□ 王星鈞

新疆維吾爾自治區(qū)人工影響天氣辦公室 烏魯木齊 830002

增雨防雹火箭發(fā)射裝置主要由定向器、主支撐機構、底座和發(fā)射控制器組成，如圖1所示。它啟用于20世紀90年代末，由于其機動性強、催化劑成核率高和作業(yè)安全等特點，成為當時理想的人工影響天氣地面作業(yè)工具。

隨著增雨防雹火箭作業(yè)技術的發(fā)展，各地作業(yè)規(guī)模的不斷擴大，現(xiàn)有的增雨防雹火箭已服役了十幾年，僅有手動發(fā)射功能的發(fā)射裝置已不能滿足提高增雨作業(yè)的技術水平和效益的需求，其存在的問題如下。

（1）定向器容量小，影響有效作業(yè)范圍；

▲圖1 車載流動式多種彈型增雨防雹火箭裝置發(fā)射架實物圖

（2）自動化水平低，無法適應快速作業(yè)和空域限時作業(yè)的需求；

（3）沒有自動記錄裝置，無法確定作業(yè)時間、地點、方位、俯仰、用彈量數(shù)據(jù)的準確性；

（4）作業(yè)現(xiàn)場無禁區(qū)識別裝置，作業(yè)安全存在隱患。

針對上述問題，筆者提出了新的設計思路和實現(xiàn)方法。

1 功能設計與實現(xiàn)

1.1 定向器

定向器是用來裝載待發(fā)射火箭彈的機械裝置，國內(nèi)通用的定向器裝載火箭彈容量為3～4枚，發(fā)射后，需要手動裝填，耗時費力。由于增雨防雹的作業(yè)成功與否取決于作業(yè)時機的把握和催化劑的及時播撒，所以應加大定向器的裝載火箭彈容量。

目前，國內(nèi)火箭彈有 WR-98型（φ82 mm）、HJD-82 型 （φ82 mm）、RYI-6300 型 （φ66 mm）、BL-1 型（φ56 mm）等4種類型，其碘化銀催化劑含量和射擊高度有所不同。為滿足各種作業(yè)條件，方便調(diào)整發(fā)射軌道口徑，新型定向器設計如圖2所示。

新型定向器用8個軌道撐架，4根82 mm上、下導軌和16個墊塊組成2個（編號為③、⑥）φ82 mm發(fā)射軌道；在φ82 mm發(fā)射軌道中，反向安裝的下導軌墊塊組成了2個 （編號為②、⑤）φ66 mm發(fā)射軌道；在φ66 mm發(fā)射軌道的上、下導軌內(nèi)，增加4根56 mm導軌組成2個（編號為①、④）φ56 mm發(fā)射軌道；3對點火接線柱，用于BL-1A型。6對點火觸頭總成，用于WR-98型、HJD-82A型、RYI-6300型火箭彈點火。按此組裝后，一個軌道撐架可滿足3個發(fā)射軌道的安裝，由于導軌較長，采用了4對軌道撐架，實現(xiàn)1個定向器具有6個發(fā)射軌道的功能。

▲圖2 定向器設計示意圖

φ82 mm發(fā)射軌道裝載WR－98型、HJD－82A型火箭彈，φ66 mm發(fā)射軌道裝載RYI－6300型火箭彈，φ56 mm發(fā)射軌道裝載BL－1A型火箭彈，用戶可根據(jù)作業(yè)需要進行發(fā)射軌道口徑的調(diào)整，也可通過縱向或橫向拼接軌道撐架，增加發(fā)射軌道數(shù)。

1.2 新型定向器方位、俯仰自動控制

新型定向器的方位旋轉和俯仰升降的調(diào)節(jié)，選用兩個步進電機。方位步進電機安裝在方位轉盤底盤位置，懸吊在下筒體內(nèi)，方位大齒輪環(huán)固定在方位轉盤下部，方位步進電機軸上小齒輪與大齒輪嚙合；俯仰步進電機通過固定架安裝在上筒體中，其軸上的錐齒輪與俯仰旋轉軸上的錐齒輪嚙合。兩個步進電機由各自的電機驅(qū)動器驅(qū)動，而驅(qū)動控制信號來源于發(fā)射控制器的CPU，可以實現(xiàn)遙控器近距離遙控和計算機遠程控制。導電滑環(huán)將定向器和上筒體電路與下筒體電路連接，方位步進電機和導電滑環(huán)的安裝如圖3所示。

▲圖3 方位步進電機與導電滑環(huán)安裝設計示意圖

1.3 作業(yè)參數(shù)自動記錄與上傳裝置

作業(yè)參數(shù)包括火箭作業(yè)的時間、地點、方位、俯仰角、用彈量等5個數(shù)據(jù)，以往火箭發(fā)射裝置無此功能。

作業(yè)參數(shù)自動記錄與上傳裝置由CPU、GPS模塊、方位傳感器、俯仰傳感器、聲音傳感器、振動傳感器6個部件組成，集成裝于一個防水盒內(nèi)，安裝在定向器上部中間導軌的前部。

GPS模塊確定作業(yè)時間和地點，配合方位傳感器、俯仰傳感器確定火箭發(fā)射的方位與俯仰角度；聲音及振動傳感器和作業(yè)禁區(qū)識別裝置中的攝像頭用來判定作業(yè)的火箭彈枚數(shù)和類型，這些數(shù)據(jù)傳至遙控火箭發(fā)射控制器，最后由遙控發(fā)射控制器記錄并無線上傳。

作業(yè)參數(shù)的記錄和上傳，為作業(yè)指揮部提供火箭實時作業(yè)實況，據(jù)此可判別該火箭發(fā)射裝置是否按指令正常作業(yè)和用彈，對作業(yè)的效果評估和消除安全隱患都有極大的幫助。

1.4 作業(yè)安全區(qū)自動識別裝置

火箭作業(yè)有較大的危險性，為此在操作規(guī)范中設立了作業(yè)禁區(qū)，火箭發(fā)射架定向器后部屬于禁區(qū)。

▲圖4 發(fā)射架部件布局和走線示意圖

▲圖5 應用軟件工作流程圖

作業(yè)禁區(qū)自動識別裝置的設計由防水型微波傳感器和攝像頭組成，安裝在軌道托架后部的下表面。微波傳感器和攝像頭的信號傳至遙控火箭發(fā)射控制器，當定向器尾部有活動物時，遙控發(fā)射控制器里的CPU輸出一個信號，斷開火箭發(fā)射電路，此時火箭就無法發(fā)射；當作業(yè)禁區(qū)無活動物時，火箭才能點火發(fā)射，確保了現(xiàn)場的作業(yè)安全。

1.5 遙控火箭發(fā)射控制器

遙控火箭發(fā)射控制器由CPU、存儲器、數(shù)據(jù)卡、48 V鋰電池組、手機模塊、手機天線、A/D轉換器、輸入輸出接口、電源轉換電路、指令識別電路、控制軟件等組成，設備安裝在下筒體的底板上。

遙控火箭發(fā)射控制器不僅是手持遙控器的指令執(zhí)行機構，也是整個火箭發(fā)射裝置的控制中心，具有判別、數(shù)據(jù)整理打包上傳、火箭點火發(fā)射、電機控制等功能。

1.6 手持遙控器

手持遙控器的核心是手機模塊，其軟件為在安卓系統(tǒng)下開發(fā)的應用軟件。作業(yè)人員手持遙控器，在100 m范圍內(nèi)可以完成對火箭發(fā)射裝置的控制、測試與點火發(fā)射。遙控火箭發(fā)射控制器的執(zhí)行情況，也可顯示在手持遙控器的屏幕上，整體部件結構如圖4所示。

1.7 應用軟件

遙控火箭發(fā)射控制器的應用軟件工作流程如圖5所示。

2 結束語

淺述了新一代增雨防雹火箭發(fā)射裝置的新功能設計，簡要介紹了多種彈型防雹增雨火箭發(fā)射裝置實現(xiàn)的方法，該發(fā)射裝置經(jīng)過實施和試驗，具有較高的實際應用價值。

[1]楊炳華，王旭，廖飛佳，等.新疆人工影響天氣[M].北京：氣象出版社，2014.

[2]陳光學，王錚.人工影響天氣作業(yè)方法及設備[M].北京：中國宇航出版社，2002.

[3]章澄昌，許煥斌，段英.人工影響天氣崗位培訓教材[M].北京：氣象出版社，2003.

[4]楊炳華，魏旭輝，王星鈞.新疆人工增雨防雹作業(yè)裝備使用與維護[M].北京：氣象出版社，2014.