CN218600399U - 一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，涉及一种应急抢险救灾特种爆破工程技术领域。该实用新型包括弹头部、一级战斗部、弹体壳体、二级战斗部和弹尾部，一级战斗部包括一级战斗部主装药、EFP药型罩、EFP药型罩固定垫片、扩爆管和雷管，二级战斗部包括周向线性EFP药型罩、二级战斗部主装药、线性中心传爆药柱和周向线性EFP药型罩固定块。本实用新型利用生成的高速高温金属射流对冰层进行切割，完成开孔与破冰，这用破冰弹无视地形、机动性好，产生的冲击波超压和气泡脉动对海底生物影响不大，危险性小，实现了精准爆破快速应急排险，解决海冰灾害问题。

Description

一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹

技术领域

本实用新型涉及一种应急抢险救灾特种爆破工程技术领域，特别是涉及一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹。

背景技术

海冰冰层爆破属于冰盖爆破，现有破冰方法主要有三种：飞机投弹法、炮击法和人工定点爆破法。然而这三种方法都有各自的局限性，应运于近海港口冰层爆破中存在一些问题，危险性较高。针对应急期的海冰则主要依靠人工钻孔，投掷炸药进行爆破破冰，而海冰的抗压强度主要取决于海冰的盐度、温度和冰龄，在一般情况下海冰坚固程度约为淡水冰的75％，人工钻孔时行走在海冰冰层上机动性差，易发生危险事故，并且这种方法产生的能量过于集中，对海底生物具有一定的危害性。

实用新型内容

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，使其利用生成的高速高温金属射流对冰层进行切割，完成开孔与破冰，这用破冰弹无视地形、机动性好，产生的冲击波超压和气泡脉动对海底生物影响不大，危险性小，实现了精准爆破快速应急排险，解决海冰灾害问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其中，包括弹头部、一级战斗部、弹体壳体、二级战斗部和弹尾部，所述弹体壳体的上端设置有所述弹头部，所述弹体壳体与所述弹头部之间设置有所述一级战斗部，所述一级战斗部包括一级战斗部主装药、EFP药型罩、EFP药型罩固定垫片、扩爆管和雷管，所述一级战斗部主装药的上端设置有所述EFP药型罩，所述EFP药型罩的两端通过所述EFP药型罩固定垫片固定，所述一级战斗部主装药的下端设置有所述扩爆管，所述扩爆管的下端设置有所述雷管，所述弹体壳体的下端设置有所述弹尾部，所述弹体壳体内设置有所述二级战斗部，所述二级战斗部包括周向线性EFP药型罩、二级战斗部主装药、线性中心传爆药柱和周向线性EFP药型罩固定块，所述二级战斗部主装药位于所述弹体壳体的中心处，并且所述二级战斗部主装药的中心处设置有所述线性中心传爆药柱，所述二级战斗部主装药的外侧通过所述周向线性EFP药型罩固定，并且所述周向线性EFP药型罩通过所述周向线性EFP药型罩固定块与所述弹体壳体固定。

优选的，所述弹头部内设置有高度传感器，所述高度传感器位于所述弹头部的顶端，并且所述高度传感器通过内部电缆线与所述一级战斗部连接。

优选的，还包括固定垫片，所述固定垫片包括头部固定垫片和尾部固定垫片，所述弹体壳体的上端通过所述头部固定垫片与所述弹头部连接，所述弹体壳体的下端通过所述尾部固定垫片与所述弹尾部连接。

优选的，还包括隔爆体，所述弹体壳体内设置有所述隔爆体，所述隔爆体的下端设置有所述二级战斗部，所述隔爆体的上端设置有所述头部固定垫片。

优选的，所述弹体壳体内部设置有刻槽，所述刻槽位于所述周向线性EFP药型罩的正对位置，并且所述弹体壳体内每周向15°进行一次刻槽，便于爆炸瞬间壳体破碎，防止对形成的线性周向金属射流产生影响。

优选的，所述弹尾部设置有尾翼，所述尾翼位于所述弹尾部的末端。

一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹的使用方法，其中，包括以下步骤：

S10、无人机飞到指定爆点，悬停于指定的高度；

S20、弹体离机，自由落体，当弹头部与海冰层发生侵彻，高度传感器触发一级战斗部，一级战斗部主装药压垮药型罩，形成爆炸成型弹丸，对海冰层进行侵彻开口；

S30、二级战斗由于惯性继续随进，进入一级战斗部的开口，此时延时传感器触发二级战斗，二级战斗部主装药压垮四个线性球缺罩，形成四条LEFP对周向冰层进行切割，使周围冰层破裂，达到破冰的效果；

S40、根据破冰效果，对下次投弹进行预判。

优选的，离机弹体开关会在离开无人机瞬间开启，对延时传感器与高度传感器进行供电，俩个传感器开始正常工作，当高度传感器达到设定炸高时，触发一级战斗部，同时给延时传感器一个反馈信号，一级战斗部触发后设定时间，延时传感器触发二级战斗部，为了防止一级战斗部出现特殊情况，延时传感器在触发二级战斗部的同时再次触发一级战斗部。

优选的，当弹体到达预定爆点一定时间没有发生起爆，人为控制控爆开关，直接引爆俩个战斗部，人为控爆开关直接控制两个战斗部雷管，可以直接引爆两个战斗部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本专利发射投放简单，无需通过火炮、大型飞机进行投射，仅仅需要通过无人机搭载，到达指定的爆点，合适高度进行投放。

2、弹体离机后，依靠自重下落，当弹头部与海冰层发生发生侵彻，高度传感器触发一级战斗部，一级战斗部主装药压垮药型罩，形成爆炸成型弹丸，对海冰层进行侵彻开口，实现自动开孔，无须人为干涉，既节约人力物力，又保证了安全。

3、二级战斗由于惯性继续随进，进入一级战斗部的开口，此时延时传感器触发二级战斗，二级战斗部主装药压垮四个线性球缺罩，形成四条LEFP对周向冰层进行切割，使周围冰层破裂，达到破冰的效果，弹体不会进入海底，依靠金属射流对冰层切割，对生物破坏性小，根据破冰效果，进行下次投弹预判，破冰率可以达到80％-90％。

附图说明

图1是本实用新型的实施例整体结构示意图；

图2是本实用新型的实施例二级战斗部结构示意图；

图3是本实用新型的实施例一级战斗部结构示意图；

图4是本实用新型的实施例控制系统工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本实用新型作进一步详细说明，但所举实例不作为对本实用新型的限定。

如图1至图4所示，本实用新型的实施例包括弹头部、一级战斗部、头部固定垫片、弹体壳体、二级战斗部、控制系统舱、弹尾部、尾翼、尾部固定垫片、高度传感器、内部电缆线、隔爆体。

本实施例中，一级战斗部包括一级战斗部主装药、EFP药型罩、EFP药型罩固定垫片、扩爆管、雷管、内部电缆线。所述一级战斗部采用聚能装药，采用高爆速炸药，如B炸药、RDX/TNT 50/50、RDX/TNT 20/80等，装药量为1.5kg-2.5kg；EFP药型罩，采用大锥角罩，锥角取160°-165°，采用等壁厚紫铜、生铁为药型罩材料，壁厚为6mm-8mm，内径42mm-44mm，外径为50mm；扩爆管装药主要为钝化RDX，药量为8g-12g；雷管，采用8号雷管，达到一定高度，通高度传感器控制激发雷管，引爆传爆序列(扩爆管)，最终达到主装中心起爆。

本实施例中，二级战斗部包括4个周向线性EFP药型罩、二级战斗部主装药、线性中心传爆药柱、4个周向线性EFP药型罩固定块。所述二级战斗部装药采用高爆速炸药，如B炸药、RDX/TNT 50/50、RDX/TNT 20/80等，装药量为4.5kg-5.5kg。4个周向线性EFP药型罩，主要采用线性球缺罩，壁厚为5mm-6.2mm，长度为250mm-450mm，球缺罩外径为68mm-70mm，内径为63mm-65mm，线性球缺罩材料为紫铜、铜、生铁；线性中心传爆药柱，主装药为RDX，质量为24g-36g，长度与主装药长度保持一致，同样使用8号雷管引爆，通过延时传感器控制起爆；4个周向线性EFP药型罩固定块分别在中心预留合适的槽，通过焊接固定四个药型罩，四个固定块通过焊接与弹体壳体进行固定，固定块可以采用轻合金材料。二级战斗与壳体之间存在一定空间间隙，为其提供有利炸高，便于线性的金属射流形成，对周向的冰层进行侵入。

本实施例中，弹头部保留半径为5mm的平头，用于防止与冰层接触时发生跳弹，影响一级战斗部对冰层开口；弹头部采用圆弧母线，其曲率中心在弹头部与弹体接触点的垂线上，联接接触角为0°，曲率半径为425mm-445mm；弹头部材选择58SiMn钢、D60碳钢，弹头部壁厚为5mm；弹头部与弹体壳体通过螺纹连接，当达到一定的强度可以发生剪断。

本实施例中，弹体壳体长度为350mm-450mm；弹体半径为50mm-52mm；弹体壳体厚度为5mm，材料选择58SiMn、D60钢；弹体壳体内部要预留1mm厚的刻槽，位置集中在四个药型罩的正对位置，周向每15°进行一次刻槽，便于爆炸瞬间壳体破碎，防止对形成的线性周向金属射流产生干扰。

本实施例中，弹尾部材料选择58SiMn、D60钢，长度为100mm；弹尾部保证船尾角6°-9°，弹尾部壳体厚度为5mm；进一步地，所述弹尾部主要存放控制系统舱，控制系统舱主要包括弹体开启开关、离机弹体开关、延时传感器、人为控爆开关、电池；弹体开启开关在与无人机装配之前均属于关闭状态，可以通过人为手动控制开关，当弹体开启开关处于关闭状态，弹体属于完全断电状态，属于完全安全状态；离机弹体开关会在离开无人机瞬间开启，对延时传感器与高度传感器进行供电，俩个传感器开始正常工作，当高度传感器达到设定炸高时，触发一级战斗部，同时给延时传感器一个反馈信号，一级战斗部触发后设定时间，延时传感器触发二级战斗部，为了防止一级战斗部出现特殊情况，延时传感器在触发二级战斗部的同时再次触发一级战斗部。人为控爆开关在弹体出现极其特殊情况使用，当弹体到达预定爆点一定时间没有发生起爆，远程控制控爆开关，直接引爆两个战斗部。弹体开启开关、离机弹体开关、高度传感器、延时传感器四者属于与门关系，人为控爆开关直接控制两个战斗部雷管，可以直接引爆两个战斗部，其与上述四者属于独立关系。

本实施例中，一级战斗部EFP药型罩固定垫片，用于固定一级战斗部药型罩，固定于弹体壳体首部，中心部有半径为400mm的圆柱空缺，厚度根据装配实际情况确定，采用高密度的金属材料；所述隔爆体，主要用于一级战斗部与二级战斗部之间的隔爆，材料选择聚氨酯泡沫，材料厚度为40mm，隔爆体中心存在一个锥体，顶高为20mm；所述头部固定垫片，用于固定一级战斗部与二级战斗部，材料可以选择高密度金属材料与聚氨酯泡沫结合，与一级战斗部接触端为聚氨酯泡沫(中心也存在一个椎体，实际情况根据装配条件确定)，后段选择高密度金属材料，隔爆体与头部固定垫片总厚度保证150mm即可；尾部固定垫片，用于固定二级战斗尾部，材料选择低密度合金，厚度根据实际装配确定；尾翼，采用铝合金材料，厚度为6mm-10mm，符合低阻航弹的气动即可；缆线，在装配时预留线路槽。

本实施例中，弹体装配时保证质心集中在弹体整体的前1/3，可以在预留空间进行弹体配重。

实施例1

一种基于高厚度海冰可无人机精准投放的高能灵巧破冰弹主要包括：弹头部、一级战斗部、头部固定垫片、弹体壳体、二级战斗部、控制系统舱、弹尾部、尾翼、尾部固定垫片、高度传感器、内部电缆线、隔爆体。级战斗部主要包括一级战斗部主装药、EFP药型罩、EFP药型罩固定垫片、扩爆管、雷管、内部电缆线。一级战斗部主要采用聚能装药，主装药采用高爆速炸药B炸药，装药量为1.5kg。EFP药型罩主要采用大锥角罩，锥角取160°，采用等壁厚紫铜为药型罩材料，壁厚为6mm，内径42mm，外径为50mm；扩爆管装药主要为钝化RDX，药量为8g；雷管，采用8号雷管，达到一定高度，高度传感器给出指令，激发雷管，引爆传爆序列(扩爆管)，最终达到主装中心起爆。二级战斗部主要包括4个周向线性EFP药型罩、二级战斗部主装药、线性中心传爆药柱、4个周向线性EFP药型罩固定块。二级战斗部装药主要采用高爆速炸药RDX/TNT 50/50，装药量为4.5kg。4个周向线性EFP药型罩，主要采用线性球缺罩，壁厚为5mm，长度为250mm，球缺罩外径为68mm，内径为63mm，线性球缺罩材料为紫铜；线性中心传爆药柱，主装药为RDX，质量为24g，长度与主装药长度保持一致，同样使用8号雷管引爆，通过延时传感器控制起爆时间；4个周向线性EFP药型罩固定块分别在中心预留合适的槽，通过焊接固定四个药型罩，四个固定块通过焊接与弹体壳体进行固定，固定块可以采用轻合金材料。二级战斗与壳体之间存在一定空间间隙，为其提供一定有利炸高，便于线性的金属射流形成，对四向的冰层进行侵入。弹头部，保留半径为5mm的平头，用于防止与冰层接触时发生跳弹，影响一级战斗部对冰层开口；弹头部采用圆弧母线，其曲率中心在弹头部与弹体接触点的垂线上，联接接触角为0°，曲率半径为425mm；弹头部材选择58SiMn钢，弹头部壁厚为5mm；弹头部与弹体壳体通过螺纹连接，当达到一定的强度可以发生剪断螺纹。弹体壳体，长度为400mm；弹体半径为50mm；弹体壳体厚度为5mm，材料选择58SiMn；弹体壳体内部要预留1mm厚的刻槽，位置集中在四个药型罩的正对位置，每周向15°进行一次刻槽，便于爆炸瞬间壳体破碎，防止对形成的线性周向金属射流产生影响。弹尾部，材料选择58SiMn、D60钢，长度为100mm；弹尾部保证船尾角6°，弹尾部壳体厚度为5mm；弹尾部主要存放控制系统舱，控制系统舱主要包括弹体开启开关、离机弹体开关、延时传感器、人为控爆开关、电池。

一级战斗部EFP药型罩固定垫片，用于固定一级战斗部药型罩，固定于弹体壳体首部，中心部有半径为400mm的圆柱空缺，厚度根据装配实际情况确定，采用高密度的金属材料；隔爆体，主要用于一级战斗部与二级战斗部之间的隔爆，材料选择聚氨酯泡沫，材料厚度为40mm，隔爆体中心存在一个锥体，顶高为20mm；头部固定垫片，用于固定一级战斗部与二级战斗部，材料可以选择高密度金属材料与聚氨酯泡沫结合，与一级战斗部接触端为聚氨酯泡沫(中心也存在一个椎体，实际情况根据装配条件确定)，后段选择高密度金属材料，隔爆体与头部固定垫片总厚度保证150mm即可；尾部固定垫片，用于固定二级战斗尾部，材料选择低密度合金，厚度根据实际装配确定；尾翼，采用铝合金材料，厚度为6-10mm，符合低阻航弹的气动即可；缆线，在装配时预留线路槽。

指定破冰地点的破冰率可以达到80％。

实施例2

一种基于高厚度海冰可无人机精准投放的高能灵巧破冰弹主要包括：弹头部、一级战斗部、头部固定垫片、弹体壳体、二级战斗部、控制系统舱、弹尾部、尾翼、尾部固定垫片、高度传感器、内部电缆线、隔爆体。一级战斗部主要包括一级战斗部主装药、EFP药型罩、EFP药型罩固定垫片、扩爆管、雷管、内部电缆线。一级战斗部主要采用聚能装药，主装药采用高爆速炸药B炸药，装药量为2kg；EFP药型罩，主要采用大锥角罩，锥角取165°，采用等壁厚生铁为药型罩材料，壁厚为6.5mm，内径44mm，外径为50mm；扩爆管装药主要为钝化RDX，药量为12g；雷管，采用8号雷管，达到一定高度，高度传感器给出指令，激发雷管，引爆传爆序列(扩爆管)，最终达到主装中心起爆。二级战斗部主要包括4个周向线性EFP药型罩、二级战斗部主装药、线性中心传爆药柱、4个周向线性EFP药型罩固定块。二级战斗部装药主要采用高爆速炸药，如B炸药、RDX/TNT 20/80等，装药量为5.5kg。4个周向线性EFP药型罩，主要采用线性球缺罩，壁厚为6mm，长度为300mm，球缺罩外径为70mm，内径为65mm，线性球缺罩材料为铜；线性中心传爆药柱，主装药为RDX，质量为36g，长度与主装药长度保持一致，同样使用8号雷管引爆，通过延时传感器控制起爆时间；4个周向线性EFP药型罩固定块分别在中心预留合适的槽，通过焊接固定四个药型罩，四个固定块通过焊接与弹体壳体进行固定，固定块可以采用轻合金材料。二级战斗与壳体之间存在一定空间间隙，为其提供一定有利炸高，便于线性的金属射流形成，对四向的冰层进行侵入。弹头部，保留半径为5mm的平头，用于防止与冰层接触时发生跳弹，影响一级战斗部对冰层开口；弹头部采用圆弧母线，其曲率中心在弹头部与弹体接触点的垂线上，联接接触角为0°，曲率半径为445mm；弹头部材选择D60碳钢，弹头部壁厚为5mm；弹头部与弹体壳体通过螺纹连接，当达到一定的强度可以发生剪断螺纹。弹体壳体，长度为450mm；弹体半径为52mm；弹体壳体厚度为5mm，材料选择D60钢；弹体壳体内部要预留1mm厚的刻槽，位置集中在四个药型罩的正对位置，每周向15°进行一次刻槽，便于爆炸瞬间壳体破碎，防止对形成的线性周向金属射流产生影响。其余部分与实例1中相同。

指定破冰地点的破冰率可以达到85％。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其特征在于，包括弹头部、一级战斗部、弹体壳体、二级战斗部和弹尾部，所述弹体壳体的上端设置有所述弹头部，所述弹体壳体与所述弹头部之间设置有所述一级战斗部，所述一级战斗部包括一级战斗部主装药、EFP药型罩、EFP药型罩固定垫片、扩爆管和雷管，所述一级战斗部主装药的上端设置有所述EFP药型罩，所述EFP药型罩的两端通过所述EFP药型罩固定垫片固定，所述一级战斗部主装药的下端设置有所述扩爆管，所述扩爆管的下端设置有所述雷管，所述弹体壳体的下端设置有所述弹尾部，所述弹体壳体内设置有所述二级战斗部，所述二级战斗部包括周向线性EFP药型罩、二级战斗部主装药、线性中心传爆药柱和周向线性EFP药型罩固定块，所述二级战斗部主装药位于所述弹体壳体的中心处，并且所述二级战斗部主装药的中心处设置有所述线性中心传爆药柱，所述二级战斗部主装药的外侧通过所述周向线性EFP药型罩固定，并且所述周向线性EFP药型罩通过所述周向线性EFP药型罩固定块与所述弹体壳体固定。

2.如权利要求1所述的一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其特征在于，所述弹头部内设置有高度传感器，所述高度传感器位于所述弹头部的顶端，并且所述高度传感器通过内部电缆线与所述一级战斗部连接。

3.如权利要求2所述的一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其特征在于，还包括固定垫片，所述固定垫片包括头部固定垫片和尾部固定垫片，所述弹体壳体的上端通过所述头部固定垫片与所述弹头部连接，所述弹体壳体的下端通过所述尾部固定垫片与所述弹尾部连接。

4.如权利要求3所述的一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其特征在于，还包括隔爆体，所述弹体壳体内设置有所述隔爆体，所述隔爆体的下端设置有所述二级战斗部，所述隔爆体的上端设置有所述头部固定垫片。

5.如权利要求4所述的一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其特征在于，所述弹体壳体内部设置有刻槽，所述刻槽位于所述周向线性EFP药型罩的正对位置，并且所述弹体壳体内每周向15°进行一次刻槽，便于爆炸瞬间壳体破碎，防止对形成的线性周向金属射流产生影响。

6.如权利要求5所述的一种基于高厚度海冰无人机投放的破冰弹，其特征在于，所述弹尾部设置有尾翼，所述尾翼位于所述弹尾部的末端。

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