CN101726219A - 多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭 - Google Patents

Abstract

一种多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭，安全系统(2)一端与焰弹播撒催化剂系统(1)连接，另一端与固体发动机(3)的前端连接；发动机(3)的后端与尾翼(4)胶粘。在喷嘴(5)中部均匀分布有四个催化剂播撒孔，多个焰弹(12)相互套接后装入壳体(15)内，安全引线(16)装入焰弹(12)的中心孔中，在焰弹(12)一端装有抛射药(13)；在壳体(15)螺纹连接段舱体内装入包复药块，在包复药块(9)沉孔处有点火药包(8)，点火药包的点火线通过喷嘴(5)中心孔。本发明采用沿母弹道连续燃烧播撒催化剂和抛撒多个焰弹、焰弹燃烧模式播撒催化剂，要求焰弹抛撒可靠、燃烧稳定，本发明焰弹采用浇注成型结构设计、工艺简单、稳定，易于批生产。

Description

多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭

所属领域

本发明涉及人工影响天气作业工具，具体是一种多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭。

背景技术

多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭是一种用固体火箭作运载工具将催化剂以焰弹形式送到目标云层中，并以燃烧和爆炸的形式在一定范围内播撒出去，影响云的微观物理结构发生变化，以达到增加降水、消除或减弱冰雹灾害的目的。

我国目前普遍使用的人工影响天气作业工具主要是飞机、“37”高炮和火箭。飞机所用的催化剂虽同为成核率较高的焰火催化剂，但对作业条件要求很高，它只适于对层状云实施增雨作业，对含水量大的积状云和对流云则不能进行作业，更不能用于防雹。“37”高炮的炮弹中含有TNT炸药和催化剂的混合物，它依靠炮管蓄积的高温高压气体将弹头送入空中，并采用爆炸方式将催化剂播撒出去，成核率和作业高度均较低，不能满足增雨防雹作业高度和催化剂量的要求。目前火箭主要有陕西中天火箭公司的WR-98、WR-1D火箭、云南866厂生产的HJY-74、JFJ型火箭、内蒙556厂生产的RY-6300火箭、江西9394厂生产的BL-1火箭、吉林3305厂生产的HJD-82A火箭。JFJ型火箭在结构上包括点火药包、发动机、延时引信和爆炸播撒自毁装置等部分，同“37”高炮一样，其爆炸播撒自毁装置中含有TNT炸药和催化剂的混合物。火箭工作时，延时引信控制爆炸播撒自毁装置，催化剂随爆炸波向周围撒播，火箭壳体随之炸成碎片。JFJ这种火箭最大射高小于5km，作业高度低(爆炸法催化剂成核率平均为10⁹个/g.AgI)，催化强度低，对冰雹过程防御效果不佳；此外该火箭通过爆炸自毁方式处理残骸，全弹含有爆炸品近100g，在生产、运输、贮存、使用中有一定的危险性。中天公司生产的WR-98火箭、江西9394厂生产的BL-1火箭、内蒙古556厂生产的RY-6300火箭、吉林3305厂生产的HJD-82A火箭催化剂播撒均采用沿飞行弹道一元燃烧播撒方式连续播撒催化剂，沿飞行弹道形成催化带窄，影响区域小，成核率低。且BL-1火箭、RY-6300火箭、吉林HJD-82A火箭其飞行最大高度均不到8km。

表1 国内现有火箭性能参数表

发明内容

为克服现有技术中存在的或者对作业条件要求很高，或者催化强度低，对冰雹过程防御效果不佳，或者形成的催化带窄、成核率低，或者在生产、运输、贮存、使用中有一定的危险性的不足，本发明提出了一种多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭。

本发明包括焰弹播撒系统、降落伞安全系统、固体火箭发动机和尾翼；安全系统一端与焰弹播撒催化剂系统1螺纹连接在一起，另一端与固体发动机的前端螺纹连接在一起，发动机的后端与尾翼胶粘在一起；四片尾翼呈X型布局。

所述的焰弹播撒系统包括喷嘴、密封纸、喷嘴堵盖、点火药包、包复药块、隔板、点火药、焰弹、抛射药、塑胶导线、壳体、安全引线、包复层、抛罩药、前挡，药板组件、开舱药包和头部组件。喷嘴两端分别与壳体内螺纹段和降落伞安全系统连接；在喷嘴中部均匀分布有四个催化剂播撒孔，并且该催化剂播撒孔的中心与喷嘴的轴线之间有18°的夹角；喷嘴外圆周上圆孔的内径同喷嘴堵盖的外径。

所述的焰弹位于壳体内，安全引线装入焰弹的中心孔中，在焰弹一端装有抛射药；将第二个焰弹中心孔通过安全引线，并将焰弹端封闭与第一个焰弹开口端套接装配，依次装入多个焰弹；在壳体内装入点火药；在壳体连接段装入前挡药板组件；塑胶导线穿过前挡药板组件中心孔并固定，在前挡药板组件上装入开舱药包；头部组件位于壳体一端；

所述的焰弹包括焰弹壳体和焰弹药，焰弹药位于焰弹壳体内；抛射药位于焰弹的敞口端；焰弹壳体封闭端端面的中心有安全引线的过孔，该过孔的直径同焰弹药中心的安全引线的安装孔；

所述的前挡药板组件包括三根导火线和前挡药板；在前挡药板上均布有三个贯通的导火线的装配孔；在前挡药板的中心有塑胶导线的过孔；

所述的在壳体螺纹连接段舱体内装入包复药块，在包复药块沉孔处有点火药包，点火药包的点火线通过喷嘴中心孔。

所述的焰弹壳体的外圆周为阶梯状，在焰弹壳体封闭端有凹台阶；焰弹壳体外圆周凹台阶处的直径同焰弹壳体敞口端端口处的内径，并且外圆周凹台阶的长度同内孔最大直径处的长度，使得焰弹壳体能够首尾套接。喷嘴一端端面有降落伞伞绳的安置孔；在喷嘴另一端的端面中心有内孔，该内孔孔底处与外圆周上的四个圆孔贯通；沿喷嘴中心轴线有点火线的过孔。

火箭发射时，发动机首先工作，提供飞行动力，催化剂播撒系统按预置时间点火工作，按飞行弹道连续燃烧播撒催化剂，火箭到一定高度后，播撒系统按一定的时间间隔抛撒子焰弹，各子焰弹燃烧爆炸播撒催化剂，工作结束后，自动给出安全系统工作指令，安全系统工作，火箭残骸安全缓慢着陆。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.火箭采用沿母弹道连续燃烧播撒催化剂，同时又按一定的时间间隔抛撒焰弹、焰弹燃烧沿各自的飞行弹道连续播撒催化剂，形成多个立体柱状催化带，催化带最大长度可达6km，数枚火箭即可构成空间催化网，覆盖面积大，影响路径长，对环境无污染。

2.由于火箭采用降落伞方式实现残骸安全着陆，残骸最大着陆速度不大于8m/s，从而避免了弹体残骸对地面人员和设施的伤害或破坏。

3.火箭弹最大射高为8.0km，全弹质量为8.5kg，直径82mm，作业高度高。

4.采用由中国气象科学研究院和北京理工大学联合研制的BR-91-Y型焰火催化剂，催化剂-10℃时成核率为1.8×10¹⁵个/g AgI，-12℃时5min内核化率平均为91％，成核率高，核化速度快，催化强度高。

5.火箭内不含任何爆炸物品，生产、运输、贮存、使用安全可靠。

6.抗干扰能力强，飞行稳定性好，焰弹抛撒可靠，对于防御特大型冰雹过程更加有效。

本发明通过上述技术方案，具有了飞行稳定性好、飞行高度高、射程远、作业范围大和安全可靠的特点，并且催化剂以多个子焰弹形式面源播撒，增加了催化强度高。

附图说明

附图1为多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭的结构示意图；

附图2为多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭的工作过程示意图；

附图3为焰弹播撒系统的结构示意图；

附图4是的结构壳体示意图；

附图5是隔板结构示意图的主视图；

附图6是隔板结构示意图的附视图

附图7是前挡药板组件示意图；

附图8是前挡药板结构示意图的主视图；

附图9是前挡药板结构示意图的俯视图；

附图10是焰弹的结构示意图；

附图11是焰弹壳体的结构示意图；

附图12是焰弹药的结构示意图；

附图13是抛射药的结构示意图；

附图14是药块的结构示意图；

附图15是包复药块的结构示意图；

附图16是喷嘴的结构示意图；

附图17是喷嘴堵盖的结构示意图；

附图18是头部组件的结构示意图；

附图19是头锥的结构示意图；

附图20是挡药板的结构示意图；

附图21是延期管的结构示意图。

1.焰弹撒播系统      2.降落伞安全系统  3.发动机     4.尾翼       5.喷嘴

6.密封纸            7.喷嘴堵盖        8.点火药包   9.包复药块   10.隔板

11.点火药           12.焰弹           13.抛射药    14.塑胶导线  15.壳体

16.安全引线         17.包复层         18.抛罩药    19.前挡药板组件

20.开舱药包         21.头部组件       22.导火线    23.挡药板    24.焰弹壳体

25.焰弹药           26.底板           27.延期管    28.头锥      A.火箭发射点

B.催化剂开始播撒点  C.开始抛撒焰弹点  D.弹道顶点   E.终止抛撒焰弹点

F.终止播撒催化剂点  G.箭体分离并开伞

具体实施方式

参见附图1，本实例包括焰弹播撒系统1、降落伞安全系统2、固体火箭发动机3和尾翼4。安全系统2一端与焰弹播撒催化剂系统1螺纹连接在一起，另一端与固体发动机3的前端螺纹连接在一起，发动机3的后端与尾翼4胶粘在一起。

本发明的尾翼为整体注塑成型，四片尾翼呈X型布局。

如图3所示。焰弹播撒系统1采用焰炉燃烧和抛撒焰弹两种方式播撒催化剂。催化剂播撒系统包括喷嘴5、密封纸6、喷嘴堵盖7、点火药包8、包复药块9、隔板10、点火药11、焰弹12、抛射药13、塑胶导线14、壳体15、安全引线16、包复层17、抛罩药18、前挡，药板组件19、开舱药包20和头部组件21。

如图16所示。喷嘴5为回转体。喷嘴5的外圆周为阶梯状，并且喷嘴的外形呈梯形。喷嘴5两端外圆周表面均有外螺纹；喷嘴5通过两端的外螺纹分别与壳体内螺纹段和降落伞安全系统连接；在喷嘴5中部，环喷嘴外圆周有变径凸台。在喷嘴中部的变径凸台上，均匀分布有四个催化剂播撒孔，并且该催化剂播撒孔的中心与喷嘴的轴线之间有18°的夹角；变径凸台上的圆孔的内径同喷嘴堵盖的外径。喷嘴5的一端端面有降落伞伞绳的安置孔；在喷嘴另一端的端面中心有喇叭形内孔，该内孔孔底处与变径凸台上的四个圆孔贯通。沿喷嘴中心轴线有中心通孔，为点火药包点火线的过孔。

如图17所示。喷嘴堵盖7为一端封闭的圆形薄壁壳体。喷嘴堵盖7位于催化剂播撒孔内，并且喷嘴堵盖7的封闭端向内。

如图4所示。壳体15为两端敞口的圆形薄壁壳体。壳体15的两端部为连接段，其中一端为光滑连接段，其外径同头锥28底部内圆周直径；壳体15另一端内孔表面有螺纹，与喷嘴5的螺纹连接段配合。壳体15内孔的直径同焰弹壳体24的外径。

如图10所示。焰弹12由焰弹壳体24和焰弹药25组成。焰弹壳体24为圆形薄壁壳体。焰弹壳体24的一端为封闭端，另一端为敞口端。焰弹壳体24的外圆周为阶梯状，在焰弹壳体24封闭端有凹台阶；焰弹壳体24的内孔亦为阶梯状，焰弹壳体24敞口端端口处的内径最大，用于放置抛射药13；焰弹壳体24外圆周凹台阶处的直径同焰弹壳体24敞口端端口处的内径，并且外圆周凹台阶的长度同内孔最大直径处的长度，使得焰弹壳体24能够首尾套接。焰弹壳体24封闭端端面的中心有安全引线16的过孔，该过孔的直径同焰弹药25中心的安全引线16的安装孔。焰弹药25位于焰弹壳体24内，组成了焰弹12；焰弹药25一端端面中心有沉孔，用于安装抛射药。安全引线16的外形为圆柱形，其外径与焰弹12中心孔匹配。

如图5和图6所示。隔板10为圆板，在隔板10的外圆周表面有螺纹，通过该螺纹，将隔板10与壳体15固接。在隔板10外圆上有一通孔，供塑胶导线14装配用；在隔板的一侧均布有两个工艺盲孔。

如图7、图8和图9所示。前挡药板组件19由三根导火线22和前挡药板23组成。前挡药板23为一端圆周上有凸台的圆板；在前挡药板23上均布有三个贯通的导火线22的装配孔；在前挡药板23的中心有塑胶导线14的过孔。导火线22为圆柱体，长度与前挡药板23厚度相同。

如图13所示。抛射药13为一圆形药片，外径同焰弹药25沉孔的内径。抛射药13中心有安全引线16的装配孔。

如图15所示。包复药块9为一实心圆柱体，药块为圆柱形；在药块一端端面有沉孔，在药块的其它表面包复有一层绝热胶带层，用于阻止药块圆柱面燃烧。

如图18所示。头部组合件包括底板26、延期管27和头锥28。头锥28为外形呈流线型的薄壁壳体。头锥28的一端壳体的端面为平面，该端面的外径同壳体15的外径，并且该端面的内孔为内径逐层递减的阶梯孔。头锥28的最小阶梯孔为内螺纹孔，与底板26配合；头锥28的最大阶梯孔的直径同壳体15的光滑连接段的外径，并与壳体15的连接段插接配合。

底板26为外圆周有螺纹的圆板。底板26有中心孔，该孔为延期管27上的点火线过孔；在点火线过孔两侧，对称的分布有两个延期管27的安装孔。延期管27上的点火线穿过过孔，与塑胶导线14连接，供火箭发射时延期管27点火。

延期管27采用现有技术。延期管27的一端有点火线引出。在接到点火指令后，点燃延期管中间细长柱状体中的延期药，实现延时工作。

在包复药块9与壳体15装配时，先将隔板10螺合到壳体15连接段，塑胶导线14穿过隔板10，并用密封胶与隔板10固定，同时将塑胶导线14两端分别平直的固定在壳体15内壁上。在壳体15螺纹连接段舱体内装入包复药块9，在包复药块9沉孔处放上点火药包8(参见图22)，点火药包8的点火线通过喷嘴5中心孔，将喷嘴5与壳体15旋合到位，在喷嘴四个喷孔内涂粘接剂，装入喷嘴堵盖，在喷嘴外圆周面粘贴密封纸6，用于防潮。

将多个焰弹12装入壳体15。安装时，将第一个焰弹12装入壳体15，并将安全引线16装入焰弹12中心孔中，在焰弹12的台阶孔处装上抛射药13；再将第二个焰弹12中心孔通过安全引线16，并将焰弹12端封闭与第一个焰弹开口端套接装配，依次装入多个焰弹；用牛皮纸在焰弹上紧密包复两层，形成包复层17，在壳体内装入点火药11，将焰弹上沉孔端向下装入壳体15中，在壳体15连接段装入前挡药板组件19，并使塑胶导线14穿过前挡药板组件19中心孔，用密封胶密封固定，在前挡药板组件17上装入开舱药包20(参见图23)。

在头部组件21与壳体15装配时，将塑胶导线14与头部组件21中的延期管27的点火线连接，将头部组件21内阶梯孔与壳体15连接段配合面套胶装配。

在火箭发射时，焰弹播撒系统1中点火药包8和头部组件21中的延期管27同时点火工作，点火药包8点燃包复药块9，打开喷嘴堵盖7，包复药块9产生催化剂从喷嘴5孔中喷出，直至包复药块9燃烧完毕。同时头部组件21中的延期管27工作到一定时刻，点燃开舱药包20，打开头锥28，通过前挡药板组件19中的导火索22点燃抛罩药18，依次点燃安全引线16，安全引线16点燃抛射药13，抛射药13产生燃气点燃焰弹12并将焰弹12从壳体15中抛出，焰弹12燃烧播撒催化剂，安全引线16依次点燃焰弹12，多个焰弹12依次从壳体15中抛出，在空中形成多个催化剂发生器，播撒催化剂，实现多源播撒催化功能。

如图2所示。火箭从火箭发射点A发射时，焰弹播撒系统1、降落伞系统2和发动机3同时点火工作，发动机3首先将弹体推至一定高度工作至催化剂开始播撒点B，焰弹播撒系统1开始沿火箭飞行弹道连续播撒催化剂。焰弹播撒系统1工作到一定时刻后，火箭到达开始抛撒焰弹点C，开始抛撒多个焰弹，每个焰弹离开母体后沿子弹道燃烧播撒催化剂，实现多元播撒催化。当火箭到达弹道顶点D后高度开始下降，火箭在终止抛撒焰弹点E和终止播撒催化剂点分布终止抛撒焰弹和终止播撒催化剂。焰弹抛撒结束后，安全系统工作发出指令，安全系统1工作，箭体分离并开伞，火箭残骸缓慢着陆。

本实施例采用沿母弹道连续燃烧播撒催化剂和抛撒多个焰弹、焰弹燃烧模式播撒催化剂，要求焰弹抛撒可靠、燃烧稳定，本发明焰弹采用浇注成型结构设计、工艺简单、稳定，易于批生产。

本实施例中固体火箭发动机3采用准自由填装式固体火箭发动机，既符合自由填装式固体火箭工作原理，又不能自由装填药柱的发动机。发动机壳体以药柱为模芯直接用复合材料缠绕成型，提高了发动机的装填比，与同尺寸的发动机相比，其总冲较高，能量较大，发动机主要由前接头、点火器、喷管、药柱等组成。

降落伞安全系统2采用降落伞方式实现火箭残骸的安全着陆。降落伞安全系统2采用活塞式分离开伞机构。安全着陆系统主要包括伞舱、底座、开伞剂、活塞、降落伞和导向柱等。火箭开伞机构工作时，火箭残骸与伞舱壳体分离，开伞剂的高压燃气推动活塞沿导向柱运动，活塞推动伞舱向前运动，使伞舱获得较高的动能，伞舱凭惯性运动过程中，降落伞逐渐从伞舱中抽出，实现火箭残骸安全着陆。

本实施例能够使焰弹燃烧到一定阶段发生爆炸，利用爆炸原理影响云微物理结构。

Claims (3)

1.一种多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭，包括焰弹播撒系统(1)、降落伞安全系统(2)、固体火箭发动机(3)和尾翼(4)；安全系统(2)一端与焰弹播撒催化剂系统1螺纹连接在一起，另一端与固体发动机(3)的前端螺纹连接在一起，发动机(3)的后端与尾翼(4)胶粘在一起；四片尾翼呈X型布局；其特征在于，

a.焰弹播撒系统(1)包括喷嘴(5)、密封纸(6)、喷嘴堵盖(7)、点火药包(8)、包复药块(9)、隔板(10)、点火药11、焰弹(12)、抛射药(13)、塑胶导线(14)、壳体(15)、安全引线(16)、包复层(17)、抛罩药(18)、前挡药板组件(19)、开舱药包(20)和头部组件(21)；喷嘴(5)两端分别与壳体内螺纹段和降落伞安全系统连接；在喷嘴(5)中部均匀分布有四个催化剂播撒孔，并且该催化剂播撒孔的中心与喷嘴的轴线之间有18°的夹角；喷嘴(5)外圆周上圆孔的内径同喷嘴堵盖的外径；

b.焰弹(12)位于壳体(15)内，安全引线(16)装入焰弹(12)的中心孔中，在焰弹(12)一端装有抛射药(13)；将第二个焰弹(12)中心孔通过安全引线(16)，并将焰弹(12)端封闭与第一个焰弹开口端套接装配，依次装入多个焰弹；在壳体内装入包复药块(9)；在壳体(15)连接段装入前挡药板组件(19)；塑胶导线(14)穿过前挡药板组件(19)中心孔并固定，在前挡药板组件(17)上装入开舱药包(20)；头部组件(21)位于壳体(15)一端；

c.焰弹(12)包括焰弹壳体(24)和焰弹药(25)，焰弹药(25)位于焰弹壳体(24)内；抛射药(13)位于焰弹(12)的敞口端；焰弹壳体(24)封闭端端面的中心有安全引线(16)的过孔，该过孔的直径同焰弹药(25)中心的安全引线(16)的安装孔；

d.前挡药板组件(19)包括三根导火线(22)和前挡药板(23)；在前挡药板(23)上均布有三个贯通的导火线(22)的装配孔；在前挡药板(23)的中心有塑胶导线(14)的过孔；

e.在壳体(15)螺纹连接段舱体内装入包复药块(9)，在包复药块(9)沉孔处有点火药包(8)，点火药包(8)的点火线通过喷嘴(5)中心孔。

2.如权利要求1所述一种多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭，其特征在于，焰弹壳体(24)的外圆周为阶梯状，在焰弹壳体(24)封闭端有凹台阶；焰弹壳体(24)外圆周凹台阶处的直径同焰弹壳体(24)敞口端端口处的内径，并且外圆周凹台阶的长度同内孔最大直径处的长度，使得焰弹壳体(24)能够首尾套接。

3.如权利要求1所述一种多元播撒燃烧爆炸式增雨防雹火箭，其特征在于，喷嘴(5)的一端端面有降落伞伞绳的安置孔；在喷嘴另一端的端面中心有内孔，该内孔孔底处与外圆周上的四个圆孔贯通；沿喷嘴中心轴线有点火线的过孔。

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