CN106839900B - 一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹，火箭弹包括外壳、风帽、伞降装置、焰剂装置、抛撒装置、发动机、稳定装置和弹控板；风帽位于外壳顶部，伞降装置、焰剂装置、抛撒装置、发动机和弹控板位于外壳内部，稳定装置位于外壳外部底部。本发明还提供了一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹的作业方法。本发明的有益效果为：只在火箭弹离轨时，进行了一次点火起动，焰剂抛撒、伞舱开伞等结构火工品采用直列式传导作用方式，一个主伞即可将火箭弹残骸以较小的速度降落至地面，降低了事故发生概率；通过火箭弹即可播撒暖云催化剂，降低了人影作业系统的成本；新型的暖云催化剂能充分燃烧，吸湿性强，可以提高人影作业效率。

Description

一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹

技术领域

本发明涉及人工影响天气技术领域，具体而言，涉及一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹。

背景技术

防雹增雨火箭弹是通过火箭发射装置发射到云层，把催化剂播撒到云中，使催化剂产生大量人工成冰核，通过催化剂的作用使雹云、降水云的微物理结构产生变化而达到防雹增雨目的的一种民用火箭弹。目前国内防雹增雨火箭弹的特点，可以进行不同的分类：(1)按播撒方式分有爆炸式、焰弹式、燃烧线播撒式、燃烧体播撒式和燃烧线体结合播撒式；(2)按残骸处理方式分有爆炸自毁式、降落伞式以及燃烧壳体式。不论哪种形式，目前的火箭弹药在焰剂抛撒催化剂作用时，多采用先延期点火，之后焰剂药块被点燃，延期点火多采用电延期管或导火索，结构复杂，影响火箭弹作用可靠性，采用轴向开舱，抛出主降落伞和副降落伞，因为采用两级伞降系统，容易造成降落伞缠绕，整弹掉落导致伤人事件发生。

暖云催化剂是利用烟火妖姬燃烧播撒吸湿性颗粒扩散至暖云层中，成为云中水汽凝结物，将无数小水滴凝结成大水滴，完成消雾(增雨)的功能。暖云催化剂主要是吸湿性盐，如食盐、氯化钙、尿素、硝酸铵等，这些物质吸水性强，无毒性，价格便宜，它们在云中能快速成长为几十微米以上的大云滴，激发重力碰并过程。目前，暖云催化剂只能搭载飞机进行播撒，但由于粒子尺寸较大，播撒作业时要求飞机载量大。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种直列式焰剂抛撒、开伞舱的防雹增雨火箭弹，可以播撒暖云催化剂。

本发明提供了一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹，

所述火箭弹包括：

外壳；

风帽，其位于所述外壳顶部；

伞降装置，其位于所述外壳内部，所述伞降装置包括伞舱、降落伞、铆钉、伞盖、伞绳、螺钉和推板，所述伞舱与所述风帽通过螺钉固定连接，所述伞盖与所述伞舱通过所述铆钉固定连接，所述伞绳通过所述螺钉与所述伞盖固定连接，所述伞绳一端与所述降落伞固定连接，所述伞绳与伞绳连接件一端连接，所述伞绳连接件另一端与螺纹连接件固定连接；

焰剂装置，其位于所述外壳内部并位于所述伞降装置下方，所述焰剂装置包括药盒体和焰剂盒体，所述药盒体内设有开伞药，所述焰剂盒体内设有带暖云催化剂的焰剂，所述药盒体和所述焰剂盒体之间设有挡药板，所述挡药板上设有预留孔，所述开伞药和所述焰剂通过所述预留孔连接；

抛撒装置，其位于所述外壳内部并位于所述焰剂装置下方，所述抛撒装置内设有点火具，所述点火具端部与喷嘴封闭端连接，所述喷嘴侧壁沿火箭弹运行方向开设有多个喷射孔，所述喷嘴的开口端与暖云催化剂相对；

发动机，其位于所述外壳内部并位于所述抛撒装置下方，所述发动机包括点火装置、推进剂、燃烧室、喷管和点火具插座，所述喷管后端通过堵塞体密封，所述堵塞体上固定点火具插座，所述点火装置的点火线路通过导线穿过所述燃烧室以及所述喷管与所述点火具插座连接；

稳定装置，其位于所述外壳外部底部，所述稳定装置内部固定所述喷管；

弹控板，其位于所述外壳内部并位于所述燃烧室下方，所述弹控板通过电缆与所述伞降装置和所述发动机连接，所述弹控板通过电缆与火炮控制器双线通信连接，所述火炮控制器通过电缆与手持控制器双向通信连接。

作为本发明进一步的改进，所述火炮控制器包括地面架和车载发射架，所述车载发射架可转动地置于所述地面架上，并通过电缆通信连接，所述地面架内部设有火炮电机、装定板和火炮控制器；

所述装定板通过四路电平信号与所述弹控板双向通信连接，所述装定板通过RS485信号与所述火炮控制器双向通信连接，所述火炮控制器通过四路电平信号与所述火炮电机双向通信连接，所述火炮控制器通过RS485信号与所述手持控制器双向通信连接。

作为本发明进一步的改进，所述车载发射架的仰射角度为30°～80°。

作为本发明进一步的改进，所述暖云催化剂包括硝酸锂、硅胶、胆矾、高氯酸铵、镁粉和乙基纤维素，其中，各个成份的含量如下：

所述硝酸锂含量为8％～11％；

所述硅胶含量为10％～12％；

所述胆矾含量为20％～25％；

所述高氯酸铵含量为35％～45％；

所述镁粉含量为9％～12％；

所述乙基纤维素含量为4％～8％。

作为本发明进一步的改进，所述暖云催化剂与所述焰剂的质量比为6：31。

本发明还提供了一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹的作业方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，发射前，根据云层高度、周围环境确定抛撒装置的播撒时间、伞降装置的开伞时间及火箭弹的射角、射向；

步骤2，然后将火箭弹装入车载发射架的定向管内固定，取出弹体堵塞体内插头与车载发射架上的电连接插座对接，通过手持控制器将所述车载发射架调整射角、射向到位；

步骤3，将火炮控制器接通电源，根据射表装定起始抛射子弹时间，所述手持控制器发出发火指令，发动机的点火装置开始作用，点燃燃烧室内的推进剂，同时喷掉堵塞体，使发动机开始工作；

步骤4，火箭弹出所述车载发射架后，在稳定装置的作用下，火箭弹在弹道上稳定飞行，弹控板上的时序控制器开始计，同时点火具开始工作，直接点燃焰剂装置内的焰剂；

步骤5，当火箭弹升空到预定工作高度时，时序控制器发出播撒指令，每隔一段时间抛出一排子弹，多排子弹顺次抛出，子弹抛出后，飞行降落的同时带有暖云催化剂的焰剂开始燃烧，由多个喷射孔抛撒到云层中，完成暖云催化剂的播撒；

步骤6，30±2s后，时序控制器发出指令，播撒焰剂火焰穿过挡药板预留孔直接引燃药盒体中的开伞药，在开伞火药力轴向作用下，剪切铆钉，抛射出伞盖，所述伞盖与降落伞连接，侧向带出所述降落伞，将火箭弹残骸以≤10m/s的速度降落至地面。

作为本发明进一步的改进，所述手持控制器下发控制指令，该控制指令包括发火指令、火箭弹的射角、射向、播撒时间和开伞时间。

作为本发明进一步的改进，火炮控制器接收所述手持控制器下发的控制指令，将控制指令下发至所述地面架内的装定板及所述地面架内的火炮电机，所述火炮电机接收控制指令后带动车载发射架转动，将火箭弹调整至设定的射角、射向，并启动点火装置。

作为本发明进一步的改进，所述地面架内的装定板接收到控制指令后将其下发至火箭弹内的弹控板，所述弹控板接收到控制指令后，根据设定的播撒时间和开伞时间对火箭弹进行播撒和开伞控制。

本发明的有益效果为：

1、只在火箭弹离轨时，进行了一次点火起动，焰剂抛撒、伞舱开伞等结构火工品采用直列式传导作用方式，一个主伞即可将火箭弹残骸以较小的速度降落至地面，降低了事故发生概率；

2、结构简单、播撒效能高、作用安全、可靠，并降低了产品成本；

3、通过火箭弹即可播撒暖云催化剂，降低了人影作业系统的成本；

4、新型的暖云催化剂能充分燃烧，吸湿性强，可以提高人影作业效率。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹的结构示意图；

图2为图1中的放大示意图；

图3为火箭弹与火炮控制器和手持控制器的连接示意图。

图中，

1、风帽；2、伞降装置；3、焰剂装置；4、抛撒装置；5、发动机；6、稳定装置；7、伞舱；8、降落伞；9、铆钉；10、伞盖；11、伞绳；12、螺钉；13、推板；14、药盒体；15、焰剂盒体；16、点火具；17、弹控板；18、燃烧室；19、喷管；20、点火具插座。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹，由外壳、风帽1、伞降装置2、焰剂装置3、抛撒装置4、发动机5、稳定装置6和弹控板17组成。风帽1位于外壳顶部，伞降装置2、焰剂装置3、抛撒装置4、发动机5和弹控板17位于外壳内部，稳定装置6位于外壳外部底部。

如图2所示，伞降装置2包括伞舱7、降落伞8、铆钉9、伞盖10、伞绳11、螺钉12和推板13，伞舱7与风帽1通过螺钉固定连接，伞盖10与伞舱7通过铆钉9固定连接，伞绳11通过螺钉12与伞盖10固定连接，伞绳11一端与降落伞8固定连接，伞绳11与伞绳连接件一端连接，伞绳连接件另一端与螺纹连接件固定连接。

焰剂装置3位于伞降装置2下方，包括药盒体14和焰剂盒体15，药盒体14内设有开伞药，焰剂盒体15内设有带暖云催化剂的焰剂，药盒体14和焰剂盒体15之间设有挡药板，挡药板上设有预留孔，开伞药和焰剂通过预留孔连接。

抛撒装置4位于焰剂装置3下方，内设有点火具16，点火具16端部与喷嘴封闭端连接，喷嘴侧壁沿火箭弹运行方向开设有多个喷射孔，喷嘴的开口端与暖云催化剂相对。

发动机5位于抛撒装置4下方，包括点火装置、推进剂、燃烧室18、喷管19和点火具插座20，喷管19后端通过堵塞体密封，堵塞体上固定点火具插座20，点火装置的点火线路通过导线穿过燃烧室18以及喷管19与点火具插座20连接。

稳定装置6内部固定喷管19。

弹控板17位于燃烧室18下方，通过电缆与伞降装置2和发动机5连接，弹控板17通过电缆与火炮控制器双线通信连接，火炮控制器通过电缆与手持控制器双向通信连接。

进一步的，火炮控制器包括地面架和车载发射架，车载发射架可转动地置于地面架上，并通过电缆通信连接，地面架内部设有火炮电机、装定板和火炮控制器。如图3所示，装定板通过四路电平信号与弹控板双向通信连接，装定板通过RS485信号与火炮控制器双向通信连接，火炮控制器通过四路电平信号与火炮电机双向通信连接，火炮控制器通过RS485信号与手持控制器双向通信连接。

进一步的，为了保证较好的发射效果，车载发射架的仰射角度为30°～80°。

进一步的，暖云催化剂包括硝酸锂、硅胶、胆矾、高氯酸铵、镁粉和乙基纤维素，硝酸锂和高氯酸铵在燃烧时起化学反应的氧化剂作用，硅胶和胆矾为复合型吸湿性物质，镁粉在燃烧时起化学反应的可燃剂作用，乙基纤维素作为粘合剂。

其中，各个成份的含量如下：

硝酸锂含量为8％～11％；

硅胶含量为10％～12％；

胆矾含量为20％～25％；

高氯酸铵含量为35％～45％；

镁粉含量为9％～12％；

乙基纤维素含量为4％～8％。

将该暖云催化剂的各个成份取不同含量在充满雾的暖云云室内(湿度为98％、温度为18.7℃)进行多组实验模拟：播撒暖云催化剂，燃烧充分后，观察暖云云室内能见度的变化情况，在暖云催化剂燃烧作用后能见度达到100％时，消雾需要的时间平均为12分钟左右；不播撒暖云催化剂，能见度达到100％时，自然消雾需要30分钟左右。通过上述数据可以看出，该暖云催化剂播撒后很快与云滴反应，改善了能见度，加快了暖云云室内雾的消散，与自然雾消散速率相比提高了60％以上。

另外，利用雾滴谱仪测定试验暖云催化剂燃烧前的雾滴平均粒径为0.1～0.3μm，暖云催化剂燃烧后的雾滴平均粒径变为5～17μm，从此可以看出，该暖云催化剂燃烧后经过核化、碰并、增长的结果，雾滴粒径增大了50多倍。

从上述数据可以看出，该暖云催化剂能充分燃烧，吸湿性强。

本发明的火箭弹搭载该暖云催化剂进行播撒作业后，避免了现有技术中播撒作业时由于粒子尺寸较大，飞机载量大的问题。该火箭弹相对于飞机来说，播撒暖云催化剂更为容易，使得催化剂在空气中的停留时间更长，下落速度相对较慢，横向漂移能力强，增加了催化剂与云滴碰撞的时间，吸湿能力好，并能充分燃烧，解决了采用火箭弹播散暖云催化剂进行暖云降雨、除雾的问题。

本发明的火箭弹的主要参数为：弹径82mm、弹长1408mm、质量9kg、最大射高6km、焰剂质量310g、暖云催化剂含量60g、使用温度范围-30℃～+50℃、播撒时间30±2s、残骸落地速度≤10m/s。

实施例2，一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹的作业方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，发射前，根据云层高度、周围环境确定抛撒装置4的播撒时间、伞降装置2的开伞时间及火箭弹的射角、射向；

步骤2，然后将火箭弹装入车载发射架的定向管内固定，取出弹体堵塞体内插头与车载发射架上的电连接插座对接，通过手持控制器将车载发射架调整射角、射向到位；

步骤3，将火炮控制器接通电源，根据射表装定起始抛射子弹时间，手持控制器发出发火指令，发动机的点火装置开始作用，点燃燃烧室18内的推进剂，同时喷掉堵塞体，使发动机开始工作；

步骤4，火箭弹出车载发射架后，在稳定装置6的作用下，火箭弹在弹道上稳定飞行，弹控板17上的时序控制器开始计，同时点火具16开始工作，直接点燃焰剂装置3内的焰剂；

步骤5，当火箭弹升空到预定工作高度时，时序控制器发出播撒指令，每隔一段时间抛出一排子弹，多排子弹顺次抛出，子弹抛出后，飞行降落的同时带有暖云催化剂的焰剂开始燃烧，由多个喷射孔抛撒到云层中，完成暖云催化剂的播撒；

步骤6，30±2s后，时序控制器发出指令，播撒焰剂火焰穿过挡药板预留孔直接引燃药盒体14中的开伞药，在开伞火药力轴向作用下，剪切铆钉9，抛射出伞盖10，伞盖10与降落伞8连接，侧向带出降落伞8，将火箭弹残骸以≤10m/s的速度降落至地面。

手持控制器下发控制指令，该控制指令包括发火指令、火箭弹的射角、射向、播撒时间和开伞时间。火炮控制器接收所述手持控制器下发的控制指令，将控制指令下发至所述地面架内的装定板及所述地面架内的火炮电机，所述火炮电机接收控制指令后带动车载发射架转动，将火箭弹调整至设定的射角、射向，并启动点火装置。地面架内的装定板接收到控制指令后将其下发至火箭弹内的弹控板17，弹控板17接收到控制指令后，根据设定的播撒时间和开伞时间对火箭弹进行播撒和开伞控制。

其中，时序控制器可精确装定播撒工作时间，具有对弹药状态检测、播撒时间装定功能以及意外发射、装定错误时的强制播撒、开伞功能。装定过程由火炮控制器中的火炮控制器完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹，其特征在于，

所述火箭弹包括：

外壳；

风帽(1)，其位于所述外壳顶部；

伞降装置(2)，其位于所述外壳内部，所述伞降装置(2)包括伞舱(7)、降落伞(8)、铆钉(9)、伞盖(10)、伞绳(11)、螺钉(12)和推板(13)，所述伞舱(7)与所述风帽(1)通过螺钉固定连接，所述伞盖(10)与所述伞舱(7)通过所述铆钉(9)固定连接，所述伞绳(11)通过所述螺钉(12)与所述伞盖(10)固定连接，所述伞绳(11)一端与所述降落伞(8)固定连接，所述伞绳(11)与伞绳连接件一端连接，所述伞绳连接件另一端与螺纹连接件固定连接；

焰剂装置(3)，其位于所述外壳内部并位于所述伞降装置(2)下方，所述焰剂装置(3)包括药盒体(14)和焰剂盒体(15)，所述药盒体(14)内设有开伞药，所述焰剂盒体(15)内设有带暖云催化剂的焰剂，所述药盒体(14)和所述焰剂盒体(15)之间设有挡药板，所述挡药板上设有预留孔，所述开伞药和所述焰剂通过所述预留孔连接；

抛撒装置(4)，其位于所述外壳内部并位于所述焰剂装置(3)下方，所述抛撒装置(4)内设有点火具(16)，所述点火具(16)端部与喷嘴封闭端连接，所述喷嘴侧壁沿火箭弹运行方向开设有多个喷射孔，所述喷嘴的开口端与暖云催化剂相对；

发动机(5)，其位于所述外壳内部并位于所述抛撒装置(4)下方，所述发动机(5)包括点火装置、推进剂、燃烧室(18)、喷管(19)和点火具插座(20)，所述喷管(19)后端通过堵塞体密封，所述堵塞体上固定点火具插座(20)，所述点火装置的点火线路通过导线穿过所述燃烧室(18)以及所述喷管(19)与所述点火具插座(20)连接；

稳定装置(6)，其位于所述外壳外部底部，所述稳定装置(6)内部固定所述喷管(19)；

弹控板(17)，其位于所述外壳内部并位于所述燃烧室(18)下方，所述弹控板(17)通过电缆与所述伞降装置(2)和所述发动机(5)连接，所述弹控板(17)通过电缆与火炮控制器双线通信连接，所述火炮控制器通过电缆与手持控制器双向通信连接；

还包括地面架和车载发射架，所述车载发射架可转动地置于所述地面架上，并通过电缆通信连接，所述地面架内部设有火炮电机、装定板和火炮控制器；

所述装定板通过四路电平信号与所述弹控板双向通信连接，所述装定板通过RS485信号与所述火炮控制器双向通信连接，所述火炮控制器通过四路电平信号与所述火炮电机双向通信连接，所述火炮控制器通过RS485信号与所述手持控制器双向通信连接；

其中，所述暖云催化剂与所述焰剂的质量比为6：31。

2.根据权利要求1所述的防雹增雨火箭弹，其特征在于，所述车载发射架的仰射角度为30°～80°。

3.根据权利要求1所述的防雹增雨火箭弹，其特征在于，所述暖云催化剂包括硝酸锂、硅胶、胆矾、高氯酸铵、镁粉和乙基纤维素，其中，各个成份的含量如下：

所述硝酸锂含量为8％～11％；

所述硅胶含量为10％～12％；

所述胆矾含量为20％～25％；

所述高氯酸铵含量为35％～45％；

所述镁粉含量为9％～12％；

所述乙基纤维素含量为4％～8％。

4.一种如权利要求1所述的一种基于暖云催化剂的防雹增雨火箭弹的作业方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，发射前，根据云层高度、周围环境确定抛撒装置(4)的播撒时间、伞降装置(2)的开伞时间及火箭弹的射角、射向；

步骤2，然后将火箭弹装入车载发射架的定向管内固定，取出弹体堵塞体内插头与车载发射架上的电连接插座对接，通过手持控制器将所述车载发射架调整射角、射向到位；

步骤3，将火炮控制器接通电源，根据射表装定起始抛射子弹时间，所述手持控制器发出发火指令，发动机的点火装置开始作用，点燃燃烧室(18)内的推进剂，同时喷掉堵塞体，使发动机开始工作；

步骤4，火箭弹出所述车载发射架后，在稳定装置(6)的作用下，火箭弹在弹道上稳定飞行，弹控板(17)上的时序控制器开始计，同时点火具(16)开始工作，直接点燃焰剂装置(3)内的焰剂；

步骤5，当火箭弹升空到预定工作高度时，时序控制器发出播撒指令，每隔一段时间抛出一排子弹，多排子弹顺次抛出，子弹抛出后，飞行降落的同时带有暖云催化剂的焰剂开始燃烧，由多个喷射孔抛撒到云层中，完成暖云催化剂的播撒；

步骤6，30±2s后，时序控制器发出指令，播撒焰剂火焰穿过挡药板预留孔直接引燃药盒体(14)中的开伞药，在开伞火药力轴向作用下，剪切铆钉(9)，抛射出伞盖(10)，所述伞盖(10)与降落伞(8)连接，侧向带出所述降落伞(8)，将火箭弹残骸以≤10m/s的速度降落至地面。

5.根据权利要求4所述的作业方法，其特征在于，所述手持控制器下发控制指令，该控制指令包括发火指令、火箭弹的射角、射向、播撒时间和开伞时间。

6.根据权利要求4所述的作业方法，其特征在于，火炮控制器接收所述手持控制器下发的控制指令，将控制指令下发至所述地面架内的装定板及所述地面架内的火炮电机，所述火炮电机接收控制指令后带动车载发射架转动，将火箭弹调整至设定的射角、射向，并启动点火装置。

7.根据权利要求4所述的作业方法，其特征在于，所述地面架内的装定板接收到控制指令后将其下发至火箭弹内的弹控板(17)，所述弹控板(17)接收到控制指令后，根据设定的播撒时间和开伞时间对火箭弹进行播撒和开伞控制。