CN115183637A - 一种分段自毁的增雨防雹火箭 - Google Patents

Abstract

本发明属于人工增雨防雹火箭领域，具体涉及一种分段自毁的增雨防雹火箭。包括模块化从前到后依次设置的催化仓组件模块、发动机模块和尾段组件模块，不同的模块之间套接；催化仓组件模块内依次设有头部自毁器、催化剂和催化剂点火具；发动机模块内依次设有时序控制器、中段自毁器和发动机点火具；尾段组件模块的喷管喉部外周设有尾段自毁器。本发明的三段自毁器分别先后将尾段组件、发动机、催化仓组件炸裂为不大于100g的絮状物飘落到地面，组件自毁可靠，可有效降低箭体残骸对人员、建筑、农田、牲畜等的伤害。本发明的点火方式避免蹿火、节省空间且作用可靠。

Description

一种分段自毁的增雨防雹火箭

技术领域

本发明属于人工增雨防雹火箭领域，具体涉及一种分段自毁的增雨防雹火箭。

背景技术

我国是一个水资源严重短缺、气象灾害频发的国家。人工影响天气是气象科技防灾减灾的重要手段之一，增雨防雹火箭具有携带催化剂量大、成核率高、发射高度高、便于操作等诸多优点，因而在全国范围内得到迅速推广和应用。

然而目前的增雨防雹火箭在结构设计上还存在如下缺点：

1)传统爆炸自毁型增雨防雹火箭以BL系列火箭为典型代表，BL系列火箭在箭体中段集中设置三段自毁体作为安全着陆装置，自毁装置工作时，三段自毁体在火药气体作用下分别运动至箭体头部、中部和尾部，随后三段自毁体内的烟火药同时爆炸，由于点火机构的可靠性、固体推进剂燃烧有余药等原因，三段自毁体经常几乎不运动或在运动过程中受到阻碍无法运动到预定位置，导致箭体头部和尾部无法被炸毁而作为大块残骸砸落，对人员、建筑、农田、牲畜等造成伤害；

2)传统爆炸自毁型增雨防雹火箭采用火工延期管作为延期装置，火箭发射阶段便同时点燃所有火工延期管，通过不同长度的延期药燃烧不同的时间以控制催化剂播撒、自毁时间，延期药由于原料生产、加工工艺、装配流程等过程中产生的影响，延期时间偏差大，运行不可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分段自毁的增雨防雹火箭，解决了传统爆炸自毁型增雨防雹火箭存在自毁效果差，延期时间不准等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种分段自毁的增雨防雹火箭，包括模块化从前到后依次设置的催化仓组件模块、发动机模块和尾段组件模块，不同的模块之间套接；

催化仓组件模块内依次设有头部自毁器、催化剂和催化剂点火具；发动机模块内依次设有时序控制器、中段自毁器和发动机点火具；尾段组件模块的喷管喉部外周设有尾段自毁器。

进一步的，所述头部自毁器包括自毁堵、延期药组件、头部自毁药和自毁药盂；

头部自毁药直接压装在自毁药盂内，自毁药盂后端设置自毁堵，自毁堵中间板上开有设置延期药组件的孔，延期药组件一端和头部自毁药接触、另一端和催化剂接触。

进一步的，催化仓组件模块和发动机模块之间通过转接套组件连接；

所述转接套组件包括转接套、密封堵和导电半环，所述转接套为内部设有隔板的回转件，隔板上设有导电螺钉，催化剂点火具设置在转接套靠近催化剂一侧的腔室内且通过导线和导电螺钉与时序控制器的催化剂点火端连接构成催化剂点火回路；

转接套靠近催化剂一侧的外侧壁上设有斜向喷口，所述密封堵置于转接套的斜向喷口内；转接套远离催化剂一侧的侧壁外周开设用于固定两个不接触的导电半环的凹槽；

时序控制器设置在转接套远离催化剂一侧的腔室内，时序控制器供电端通过导电螺钉与导线连接至导电半环。

进一步的，发动机模块还包括中间底组件，所述中间底组件包括中间底和导电块；

中间底为内部设有隔板的回转件，前端侧壁外周设有两个不接触的导电块，前端侧壁通过导电螺钉和转接套后端的侧壁连接；中间底的隔板上设有两个供导线螺钉穿过的孔；

所述中段自毁器包括中段自毁器点火具、中段自毁药和前冲堵；前冲堵为内部设有隔板的回转件，前冲堵前端和中间底后端套接，前冲堵前端侧壁开设供导电弹簧穿过的通孔，中段自毁药压装在前冲堵前端空腔内，中段自毁器点火具设置在中段自毁药内，且中段自毁器点火具的导火线通过中间底内部过孔连接到所述时序控制器中段自毁器点火端构成中段自毁器点火回路；前冲堵后端腔室内设有发动机点火具，发动机点火具通过沉头导电螺钉、导电弹簧和导电螺钉和时序控制器发动机点火端连接。

进一步的，发动机还包括燃烧室组件和喷管前段组件。

进一步的，前冲堵前端外壁面和中间底后端壁之间设有密封圈。

进一步的，所述尾段组件模块包括尾段自毁器、喷管后段组件和尾翼；

尾段自毁器包括铜箔、电卡夹、过渡套、尾段自毁器点火具和尾段自毁药；

过渡套的横截面呈类U型的环形，U型外侧壁高于内侧壁，所述尾段自毁药压装在过渡套U型槽内；铜箔粘贴在燃烧室组件外表面，一端与所述电卡夹贴合，另一端与所述导电块贴合；所述尾段自毁器点火具设置在U型槽内的尾段自毁药上，尾段自毁器点火具的导线焊接至所述电卡夹；

所述导电块通过导电螺钉螺母和导线连接至所述时序控制器尾段自毁器点火端，所述尾段自毁器点火具通过所述电卡夹、所述铜箔、所述导电块和导线连接至所述时序控制器尾段自毁器点火端构成尾段自毁器点火回路。

进一步的，所述尾翼内部刻有预制应力槽；所述过渡套与所述尾翼使用周向定位螺钉固定。

进一步的，所述延期药组件、所述发动机点火具、所述中段自毁器点火具和所述尾段自毁器点火具均为双保险冗余设计。

进一步的，导电半环与发射架箭轨上导电触点接触。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明采用爆炸自毁器作为安全着陆装置，三段自毁器预先置于箭体催化仓组件、发动机和尾段组件内部，时序控制器按照无线装订信息依次输出点火信号，三段自毁器分别先后将尾段组件、发动机、催化仓组件炸裂为不大于100g的絮状物飘落到地面，组件自毁可靠，可有效降低箭体残骸对人员、建筑、农田、牲畜等的伤害。

(2)本发明头部自毁器、中段自毁器和尾段自毁器分别固定于催化仓组件、发动机和尾段组件，各自毁器之间以及催化剂点火具、发动机点火具相互隔离，采用导电螺钉、导电块、导电弹簧和导线等结构形成各自毁器、催化剂点火具、发动机点火具与时序控制器的点火回路，其中任一点火回路工作时不会影响到其他回路性能，避免蹿火、节省空间且作用可靠。

(3)本发明时序控制器采用可现场装订的电子延时模块，发射前同时以时间信息和高度信息无线装订时序控制器发动机点火、催化剂点火、尾段自毁器点火和中段自毁器点火输出时间，避免了大量采用火工延期管作为延期装置，定时输出准确，可靠性高，现场无线装订可以满足不同地区不同季节的作业需求。

(4)本发明发动机点火具、催化剂点火具、中段自毁器点火具、尾段自毁器点火具、延期药组件均采用双保险冗余设计，故障率低，运行可靠性高。

附图说明

图1为本发明增雨防雹火箭总体结构示意图；

图2为本发明增雨防雹火箭头部自毁器结构示意图；

图3为本发明增雨防雹火箭催化剂点火回路结构示意图；

图4为本发明增雨防雹火箭发动机及中段自毁器点火回路结构示意图；

图5为本发明增雨防雹火箭尾段自毁器点火回路结构示意图；

附图标记说明：

1-催化仓组件模块；2-发动机模块；3-尾段组件模块；4-整流罩组件；5-头部自毁器；6-催化剂；7-转接套组件；8-催化剂点火具；9-时序控制器；10-中间底组件；11-中段自毁器；12-发动机点火具；13-燃烧室组件；14-喷管前段；15-尾段自毁器；16-喷管后段；17-尾翼；18-自毁堵；19-延期药组件；20-头部自毁药；21-自毁药盂；22-转接套；23-密封堵；24-导电半环；25-导电块；26-中间底；27-中段自毁器点火具；28-中段自毁药；29-前冲堵；30-铜箔；31-电卡夹；32-过渡套；33-尾段自毁器点火具；34-尾段自毁药。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如附图1所示，本发明的一种定时准确分段自毁的增雨防雹火箭，采用模块化套接结构，从弹头到弹尾依次为催化仓组件模块1、发动机模块2和尾段组件模块3，套接处周向采用定位螺钉或定位销固定；催化仓组件模块1内设有头部自毁器和催化剂点火具；发动机内设有时序控制器、中段自毁器和发动机点火具；尾段组件内设有尾段自毁器；

如附图1、图2和图3所示，催化仓组件模块1包括整流罩组件、转接套组件和催化剂点火具；整流罩组件内部空腔布置有头部自毁器和催化剂，头部自毁器和催化剂外表面形状与整流罩组件内表面形状一致；头部自毁器5包括自毁堵18、延期药组件19、头部自毁药20和自毁药盂21；自毁堵18端面开有阶梯通孔，一侧为空腔，延期药组件19为阶梯状圆柱体，填充在自毁堵18内部阶梯通孔内并定位，头部自毁药20直接压装在自毁药盂21内，头部自毁药20端面与延期药组件19直接接触；转接套组件7包括转接套22、密封堵23和导电半环24，转接套22是两端为空腔的圆柱体，转接套22与整流罩组件螺纹连接，一端空腔侧壁面开有斜向喷口，空腔内固定有催化剂点火具，另一端空腔外壁面开槽用于放置导电半环24，转接套22中部平面开有通孔，导电半环24与转接套22采用螺纹连接，密封堵23置于转接套22斜向喷口内；催化剂6是内部一侧为空腔的近似圆柱体，一端端面直接与延期药组件19接触，另一端端面在转接套22端面处定位；

如附图1和图4所示，发动机模块2包括时序控制器9、中间底组件10、中段自毁器11、发动机点火具12、燃烧室组件13和喷管前段14；中间底组件10包括导电块25和中间底26，导电块25为金属半环(两个间隔设置的，不能导通，分别作为正负极)，侧壁开有通孔用于和中间底26固定，中间底26是两端内部为空腔的圆柱体，中部平面一侧开有通孔，另一侧开有通孔螺纹通孔，中间底26一侧空腔内固定时序控制器9，外表面与导电块25配合，并与转接套22套接；中段自毁器11包括中段自毁器点火具27、中段自毁药28和前冲堵29，前冲堵29是一端为空腔的圆柱体，空腔内压装有中段自毁药28，空腔外表面与中间底一侧空腔套接并用密封圈密封，前冲堵29在与中间底螺纹孔相同位置处开有阶梯通孔，且远离中间底一侧为沉头螺纹孔；

如附图1和图5所示，尾段组件模块3包括尾段自毁器15、喷管后段16和尾翼17，喷管设置在发动机组件的尾部，用于将发动机燃气由亚音速状态转化为超音速状态，喷管分为设置在发动机组件的喷管前段和设置在尾段组件内的喷管后段，尾段自毁器15周向布置在喷管喉部外侧，尾翼为“+”字形尾翼，且内部刻有预制应力槽；尾段自毁器15包括铜箔30、电卡夹31、过渡套32、尾段自毁器点火具33和尾段自毁药34，过渡套32为带有内部空腔的圆环，内部空腔压制有尾段自毁药34，电卡夹31为“U”型的金属薄板，固定在过渡套32外侧壁面，铜箔30粘贴在燃烧室组件13外表面，一端与电卡夹31直接接触，另一端与导电块25直接接触，尾段自毁器点火具33导线焊接在电卡夹31上，点火药头埋入尾段自毁药34中；

时序控制器9为可无线装订的电子延时模块，时序控制器供电端通过导电螺钉与导线连接至导电半环24(半环的含义)。

如附图4所示，中间底26与前冲堵29通孔处两端安装导电螺钉，内部填充导电弹簧，中间底26处导电螺钉通过导线连接至时序控制器发动机点火端，发动机点火具12通过导线连接至前冲堵29上导电螺钉，时序控制器9发动机点火端通过导电螺钉、导电弹簧和导线与发动机点火具12导通构成发动机点火回路。

如附图3所示，转接套22中部平面上中心通孔两侧安装有导电螺钉和螺母，催化剂点火具8通过导线和导电螺钉与时序控制器催化剂点火端导通构成催化剂点火回路。

如附图5所示，导电块25通过导电螺钉螺母和导线连接至时序控制器9尾段自毁器点火端，尾段自毁器33点火具通过电卡夹31、铜箔30、导电块25和导线与时序控制器尾段自毁器点火端导通构成尾段自毁器点火回路。

如附图4所示，中段自毁器点火具27的导火线通过中间底26中部平面上通孔与时序控制器中段自毁器点火端导通构成中段自毁器点火回路。

如图2、图3、图4和图5所示，延期药组件19、发动机点火具12、中段自毁器点火具27和尾段自毁器点火具33均为双保险冗余设计。

工作过程：

首先，箭体装入发射箭轨并由闭锁挡弹机构定位准确，箭体上导电半环24与发射架箭轨上导电触点接触，时序控制器9供电端接受供电并进入工作状态，根据发射当地温度、气压、海拔、云层高度等信息同时利用时间和高度信息无线装订时序控制器，分别设定发动机点火时间、催化剂点火时间、尾段自毁器点火时间和中段自毁器点火时间；时序控制器9输出发动机点火信号，发动机点火具接收信号后发火引爆推进剂药柱，为火箭提供飞行动力；时序控制器催化剂点火回路延时一定预定时间或火箭达到预定云层高度后，时序控制器催化剂点火端输出点火信号，催化剂点火具发火点燃催化剂药柱6同时密封堵燃烧殆尽，箭体通过转接套斜向喷口线性播撒催化剂；时序控制器催化剂点火端输出信号后延时一定预定时间，时序控制器尾段自毁器点火端输出信号给尾段自毁器点火具，尾段自毁药引爆将尾段组件炸裂为碎片；时序控制器尾段自毁器点火端输出信号后延时一定预定时间，时序控制器中段自毁器点火端输出信号给中段自毁器点火具，中段自毁药被引燃，前冲堵在高温高压气体作用下运动到喷管前段处停止，燃烧室组件内部形成相对密闭空间，火药气体继续膨胀直至将燃烧室组件炸裂为碎片；催化剂燃烧一定时间之后燃烧完毕引燃延期药组件，延期药组件燃烧一定时间后引燃头部自毁药并产生高温高压气体推动自毁堵运动到转接套处停止，整流罩组件内部形成相对密闭空间，火药气体继续膨胀将整流罩组件炸裂为碎片；至此，整个箭体全部被炸裂为不大于100g的絮状物飘落到地面。延时的预定根据发射当地温度、气压、海拔、云层高度等信息计算得出。

Claims (10)

1.一种分段自毁的增雨防雹火箭，其特征在于，包括模块化从前到后依次设置的催化仓组件模块(1)、发动机模块(2)和尾段组件模块(3)，不同的模块之间套接；

催化仓组件模块(1)内依次设有头部自毁器(5)、催化剂(6)和催化剂点火具(8)；发动机模块(2)内依次设有时序控制器(9)、中段自毁器(11)和发动机点火具(12)；尾段组件模块(3)的喷管喉部外周设有尾段自毁器(15)。

2.根据权利要求1所述的火箭，其特征在于，所述头部自毁器(5)包括自毁堵(18)、延期药组件(19)、头部自毁药(20)和自毁药盂(21)；

头部自毁药(20)直接压装在自毁药盂(21)内，自毁药盂(21)后端设置自毁堵(18)，自毁堵(18)中间板上开有设置延期药组件(19)的孔，延期药组件(19)一端和头部自毁药接触、另一端和催化剂接触。

3.根据权利要求2所述的火箭，其特征在于，催化仓组件模块(1)和发动机模块(2)之间通过转接套组件(7)连接；

所述转接套组件(7)包括转接套(22)、密封堵(23)和导电半环(24)，所述转接套(22)为内部设有隔板的回转件，隔板上设有导电螺钉，催化剂点火具(8)设置在转接套(22)靠近催化剂一侧的腔室内且通过导线和导电螺钉与时序控制器的催化剂点火端连接构成催化剂点火回路；

转接套(22)靠近催化剂一侧的外侧壁上设有斜向喷口，所述密封堵(23)置于转接套(22)的斜向喷口内；转接套(22)远离催化剂一侧的侧壁外周开设用于固定两个不接触的导电半环(24)的凹槽；

时序控制器(9)设置在转接套(22)远离催化剂一侧的腔室内，时序控制器供电端通过导电螺钉与导线连接至导电半环(24)。

4.根据权利要求3所述的火箭，其特征在于，发动机模块(2)还包括中间底组件(10)，所述中间底组件(10)包括中间底(26)和导电块(25)；

中间底(26)为内部设有隔板的回转件，前端侧壁外周设有两个不接触的导电块(25)，前端侧壁通过导电螺钉和转接套(22)后端的侧壁连接；中间底(26)的隔板上设有两个供导电螺钉穿过的孔；

所述中段自毁器(11)包括中段自毁器点火具(27)、中段自毁药(28)和前冲堵(29)；前冲堵(29)为内部设有隔板的回转件，前冲堵(29)前端和中间底(26)后端套接，前冲堵(29)前端侧壁开设供导电弹簧穿过的通孔，中段自毁药(28)压装在前冲堵(29)前端空腔内，中段自毁器点火具(27)设置在中段自毁药(28)内，且中段自毁器点火具(27)的导火线通过中间底(26)内部过孔连接到所述时序控制器中段自毁器点火端构成中段自毁器点火回路；前冲堵(29)后端腔室内设有发动机点火具(12)，发动机点火具(12)通过沉头导电螺钉、导电弹簧和导电螺钉和时序控制器发动机点火端连接。

5.根据权利要求4所述的火箭，其特征在于，发动机(2)还包括燃烧室组件(13)和喷管前段组件(14)。

6.根据权利要求5所述的火箭，其特征在于，前冲堵(29)前端外壁面和中间底(26)后端壁之间设有密封圈。

7.根据权利要求5所述的火箭，其特征在于，所述尾段组件模块(3)包括尾段自毁器(15)、喷管后段组件(16)和尾翼(17)；

尾段自毁器(15)包括铜箔(30)、电卡夹(31)、过渡套(32)、尾段自毁器点火具(33)和尾段自毁药(34)；

过渡套(32)的横截面呈类U型的环形，U型外侧壁高于内侧壁，所述尾段自毁药(34)压装在过渡套(32)U型槽内；铜箔(30)粘贴在燃烧室组件(13)外表面，一端与所述电卡夹(31)贴合，另一端与所述导电块(25)贴合；所述尾段自毁器点火具(33)设置在U型槽内的尾段自毁药(34)上，尾段自毁器点火具(33)的导线焊接至所述电卡夹(31)；

所述导电块(25)通过导电螺钉螺母和导线连接至所述时序控制器尾段自毁器点火端，所述尾段自毁器点火具(33)通过所述电卡夹(31)、所述铜箔(30)、所述导电块(25)和导线连接至所述时序控制器尾段自毁器点火端构成尾段自毁器点火回路。

8.根据权利要求7所述的火箭，其特征在于，所述尾翼(17)内部刻有预制应力槽；所述过渡套(32)与所述尾翼(17)使用周向定位螺钉固定。

9.根据权利要求8所述的火箭，其特征在于，所述延期药组件(19)、所述发动机点火具(12)、所述中段自毁器点火具(27)和所述尾段自毁器点火具(33)均为双保险冗余设计。

10.根据权利要求9所述的火箭，其特征在于，导电半环(24)与发射架箭轨上导电触点接触。

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