CN106904259B - 一种爆炸破冰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及破冰机构领域，是一种应用于海洋或湖泊破冰作业的爆炸破冰系统。包括潜水艇，炸弹筒，诺干个炸弹，无线通讯装置，控制中心，矩阵键盘。潜水艇可在水下航行，用于承载炸弹筒、炸弹；炸弹筒，用于装载、发射炸弹；炸弹，防水且密度比水小，延时爆炸，用于在冰层底部爆炸，使冰层破碎。控制中心，控制潜水艇启动、运行、停止；控制炸弹筒启动、运行、停止；控制炸弹的电子引信启动；控制中心通过无线通讯装置与其它部件连接。本发明通过潜水艇在水下发射炸弹，炸弹在冰层底下爆炸以破坏冰层，辅助破冰船破冰。优点：通过爆炸使冰层破碎，有效减小对破冰船的推进器及相关设施的要求，提高破冰效率；对相关设施的结构要求更低，更为安全。
Description
技术领域
本发明涉及破冰机构领域，特别是一种应用于海洋或湖泊破冰作业需求的爆炸破冰系统。
背景技术
在寒冷的季节，海洋或湖泊中的冰对经过的船舶产生破坏和影响。现有破冰方法主要包括：顶撞法，以破冰船前进的动力，由船体挤碎冰层；冲撞法，破冰船先倒车，后退一段距离，然后双车全速前进，撞碎冰层；堆积水破冰法，先将船体内的水抽到后舱，接着把抬起的船头开到冰面上，然后又将后舱的水抽到前舱，借助水的重量压碎冰层。这些方法均对船体结构、推进装置及其附属设施等提出较高的要求，而破冰速度也不快。
发明一种经济快速的破冰系统是时之所需。
发明内容
本发明的目的是针对海洋或湖泊现有破冰需求，提出一种安全高效、不损伤船体的爆炸破冰系统。
本发明是这样实现的，一种爆炸破冰系统，其特征在于：包括潜水艇，炸弹筒，诺干个炸弹，无线通讯装置，控制中心，矩阵键盘。
所述潜水艇可在水下受控航行；用于承载炸弹筒、炸弹；控制中心通过无线通讯装置控制它的启动、运行、停止。
所述炸弹筒，是一个由潜水艇承载的部件，用于装载并在水下发射炸弹，它位于潜水艇内，但有一个开口延伸至潜水艇体外，用于发射炸弹。
所述炸弹，是防水的，且密度比水小，在水中有上浮的趋势，可延时爆炸；所述炸弹，使用电子引信，电子引信与无线通讯装置B端无线连接；所述炸弹，用于在冰层底部爆炸，使冰层破碎。
所述无线通讯装置，包括A端与B端，A端与控制中心连接；B端位于潜水艇内，与潜水艇连接，与炸弹筒连接，与炸弹连接；控制中心通过所述无线通讯装置，与潜水艇、炸弹筒、炸弹交换信息并控制它们。
所述控制中心，位于破冰船上，是分析、决策、控制机构；控制潜水艇启动、运行、停止；控制炸弹筒启动、运行、停止；控制炸弹的电子引信启动；控制中心通过无线通讯装置与其它部件连接。
所述矩阵键盘，与控制中心连接，用于操作者操作控制中心。
所述一种爆炸破冰系统，通过潜水艇在水下发射炸弹，炸弹在冰层底下爆炸以破坏冰层，辅助破冰船破冰。
进一步，所述一种爆炸破冰系统还包括环境观测系统，位于潜水艇前端，用于探测潜水艇所处环境的信息，供控制中心决策。
进一步，所述炸弹的弹壳使用环保材料，爆炸后其碎片可降解。
进一步，所述炸弹使用TNT炸药。
进一步，所述所述无线通讯装置， 其A端与B端通过声纳通讯。
进一步，所述潜水艇内有蓄电池，其电能供潜水艇内各设备使用；所述控制中心，使用外加电源。
进一步，所述炸弹筒包括筒壳、弹簧、内侧横栓、外侧横栓。
所述筒壳有一个开口延伸至潜水艇体外，所述筒壳内有顺序的存放诺干炸弹。
所述弹簧位于筒壳内底部，挤压筒壳内剩余的炸弹，使炸弹有向炸弹筒外移动的趋势，使炸弹维持存放顺序。
所述内侧横栓，包含开启和关闭两种状态，当内侧横栓处于开启状态时，可挡住炸弹从炸弹筒里向外移动，当内侧横栓处于关闭状态时，炸弹可从炸弹筒里向外移动，内侧横栓的开启和关闭由控制中心决定。
所述外侧横栓，包含开启和关闭两种状态，当外侧横栓处于开启状态时，可挡住炸弹从炸弹筒里向外移动，当外侧横栓处于关闭状态时，炸弹可从炸弹筒里向外移动，外侧横栓的开启和关闭由控制中心决定；内侧横栓与外侧横栓之间有一个空间，可存放一个炸弹。
进一步，所述炸弹筒在水下发射炸弹的过程是这样的。
步骤1，炸弹筒里装满待发射炸弹，弹簧挤压筒壳的炸弹，炸弹按顺序存放，内侧横栓开启，挡住炸弹从向外移动，外侧横栓开启，挡住炸弹从向外移动，内侧横栓与外侧横栓之间存放有一个炸弹。
步骤2，控制中心关闭外侧横栓，内侧横栓与外侧横栓之间存放的炸弹因为自身的浮力而发射、移动出炸弹筒，同时，控制中心启动该炸弹的电子引信，因为炸弹是延时爆炸的，该炸弹上浮一段时间和距离后，在冰层底下爆炸。
步骤3，控制中心开启外侧横栓，关闭内侧横栓，因为弹簧的挤压，下一个炸弹进入内侧横栓与外侧横栓之间的空间，控制中心开启内侧横栓，以限制其它炸弹进入内侧横栓与外侧横栓之间的空间，进入待发射状态。
步骤4，返回步骤2，发射下一个炸弹；如此反复，直到工作完成或者炸弹用完。
进一步，所述一种爆炸破冰系统的工作流程如下。
步骤1，将处于准备状态的潜水艇从破冰船放入水中。
步骤2，启动潜水艇，潜入水中，进入破冰船航道的冰层底下，运行到破冰船前进方向前一段距离，并一直向前。
步骤3，发射一颗炸弹，并启动该炸弹电子引信，该炸弹将上浮到航道内冰层底部，一段时间后在破冰船前一段距离爆炸，使冰层破碎。
步骤4，潜水艇继续前行，继续发射炸弹并引爆，破碎冰层。
步骤5，破冰船沿着航道作业，因爆炸破碎的冰块在破冰船船身挤压下被推到航道周围冰层之下（上）。
所述潜水艇还包括外壳，用于包裹、保护潜水艇内部部件，防水；螺旋桨驱动装置，用于提供动力，驱动潜水艇移动和改变移动方向；运动控制装置，用于调整潜水艇姿态、上浮、下沉。
所述控制中心包括单片机，单片机连接环境观测系统以获得潜水艇所处环境的信息；单片机连接潜水艇以获得潜水艇的状态信息，以控制潜水艇启动、运行、停止；单片机连接炸弹筒以获得炸弹筒的状态信息，以控制炸弹筒启动、运行、停止；单片机连接炸弹以获得炸弹的状态信息，以控制炸弹的电子引信启动。
所述单片机为现有技术，可以为STC单片机或PIC单片机或EMC单片机或ATMEL单片机( 51单片机)或PHLIPIS 51PLC系列单片机等。单片机中存有事先编好的数字电路，皆在电脑上用编程语言完成。
本发明中，根据破冰机构领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
本发明的优点在于：1）通过爆炸使冰层破碎，而不是依靠船身的重力将冰层压碎。从而有效减小对破冰船的推进器及相关设施的要求，提高破冰效率。
2）通过爆炸使冰层破碎，相对顶撞法、冲撞法、堆积水破冰法对相关设施的结构要求更低，更为安全。
附图说明
图1 一种爆炸破冰系统及破冰船示意图。
图2 所述炸弹筒示意图。
图3 使用所述一种爆炸破冰系统作业示意图。
图中，1 破冰船，2潜水艇，2.1 蓄电池，2.2 外壳，2.3 螺旋桨驱动装置，2.4运动控制装置，3炸弹筒，3.1 筒壳,3.2弹簧, 3.3内侧横栓, 3.4外侧横栓, 4 炸弹, 4.1 电子引信，5无线通讯装置，5.1 A端,5.2 B端,6控制中心， 7矩阵键盘，8冰层，9冰块，10航道。
具体实施方式
下面结合说明书附图1、2、3 对本发明作进一步描述。
一艘使用本发明构造的破冰船（1）在冰区作业，它的连续破冰机构这样的：包括潜水艇（2），炸弹筒（3），诺干个炸弹（4），无线通讯装置（5），控制中心（6），矩阵键盘（7）。
所述潜水艇（2）可在水下受控航行；用于承载炸弹筒（3）、炸弹（4）；控制中心（6）通过无线通讯装置（5）控制它的启动、运行、停止。
所述炸弹筒（3），是一个由潜水艇（2）承载的部件，用于装载并在水下发射炸弹（4），它位于潜水艇（2）内，但有一个开口延伸至潜水艇（2）体外，用于发射炸弹（4）。
所述炸弹（4），是防水的，且密度比水小，在水中有上浮的趋势，可延时爆炸；所述炸弹（4），使用电子引信（4.1），电子引信（4.1）与无线通讯装置（5）B端（5.2）无线连接；所述炸弹（4），用于在冰层（8）底部爆炸，使冰层（8）破碎。
所述无线通讯装置（5），包括A端（5.1）与B端（5.2），A端（5.1）与控制中心（6）连接；B端（5.2）位于潜水艇（2）内，与潜水艇（2）连接，与炸弹筒（3）连接，与炸弹（4）连接；控制中心（6）通过所述无线通讯装置（5），与潜水艇（2）、炸弹筒（3）、炸弹（4）交换信息并控制它们。
所述控制中心（6），位于破冰船（1）上，是分析、决策、控制机构；控制潜水艇（2）启动、运行、停止；控制炸弹筒（3）启动、运行、停止；控制炸弹（4）的电子引信（4.1）启动；控制中心（6）通过无线通讯装置（5）与其它部件连接。
所述矩阵键盘（7），与控制中心（6）连接，用于操作者操作控制中心（6）。
所述一种爆炸破冰系统，通过潜水艇（2）在水下发射炸弹（4），炸弹（4）在冰层（8）底下爆炸以破坏冰层（8），辅助破冰船（1）破冰。
进一步，所述一种爆炸破冰系统还包括环境观测系统，位于潜水艇（2）前端，用于探测潜水艇（2）所处环境的信息，供控制中心（6）决策。
进一步，所述炸弹（4）的弹壳使用环保材料，爆炸后其碎片可降解。
进一步，所述炸弹（4）使用TNT炸药。
进一步，所述所述无线通讯装置（5）， 其A端（5.1）与B端（5.2）通过声纳通讯。
进一步，所述潜水艇（2）内有蓄电池（2.1），其电能供潜水艇（2）内各设备使用；所述控制中心（6），使用外加电源。
进一步，所述炸弹筒（3）包括筒壳（3.1）、弹簧（3.2）、内侧横栓（3.3）、外侧横栓（3.4）；（如附图2）。
所述筒壳（3.1）有一个开口延伸至潜水艇（2）体外，所述筒壳（3.1）内有顺序的存放诺干炸弹（4）。
所述弹簧（3.2）位于筒壳（3.1）内底部，挤压筒壳（3.1）内剩余的炸弹（4），使炸弹（4）有向炸弹筒（3）外移动的趋势，使炸弹（4）维持存放顺序。
所述内侧横栓（3.3），包含开启和关闭两种状态，当内侧横栓（3.3）处于开启状态时，可挡住炸弹（4）从炸弹筒（3）里向外移动，当内侧横栓（3.3）处于关闭状态时，炸弹（4）可从炸弹筒（3）里向外移动，内侧横栓（3.3）的开启和关闭由控制中心（6）决定。
所述外侧横栓（3.4），包含开启和关闭两种状态，当外侧横栓（3.4）处于开启状态时，可挡住炸弹（4）从炸弹筒（3）里向外移动，当外侧横栓（3.4）处于关闭状态时，炸弹（4）可从炸弹筒（3）里向外移动，外侧横栓（3.4）的开启和关闭由控制中心（6）决定；内侧横栓（3.3）与外侧横栓（3.4）之间有一个空间，可存放一个炸弹（4）。
进一步，所述炸弹筒（3）在水下发射炸弹（4）的过程是这样的。
步骤1，炸弹筒（3）里装满待发射炸弹（4），弹簧（3.2）挤压筒壳（3.1）的炸弹（4），炸弹（4）按顺序存放，内侧横栓（3.3）开启，挡住炸弹（4）从向外移动，外侧横栓（3.4）开启，挡住炸弹（4）从向外移动，内侧横栓（3.3）与外侧横栓（3.4）之间存放有一个炸弹（4）。
步骤2，控制中心（6）关闭外侧横栓（3.4），内侧横栓（3.3）与外侧横栓（3.4）之间存放的炸弹（4）因为自身的浮力而发射、移动出炸弹筒（3），同时，控制中心（6）启动该炸弹（4）的电子引信（4.1），因为炸弹（4）是延时爆炸的，该炸弹（4）上浮一段时间和距离后，在冰层（8）底下爆炸。
步骤3，控制中心（6）开启外侧横栓（3.4），关闭内侧横栓（3.3），因为弹簧（3.2）的挤压，下一个炸弹（4）进入内侧横栓（3.3）与外侧横栓（3.4）之间的空间，控制中心（6）开启内侧横栓（3.3），以限制其它炸弹（4）进入内侧横栓（3.3）与外侧横栓（3.4）之间的空间，进入待发射状态。
步骤4，返回步骤2，发射下一个炸弹（4）；如此反复，直到工作完成或者炸弹（4）用完。
进一步，所述一种爆炸破冰系统的工作流程如下：（如附图3）。
步骤1，将处于准备状态的潜水艇（2）从破冰船（1）放入水中。
步骤2，启动潜水艇（2），潜入水中，进入破冰船（1）航道（10）的冰层（8）底下，运行到破冰船（1）前进方向前一段距离，并一直向前。
步骤3，发射一颗炸弹（4），并启动该炸弹（4）电子引信（4.1），该炸弹（4）将上浮到航道（10）内冰层（8）底部，一段时间后在破冰船（1）前一段距离爆炸，使冰层（8）破碎。
步骤4，潜水艇（2）继续前行，继续发射炸弹（4）并引爆，破碎冰层（8）。
步骤5，破冰船（1）沿着航道（10）作业，因爆炸破碎的冰块（9）在破冰船（1）船身挤压下被推到航道（10）周围冰层（8）之下（上）。
所述潜水艇（2）还包括外壳（2.2），用于包裹、保护潜水艇（2）内部部件，防水；螺旋桨驱动装置（2.3），用于提供动力，驱动潜水艇（2）移动和改变移动方向；运动控制装置（2.4），用于调整潜水艇（2）姿态、上浮、下沉。
所述控制中心（6）包括单片机，单片机连接环境观测系统以获得潜水艇（2）所处环境的信息；单片机连接潜水艇（2）以获得潜水艇（2）的状态信息，以控制潜水艇（2）启动、运行、停止；单片机连接炸弹筒（3）以获得炸弹筒（3）的状态信息，以控制炸弹筒（3）启动、运行、停止；单片机连接炸弹（4）以获得炸弹（4）的状态信息，以控制炸弹（4）的电子引信（4.1）启动。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施方式和构件，相反，旨在涵盖包括在所附的权利要求书的主旨和范围之内的各种改型、特征结合、等效的装置以及等效的构件。此外，出现在附图中的各构件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各构件的尺寸可以与描绘在附图中的构件的尺寸不同。因此，本发明用于覆盖对本发明的改型和变形，只要它们均在所附的权利要求书和它们的等效方案的范围之内即可。
Claims (8)
1.一种爆炸破冰系统，其特征在于：包括潜水艇，炸弹筒，若干个炸弹，无线通讯装置，控制中心，矩阵键盘；
所述潜水艇可在水下受控航行；用于承载炸弹筒、炸弹；控制中心通过无线通讯装置控制潜水艇的启动、运行、停止；
所述炸弹筒，是一个由潜水艇承载的部件，用于装载并在水下发射炸弹，炸弹筒位于潜水艇内，但有一个开口延伸至潜水艇体外，用于发射炸弹；
所述炸弹，是防水的，且密度比水小，在水中有上浮的趋势，可延时爆炸；所述炸弹，使用电子引信，电子引信与无线通讯装置B端无线连接；所述炸弹，用于在冰层底部爆炸，使冰层破碎；
所述无线通讯装置，包括A端与B端，A端与控制中心连接；B端位于潜水艇内，与潜水艇连接，与炸弹筒连接，与炸弹连接；控制中心通过所述无线通讯装置，与潜水艇、炸弹筒、炸弹交换信息并控制潜水艇、炸弹筒、炸弹；
所述控制中心，位于破冰船上，是分析、决策、控制机构；控制潜水艇启动、运行、停止；控制炸弹筒启动、运行、停止；控制炸弹的电子引信启动；
所述矩阵键盘，与控制中心连接，用于操作者操作控制中心；
所述一种爆炸破冰系统，通过潜水艇在水下发射炸弹，炸弹在冰层底下爆炸以破坏冰层，辅助破冰船破冰；
所述炸弹筒包括筒壳、弹簧、内侧横栓、外侧横栓；
所述筒壳有一个开口延伸至潜水艇体外，所述筒壳内有顺序的存放若干炸弹；
所述弹簧位于筒壳内底部，挤压筒壳内剩余的炸弹，使炸弹有向炸弹筒外移动的趋势，使炸弹维持存放顺序；
所述内侧横栓，包含开启和关闭两种状态，当内侧横栓处于开启状态时，可挡住炸弹从炸弹筒里向外移动，当内侧横栓处于关闭状态时，炸弹可从炸弹筒里向外移动，内侧横栓的开启和关闭由控制中心决定；
所述外侧横栓，包含开启和关闭两种状态，当外侧横栓处于开启状态时，可挡住炸弹从炸弹筒里向外移动，当外侧横栓处于关闭状态时，炸弹可从炸弹筒里向外移动，外侧横栓的开启和关闭由控制中心决定；内侧横栓与外侧横栓之间有一个空间，可存放一个炸弹。
2.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：还包括环境观测系统，环境观测系统位于潜水艇前端，用于探测潜水艇所处环境的信息，供控制中心决策。
3.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：所述炸弹的弹壳使用环保材料，爆炸后其碎片可降解。
4.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：所述炸弹使用TNT炸药。
5.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：所述无线通讯装置，其A端与B端通过声纳通讯。
6.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：所述潜水艇内有蓄电池，其电能供潜水艇内各设备使用；所述控制中心，使用外加电源。
7.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：所述炸弹筒在水下发射炸弹的过程是这样的；
步骤1，炸弹筒里装满待发射炸弹，弹簧挤压筒壳的炸弹，炸弹按顺序存放，内侧横栓开启，挡住炸弹从向外移动，外侧横栓开启，挡住炸弹从向外移动，内侧横栓与外侧横栓之间存放有一个炸弹；
步骤2，控制中心关闭外侧横栓，内侧横栓与外侧横栓之间存放的炸弹因为自身的浮力而发射、移动出炸弹筒，同时，控制中心启动该炸弹的电子引信，因为炸弹是延时爆炸的，该炸弹上浮一段时间和距离后，在冰层底下爆炸；
步骤3，控制中心开启外侧横栓，关闭内侧横栓，因为弹簧的挤压，下一个炸弹进入内侧横栓与外侧横栓之间的空间，控制中心开启内侧横栓，以限制其它炸弹进入内侧横栓与外侧横栓之间的空间，进入待发射状态；
步骤4，返回步骤2，发射下一个炸弹；如此反复，直到工作完成或者炸弹用完。
8.根据权利要求1 所述的一种爆炸破冰系统，其特征在于：所述一种爆炸破冰系统的工作流程如下；
步骤1，将处于准备状态的潜水艇从破冰船放入水中；
步骤2，启动潜水艇，潜入水中，进入破冰船航道的冰层底下，运行到破冰船前进方向前一段距离，并一直向前；
步骤3，发射一颗炸弹，并启动该炸弹电子引信，该炸弹将上浮到航道内冰层底部，一段时间后在破冰船前一段距离爆炸，使冰层破碎；
步骤4，潜水艇继续前行，继续发射炸弹并引爆，破碎冰层；
步骤5，破冰船沿着航道作业，因爆炸破碎的冰块在破冰船船身挤压下被推到航道周围冰层之下，或者之上。
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