一种无后坐力焰火发射装置及方法

技术领域

本发明属于焰火燃放技术领域，具体涉及一种通过调整尾喷气流压力控制发射高度和发射速度的无后坐力焰火发射装置及方法。

背景技术

近些年，特定文字及图案的特效焰火已成为我国举办盛大活动不可或缺的环节和万众瞩目的亮点。我国的特效焰火膛压发射技术虽处于世界焰火技术领域前列，但在焰火发射精度及高度控制方面仍有较大进步空间。

目前很多焰火弹仍然使用炸药替代火药提供发射动力，并因此导致其膛压曲线呈现出极端的先高后低脉冲特征。高膛压对炮管冲击严重，而且高膛压脉冲做功效率较低，在球形弹丸高阻力特征下，整个发射装置的发射效率很低。曾有人提出通过改变分压的方式控制发射高度，但由于火药点火的随机性和燃烧的不稳定性，导致发射高度控制无法达到预期效果。

中国专利CN101240992B提出一种定程分压可控烟火燃放的装置，该装置采用容积大小可调的泄压仓及发射角度可调的发射架基座。装置机械原理为通过蜗轮蜗杆机构推动膛腔活塞实现泄压仓容积大小调节；通过3-RPR+S并联机构实现发射管倾斜角度调节。该装置试图使用同一装置发射不同角度及不同高度的特效焰火，以实现较大范围的可调性和较强的通用性。但由于特效焰火发射的瞬间会对发射机架产生巨大的反作用力且具有超高压强，反冲力会对蜗轮蜗杆机构及3-RPR+S并联机构这种柔性强、刚性差的机构产生较大的振动破坏。在实际应用中，装置使用寿命和机构稳定性难以保证。同时，弹药在燃烧仓爆炸瞬间，高压气流致使活塞下移，无法实现准确分压，发射精度难以保证，发射高度难以控制。该技术方案中对发射装置的分压控制方式采用扩增发射管容积的方法，但是在火药发射过程中，由于火药燃速的影响，在膛压波峰之后管内开始逐步衰减，从燃烧开始到火药气体触及管体底部达成气压平衡需要比较长的时间，在点火到焰火弹出膛整个发射过程中无法建立平衡过程，因此无法通过气压控制方式实现发射高度的可控调整。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种无后坐力焰火发射装置及方法，以解决如何精确控制焰火发射高度和发射速度的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种无后坐力焰火发射装置，该焰火发射装置包括身管、炮闩、平衡体、支撑系统、药室和炮尾机构；其中，身管为金属管状物，通过在圆柱形筒身后部增加扩张型拉瓦尔喷管的方式制成；身管通过耳轴与支撑系统相连，由支撑系统为整个发射装置提供结构支撑以及控制焰火弹发射方向；药室位于身管尾部，用于装填焰火弹；炮尾机构位于身管后部，用于安装炮闩；平衡体通过复进簧与炮闩连接，且平衡体位于拉瓦尔喷管内，平衡体与拉瓦尔喷管配合，以保证开膛前平衡体与拉瓦尔喷管内壁之间的闭气效果。

进一步地，炮闩通过铰链同炮尾机构进行连接，或安装在炮尾机构上并通过楔铁的滑动对身管进行封闭。

进一步地，平衡体采用锥形体结构。

进一步地，平衡体前段设置有闭气环。

此外，本发明还提出一种焰火弹发射方法，该发射方法采用上述无后坐力焰火发射装置。

进一步地，确定焰火弹爆炸高度，根据焰火弹射程计算所需能量，反推整个过程的膛压控制曲线，根据所需发射参数确定复进簧弹力和平衡体重量，并将符合要求的平衡体与匹配的复进簧连接后安装在炮闩上；调节并固定身管的方向和角度，将焰火弹和发射药包装入发射器内，当发射药被点燃后，焰火弹沿身管出口方向做加速运动，发射药气体作用于平衡体，在膛压超过复进簧弹力后，平衡体在发射药气体压力冲击下向后移动，发射药气体通过平衡体和拉瓦尔喷管之间出现的缝隙向后喷出，当膛压下降到小于复进簧弹力后，平衡体在复进簧作用下重新向前运动并与拉瓦尔喷管贴合，将筒身喷口封闭。

(三)有益效果

本发明提出一种无后坐力焰火发射装置及方法，该装置包括身管、炮闩、平衡体、支撑系统、药室和炮尾机构，身管通过在圆柱形筒身后部增加扩张型拉瓦尔喷管的方式制成，平衡体通过复进簧与炮闩连接，且平衡体位于拉瓦尔喷管内，平衡体与拉瓦尔喷管配合，以保证开膛前平衡体与拉瓦尔喷管内壁之间的闭气效果。只要调整复进簧的弹力和平衡体的重量，即可实现不同压力下的迅速打开喷口，控制膛压泄压的开闩时间和关闭时间，以调整尾喷气流压力，实现初速控制，进而控制焰火弹的发射高度和发射速度，降低发射过程中对焰火弹的冲击破坏，提高焰火弹发射精度及焰火发射装置机械刚度，保证特定文字或图案焰火按设计效果实现。

附图说明

图1为本发明实施例的无后坐力焰火发射装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种无后坐力焰火发射装置，其结构如图1所示，主要包括身管5、炮闩2、平衡体3、支撑系统4、药室6和炮尾机构。

身管5为金属管状物，通过在圆柱形筒身后部增加扩张型拉瓦尔喷管1的方式制成，作为整个发射装置的结构主体。身管5通过耳轴与支撑系统4相连，由支撑系统4为整个发射装置提供稳定的结构支撑以及控制焰火弹的发射方向。

药室6位于身管5的尾部，用于装填焰火弹。炮尾机构位于身管5的后部，用于安装炮闩2。炮闩2通过铰链同炮尾机构进行连接，或安装在炮尾机构上并通过楔铁上下或左右滑动实现封闭身管5的工作。平衡体3通过复进簧与炮闩2连接，且平衡体3位于拉瓦尔喷管1内。平衡体3与拉瓦尔喷管1进行配合，以保证开膛前平衡体3与拉瓦尔喷管1内壁之间的闭气效果，为了进一步提高闭气效果，可以在平衡体3前增加闭气环，或采用锥形平衡体3与身管5进行配磨。

在平衡体3后部设置复进簧，通过计算机模拟计算的方式确定复进簧的弹力，当发射药被点燃后，强大的燃气压力作用于平衡体3，在膛压超过复进簧弹力后，平衡体3在发射药气体的压力冲击下向后移动，发射药气体通过平衡体3和拉瓦尔喷管1之间出现的缝隙向后喷出，当膛压下降到小于复进簧弹力后，平衡体3在复进簧的作用下重新向前运动并与拉瓦尔喷管1贴合，将筒身喷口封闭，泄压时间受到平衡体3的重量和复进簧弹力的双重影响。通过以上结构，能够减小发射药气体在低膛压下继续后喷损耗，从而提高发射药气体的整体利用率。

在使用本发明的无后坐力焰火发射装置时，首先按照预定计划，确定焰火弹爆炸高度，根据焰火弹射程计算所需的能量，反推整个过程的膛压控制曲线，将所需炮口初速、火药力能量等参数输入现有的无后坐力炮武器系统内弹道解算程序，确定复进簧的弹力和平衡体的重量，将符合要求的平衡体与匹配的复进簧连接后安装在炮闩上。调节并固定身管1的方向和角度，将焰火弹和发射药包装入发射器内，激发后焰火弹沿身管出口方向做加速运动，同时发射药气体向下推动平衡体3开始泄压，随着压力减小，平衡体3逐步返回直至再次封闭筒身喷口，以提高发射药气体利用率，焰火弹飞至预定高度后爆炸产生特定文字或图案焰火。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。