一種智能二踢腳的設計

高卿光 李根 李洪齊

摘要：燃放煙花是中國的傳統習俗，據調查顯示，中國目前煙花爆竹平均每月出口數量為25427噸。燃放大量的煙花爆竹會對環境造成嚴重的影響！如今保護環境已成世界發展主流，然而燃放煙花又是中國傳統習俗，在這種條件下電子煙花替代傳統鞭炮、煙花是當今的主流趨勢。本設計出于對環境的保護和傳統燃放二踢腳的習俗的傳承，通過增大氣壓的方式給二踢腳推力，用以模擬二踢腳升空的效果。通過STM32的特定編程可以實現在空中最高點處發聲發光來模擬二踢腳在空中的爆炸。該設計具有良好的可行性，符合目前國家的保護環境、減少環境污染的政策。

關鍵詞：保護環境;智能化;電子煙花;二踢腳;

1項目背景

自從火藥在中國古代被發明出來，煙花炮竹就被聰慧的中國人民給制造了出來。由于燃放煙花炮竹所帶來的視覺上的盛宴，廣大人民都非常喜歡燃放煙花炮竹。隨著時間的推移，燃放煙花炮竹成為了中國的傳統習俗，每逢盛大節日、集體慶祝都會燃放煙花炮竹進行慶祝。煙花炮竹給我們帶來歡樂的同時，也把大量有毒有害的物質留給了我們，它不僅存在安全隱患，同樣也存有污染隱患和健康隱患。燃放大量的煙花炮竹會對環境造成嚴重的污染，霧霾天氣越來越嚴重。空氣中的二氧化硫、一氧化碳濃度明顯增高，空氣中二氧化氮，二氧化硫和可吸入顆粒物都超出國家規定的標準。這些增加的污染物對身體健康存在著嚴重的危害。另外燃放煙花爆竹還產生固體廢棄物污染。根據環境衛生部門的數據，春節放鞭炮后，垃圾量會成倍增加，加重了節日期間環衛工人的負擔。滿地紙屑、煙塵，嚴重影響了環境衛生。燃放煙花爆竹還會水污染。如果是在下雨或下雪時燃放煙花爆竹，污染物會排放到周圍水體之中，污染周圍河流。

在這種情況下電子煙花替代傳統鞭炮、煙花是當今的主流趨勢。本設計出于對環境的保護和傳統燃放二踢腳的習俗的傳承，通過增大氣壓的方式給二踢腳推力，用以模擬二踢腳升空的效果。通過STM32的特定編程可以實現在空中最高點處發聲發光來模擬二踢腳在空中的爆炸。該設計具有良好的可行性，符合目前國家的保護環境、減少環境污染的政策。

2產品設計

2.1 發射架的外形結構

該發射架的外形是由三維建模之后利用3D打印機打印出來的一個300mm*300mm*400mm的一個長方體結構。其結構與目前市面上所售賣的煙花的外形相仿。在發射架的上部具有一個與二踢腳可以相配合的孔，用于將二踢腳填入其中。該結構即是二踢腳發射的發射架。因此就要求其具有良好的穩定性，結構上的合理性，防止在受到二踢腳（炮彈）的反沖力后發生傾斜或者翻覆等突發情況以致對人員造成人身上的傷害。而該結構的設計避免了這種情況的發生。另外，在該外形結構的在底座上加配重，加固邊緣，更加的確保了其安全性。

2.2 二踢腳（炮彈）的設計

二踢腳的外形是由兩個橢圓圓柱堆疊而成，下方是一個長大約150mm的橢圓柱，上方是一個稍大于且稍短于下方橢圓柱的一個空心圓柱。這就大致的設計出了二踢腳的外形結構。在該二踢腳的周圍上附有燈帶以及LED燈珠用于模擬煙花升空后綻放出的絢麗的煙花效果。

2.3 氣動發射裝置以及二踢腳鎖緊裝置

該二踢腳的發射采用氣動的方式將其發射出去。氣動裝置采用一個小氣泵，該小氣泵的電源用12V的航模電池便可以使用。利用單向閥與二踢腳發射的氣缸相連。為了保證二踢腳發射的氣密性，在二踢腳的下部固定有密封圈與發射架上的孔筒緊密的貼合在一起用以保證氣密性，經試驗，該方法能夠較好的保證氣密性。

為了防止氣泵在給二踢腳輸入動力的時候出現二踢腳提前飛出去的危險情況，還設計了一個二踢腳的鎖緊裝置。作品中二踢腳的上部和卡槽均設置為橢圓形，當兩橢圓處于交叉位置時，卡槽可以限制二踢腳上升，當兩橢圓的位置處于重合時，二踢腳將沿著卡槽中橢圓的輪廓垂直上升;經試驗驗證，該結構具有良好的可行性。

2.4 電子設計

為了模擬傳統煙花的聲音效果。我們在該裝置上家裝了一個揚聲裝置，該裝置模擬傳統煙花的聲響。該揚聲裝置裝在發射架上，不隨二踢腳升到空中因此具有良好的可行性，并且簡單實用、便于檢查更換。

2.5 二踢腳回收裝置

為了重復利用，提高使用效率，我們設計二踢腳的回收裝置，該回收裝置的實質是一個降落傘結構，在二踢腳升到空中時，降落傘變回自動打開，從而實現二踢腳的重復利用！

3 技術優勢

3.1 環境保護方面

相比起普通可升空的鞭炮（二踢腳），作品運用氣壓提供動力電子元件模擬二踢腳等方法做到無污染，完全符合國家近年頒布的《煙花爆竹管理條例》中所提倡的。

3.2 傳統方面

在保護環境的同時尊重了傳統習俗，彌補了電子鞭炮無法升空的不足。

3.3 安全方面

二踢腳屬于較危險一類的煙花爆竹，該智能二踢腳的安全方面層層保護，極大的避免了出現安全問題。

4結語：

該設計具有良好的可行性，符合目前國家的保護環境、減少環境污染的政策。具有良好的市場應用前景。

參考文獻：

[1]劉曄霍玉玲.《春節期間燃放煙火對鎮江市環境空氣的影響》[J].環保科技，2017-02-15

[2]曹后俊.《基于MCU控制的電子煙花點火電路》[J].電子技術與軟件工程

[3]孫恒陳作模葛文杰.《機械原理》

[4]濮良貴陳國定吳立言.《機械設計》