破坏用弹药筒、破坏装置和破坏方法

申请号 CN201080041186.5 申请日 2010-09-01 公开(公告)号 CN102575922A 公开(公告)日 2012-07-11
申请人 日立造船株式会社; 发明人 佐佐木加津也; 北嶋秀昭; 阪本良; 大西孝明;
摘要 本 发明 提供破坏用弹药筒、破坏装置和破坏方法。破坏用弹药筒(2)包括:大体为圆筒形的破坏容器(21);破坏用物质(22),填充在破坏容器(21)内;一对 导线 (23),收容在破坏容器(21)内;以及一根金属细线(24),连接在一对导线(23)的前端部(231)上。导线(23)和金属细线(24)在破坏容器(21)内位于破坏用物质(22)的内部。破坏用物质(22)是硝基甲烷,金属细线(24)用钨制成。在放电冲击破坏装置(1)中,金属细线(24)与 铜 线相比,由于 电阻 大,所以发热量大,而且 气化 时的 温度 高,与采用铜线的破坏装置相比,可以用 低 电压 得到更大的破坏 力 。
权利要求

1.一种破坏用弹药筒,应用于对破坏对象进行破坏的破坏装置,其特征在于包括:
破坏用物质,具有自身反应性
容器,收容所述破坏用物质;
钨细线,配置在所述破坏用物质内;以及
一对导线,前端连接在所述钨细线的两端上,另一端在所述容器外与电源装置连接。
2.根据权利要求1所述的破坏用弹药筒,其特征在于,所述钨细线是一根金属细线,或者是绞合在一起的两根或三根金属细线。
3.根据权利要求1或2所述的破坏用弹药筒,其特征在于,所述钨细线的长度在10mm
2 2
以上、且120mm以下,断面积在0.03mm 以上、且0.13mm 以下。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的破坏用弹药筒,其特征在于,所述破坏用物质是硝基甲烷。
5.一种破坏装置,对破坏对象进行破坏,其特征在于包括:
权利要求1至4中任意一项所述的破坏用弹药筒;
电容器,连接在所述一对导线上;
电源部,向所述电容器提供电能;以及
放电开关,利用蓄积在所述电容器中的电能通过所述一对导线向所述钨细线进行放电。
6.根据权利要求5所述的破坏装置,其特征在于,向所述钨细线放电的电压在1500V以上、且3000V以下。
7.根据权利要求5或6所述的破坏装置,其特征在于,所述电容器的电容量在100μF以上、且1000μF以下。
8.一种破坏方法,对破坏对象进行破坏,其特征在于包括以下工序:
a)把具有自身反应性的破坏用物质收容在破坏对象所形成的凹部内,并使两端连接在一对导线上的钨细线位于所述破坏用物质内;
b)向所述一对导线提供电能,使所述钨细线熔融气化,利用由所述破坏用物质产生的冲击,对所述破坏对象进行破坏。

说明书全文

破坏用弹药筒、破坏装置和破坏方法

技术领域

[0001] 本发明涉及对破坏对象进行破坏的破坏装置。

背景技术

[0002] 以往,作为对混凝土构造物和岩石等破坏对象进行破坏的方法,公知的是利用非火药的破坏用物质的爆炸产生的冲击。例如日本专利公报第3672443号(文献1)公开的破坏装置包括:用制成的金属细线;一对电极,用金属细线连接前端之间;作为破坏用物质的硝基甲烷;以及破坏容器,将它们收容在内部。在用破坏装置对破坏对象进行破坏时,把破坏容器插入破坏对象所形成的安装孔中,通过在短时间内把充电能量提供给金属细线,使硝基甲烷爆炸。在破坏装置中,利用金属细线熔融气化时的膨胀力和硝基甲烷的爆炸力,对破坏对象进行破坏。
[0003] 然而,在文献1所示的破坏装置中,连接在电极上的金属细线使用铜线,为了使该金属细线熔融气化,通常需要使施加在电极上的电压超过3000V,使电流在5000A以上,成为高电压、大电流。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于,与具有铜制的金属细线的破坏装置相比,可以用低电压得到更大的破坏力。
[0005] 本发明涉及在对破坏对象进行破坏的破坏装置中使用的破坏用弹药筒。破坏用弹药筒包括:破坏用物质,具有自身反应性;容器,收容所述破坏用物质;钨细线,配置在所述破坏用物质内;以及一对导线,前端连接在所述钨细线的两端上,另一端在所述容器外与电源装置连接。按照该结构,可以用低电压得到更大的破坏力。
[0006] 在本发明的优选方式中,钨细线是一根金属细线,或者是绞合在一起的两根或三2
根金属细线。更优选的是钨细线的长度在10mm以上、且120mm以下,断面积在0.03mm 以
2
上、且0.13mm 以下。破坏用物质优选的是硝基甲烷。
[0007] 本发明也涉及对破坏对象进行破坏的破坏装置和破坏方法。
[0008] 参照附图并利用以下的本发明的详细说明,可以更清楚本发明的上述目的和其他目的、特征、方式和优点。

附图说明

[0009] 图1是表示破坏用弹药筒的图。
[0010] 图2是放大表示电极附近的图。
[0011] 图3是表示放电冲击破坏装置的结构的图。
[0012] 图4是表示对破坏对象进行破坏的流程图
[0013] 图5是表示破坏后的破坏对象的图。
[0014] 图6是表示破坏后的破坏对象的图。
[0015] 图7是表示两种金属细线和碎片表面积之间关系的图。
[0016] 图8是表示放电电压和碎片表面积之间关系的图。
[0017] 附图标记说明
[0018] 1 放电冲击破坏装置
[0019] 2 弹药筒
[0020] 3 布线
[0021] 4 电容器
[0022] 6 电源部
[0023] 9 破坏对象
[0024] 21 破坏容器
[0025] 22 破坏用物质
[0026] 23 电极
[0027] 24 金属细线
[0028] 31 放电开关
[0029] 91 凹部
[0030] S10~S13 步骤

具体实施方式

[0031] 图1是表示本发明一个实施方式的破坏用弹药筒2的图。破坏用弹药筒2(以下简称为“弹药筒2”)用作对混凝土构造物、筋混凝土构造物、岩石、岩盘等破坏对象进行破坏。
[0032] 弹药筒2包括:大体为圆筒形的破坏容器21,用塑料等制成;破坏用物质22,收容在破坏容器21内;一对导线23,插入到破坏容器21内;以及一根金属细线24,连接在一对导线23的前端部231上。导线23和金属细线24在破坏容器21内位于破坏用物质22内,导线23用绝缘管25覆盖。破坏容器21包括:容器主体211,在上部具有开口;以及盖部212,封闭容器主体211的开口,将容器主体211密封。
[0033] 导线23贯通破坏容器21的盖部212,用盖部212固定在容器主体211内的位置上。图2是导线23的前端部231的剖面图。在前端部231上,利用作为压接端子的压接套管232的铆接,把金属细线24的端部固定在导线23上。
[0034] 破坏用物质22不是火药,是具有自身反应性的物质,例如是在无环境下或低氧环境下可以燃烧的物质。在本实施方式中,使用液体的硝基甲烷。金属细线24用钨制成,2
与导线23相比足够细。金属细线24的长度为30mm,直径为0.3mm(即,断面积为0.07mm)。
[0035] 在组装弹药筒2时,首先,在图1的导线23上安装破坏容器21的盖部212,利用铆接把金属细线24的端部固定在图2所示的导线23的前端部231和压接套管232之间。
[0036] 把破坏用物质22填充到图1所示的容器主体211内,通过把盖部212安装到容器主体211上,使导线23和金属细线24位于破坏用物质22内。破坏用物质22的量为25ml。另外,为了得到最低限度的破坏力,优选破坏用物质22的量为2ml(毫升)以上,为了不残留没有反应的液体,优选的是50ml以下。
[0037] 图3是表示放电冲击破坏装置1的图。放电冲击破坏装置1包括:弹药筒2;电容器4,通过布线3连接在导线23上;电源部6,通过布线5连接在电容器4上;以及放电开关31和充电开关51,分别设置在布线3和布线5上。在放电冲击破坏装置1中,由电容器4、电源部6、布线3、5、以及放电开关31和充电开关51构成向弹药筒2提供电能的电源装置。
电源部6是直流电源,优选使电容器4的电容量为100μF以上、且1000μF以下。
[0038] 图4是表示利用放电冲击破坏装置1对破坏对象进行破坏的流程图。图4的步骤S10表示在破坏作业之前进行的、已叙述过的弹药筒2的组装作业。在利用放电冲击破坏装置1进行破坏时,首先如图3所示,用钻头等在破坏对象9上形成凹部91(步骤S11)。凹部91的与深度方向垂直的断面大体为圆形。另外在图3中,为了容易理解图,把破坏对象9画成了断面。
[0039] 然后,把导线23的与前端部231相反一侧的端部在破坏容器21外连接在布线3上,把弹药筒2插入到破坏对象9的凹部91内(步骤S12)。在凹部91中,从弹药筒2上方填充砂等后夯实,进行所谓的捣固。在放电冲击破坏装置1中,通过在放电开关31断开的状态下使充电开关51导通,从电源部6通过布线5向电容器4提供电能。
[0040] 此后,通过断开充电开关51并导通放电开关31,将蓄积在电容器4中的电能通过导线23向金属细线24放电。金属细线24因瞬间的高电压和大电流而瞬间熔融气化,成为数千度的金属气体,再通过把来自电容器4的电能提供给该金属气体,产生等离子。
[0041] 利用金属细线24的熔融气化和等离子化产生的高温、高压,破坏用物质22在等离子周围开始燃烧反应,燃烧反应在破坏容器21内由破坏用物质22传播蔓延。在放电冲击破坏装置1中,利用破坏用物质22燃烧时的膨胀产生的冲击力(即放电冲击力),破坏对象9被破坏(步骤S13)。
[0042] 图5是表示用放电冲击破坏装置1破坏的实验用混凝土件的图。在放电冲击破坏装置1中,对金属细线24施加1500V的放电电压,产生2500A的电流。图6是表示用比较例的破坏装置破坏的混凝土件的图。在比较例的破坏装置中,金属细线使用铜线,向金属细线放电的电压为4000V。其他结构和其他破坏条件与放电冲击破坏装置1相同。
[0043] 如图5和图6所示,混凝土件用放电冲击破坏装置1破碎得更细。图7是表示在图5和图6所示的混凝土件中多个碎片的表面积总和的图。在图7中把多个碎片分成多级,在各级中,通过将每单位重量的表面积乘以碎片重量,求出表面积,从而出计算各级的表面积之和,作为多个碎片表面积的总和。
[0044] 如图7所示,用放电冲击破坏装置1破坏产生的碎片表面积的总和与比较例的破坏装置的情况相比,大约是4倍。另一方面,钨的电阻率为5(在3000K时为123)μΩ·cm,气化点为5828K,铜的电阻率为1.55μΩ·cm,气化点为2840K,钨制的金属细线24的电阻比铜线大(即,发热量大),而且气化时的温度高。因此,在放电冲击破坏装置1中,即使放电电压为1500V,与放电电压为4000V的比较例的破坏装置相比,也会产生较大的冲击力。
[0045] 图8是表示放电冲击破坏装置1中的多个放电电压和碎片表面积总和之间关系的图。如图8所示,如果放电电压从0V增加到1500V,则碎片表面积增加,判断出冲击力急剧增加。在放电电压为1500V以上的范围时,碎片表面积大体一定。这样,就可以判断出通过使放电电压在1500V以上,可以充分发挥由破坏用物质22产生的冲击力。
[0046] 如以上说明那样,在放电冲击破坏装置1中,与利用铜线的以往破坏装置超过3000V的放电电压相比,即使采用1500V以上、且3000V以下(更优选的是在铜线时通常不采用的1500V以上、且2000V以下)的低电压,也可以确保大的冲击力。通过使放电电压成为低电压,提高了构成放电冲击破坏装置1的电容器4等部件的选择自由度,可以降低放电冲击破坏装置1的成本。在弹药筒2中,由于把金属细线24夹在压接套管232中,并固定在导线23上,所以弹药筒2容易组装。此外,压接套管232在金属细线24熔融气化之前不会破损,所以提高了破坏的可靠性。
[0047] 金属细线24的长度优选在10mm以上、且120mm以下,更优选在20mm以上、且80mm2
以下。金属细线24的断面直径优选在0.2mm以上、且0.4mm以下(即,断面积在0.03mm 以
2
上、且0.13mm 以下)。因此,不使金属细线24过粗,就可以确保刚性。其结果,与具有同等程度的长度和断面积的铜线相比,容易处理金属细线24。
[0048] 此外,通过使金属细线24的长度和直径在上述范围内,使放电电压在1500V以上、且3000V以下,并且在金属细线24中流过足够的电流,能可靠地使金属细线24熔融气化。
[0049] 在弹药筒2中,也可以替代一根金属细线24,而将多根(优选两根或三根)细金属细线绞合在一起。在这种情况下,使金属细线的长度以及多根金属细线的断面积之和在与一根金属细线24时相同的范围内。
[0050] 以上对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,可以进行各种变更。例如,破坏用物质22只要是具有自身反应性的物质,则并不限定于硝基甲烷,也不限定于液体。例如,破坏用物质也可以使用含有硝基甲烷的酒精类、以及硝酸铵与酒精或油类的混合物。
[0051] 此外,在上述破坏方法中,并不是必须使用破坏容器21。在不使用破坏容器21的情况下,替代步骤S12,依次进行直接把破坏用物质22收容在破坏对象9所形成的凹部91内的工序、使两端连接在导线23上的金属细线24位于凹部91内的破坏用物质22内部的工序、以及密封凹部91的工序。
[0052] 上述实施方式中,在破坏对象9上形成的凹部也可以是槽状。此外,上述放电冲击破坏装置1例如特别适合于隧道中的精破坏作业、混凝土构造物的解体作业、中的破坏作业、以及爆破作业受到限制的破坏和解体作业。
[0053] 以上对本发明进行了详细的描述和说明,但上述说明仅仅是例示,并不用于限定本发明。因此,可以在不脱离本发明宗旨的范围内以各种变形方式实施本发明。
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