本发明公开了一种基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，它包括弹体、浮子、内端盖、外端盖、位于内端盖中的起爆定时器和位于外端盖上的防水插头；在所述弹体的侧壁上设有与浮子相适配的浮子室，浮子放置于浮子室后与弹体形成一个圆柱形整体并由水溶扎带固定；浮子通过两根定深吊绳与弹体相连接；在所述弹体的端口上设有外螺纹，所述内端盖的开口端设有凸沿，内端盖装入弹体的端口处，所述外端盖与弹体的端口螺纹连接，并在内端盖的凸沿与外端盖之间设有密封胶圈。本发明的优点是体积小、重量轻、设计新颖、投放简单，延时可调、安全可靠，爆破威力大、破冰效果好，可实施连续不间断投放作业。
1.一种基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于包括弹体（4）、浮子（1）、内端盖（6）、外端盖（9）、位于内端盖（6）中的起爆定时器（7）和位于外端盖（9）上的防水插头（10）；在所述弹体（4）的侧壁上设有与浮子（1）相适配的浮子室（3），浮子（1）放置于浮子室（3）后与弹体（4）形成一个圆柱形整体并由水溶扎带（11）固定；浮子（1）通过两根定深吊绳（2）与弹体（4）相连接；
在所述弹体（4）的端口上设有外螺纹（5），所述内端盖（6）的开口端设有凸沿，内端盖（6）装入弹体（4）的端口处，所述外端盖（9）与弹体（4）的端口螺纹连接，并在内端盖（6）的凸沿与外端盖（9）之间设有密封胶圈（8）。
2.根据权利要求1所述的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于所述起爆定时器（7）由防水电源插座JP1、电容充电电路、开关电路、单片机定时电路、引爆电路、自毁电路、起爆插座JP3、编程插座JP2和自毁插座JP4组成；
所述电容充电电路的输入端接防水电源插座JP1，电容充电电路的输出端接开关电路的一个输入端，开关电路的另一个输入端接防水电源插座JP1；
所述开关电路的输出端分别接单片机定时电路、引爆电路和自毁电路的电源端，所述单片机定时电路的两个输出端分别接引爆电路和自毁电路的控制端，所述引爆电路的输出端接起爆插座JP3，所述自毁电路的输出端接自毁插座JP4，所述编程插座JP2与单片机定时电路的相应端口相连接。
3.根据权利要求2所述的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于所述电容充电电路由二极管D1和电解电容C1组成；二极管D1与电解电容C1串联后接在防水电源插座的2脚与1脚之间，防水电源插座JP1的1脚为接地端。
4.根据权利要求3所述的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于所述开关电路由晶体管Q1、光电耦合器U1、电阻R1~R3、电容C2和发光二极管LED1组成；晶体管Q1的发射极接电解电容C1的正极，晶体管Q1的基极经电阻R3接地，所述光电耦合器U1的
1脚接防水电源插座JP1的2脚，发光二极管LED1与电阻R1串联后接在光电耦合器的2脚与地之间，光电耦合器U1的3脚和4脚分别接晶体管Q1的发射极和基极，电容C2和电阻R2并联后接在晶体管Q1的发射极和基极之间。
5.根据权利要求4所述的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于所述单片机定时电路由单片机U2、发光二极管LED2和电阻R8~R9组成；所述单片机U2的型号为MSP430F2001；
发光二极管LED2与电阻R8串联后接在晶体管Q1的集电极与单片机U2的5脚之间，单片机U2的电源端1脚接晶体管Q1的集电极，单片机U2的接地端8脚接地；
所述编程插座JP2的1脚、3~5脚分别接单片机U2的4脚、8~6脚，编程插座JP2的2脚接晶体管Q1的集电极，电阻R9接在编程插座JP2的2脚与单片机U2的4脚之间。
6.根据权利要求5所述的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于所述引爆电路由晶体管Q2、电阻R4~R5和电容C3组成；晶体管Q2的发射极接晶体管Q1的集电极，电阻R4与电容C3并联后接在晶体管Q2的基极与发射极之间，晶体管Q2的基极经电阻R5接单片机U2的输出端2脚；晶体管Q2的集电极接起爆插座JP3的1脚，起爆插座JP3的2脚接地。
7.根据权利要求6所述的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，其特征在于所述自毁电路由晶体管Q3、电阻R6~R7、电容C4组成；晶体管Q3的发射极接晶体管Q1的集电极，晶体管Q3的基极经电阻R7接单片机U2的输出端3脚，电阻R6与电容C4并联后接在晶体管Q3的基极与发射极之间，晶体管Q3的集电极接自毁插座JP4的1脚，自毁插座JP4的2脚接地。
基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹，属于潜水破冰弹，适用于开凿流凌通道、破碎大块流凌和消除冰塞、冰坝作业。
背景技术
[0002] 中国专利公开了一种《一种破冰弹》（申请号: 200920207158.0），它包括前级开孔弹、连接体、后级爆破弹、综合插座和电缆等，其特点是将冰面开孔与冰下爆破集成一体，前级雷管、后级雷管分别通过电缆连接到综合插座上，可实现远距离起爆。上述专利的缺点如下：（1）需将破冰弹布置在指定位置的冰面上，在不知冰面情况下，冰上作业人员安全得不到保障。（2）连接体为铝合金空心圆筒，而前级开孔弹为在冰上起爆，弹片及连接体碎片易对周围人员构成威胁。（3）后级爆破弹在自身重力和前级开孔弹的冲力作用下进入冰下，其入水深度不易掌握，爆破效益不可控。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种体积小、重量轻、投放简单、延时可调、安全可靠、爆炸威力大、破冰效果好的基于无人机自动投放的冰下定深破冰弹。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
[0005] 本发明包括弹体、浮子、内端盖、外端盖、位于内端盖中的起爆定时器和位于外端盖上的防水插头；在所述弹体的侧壁上设有与浮子相适配的浮子室，浮子放置于浮子室后与弹体形成一个圆柱形整体并由水溶扎带固定；浮子通过两根定深吊绳与弹体相连接；
[0006] 在所述弹体的端口上设有外螺纹，所述内端盖的开口端设有凸沿，内端盖装入弹体的端口处，所述外端盖与弹体的端口螺纹连接，并在内端盖的凸沿与外端盖之间设有密封胶圈。
[0007] 所述起爆定时器由防水电源插座JP1、电容充电电路、开关电路、单片机定时电路、引爆电路、自毁电路、起爆插座JP3、编程插座JP2和自毁插座JP4组成；
[0008] 所述电容充电电路的输入端接防水电源插座JP1，电容充电电路的输出端接开关电路的一个输入端，开关电路的另一个输入端接防水电源插座JP1；
[0009] 所述开关电路的输出端分别接单片机定时电路、引爆电路和自毁电路的电源端，所述单片机定时电路的两个输出端分别接引爆电路和自毁电路的控制端，所述引爆电路的输出端接起爆插座JP3，所述自毁电路的输出端接自毁插座JP4，所述编程插座JP2与单片机定时电路的相应端口相连接。
[0010] 本发明的有益效果是具有体积小、重量轻、设计新颖、投放简单，延时可调、安全可靠，爆破威力大、破冰效果好等特点，可实施连续不间断投放作业，基于无人机自动挂弹，可实现从挂弹、起飞、投放、爆破等全过程自动化作业。
附图说明
[0011] 图1为本发明的结构示意图。
[0012] 图2为本发明的主视图。
[0013] 图3为本发明的潜水状态图。
[0014] 图4为起爆定时器的原理框图。
[0015] 图5为起爆定时器的电路原理图。
[0016] 在图1~3中，1浮子、2定深吊绳、3浮子室、4弹体、5外螺纹、6内端盖、7起爆定时器、8密封胶圈、9外端盖、10防水插头、11水溶扎带、12水面线。
具体实施方式
[0017] 由图1~5所示的实施例可知，本实施例包括弹体4、浮子1、内端盖6、外端盖9、位于内端盖6中的起爆定时器7和位于外端盖9上的防水插头10；在所述弹体4的侧壁上设有与浮子1相适配的浮子室3，浮子1放置于浮子室3后与弹体4形成一个圆柱形整体并由水溶扎带11固定；浮子1通过两根定深吊绳2与弹体4相连接；
[0018] 在所述弹体4的端口上设有外螺纹5，所述内端盖6的开口端设有凸沿，内端盖6装入弹体4的端口处，所述外端盖9与弹体4的端口螺纹连接，并在内端盖6的凸沿与外端盖9之间设有密封胶圈8。
[0019] 所述起爆定时器7由防水电源插座JP1、电容充电电路、开关电路、单片机定时电路、引爆电路、自毁电路、起爆插座JP3、编程插座JP2和自毁插座JP4组成；
[0020] 所述电容充电电路的输入端接防水电源插座JP1，电容充电电路的输出端接开关电路的一个输入端，开关电路的另一个输入端接防水电源插座JP1；
[0021] 所述开关电路的输出端分别接单片机定时电路、引爆电路和自毁电路的电源端，所述单片机定时电路的两个输出端分别接引爆电路和自毁电路的控制端，所述引爆电路的输出端接起爆插座JP3，所述自毁电路的输出端接自毁插座JP4，所述编程插座JP2与单片机定时电路的相应端口相连接。
[0022] 所述电容充电电路由二极管D1和电解电容C1组成；二极管D1与电解电容C1串联后接在防水电源插座的2脚与1脚之间，防水电源插座JP1的1脚为接地端。
[0023] 所述开关电路由晶体管Q1、光电耦合器U1、电阻R1~R3、电容C2和发光二极管LED1组成；晶体管Q1的发射极接电解电容C1的正极，晶体管Q1的基极经电阻R3接地，所述光电耦合器U1的1脚接防水电源插座JP1的2脚，发光二极管LED1与电阻R1串联后接在光电耦合器的2脚与地之间，光电耦合器U1的3脚和4脚分别接晶体管Q1的发射极和基极，电容C2和电阻R2并联后接在晶体管Q1的发射极和基极之间。
[0024] 所述单片机定时电路由单片机U2、发光二极管LED2和电阻R8~R9组成；所述单片机U2的型号为MSP430F2001；发光二极管LED2与电阻R8串联后接在晶体管Q1的集电极与单片机U2的5脚之间，单片机U2的电源端1脚接晶体管Q1的集电极，单片机U2的接地端8脚接地；
[0025] 所述编程插座JP2的1脚、3~5脚分别接单片机U2的4脚、8~6脚，编程插座JP2的2脚接晶体管Q1的集电极，电阻R9接在编程插座JP2的2脚与单片机U2的4脚之间。
[0026] 所述引爆电路由晶体管Q2、电阻R4~R5和电容C3组成；晶体管Q2的发射极接晶体管Q1的集电极，电阻R4与电容C3并联后接在晶体管Q2的基极与发射极之间，晶体管Q2的基极经电阻R5接单片机U2的输出端2脚；晶体管Q2的集电极接起爆插座JP3的1脚，起爆插座JP3的2脚接地。
[0027] 所述自毁电路由晶体管Q3、电阻R6~R7、电容C4组成；晶体管Q3的发射极接晶体管Q1的集电极，晶体管Q3的基极经电阻R7接单片机U2的输出端3脚，电阻R6与电容C4并联后接在晶体管Q3的基极与发射极之间，晶体管Q3的集电极接自毁插座JP4的1脚，自毁插座JP4的2脚接地。
[0028] 在本实施例中，弹体4和浮子1采用PE材料吹塑成型。
[0029] 水溶扎带11由PVA水溶膜制成，在图2中，虚线框内的起爆定时器为全密封结构。
[0030] 起爆定时器的工作原理如下（见图4~5）：
[0031] 充电时，防水电源插座JP1接入+5V直流电源，+5V直流电源通过二极管D1对电解电容C1充电，充电时间为10秒左右，此时，由于光电耦合器U1的作用，晶体管Q1截止，单片机U2、晶体管Q2和Q3均不加电（即不工作）。
[0032] 当防水电源插座JP1断开直流电源时，光电耦合器U2不工作，晶体管Q1导通，电解电容C1上的+5V电压通过晶体管Q1向单片机U2、晶体管Q2和Q3提供工作电压，单片机U2开始计时，计时时间为10~3600秒（由编程任意设置），当计时结束时，单片机U2的输出端2脚输出的正脉冲使晶体管Q2导通，引爆雷管起爆。
[0033] 为确保安全，设置了自毁电路，自毁电路的工作过程如下：
[0034] 充电时，单片机U2不工作，当有漏电、误加电等现象时，发光二极管LED2闪亮，并进入延时计时，当到达计时时间后，晶体管Q2未工作，通过延时计时控制晶体管Q3导通，自毁电路引发自毁。
[0035] 本破冰弹的使用说明：
[0036] 1、备弹程序：
[0037] （1）设定定时时间：依据任务需要，设定起爆及销毁时间（10~3600秒、间隔1秒任意设定）。
[0038] （2）装填炸药：使用现场混装设备，向弹体内灌注比重大于1.2的乳化炸药。
[0039] （3）安装引信。
[0040] 2.将无人机上的挂弹器套在破冰弹的外端盖9上，并使挂弹器的电磁锁卡住外端盖9，完成挂弹过程。
[0041] 3.无人机携带破冰弹飞行至预定地点后，通过遥控使电磁锁释放，破冰弹下落、入水，之后水溶扎带11在数秒内溶解，浮子1和弹体4分离，由于重力和定深吊绳2的相互作用，弹体4定深于水中一定深度，等待计时起爆。
[0042] 本破冰弹是主要技术指标：
[0043] （1）爆破效果：冰厚600mm~1000mm、冰下1.5m时，破碎面积约为50m2。
[0044] （2）装药量：8kg±100g。
[0045] （3）弹体全重：≤8.5kg。
[0046] （4）弹体体积：Φ130mm×580mm。
[0047] （5）安全延时时间不小于10秒，自毁延时时间大于60秒。
[0048] （6）全部电路均为防水密封设计，防水深度大于20米。
