新一代增雨防雹火箭發射裝置的設計*

□ 王星鈞

新疆維吾爾自治區人工影響天氣辦公室 烏魯木齊 830002

增雨防雹火箭發射裝置主要由定向器、主支撐機構、底座和發射控制器組成，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安全等特點，成為當時理想的人工影響天氣地面作業工具。

隨著增雨防雹火箭作業技術的發展，各地作業規模的不斷擴大，現有的增雨防雹火箭已服役了十幾年，僅有手動發射功能的發射裝置已不能滿足提高增雨作業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，影響有效作業范圍；

▲圖1 車載流動式多種彈型增雨防雹火箭裝置發射架實物圖

（2）自動化水平低，無法適應快速作業和空域限時作業的需求；

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

（4）作業現場無禁區識別裝置，作業安全存在隱患。

針對上述問題，筆者提出了新的設計思路和實現方法。

1 功能設計與實現

1.1 定向器

定向器是用來裝載待發射火箭彈的機械裝置，國內通用的定向器裝載火箭彈容量為3～4枚，發射后，需要手動裝填，耗時費力。由于增雨防雹的作業成功與否取決于作業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。為滿足各種作業條件，方便調整發射軌道口徑，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發射軌道；在φ82 mm發射軌道中，反向安裝的下導軌墊塊組成了2個 （編號為②、⑤）φ66 mm發射軌道；在φ66 mm發射軌道的上、下導軌內，增加4根56 mm導軌組成2個（編號為①、④）φ56 mm發射軌道；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個發射軌道的安裝，由于導軌較長，采用了4對軌道撐架，實現1個定向器具有6個發射軌道的功能。

▲圖2 定向器設計示意圖

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

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節，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，方位大齒輪環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動器驅動，而驅動控制信號來源于發射控制器的CPU，可以實現遙控器近距離遙控和計算機遠程控制。導電滑環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的安裝如圖3所示。

▲圖3 方位步進電機與導電滑環安裝設計示意圖

1.3 作業參數自動記錄與上傳裝置

作業參數包括火箭作業的時間、地點、方位、俯仰角、用彈量等5個數據，以往火箭發射裝置無此功能。

作業參數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，安裝在定向器上部中間導軌的前部。

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

作業參數的記錄和上傳，為作業指揮部提供火箭實時作業實況，據此可判別該火箭發射裝置是否按指令正常作業和用彈，對作業的效果評估和消除安全隱患都有極大的幫助。

1.4 作業安全區自動識別裝置

火箭作業有較大的危險性，為此在操作規范中設立了作業禁區，火箭發射架定向器后部屬于禁區。

▲圖4 發射架部件布局和走線示意圖

▲圖5 應用軟件工作流程圖

作業禁區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射控制器，當定向器尾部有活動物時，遙控發射控制器里的CPU輸出一個信號，斷開火箭發射電路，此時火箭就無法發射；當作業禁區無活動物時，火箭才能點火發射，確保了現場的作業安全。

1.5 遙控火箭發射控制器

遙控火箭發射控制器由CPU、存儲器、數據卡、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。

遙控火箭發射控制器不僅是手持遙控器的指令執行機構，也是整個火箭發射裝置的控制中心，具有判別、數據整理打包上傳、火箭點火發射、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下開發的應用軟件。作業人員手持遙控器，在100 m范圍內可以完成對火箭發射裝置的控制、測試與點火發射。遙控火箭發射控制器的執行情況，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射裝置實現的方法，該發射裝置經過實施和試驗，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裝備使用與維護[M].北京：氣象出版社，2014.