一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮与流程

1.本发明涉及空气炮技术领域，具体说是一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮。


背景技术：

2.长期以来，我国人工影响天气作业主要以飞机、火箭、高炮为主。虽然以上传统人影作业方式具有使用广泛、机动性强等优点，但同时存在空域管制、作业范围、火工品运输和存储安全等诸多安全因素的限制。因此，需要研发一种使用方便、成本低廉、作业安全的新型人工影响天气作业装备，用于替代现有的存在安全隐患、作业效率受空域等因素影响的作业装备，具有重要意义。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮，以解决以往在进行人工影响天气作业时，通常采用高炮发射等设备进行防雹增雨或爆轰扰动与催化等作业，高炮等设备在使用时受空域管制、作业范围以及运输、存储等诸多安全因素限制，不能方便、安全、及时地进行作业的问题。
4.根据本发明的一方面，提供了一种空气炮，包括：点火机构、爆轰室、发射筒以及调节机构；所述点火机构通过第一阀门连接空气储罐，所述点火机构通过第二阀门连接燃气储罐，所述空气储罐内具有空气，所述燃气储罐内具有可燃气体；所述点火机构连接所述爆轰室，所述点火机构用于点火；所述爆轰室连接所述发射筒；所述爆轰室连接调节机构，所述调节机构用于调节所述发射筒的射向及射角。
5.优选地，所述点火机构包括：点火室以及火花塞；所述点火室分别连接所述空气储罐及所述燃气储罐；所述点火室连接所述爆轰室；所述火花塞安装在所述点火室内。
6.优选地，所述点火室的外部侧壁上具有散热片。
7.优选地，所述调节机构包括：高低机、方向机以及支架；所述支架轴连接所述爆轰室的两侧，所述高低机与所述支架连接；所述高低机连接所述爆轰室底部，所述高低机用于带动所述爆轰室垂直方向转动；所述方向机连接在所述支架的底部，所述方向机用于带动所述支架水平方向转动。
8.优选地，还包括：牵引装置；所述点火机构、爆轰室、发射筒以及调节机构固定在所述牵引装置上，所述牵引装
置用于使空气炮能够便于移动。
9.优选地，所述牵引装置包括：前支架、车板以及车轮；所述点火机构、所述爆轰室、所述发射筒以及所述调节机构固定在所述车板上，所述车板的两侧分别安装所述车轮；所述前支架连接所述车板。
10.优选地，还包括：移动小车；所述点火机构安装在所述移动小车上，所述移动小车固定在所述牵引装置上，所述移动小车用于使点火室能够水平方向来回移动。
11.优选地，还包括：阻火器；所述燃气储罐与所述点火机构之间连接管路上安装有所述阻火器，用于防止燃气储罐爆燃。
12.根据本发明的一方面，提供了一种气象用空气炮，包括：如上述的空气炮，以及催化剂发生器；所述催化剂发生器通过金属软管连接所述发射筒。
13.根据本发明的一方面，提供了一种空气炮的控制方法，包括如上述的空气炮或如上述的一种气象用空气炮：获取空气炮发射的射向及射角信息；根据所述射向及射角信息控制所述调节机构启动，调节所述发射筒的射向及射角；控制所述点火机构与所述空气储罐之间连接的第一阀门打开，使所述空气储罐内的空气进入所述点火机构以及所述爆轰室；当所述第一阀门打开后，在经过第一预设时间长度后，控制所述第一阀门关闭；控制所述点火机构与所述燃气储罐之间连接的第二阀门打开，使所述燃气储罐内的可燃气体进入所述点火机构以及所述爆轰室；当所述第二阀门打开后，在经过第二预设时间长度后，控制所述第二阀门关闭；控制所述点火机构启动点火。
14.本发明具有如下有益效果：本发明提供一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮，通过设置点火机构对爆轰室内的可燃气体点燃后形成冲击波发射进入大气层达到作业目的，具有安全性高、环保、不受作业环境影响、无需申请空域、操作简便、不涉及火工品等特点。以解决以往在进行人工影响天气作业时，通常采用高炮发射等设备进行防雹增雨或爆轰扰动与催化等作业，高炮等设备在使用时受空域管制、作业范围以及运输、存储等诸多安全因素限制，不能方便、安全、及时地进行作业的问题。
附图说明
15.通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：图1是本发明实施例一种空气炮的正面剖视图。
16.图2是本发明实施例一种空气炮的俯视剖视图。
17.图3是本发明实施例一种气象用空气炮的右侧剖视图。
18.在图中，1
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爆轰室，2
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发射筒，3
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点火室，4
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火花塞，5
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散热片，6
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高低机驱动电机，7
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方向机驱动电机，8
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支架，9
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移动小车，10
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前支架，11
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阻火器，12
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控制器，13
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用户终端，14
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催化剂发生器，15
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空气压缩机，16
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空气储罐，17
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液化气罐，18
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燃气储罐，19
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转盘，20
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第一阀门，21
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第二阀门，22
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油水分离器。
具体实施方式
19.以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
20.此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
21.同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
22.图1是本发明实施例一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮的正面剖视图图。图2是本发明实施例一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮的俯视剖视图图。如图1、2所示，一种空气炮，包括：点火机构、爆轰室1、发射筒2以及调节机构；所述点火机构通过第一阀门20连接空气储罐16，所述点火机构通过第二阀门21连接燃气储罐18，空气储罐16内具有空气，燃气储罐18内具有可燃气体；点火机构连接爆轰室1，点火机构用于点火；爆轰室1连接发射筒2；爆轰室1连接调节机构，调节机构用于调节发射筒2的射向及射角。以解决以往在进行人工影响天气作业时，通常采用高炮发射等设备进行防雹增雨或爆轰扰动与催化等作业，高炮等设备在使用时受空域管制、作业范围以及运输、存储等诸多安全因素限制，不能方便、安全、及时地进行作业的问题。
23.在本发明实施例中，点火机构与爆轰室1之间通过金属软管及转接头连接，用于在调节机构带动爆轰室1运动时，爆轰室1能够移动不受限制。空气压缩机15通过管路连接空气储罐16，空气储罐16通过管路连接油水分离器22，油水分离器22通过管路连接第一阀门20，第一阀门20连接点火机构，空气压缩机15用于产生空气并传输至空气储罐16储存，油水分离器22用于分离空气压缩机15产生的空气中的水份。燃气储罐18通过管路连接液化气罐17，液化气罐17中的液化气通过管路进入燃气储罐18内储存以备使用。在进行发射时，通过调节机构调节爆轰室1与发射筒2的射向及射角，使发射筒2的出口对准要进行作业的位置。打开空气储罐16与点火机构之间管路上的第一阀门20，空气储罐16内的空气经过油水分离器22后进入点火机构，然后从点火机构进入爆轰室1内，打开燃气储罐18与点火机构之间管路上的第二阀门21，燃气储罐18内的液化气进入点火机构，然后从点火机构进入爆轰室1内部。启动点火机构，点火机构将其内部的液化气点燃，火焰燃烧至爆轰室1内部，从而将爆轰室1内部的液化气与空气混合气体点燃。爆轰室1内部产生爆燃，使其内部气压升高产生冲击波进入发射筒2内部，从发射筒2出口喷出发射至作业区域。
24.在本发明及图1、图2中，点火机构包括：点火室3以及火花塞4；点火室3分别连接空气储罐16及燃气储罐18；点火室3连接爆轰室1；火花塞4安装在点火室3内。
25.在本发明实施例中，点火室3分别通过金属软连接爆轰室1、空气储罐16以及燃气储罐18。在进行发射时，空气储罐16内的空气与燃气储罐18内的液化气通过连接管路进入点火室3，再进入爆轰室1；火花塞4接通电源，火花塞4产生火花点燃点火室3内部的液化气，随后燃烧的火焰进入爆轰室1内部，使爆轰室1内的液化气与空气混合气体产生爆燃，爆燃的气体使爆轰室1内部气压升高产生冲击波，随后从发射筒2出口喷出发射至作业区域。
26.在本发明及图1、图2中，点火室3的外部侧壁上具有散热片5。
27.在本发明实施例中，点火室3外部侧壁上具有多个翅片状散热片5，用于对点火室3内部燃烧时产生的高温进行散热，防止其内部温度过高。
28.在本发明及图1、图2中，调节机构包括：高低机、方向机以及支架8；支架8轴连接爆轰室1的两侧，高低机与支架8连接；高低机连接爆轰室1底部，高低机用于带动爆轰室1垂直方向转动；方向机连接在支架8的底部，方向机用于带动支架8水平方向转动。
29.在本发明实施例中，支架8的本体为u形，爆轰室1处于支架8u形两支臂之间，支架8两支臂上分别具有耳轴，爆轰室1的两侧分别通过连杆与支架8两侧耳轴连接，使爆轰室1能够以连杆和耳轴连接位置为轴垂直方向转动。高低机的驱动电机与减速器安装在支架8的一侧，高低机驱动电机6通过减速器连接传动杆，传动杆连接小齿轮，爆轰室1外部靠近高低机驱动电机6一侧安装弧齿，小齿轮与弧齿互相啮合。方向机安装在支架8底部，方向机的顶部具有转盘19，支架8底部连接转盘19顶部，转盘19底部连接大齿圈，方向机内部具有驱动电机，方向机驱动电机7通过减速器连接齿轮，齿轮与大齿圈互相啮合。
30.在进行发射时，启动高低机驱动电机6通过减速器带动传动杆和小齿轮转动，小齿轮带动弧齿转动，弧齿带动爆轰室1按垂直方向顺时针或逆时针转动，爆轰室1带动发射筒2转动，直到将发射筒2的炮口调整到合适射角。启动方向机驱动电机7通过减速器带动齿轮转动，齿轮带动大齿圈转动，大齿圈带动转盘19和支架8转动，从而带动爆轰室1与发射筒2水平方向旋转，调整发射筒2射向，直到发射筒2的炮口对准要进行作业位置。
31.在本发明及图1、图2中，还包括：牵引装置；点火机构、爆轰室1、发射筒2以及调节机构固定在牵引装置上，牵引装置用于使空气炮能够便于移动。
32.在本发明及图1、图2中，牵引装置包括：前支架10、车板以及车轮；点火机构、爆轰室1、发射筒2以及调节机构固定在车板上，车板的两侧分别安装车轮；前支架连接车板。
33.在本发明实施例中，牵引装置还包括箱体，箱体的底部固定在车板上，车板的两侧安装车轮。点火机构、爆轰室1、发射筒2以及调节机构等空气炮所有部件均安装在车板上，点火机构与空气压缩机15、空气储罐16、液化气罐17以及燃气储罐19均安装在箱体内部。前支架10一端为v形架，另一端为h形架， h形架的一端连接v形架具有两支臂的一端，h形架的另一端连接车板， v形架与h形架连接位置向下弯折，使v形架的另一端支撑在地面上。当需要移动空气炮时，将前支架10向上提起挂在牵引车辆尾部，空气炮将跟随牵引车辆到达指定位置。牵引装置用于方便移动以及运输空气炮到指定地点。
34.在本发明及图1、图2中，还包括：移动小车9；点火机构安装在移动小车9上，移动小车9固定在牵引装置上，移动小车9用于使点火室3能够水平方向来回移动。
35.在本发明实施例中，移动小车9包括：滑轨、滑块以及滑板；滑轨固定在车板上，滑块底部与滑轨活动连接，滑块能够沿着滑轨来回移动，滑块的顶部连接滑板，滑板顶部连接点火室3。移动小车9用于，当调节机构启动开始调节爆轰室1及发射筒2的射向及射角时，因
爆轰室1通过金属软管连接点火室3，爆轰室1向点火室3相反的方向运动时，会带动金属软管运动及点火室3运动，点火室3带动滑板以及滑块沿着滑轨运动。点火室3能够通过移动小车9来回滑动使得爆轰室1在调节位置时不受限制，同时防止爆轰室1与点火室3之间连接的金属软管过长。
36.在本发明及图1、图2中，还包括：阻火器11；燃气储罐18与点火机构之间连接管路上安装有阻火器11，用于防止燃气储罐18爆燃。
37.在本发明实施例中，阻火器11安装在燃气储罐18与点火室3之间管路上。阻火器11用于防止当点火室3内点火产生火焰时，火焰通过管路进入燃气储罐18内引燃内部液化气导致燃气储罐18爆炸。阻火器11将火焰阻隔在点火室3一侧的管路内部，防止火焰进入燃气储罐18内。
38.图3是本发明实施例一种气象用空气炮的右侧剖视图。如图3所示，一种气象用空气炮，包括：如上述一种空气炮，以及催化剂发生器14；催化剂发生器14通过金属软管连接发射筒2。
39.在本发明实施例中， 催化剂发生器14固定在移动小车9上，催化剂发生器14出口通过金属软管连通发射筒2内部。当进行发射时，启动高低机与方向机调整发射筒2发射口位置使其对准作业区域；打开第一阀门20与第二阀门21使空气与液化气进入点火室3和爆轰室1；打开催化剂发生器14与发射筒2之间金属软管上安装的第三阀门，使催化剂发生器14内的催化剂烟气进入发射筒2内部；启动火花塞4使其通电产生火花点燃点火室3与爆轰室1内的液化气，爆轰室1内液化气与空气混合气体发生爆燃，爆燃的气体使爆轰室1内部气压升高产生冲击波进入发射筒2，将发射筒2内的催化剂烟气推出并携带进入大气层到达作业位置。
40.本发明还提供了一种空气炮的控制方法，包括如上述的空气炮或如上述的一种气象用空气炮，控制方法的步骤包括：步骤一：获取空气炮发射的射向及射角信息；步骤二：根据所述射向及射角信息控制所述调节机构启动，调节所述发射筒的射向及射角；步骤三：控制所述点火机构与所述空气储罐之间连接的第一阀门打开，使所述空气储罐内的空气进入所述点火机构以及所述爆轰室；当所述第一阀门打开后，在经过第一预设时间长度后，控制所述第一阀门关闭；步骤四：控制所述点火机构与所述燃气储罐之间连接的第二阀门打开，使所述燃气储罐内的可燃气体进入所述点火机构以及所述爆轰室；当所述第二阀门打开后，在经过第二预设时间长度后，控制所述第二阀门关闭；步骤五：控制所述点火机构启动点火。
41.步骤一：获取空气炮发射的射向及射角信息。
42.在本发明实施例中，在发射前用户需要确定发射的区域，根据发射区域能够确定空气炮发射时的射向及射角。
43.步骤二：根据所述射向及射角信息控制所述调节机构启动，调节所述发射筒的射向及射角。
44.在本发明实施例中，确定射角信息后，根据射角信息控制高低机启动，高低机带动爆轰室1及发射筒2垂直方向转动，直至将发射筒2调整到合适射角。确定射向信息后，根据射向信息控制方向机启动，方向机通过支架8带动爆轰室1及发射筒2水平方向转动，直至将发射筒2调整到合适射向。
45.步骤三：控制所述点火机构与所述空气储罐之间连接的第一阀门打开，使所述空气储罐内的空气进入所述点火机构以及所述爆轰室；当所述第一阀门打开后，在经过第一预设时间长度后，控制所述第一阀门关闭。
46.在本发明实施例中，当发射筒2的射向及射角调节完毕后，控制第一阀门20打开，使空气储罐16内的空气进入点火室3内，在打开第一阀门20的同时，计时并判断第一阀门20打开时间是否等于第一预设时间，若判断结果为是，则控制第一阀门20关闭。通过控制第一阀门20打开时间，从而控制空气储罐16内的空气进入点火室3的时间，从而能够控制进入点火室3内空气的流量，当点火室3与爆轰室1内空气足够发射使用时，即可控制第一阀门20关闭。
47.步骤四：控制所述点火机构与所述燃气储罐之间连接的第二阀门打开，使所述燃气储罐内的可燃气体进入所述点火机构以及所述爆轰室；当所述第二阀门打开后，在经过第二预设时间长度后，控制所述第二阀门关闭。
48.在本发明实施例中，当发射筒2的射向及射角调节完毕后，控制第二阀门21打开，使燃气储罐18内的天然气进入点火室3内，在打开第二阀门21的同时，计时并判断第二阀门21打开时间是否等于第二预设时间，若判断结果为是，则控制第二阀门21关闭。通过控制第二阀门21打开时间，从而控制燃气储罐18内的天然气进入点火室3的时间，从而能够控制进入点火室3内天然气的流量，当点火室3与爆轰室1内天然气足够发射使用时，即可控制第二阀门21关闭。
49.在本发明实施例中，当需要在空气炮中携带催化剂进入大气层作业时，则在步骤5之前还包括步骤：控制催化剂发生器14与发射筒2之间的第三阀门打开，使催化剂进入发射筒2内。当所述第三阀门打开后，计时并判断第三阀门打开时间是否等于第三预设时间，若判断结果为是，则控制第三阀门关闭。
50.步骤五：控制所述点火机构启动点火。
51.在本发明实施例中，当点火室3与爆轰室1内的空气与天然气足够发射使用后，控制点火机构的火花塞4通电产生火花，从而点燃点火室3与爆轰室1内的混合气体，爆轰室1内产生爆燃，爆燃的气体使爆轰室1内部气压升高产生冲击波进入发射筒2，将发射筒2内的催化剂烟气推出并携带进入大气层到达作业位置。
52.在本发明实施例中，还包括：控制器12，该控制器12用于执行上述控制方法，其中，控制器12为单片机系统。控制器12分别通过线路连接火花塞4、高低机驱动电机6、方向机驱动电机7、第一阀门20、第二阀门21以及第三阀门。控制器12还包括用户终端13，用户终端13通过无线传输模块连接控制器12。在对空气炮进行发射时，用户通过用户终端13向控制器12发出发射筒2射角调节信号，控制器12控制高低机驱动电机6启动，高低机驱动电机6带动爆轰室1及发射筒2垂直方向转动，直至将发射筒2调整到合适射角；用户终端13向控制器12发送射向调节信号，控制器12接收到射向调节信号后控制方向机驱动电机7启动，带动爆轰室1及发射筒2水平方向转动，直到发射筒2的发射口调整到合适射向。用户终端13向控制器12发送空气、液化气以及催化剂流量信号，控制器12控制第一阀门20、第二阀门21及第三阀门打开，使空气、液化气进入点火室3，催化剂进入发射筒2，在经过第一预设时间后控制第一阀门20关闭，在经过第二预设时间后控制第二阀门21关闭，在经过第三预设时间后控制第三阀门关闭。用户终端13向控制器12发送点火信号，控制器12控制火花塞4通电产生火
花，点燃点火室3内部的气体，引起爆轰室1内部爆燃，爆燃的气体使爆轰室1内部气压升高产生冲击波进入发射筒2，携带催化剂烟剂后从发射筒2出口喷出发射至作业区域。用户可以通过用户终端13对控制器12预先设置自动发射频率，按设定的间隔时间自动重复执行上述控制过程，使空气炮能够按一定频率发射，形成连续冲击波进入大气层达到作业目的。
53.其中，控制器12还可以通过线路连接空气压缩机15，在空气储罐16内的空气储存不够时，控制器12控制空气压缩机15启动，空气压缩机15产生空气并经过油水分离器22进行水份分离后输送到空气储罐16储存。
54.通过设置用户终端13和控制器12进行远程控制，操控简便，可大幅度减少操作及管理人员，具有较强的经济实用性。
55.本发明一种空气炮及其控制方法和气象用空气炮，利用可燃气体与空气的混合，通过间接点火方式，点燃混合气体产生爆轰，形成一道稳定的高能冲击波。通过调节机构调节射向，并可携带催化剂的连续冲击波不断作用于大气直至大气层，打破原有的大气稳定结构，达到爆轰扰动与催化的作业目的。
56.本发明通过发射连续冲击波，从而将空气中的污染粒子推向边界层，从而稀释了地面污染物，能达到消雾减霾的效果；还能够进行人工消雾、减霾、增雨、增雪、防雹等作业，在环保、抗旱增雨、防雹减灾、增加粮食产量、扑灭森林火灾和缓解水资源短缺等方面能够发挥十分重要的作用。
57.本发明具有使用方便、成本低廉、安全性高、环保、不受作业环境影响、作业不受空域限制、作业成本极低、操作简便、不需运输及装填弹药，防止弹药发射时有残骸掉落安全隐患、不涉及火工品等特点，为城市、机场等特定地域安全作业创造了良好的条件。
58.以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。