一种便携式机动发射冰凌爆破器及破冰凌的方法

摘要

本发明涉及江河冰凌灾害治理技术领域，一种便携式机动发射冰凌爆破器及破冰凌的方法，能够快速、安全、高效地破除冰塞、冰坝，达到破冰排凌之目的；包括：破冰弹(1)、发射器(2)和控制器(3)，所述破冰弹为两级爆炸破冰结构；所述发射器由高低压发射装置(21)和发射架(22)组成；所述破冰弹密封在发射器(2)内，且尾端紧固连接在发射器的高低压发射装置(21)上；所述高低压发射装置(21)固定在发射架上；所述控制器(3)通过导线连接数个发射器(2)。本发明能够实现“变被动减灾为主动预防”的目标，具有机动灵活、携带方便、高效安全、危害小、后患少的特点，对黄河及其它北方河流的破冰排凌有着非常重要的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及江河冰凌灾害治理技术领域，尤其涉及破冰减灾的设备，适用于远距离发射和爆破冰塞、冰坝，疏通主河道过流通道的一种便携式机动发射冰凌爆破器及破冰凌的方法。

背景技术

在黄河的凌汛期，冰凌洪水是大量的流凌在河流水面比降由陡变缓的河段下泄时阻塞河道，出现卡冰结坝，引起水位上升而造成的。出现冰塞、冰坝，需要在2小时左右的时间内破冰排凌，否则很快会出现洪水泛滥。冰凌洪水频发，每年国家都投入大量的人力、物力和财力进行防治。

目前，爆破冰塞、冰坝主要是利用飞机空投航弹和火炮发射榴弹。所述飞机空投航弹破冰排凌是传统的主要手段，在防凌抢险中起到了积极作用，但存在以下缺点：①受环境和地形的制约，无法在河道狭窄或拐弯的地方以及河面上有桥梁和岸边有建筑设施的地段投弹破冰；②在每年凌汛期当地政府要花费大量的人力、物力和财力疏散当地居民；③重磅航弹破冰排凌效果好但严重损坏河床，改变河道，给爆后的清理和善后工作造成极大的麻烦；④一旦出现哑弹，将给当地留下极大的安全隐患；⑤飞机空投航弹破冰排凌，只能在卡冰结坝后进行，受气候和地形条件的制约，一旦抢险不及时，就容易造成水灾。

所述火炮发射榴弹辅助破冰也是传统的破冰方法之一，但是，由于榴弹装药量小，且为表面爆炸，能量利用率低，效果不佳，并且榴弹爆炸时弹片飞射，容易伤害附近的建筑设施和人员。

发明内容

针对上述情况，在总结以往理论和技术经验的基础上，根据爆炸力学和弹药设计学原理，本发明提出了一种便携式机动发射冰凌爆破器及破冰凌的方法，具有机动快速、高效安全、可靠、省力、廉价、危害小、后患少、携带方便的特点，能够快速、安全、高效地破除冰塞及冰坝，达到破冰排凌之目的，从而实现真正意义上的“变被动减灾为主动预防，变传统模式为现代技术”的目标，对黄河及其它北方河流的破冰排凌有着非常重要的意义。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种便携式机动发射冰凌爆破器，主要包括：破冰弹、发射器和控制器，所述破冰弹为两级爆炸破冰结构，一级为对冰层进行穿孔结构，二级为对冰层进行爆破结构；所述发射器为分装式结构，由高低压发射装置和发射架组成；所述破冰弹密封在发射器内，破冰弹的尾端紧固连接在发射器的高低压发射装置上；所述高低压发射装置为储存、运输和发射一体式结构，固定在发射架上；所述控制器通过导线连接数个发射器，所述控制器具有控制数个发射器按时序发射破冰弹，使破冰弹在冰面形成线状炸点。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述破冰弹的两级爆炸破冰结构，一级为聚能穿孔装置，二级为随进破冰装置，所述聚能穿孔装置通过连接筒与随进破冰装置紧固连接为一体；一级聚能穿孔装置之后设置有防止二级随进破冰装置殉爆的隔爆体，一级聚能穿孔装置通过传爆装置穿过隔爆体与二级随进破冰装置的延期起爆装置连接。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述破冰弹的聚能穿孔装置，由开关帽、风帽、穿孔装置壳体、穿孔装药、引信、引信压盖组成；所述开关帽通过风帽与穿孔装置壳体紧固连接为一体；所述穿孔装药固定在穿孔装置壳体内，穿孔装置壳体后部安装引信；所述引信由引信压盖定位，所述引信为机电引信，具有发射惯性力解除引信的第一道保险，空气阻力解除引信的第二道保险。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述聚能穿孔装置的穿孔装药为聚能成型装药，由聚能药柱和药型罩组成，所述聚能药柱为塑性炸药压制而成，结构为圆柱体与圆台结合的结构；所述药型罩设置在聚能药柱的前部，为球缺形金属药型罩；所述聚能药柱具有爆炸后使药型罩形成一个速度为2000m/s的高速金属弹丸。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述破冰弹的随进破冰装置由延期起爆装置、破冰装药、破冰装置壳体和尾翼组成；所述破冰装置壳体的内部设置有破冰装药，所述破冰装置壳体的前部设置有延期起爆装置，延期起爆装置通过传爆装置穿过隔爆体与穿孔装药连接；所述破冰装置壳体的尾端与高低压发射装置的活塞紧固连接，所述破冰装置壳体后部外侧设置有尾翼；所述尾翼由翼轴、扭簧将翼片与翼座连接构成，所述若干翼片均匀分布在破冰装置壳体外的圆周上；位于发射器内的翼片为折叠状态；所述破冰装药为高能猛炸药。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述随进破冰装置的延期起爆装置为组合式结构，由导爆管、定位螺盖、封口塞、延期体、起爆体、螺纹连接体组成，所述导爆管一端与传爆装置连接，导爆管另一端穿过定位螺盖、封口塞与延期体接触，延期体另一端与起爆体接触；所述定位螺盖将封口塞、延期体、起爆体密封在螺纹连接体腔内。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述高低压发射装置包括管口组件、发射管、活塞、高压室组件；所述发射管内设置有避免火药气体泄露的活塞，活塞前螺纹与破冰弹尾部的螺纹紧固连接，活塞后螺纹与高压室组件前端的活塞连接件紧固连接；

所述高压室组件由活塞连接件、拉断槽、高压室、发射装药、发射管连接螺套、点火具、密封螺盖、圆形插座、尾座组成，在高压室的外部由活塞、高压室组件和发射管共同围成的空间称为低压室；在高压室内置有发射装药，高压室上设置有与低压室连通的火药气体喷孔；位于高压室组件前端设置有控制破冰弹起始运动时低压室压力的拉断槽，拉断槽通过活塞连接件上的外螺纹与活塞紧固连接；所述发射装药由药盒、发射药、药盒端盖组成，所述药盒由硝基软片制成；所述点火具设置在尾座上，通过击发线沿通道与圆形插座相连，与圆形插座配合连接的短路插针为点火具短路保险；

所述发射管为玻璃钢材料，两端均设置有外螺纹，前端的管口连接螺纹与管口组件紧固连接，后端的管尾连接螺纹通过发射管连接螺套与高压室组件紧固连接；发射管的外表面中间部位设置有发射管在发射架上定位的台阶。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述发射架由调节支架和座板组成，高低压发射装置中部的定位台阶与调节支架连接，高低压发射装置尾座与发射架座板铰接，所述发射架为重复使用品；所述调节支架由支腿地钉、支腿、调节杆下体、调整螺套、调节杆上体、管箍组成；所述调节杆下体设置有用螺栓插入若干孔距的定位孔，调节杆下体上段有螺纹与调整螺套相连；所述调节杆上体也通过螺纹与调整螺套相连；所述定位孔为在射程300m～500m内分档调节，调整螺套为在档位内进行射角微调；所述座板由座板地钉、支撑座、底座组成，座板地钉嵌入地面。

所述的便携式机动发射冰凌爆破器，所述破冰弹的连接筒、隔爆体、开关帽、风帽、穿孔装置壳体，引信压盖、破冰装置壳体、尾翼、定位螺盖、封口塞、螺纹连接体均为爆炸后不形成大块杀伤性破片的工程塑料件。

实施所述便携式机动发射冰凌爆破器爆破冰凌的方法，其步骤如下：

a.准备，打开包装箱，将发射器的高低压发射装置的尾座与发射架的座板铰接，打开调节支架的管箍，将高低压发射装置置于管箍上，锁紧螺栓，再将支脚张开；

b.目测目标距离，根据目标距离调节发射器的射角，锁紧调节杆，对准目标；

c.旋开发射器的高低压发射装置尾座上的密封螺盖，解除点火具的短路保险，将控制器引出的点火插头插入每个发射器尾座上的圆形插座中，通过控制器控制数个发射器按时序发射破冰弹，使破冰弹在冰面形成线状炸点；

d.发射时，点火具点燃发射药，产生的火药气体通过高压室的喷孔进入低压室，当压力达到一定值时，破冰弹从高压室前端的拉断槽处拉断，破冰弹开始向前运动，高压室内火药气体不断补充到低压室，破冰弹加速向前运动，当破冰弹运动至管口，依靠撞击力打开管口的密封盖；

e.在发射惯性力作用下引信解除第一道保险，破冰弹出发射管管口后尾翼在弹簧力作用下展开到位并锁定，继续运动至一段距离，在空气阻力作用下引信解除第二道保险，引信处于待发状态；

f.当破冰弹飞至终点头部以较大的落角撞击冰层时，开关帽闭合，引信作用，引爆穿孔装药爆炸，使药型罩形成一个速度约2000m/s的高速金属弹丸，在冰层中穿出直径远大于随进破冰装置直径的孔洞，同时穿孔装药爆炸的爆轰波由传爆装置导爆索引爆延期起爆装置的导爆管，导爆管低速爆轰点燃延期体，延期起爆装置开始延时；

g.随进破冰装置在惯性作用下沿穿孔装置在冰层中穿出的孔道中随进，运动至冰面以下约3m处，延期起爆装置延时结束，引爆破冰装药爆炸，达到破冰排凌的目的。

由于采用以上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

一种便携式机动发射冰凌爆破器及破冰凌的方法，能够简单、快速、安全、高效地破除冰塞、冰坝，达到破冰排凌之目的，与传统的飞机空投航弹和火炮发射榴弹破冰排凌方法相比，具有机动、快速、高效、安全、可靠、省力、廉价、危害小、后患少、携带方便的特点，从而实现真正意义上的“变被动减灾为主动预防，变传统模式为现代技术”的目标，对黄河及其它北方河流的破冰排凌有着非常重要的意义。

附图说明

图1是本发明系统组成示意图。

图2是本发明破冰弹结构示意图。

图3是本发明破冰弹聚能穿孔装置结构示意图。

图4是本发明破冰弹聚能穿孔装置穿孔装药结构示意图。

图5是本发明破冰弹随进破冰装置结构示意图。

图6是本发明随进破冰装置延期起爆装置结构示意图。

图7是本发明破冰弹尾翼结构示意图。

图8是本发明高低压发射装置结构示意图。

图9是本发明高低压发射装置管口组件结构示意图。

图10是本发明高低压发射装置发射管结构示意图。

图11是本发明高低压发射装置活塞结构示意图。

图12是本发明高低压发射装置高压室组件结构示意图。

图13是本发明高低压发射装置发射装药结构示意图。

图14是本发明发射架调节支架结构示意图。

图15是本发明发射架座板结构示意图。

图中：1、破冰弹，2、发射器，3、控制器，4、包装箱，11、聚能穿孔装置，12、连接筒，13、随进破冰装置，14、隔爆体，15、传爆装置，111、开关帽，112、风帽，113、穿孔装置壳体，114、穿孔装药，115、引信，116、引信压盖，1141、聚能药柱，1142、药型罩，131、延期起爆装置，132、破冰装药，133、破冰装置壳体，134、尾翼，1311、导爆管，1312、定位螺盖，1313、封口塞，1314、延期体，1315、起爆体，1316、螺纹连接体，1341、扭簧，1342、翼片，1343、翼轴，1344、翼座，21、高低压发射装置，22、发射架，211、管口组件，212、发射管，213、活塞，214、高压室组件，2111、螺盖，2112、密封环，2113、密封盖，2121、管口连接螺纹，2122、管尾连接螺纹，2131、活塞前螺纹，2132、活塞后螺纹，2141、活塞连接件，2142、拉断槽，2143、高压室，2144、发射装药，2145、发射管连接螺套，2146、点火具，2147、密封螺盖，2148、圆形插座，2149、尾座，21441、药盒，21442、发射药，21443、药盒端盖，221、调节支架，222、座板，2211、支腿地钉，2212、支腿，2213、调节杆下体，2214、调整螺套，2215、调节杆上体，2216、管箍，2221、座板地钉，2222、支撑座，2223、底座。

具体实施过程

结合附图对发明加以说明。

如图1所示，一种便携式机动发射冰凌爆破器，主要包括：破冰弹1、发射器2、控制器3和包装箱4。所述破冰弹1密封在发射器2的发射管212内，破冰弹1的尾端由螺纹紧固连接在发射器2高低压发射装置21的活塞213上；所述控制器3通过导线连接数个发射器2，采用遥控电点火方式，按时序点燃各发射器2内的发射药21442，控制数个发射器2按时序发射破冰弹1，使破冰弹1在冰面形成线状炸点。

如图2所示，所述破冰弹1包括聚能穿孔装置11、连接筒12、随进破冰装置13、隔爆体14、传爆装置15；所述破冰弹1采用两级爆炸结构破冰，一级为聚能穿孔装置11，由引信115起爆，爆炸后形成高速动能弹丸，先在冰层中穿孔，二级为随进破冰装置13，靠惯性随进，由延期起爆装置131引爆，爆破冰凌；所述连接筒12将一级为聚能穿孔装置11与二级为随进破冰装置13紧固连接为一体；所述隔爆体14位于聚能穿孔装置11之后，防止随进破冰装置13殉爆；所述传爆装置15为导爆索，穿过隔爆体14把一级聚能穿孔装置11爆炸的爆轰波传到二级随进破冰装置13的延期起爆装置131上。

如图3所示，所述破冰弹1的聚能穿孔装置11由开关帽111、风帽112、穿孔装置壳体113、穿孔装药114、引信115、引信压盖116组成；所述开关帽111设置在聚能穿孔装置11的前部，通过风帽112与穿孔装置壳体113紧固连接为一体；所述穿孔装药114固定在穿孔装置壳体113内，后部安装引信115；所述引信115由引信压盖116定位。

如图4所示，所述聚能穿孔装置11的穿孔装药114为聚能成型装药，由聚能药柱1141和药型罩1142组成；所述聚能药柱1141采用8701塑性炸药压制而成，结构为圆柱体加圆台结构；所述药型罩1142安装在聚能药柱1141的前部，为球缺形金属药型罩；所述聚能药柱1141爆炸后，使药型罩1142形成速度约2000m/s的高速金属弹丸。

所述聚能穿孔装置11的引信115为机电引信，发射惯性力解除引信115的第一道保险，空气阻力解除引信115的第二道保险。

如图5所示，所述破冰弹1的随进破冰装置13由延期起爆装置131、破冰装药132、破冰装置壳体133和尾翼134组成；所述延期起爆装置131设置在随进破冰装置13的前部，由传爆装置15穿过隔爆体14连接在穿孔装药114上；所述破冰装置壳体133的内部装填破冰装药132，在破冰装置壳体133的尾端设计有连接螺纹，与高低压发射装置21的活塞213紧固连接，在破冰装置壳体133的后部外侧安装有尾翼134。

如图6所示，所述随进破冰装置13的延期起爆装置131为组合式结构，由导爆管1311、定位螺盖1312、封口塞1313、延期体1314、起爆体1315、螺纹连接体1316组成，通过螺纹连接体1316将延期起爆装置131安装在随进破冰装置13前部，用传爆装置15与穿孔装药114相连，由传爆装置15引爆导爆管1311，导爆管1311低速爆轰点燃延期体1314，延期体1314延时结束引爆起爆体1315，起爆体1315对随进破冰装置13进行起爆；所述定位螺盖1312将封口塞1313、延期体1314、起爆体1315定位并密封在螺纹连接体1316内。

如图7所示，所述尾翼134为破冰弹1惯性飞行的稳定装置，设置在破冰装置壳体133后部外侧，由扭簧1341、翼片1342、翼轴1343和翼座1344组成，通过翼轴1343、扭簧1341将翼片1342与翼座1344连接，4片翼片1342均匀分布在圆周上；在发射管212内，翼片1342为折叠状态，出发射管212后，在扭簧1341弹力的作用下，翼片1342快速张开到位，向破冰弹1提供稳定力矩。

所述破冰弹1的主要组件壳体均采用工程塑料件，爆炸后不形成大块杀伤性破片。

所述发射器2采用高低压发射技术，能提高发射药的能量利用率，降低低压室的最大压力，减少发射时的后坐力，改善内弹道性能，设计为分装式结构，由高低压发射装置21和发射架22组成，使用时将高低压发射装置21固定在发射架22上。如图1所示。

如图8所示，所述高低压发射装置21包括管口组件211、发射管212、活塞213、高压室组件214；如图9所示，所述管口组件211有螺盖2111、密封环2112、密封盖2113组成，在密封盖2113上预制有若干断裂槽，保证在破冰弹1的冲击力作用下即可沿预制槽破裂；如图10所示，所述发射管212采用玻璃钢卷制而成，两端均设计有外螺纹，前端的管口连接螺纹2121与管口组件211紧固连接，后端的管尾连接螺纹2122通过发射管连接螺套2145与高压室组件214紧固连接；发射管212的外表面中间部位设计有台阶，用于发射管212在发射架22上定位；如图11所示，所述活塞213是破冰弹1和高压室组件214的连接部件，活塞前螺纹2131与破冰弹1尾部的螺纹紧固连接，活塞后螺纹2132与高压室组件214前端的活塞连接件2141紧固连接，用于将火药气体密封在其后的空腔内，避免火药气体的泄露；如图12所示，所述高压室组件214由活塞连接件2141、拉断槽2142、高压室2143、发射装药2144、发射管连接螺套2145、点火具2146、密封螺盖2147、圆形插座2148、尾座2149组成，在高压室2143外部，由活塞213、高压室组件214和发射管212共同围成的空间称为低压室，所述高压室2143采用2A12材料加工，内形尺寸为39mm×33mm，设计有30个Φ4mm火药气体喷孔，发射装药2144装入高压室2143内，点火后，火药气体进入低压室推动破冰弹1运动；所述位于高压室组件前端的活塞连接件2141上设计有外螺纹，与活塞213紧固连接；所述拉断槽2142直径为Φ4mm，控制破冰弹1起始运动时低压室压力为2.5MPa；所述高压室2143与尾座2149通过螺纹紧固连接；如图13所示，所述发射装药2144由药盒21441、发射药21442、药盒端盖21443组成，所述药盒21441采用硝基软片制成，用乙酸丁脂粘结，确保对发射药21442密封，所述发射药21442为双带40-10；所述点火具2146安装在尾座2149上，沿通道将其击发线引出与圆形插座2148相连，平时插座由短路插针实现点火具2146的短路保险，发射时拔掉短路插针解除其保险；所述尾座2149与发射架22的座板222铰接，用于固定高低压发射装置21。

所述高低压发射装置21为储存、运输和发射一体式结构，属一次性使用。

如图1所示，所述发射架22由调节支架221和座板222组成，使用时高低压发射装置21的尾座2149与发射架22的座板222铰接；如图14所示，所述调节支架221由支腿地钉2211、支腿2212、调节杆下体2213、调整螺套2214、调节杆上体2215、管箍2216组成；所述调节杆下体2213设计有不同孔距的定位孔，用螺栓插入定位，同时上段有螺纹与调整螺套2214相连；所述调节杆上体2215也通过螺纹与调整螺套2214相连；所述定位孔可在射程300m～500m内分档调节，调整螺套2214可在档位内进行射角微调，从而可覆盖全射程；如图15所示，所述座板222由座板地钉2221、支撑座2222、底座2223组成，发射时在后坐力的作用下，座板地钉2221嵌入地面，保证稳定发射。

所述发射架22为重复使用品。

实施所述便携式机动发射冰凌爆破器的破冰方法，其步骤如下：

a.打开包装箱4，将发射器的高低压发射装置21的尾座2149与发射架22的座板222铰接，打开调节支架221的管箍2216，将高低压发射装置21置于管箍2216上，锁紧螺栓，再将支脚2212张开；

b.目测目标距离，根据目标距离调节发射器的射角，锁紧调节杆，对准目标；

c.旋开发射器的高低压发射装置21尾座2149上的密封螺盖2147，解除点火具2146的短路保险，将控制器3引出的点火插头插入每个发射器尾座2149上的圆形插座2148中，通过控制器3控制数个发射器2按时序发射，使破冰弹1在冰面形成线状炸点；

d.发射时，点火具2146点燃发射药21442，产生的火药气体通过高压室2143的喷孔进入低压室，当低压室压力达到2.5MPa时，破冰弹1从高压室2143前端的拉断槽2142处拉断，破冰弹1开始向前运动，高压室2143内火药气体不断补充到低压室，破冰弹1加速向前运动，当破冰弹1运动至管口，依靠撞击力打开发射管212管口的密封盖2113；

e.在发射惯性力作用下引信115解除第一道保险，破冰弹1出发射管212管口后尾翼134在弹簧力作用下展开到位并锁定，继续运动至一段距离，在空气阻力作用下引信115解除第二道保险，引信115处于待发状态；

f.当破冰弹1飞至终点头部以较大的落角撞击冰层时，开关帽111闭合，引信115作用，引爆穿孔装药114爆炸，产生一个速度约2000m/s的高速金属弹丸，在冰层中穿出直径远大于随进破冰装置13直径的孔洞，同时穿孔装药114爆炸的爆轰波由传爆装置15导爆索引爆延期起爆装置131的导爆管1311，导爆管1311低速爆轰点燃延期体1314，延期起爆装置131开始延时；

g.随进破冰装置13在惯性作用下沿聚能穿孔装置11在冰层中穿出的孔道中随进，运动至冰面以下约3m处，延期起爆装置131延时结束，引爆破冰装药132爆炸，达到破冰排凌的目的。