稳定作用，优选的采用3至6片三角形尾翼8，各三角形尾翼8沿周向均布在包覆壳体3上，进一步保证包覆壳体3飞行过程中的稳定性。而且保护罩1相对尾翼8位于包覆壳体3的头部位置，一方面减少包覆壳体3其他结构对引信2发出无线电波的影响，另一方面由于保护罩1呈半球状结构，那么在包覆壳体3飞行的过程中，能够充分减少包覆壳体3头部所受阻力，保证包覆壳体3能够准确的到达目标区域。
41.进一步的，为保证包覆壳体3能够快速破碎，包覆壳体3采用材料铝合金制作而成，厚度约2-3mm，其中根据发射强度可以适当增减包覆壳体3的厚度，进一步的，为增加压制剂7的抛撒速度，包覆壳体3的外周壁上设有若干便于包覆壳体3快速破碎的划痕。
42.其中，各划痕沿包覆壳体3母线方向延伸，且沿包覆壳体3周向等间隔设置，使得划痕能够沿包覆壳体3周向均匀设置，进而保证了将包覆壳体3能够快速破碎的有效性。
43.还提供一种压制剂抛撒方法，包括如下步骤：
44.引爆：中心管4爆炸并破碎解体，放射性气溶胶压制剂7在爆炸冲击波的作用下，沿中心管4径向扩散运动；具体的，引信2引导炸药5爆炸，产生高温高压气体，中心管4破碎解体；
45.压制剂7破碎：中心管4爆炸产生高温高压气体，高温高压气体与压制剂7之间的界面不稳定，进而使得压制剂7破碎成液滴群，即在高温高压气体和中心管4碎片冲击波的作用下，使得压制剂7充分雾团化；
46.液滴群破碎：爆炸单元6爆炸，使得液滴群破碎成相对其结构较小的液滴，形成液体雾滴；具体的在中心管4爆炸后，通过导爆索10引导爆炸单元6延迟爆炸，以在压制剂7初始形成的雾团中进行扩散，进而对压制剂7雾团形成二次破碎，以提高压制剂7雾化的均匀度；
47.液体雾滴破碎：在液体雾滴扩散的过程中，液体雾滴与扩散后的气体及液体雾滴之间相互作用，液体雾滴在气动阻力作用下进一步破碎，雾化成结构更小的液体雾滴，进而在自身重力作用下开始向地面运动，进一步的液体雾滴在降落过程中，不断吸附放射性气溶胶，将其包裹在液滴内部，最终沉降到地面，避免放射性气溶胶继续存留在大气中，而且压制剂7形成的液滴吸附放射性气溶胶并沉降到地面后，随着压制剂7液滴中水分的蒸发而形成凝胶状薄膜，通过机械装置收集压制剂7形成的凝胶状薄膜，并进行妥善处理，最终完全消除放射性气溶胶对环境的污染。
48.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
49.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
50.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。