本發(fā)明涉及破冰機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于海洋或湖泊破冰作業(yè)需求的爆炸破冰系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在寒冷的季節(jié)，海洋或湖泊中的冰對(duì)經(jīng)過的船舶產(chǎn)生破壞和影響。現(xiàn)有破冰方法主要包括：頂撞法，以破冰船前進(jìn)的動(dòng)力，由船體擠碎冰層；沖撞法，破冰船先倒車，后退一段距離，然后雙車全速前進(jìn)，撞碎冰層；堆積水破冰法，先將船體內(nèi)的水抽到后艙，接著把抬起的船頭開到冰面上，然后又將后艙的水抽到前艙，借助水的重量壓碎冰層。這些方法均對(duì)船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)裝置及其附屬設(shè)施等提出較高的要求，而破冰速度也不快。

發(fā)明一種經(jīng)濟(jì)快速的破冰系統(tǒng)是時(shí)之所需。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)海洋或湖泊現(xiàn)有破冰需求，提出一種安全高效、不損傷船體的爆炸破冰系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種爆炸破冰系統(tǒng)，其特征在于：包括潛水艇，炸彈筒，諾干個(gè)炸彈，無線通訊裝置，控制中心，矩陣鍵盤。

所述潛水艇可在水下受控航行；用于承載炸彈筒、炸彈；控制中心通過無線通訊裝置控制它的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止。

所述炸彈筒，是一個(gè)由潛水艇承載的部件，用于裝載并在水下發(fā)射炸彈，它位于潛水艇內(nèi)，但有一個(gè)開口延伸至潛水艇體外，用于發(fā)射炸彈。

所述炸彈，是防水的，且密度比水小，在水中有上浮的趨勢，可延時(shí)爆炸；所述炸彈，使用電子引信，電子引信與無線通訊裝置B端無線連接；所述炸彈，用于在冰層底部爆炸，使冰層破碎。

所述無線通訊裝置，包括A端與B端，A端與控制中心連接；B端位于潛水艇內(nèi)，與潛水艇連接，與炸彈筒連接，與炸彈連接；控制中心通過所述無線通訊裝置，與潛水艇、炸彈筒、炸彈交換信息并控制它們。

所述控制中心，位于破冰船上，是分析、決策、控制機(jī)構(gòu)；控制潛水艇啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；控制炸彈筒啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；控制炸彈的電子引信啟動(dòng)；控制中心通過無線通訊裝置與其它部件連接。

所述矩陣鍵盤，與控制中心連接，用于操作者操作控制中心。

所述一種爆炸破冰系統(tǒng)，通過潛水艇在水下發(fā)射炸彈，炸彈在冰層底下爆炸以破壞冰層，輔助破冰船破冰。

進(jìn)一步，所述一種爆炸破冰系統(tǒng)還包括環(huán)境觀測系統(tǒng)，位于潛水艇前端，用于探測潛水艇所處環(huán)境的信息，供控制中心決策。

進(jìn)一步，所述炸彈的彈殼使用環(huán)保材料，爆炸后其碎片可降解。

進(jìn)一步，所述炸彈使用TNT炸藥。

進(jìn)一步，所述所述無線通訊裝置， 其A端與B端通過聲納通訊。

進(jìn)一步，所述潛水艇內(nèi)有蓄電池，其電能供潛水艇內(nèi)各設(shè)備使用；所述控制中心，使用外加電源。

進(jìn)一步，所述炸彈筒包括筒殼、彈簧、內(nèi)側(cè)橫栓、外側(cè)橫栓。

所述筒殼有一個(gè)開口延伸至潛水艇體外，所述筒殼內(nèi)有順序的存放諾干炸彈。

所述彈簧位于筒殼內(nèi)底部，擠壓筒殼內(nèi)剩余的炸彈，使炸彈有向炸彈筒外移動(dòng)的趨勢，使炸彈維持存放順序。

所述內(nèi)側(cè)橫栓，包含開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)側(cè)橫栓處于開啟狀態(tài)時(shí)，可擋住炸彈從炸彈筒里向外移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)側(cè)橫栓處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，炸彈可從炸彈筒里向外移動(dòng)，內(nèi)側(cè)橫栓的開啟和關(guān)閉由控制中心決定。

所述外側(cè)橫栓，包含開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，當(dāng)外側(cè)橫栓處于開啟狀態(tài)時(shí)，可擋住炸彈從炸彈筒里向外移動(dòng)，當(dāng)外側(cè)橫栓處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，炸彈可從炸彈筒里向外移動(dòng)，外側(cè)橫栓的開啟和關(guān)閉由控制中心決定；內(nèi)側(cè)橫栓與外側(cè)橫栓之間有一個(gè)空間，可存放一個(gè)炸彈。

進(jìn)一步，所述炸彈筒在水下發(fā)射炸彈的過程是這樣的。

步驟1，炸彈筒里裝滿待發(fā)射炸彈，彈簧擠壓筒殼的炸彈，炸彈按順序存放，內(nèi)側(cè)橫栓開啟，擋住炸彈從向外移動(dòng)，外側(cè)橫栓開啟，擋住炸彈從向外移動(dòng)，內(nèi)側(cè)橫栓與外側(cè)橫栓之間存放有一個(gè)炸彈。

步驟2，控制中心關(guān)閉外側(cè)橫栓，內(nèi)側(cè)橫栓與外側(cè)橫栓之間存放的炸彈因?yàn)樽陨淼母×Χl(fā)射、移動(dòng)出炸彈筒，同時(shí)，控制中心啟動(dòng)該炸彈的電子引信，因?yàn)檎◤検茄訒r(shí)爆炸的，該炸彈上浮一段時(shí)間和距離后，在冰層底下爆炸。

步驟3，控制中心開啟外側(cè)橫栓，關(guān)閉內(nèi)側(cè)橫栓，因?yàn)閺椈傻臄D壓，下一個(gè)炸彈進(jìn)入內(nèi)側(cè)橫栓與外側(cè)橫栓之間的空間，控制中心開啟內(nèi)側(cè)橫栓，以限制其它炸彈進(jìn)入內(nèi)側(cè)橫栓與外側(cè)橫栓之間的空間，進(jìn)入待發(fā)射狀態(tài)。

步驟4，返回步驟2，發(fā)射下一個(gè)炸彈；如此反復(fù)，直到工作完成或者炸彈用完。

進(jìn)一步，所述一種爆炸破冰系統(tǒng)的工作流程如下。

步驟1，將處于準(zhǔn)備狀態(tài)的潛水艇從破冰船放入水中。

步驟2，啟動(dòng)潛水艇，潛入水中，進(jìn)入破冰船航道的冰層底下，運(yùn)行到破冰船前進(jìn)方向前一段距離，并一直向前。

步驟3，發(fā)射一顆炸彈，并啟動(dòng)該炸彈電子引信，該炸彈將上浮到航道內(nèi)冰層底部，一段時(shí)間后在破冰船前一段距離爆炸，使冰層破碎。

步驟4，潛水艇繼續(xù)前行，繼續(xù)發(fā)射炸彈并引爆，破碎冰層。

步驟5，破冰船沿著航道作業(yè)，因爆炸破碎的冰塊在破冰船船身擠壓下被推到航道周圍冰層之下（上）。

所述潛水艇還包括外殼，用于包裹、保護(hù)潛水艇內(nèi)部部件，防水；螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置，用于提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)潛水艇移動(dòng)和改變移動(dòng)方向；運(yùn)動(dòng)控制裝置，用于調(diào)整潛水艇姿態(tài)、上浮、下沉。

所述控制中心包括單片機(jī)，單片機(jī)連接環(huán)境觀測系統(tǒng)以獲得潛水艇所處環(huán)境的信息；單片機(jī)連接潛水艇以獲得潛水艇的狀態(tài)信息，以控制潛水艇啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；單片機(jī)連接炸彈筒以獲得炸彈筒的狀態(tài)信息，以控制炸彈筒啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；單片機(jī)連接炸彈以獲得炸彈的狀態(tài)信息，以控制炸彈的電子引信啟動(dòng)。

所述單片機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)，可以為STC單片機(jī)或PIC單片機(jī)或EMC單片機(jī)或ATMEL單片機(jī)( 51單片機(jī))或PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)等。單片機(jī)中存有事先編好的數(shù)字電路，皆在電腦上用編程語言完成。

本發(fā)明中，根據(jù)破冰機(jī)構(gòu)領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1）通過爆炸使冰層破碎，而不是依靠船身的重力將冰層壓碎。從而有效減小對(duì)破冰船的推進(jìn)器及相關(guān)設(shè)施的要求，提高破冰效率。

2）通過爆炸使冰層破碎，相對(duì)頂撞法、沖撞法、堆積水破冰法對(duì)相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)要求更低，更為安全。

附圖說明

圖1 一種爆炸破冰系統(tǒng)及破冰船示意圖。

圖2 所述炸彈筒示意圖。

圖3 使用所述一種爆炸破冰系統(tǒng)作業(yè)示意圖。

圖中，1 破冰船，2潛水艇，2.1 蓄電池，2.2 外殼，2.3螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置，2.4運(yùn)動(dòng)控制裝置，3炸彈筒，3.1 筒殼,3.2彈簧, 3.3內(nèi)側(cè)橫栓, 3.4外側(cè)橫栓, 4 炸彈, 4.1 電子引信，5無線通訊裝置，5.1 A端,5.2 B端,6控制中心， 7矩陣鍵盤，8冰層，9冰塊，10航道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖1、2、3 對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

一艘使用本發(fā)明構(gòu)造的破冰船（1）在冰區(qū)作業(yè)，它的連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)這樣的：包括潛水艇（2），炸彈筒（3），諾干個(gè)炸彈（4），無線通訊裝置（5），控制中心（6），矩陣鍵盤（7）。

所述潛水艇（2）可在水下受控航行；用于承載炸彈筒（3）、炸彈（4）；控制中心（6）通過無線通訊裝置（5）控制它的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止。

所述炸彈筒（3），是一個(gè)由潛水艇（2）承載的部件，用于裝載并在水下發(fā)射炸彈（4），它位于潛水艇（2）內(nèi)，但有一個(gè)開口延伸至潛水艇（2）體外，用于發(fā)射炸彈（4）。

所述炸彈（4），是防水的，且密度比水小，在水中有上浮的趨勢，可延時(shí)爆炸；所述炸彈（4），使用電子引信（4.1），電子引信（4.1）與無線通訊裝置（5）B端（5.2）無線連接；所述炸彈（4），用于在冰層（8）底部爆炸，使冰層（8）破碎。

所述無線通訊裝置（5），包括A端（5.1）與B端（5.2），A端（5.1）與控制中心（6）連接；B端（5.2）位于潛水艇（2）內(nèi)，與潛水艇（2）連接，與炸彈筒（3）連接，與炸彈（4）連接；控制中心（6）通過所述無線通訊裝置（5），與潛水艇（2）、炸彈筒（3）、炸彈（4）交換信息并控制它們。

所述控制中心（6），位于破冰船（1）上，是分析、決策、控制機(jī)構(gòu)；控制潛水艇（2）啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；控制炸彈筒（3）啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；控制炸彈（4）的電子引信（4.1）啟動(dòng)；控制中心（6）通過無線通訊裝置（5）與其它部件連接。

所述矩陣鍵盤（7），與控制中心（6）連接，用于操作者操作控制中心（6）。

所述一種爆炸破冰系統(tǒng)，通過潛水艇（2）在水下發(fā)射炸彈（4），炸彈（4）在冰層（8）底下爆炸以破壞冰層（8），輔助破冰船（1）破冰。

進(jìn)一步，所述一種爆炸破冰系統(tǒng)還包括環(huán)境觀測系統(tǒng)，位于潛水艇（2）前端，用于探測潛水艇（2）所處環(huán)境的信息，供控制中心（6）決策。

進(jìn)一步，所述炸彈（4）的彈殼使用環(huán)保材料，爆炸后其碎片可降解。

進(jìn)一步，所述炸彈（4）使用TNT炸藥。

進(jìn)一步，所述所述無線通訊裝置（5）， 其A端（5.1）與B端（5.2）通過聲納通訊。

進(jìn)一步，所述潛水艇（2）內(nèi)有蓄電池（2.1），其電能供潛水艇（2）內(nèi)各設(shè)備使用；所述控制中心（6），使用外加電源。

進(jìn)一步，所述炸彈筒（3）包括筒殼（3.1）、彈簧（3.2）、內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）、外側(cè)橫栓（3.4）；（如附圖2）。

所述筒殼（3.1）有一個(gè)開口延伸至潛水艇（2）體外，所述筒殼（3.1）內(nèi)有順序的存放諾干炸彈（4）。

所述彈簧（3.2）位于筒殼（3.1）內(nèi)底部，擠壓筒殼（3.1）內(nèi)剩余的炸彈（4），使炸彈（4）有向炸彈筒（3）外移動(dòng)的趨勢，使炸彈（4）維持存放順序。

所述內(nèi)側(cè)橫栓（3.3），包含開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）處于開啟狀態(tài)時(shí)，可擋住炸彈（4）從炸彈筒（3）里向外移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，炸彈（4）可從炸彈筒（3）里向外移動(dòng)，內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）的開啟和關(guān)閉由控制中心（6）決定。

所述外側(cè)橫栓（3.4），包含開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，當(dāng)外側(cè)橫栓（3.4）處于開啟狀態(tài)時(shí)，可擋住炸彈（4）從炸彈筒（3）里向外移動(dòng)，當(dāng)外側(cè)橫栓（3.4）處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，炸彈（4）可從炸彈筒（3）里向外移動(dòng)，外側(cè)橫栓（3.4）的開啟和關(guān)閉由控制中心（6）決定；內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）與外側(cè)橫栓（3.4）之間有一個(gè)空間，可存放一個(gè)炸彈（4）。

進(jìn)一步，所述炸彈筒（3）在水下發(fā)射炸彈（4）的過程是這樣的。

步驟1，炸彈筒（3）里裝滿待發(fā)射炸彈（4），彈簧（3.2）擠壓筒殼（3.1）的炸彈（4），炸彈（4）按順序存放，內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）開啟，擋住炸彈（4）從向外移動(dòng)，外側(cè)橫栓（3.4）開啟，擋住炸彈（4）從向外移動(dòng)，內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）與外側(cè)橫栓（3.4）之間存放有一個(gè)炸彈（4）。

步驟2，控制中心（6）關(guān)閉外側(cè)橫栓（3.4），內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）與外側(cè)橫栓（3.4）之間存放的炸彈（4）因?yàn)樽陨淼母×Χl(fā)射、移動(dòng)出炸彈筒（3），同時(shí)，控制中心（6）啟動(dòng)該炸彈（4）的電子引信（4.1），因?yàn)檎◤棧?）是延時(shí)爆炸的，該炸彈（4）上浮一段時(shí)間和距離后，在冰層（8）底下爆炸。

步驟3，控制中心（6）開啟外側(cè)橫栓（3.4），關(guān)閉內(nèi)側(cè)橫栓（3.3），因?yàn)閺椈桑?.2）的擠壓，下一個(gè)炸彈（4）進(jìn)入內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）與外側(cè)橫栓（3.4）之間的空間，控制中心（6）開啟內(nèi)側(cè)橫栓（3.3），以限制其它炸彈（4）進(jìn)入內(nèi)側(cè)橫栓（3.3）與外側(cè)橫栓（3.4）之間的空間，進(jìn)入待發(fā)射狀態(tài)。

步驟4，返回步驟2，發(fā)射下一個(gè)炸彈（4）；如此反復(fù)，直到工作完成或者炸彈（4）用完。

進(jìn)一步，所述一種爆炸破冰系統(tǒng)的工作流程如下：（如附圖3）。

步驟1，將處于準(zhǔn)備狀態(tài)的潛水艇（2）從破冰船（1）放入水中。

步驟2，啟動(dòng)潛水艇（2），潛入水中，進(jìn)入破冰船（1）航道（10）的冰層（8）底下，運(yùn)行到破冰船（1）前進(jìn)方向前一段距離，并一直向前。

步驟3，發(fā)射一顆炸彈（4），并啟動(dòng)該炸彈（4）電子引信（4.1），該炸彈（4）將上浮到航道（10）內(nèi)冰層（8）底部，一段時(shí)間后在破冰船（1）前一段距離爆炸，使冰層（8）破碎。

步驟4，潛水艇（2）繼續(xù)前行，繼續(xù)發(fā)射炸彈（4）并引爆，破碎冰層（8）。

步驟5，破冰船（1）沿著航道（10）作業(yè)，因爆炸破碎的冰塊（9）在破冰船（1）船身擠壓下被推到航道（10）周圍冰層（8）之下（上）。

所述潛水艇（2）還包括外殼（2.2），用于包裹、保護(hù)潛水艇（2）內(nèi)部部件，防水；螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置（2.3），用于提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)潛水艇（2）移動(dòng)和改變移動(dòng)方向；運(yùn)動(dòng)控制裝置（2.4），用于調(diào)整潛水艇（2）姿態(tài)、上浮、下沉。

所述控制中心（6）包括單片機(jī)，單片機(jī)連接環(huán)境觀測系統(tǒng)以獲得潛水艇（2）所處環(huán)境的信息；單片機(jī)連接潛水艇（2）以獲得潛水艇（2）的狀態(tài)信息，以控制潛水艇（2）啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；單片機(jī)連接炸彈筒（3）以獲得炸彈筒（3）的狀態(tài)信息，以控制炸彈筒（3）啟動(dòng)、運(yùn)行、停止；單片機(jī)連接炸彈（4）以獲得炸彈（4）的狀態(tài)信息，以控制炸彈（4）的電子引信（4.1）啟動(dòng)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但可以理解的是，本發(fā)明并不局限于所公開的實(shí)施方式和構(gòu)件，相反，旨在涵蓋包括在所附的權(quán)利要求書的主旨和范圍之內(nèi)的各種改型、特征結(jié)合、等效的裝置以及等效的構(gòu)件。此外，出現(xiàn)在附圖中的各構(gòu)件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各構(gòu)件的尺寸可以與描繪在附圖中的構(gòu)件的尺寸不同。因此，本發(fā)明用于覆蓋對(duì)本發(fā)明的改型和變形，只要它們均在所附的權(quán)利要求書和它們的等效方案的范圍之內(nèi)即可。