淺談WR型人工增雨火箭作業(yè)系統(tǒng)的工作原理及常見故障的維修

吳明柱

(太原市氣象局，山西 太原 030082)

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淺談WR型人工增雨火箭作業(yè)系統(tǒng)的工作原理及常見故障的維修

吳明柱

(太原市氣象局，山西 太原 030082)

人工增雨是指為避免或者減輕氣象災(zāi)害，合理利用空中水資源，在適當(dāng)條件下，通過科技手段對局部大氣的云物理過程進(jìn)行人工影響，實(shí)現(xiàn)增雨(雪)、防雹、消霧、消云等目的的活動(dòng)。介紹了人工增雨用WR型火箭系統(tǒng)的組成部分及控制器常見問題的維修。

人工增雨作業(yè)；WR型人工增雨火箭系統(tǒng)

人工增雨是指為避免或者減輕氣象災(zāi)害，合理利用空中水資源，在適當(dāng)條件下，通過科技手段對局部大氣的云物理 過程進(jìn)行人工影響，實(shí)現(xiàn)增雨(雪)、防雹、消霧、消云等目的的活動(dòng)。它對緩解水資源短缺、凈化城市空氣，降低森林火險(xiǎn)等級(jí)及糧食生產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)、交通運(yùn)輸安全、公共安全等都有著重要作用。人工增雨的具體方法是根據(jù)不同云層的物理特性，選擇合適時(shí)機(jī)，用飛機(jī)、火箭向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑，使云層增加凝結(jié)核來達(dá)到增加降水的目的。

太原市氣象部門從上個(gè)世紀(jì)八十年代開始就開展了人工增雨防雹作業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工增雨的作業(yè)手段逐漸從最初的 “3.7”高炮逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的 “3.7”高炮、地面碘化銀煙爐、火箭等較為完善和多樣的作業(yè)裝備。近年來，太原市氣象部門為了適應(yīng)新的人工增雨作業(yè)需求，先后從陜西中天火箭技術(shù)股份有限公司引進(jìn)了多部WR型自動(dòng)化人工增雨作業(yè)系統(tǒng)，極大的滿足了太原市人影作業(yè)的需求。

但由于新引進(jìn)的火箭作業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，部分作業(yè)人員還對其性能不能夠有較為全面的理解，在作業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，無法及時(shí)和有效地查找到故障原因，對人工增雨作業(yè)的開展帶來了不利的影響。因此，正確了解WR型火箭作業(yè)系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)組成、功能及常見故障的維修方法變得尤為重要。

1 WR型火箭作業(yè)系統(tǒng)工作原理

WR系列增雨防雹火箭主要由動(dòng)力裝置、催化劑播撒裝置、安全著陸系統(tǒng)和穩(wěn)定尾翼等組成。整個(gè)作業(yè)系統(tǒng)在氣象雷達(dá)系統(tǒng)的導(dǎo)引下，將攜帶高成核率AgI催化劑的火箭迅速發(fā)射到作業(yè)云層的關(guān)鍵部位，采用高效燃燒模式播撒人工晶核，形成三維空間催化帶，對作業(yè)云層進(jìn)行催化，從而影響云的微物理結(jié)構(gòu)，以達(dá)到增加降水或減弱、消除冰雹等自然災(zāi)害的目的。

火箭工作過程如圖1所示：火箭點(diǎn)火升空至一定高度后，依靠延時(shí)機(jī)構(gòu)點(diǎn)燃播撒系統(tǒng)中的催化劑，使其沿火箭飛行軌跡連續(xù)撒播人工晶核、并向四周迅速擴(kuò)散，形成立體催化帶；在催化劑播撒后期，安全著陸系統(tǒng)工作，打開降落傘，使之?dāng)y帶火箭殘骸以較小的降落速度安全著陸。

圖1 火箭工作過程示意圖

2 WR型火箭作業(yè)系統(tǒng)的組成及功能

WR型火箭作業(yè)系統(tǒng)是由兩個(gè)部分組成：火箭和發(fā)控系統(tǒng)。

2.1 WR火箭的組成及各部分功能

WR增雨防雹火箭主要由動(dòng)力裝置(固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī))、催化劑播撒裝置、安全著陸系統(tǒng)和尾翼等組成。

◆ 動(dòng)力裝置的作用是提供動(dòng)力使火箭沿一定彈道飛行。動(dòng)力裝置能量的大小決定了火箭飛行的高度和攜帶播撒催化劑的多少。

◆ 催化劑播撒裝置的作用是火箭在云層飛行時(shí)，沿飛行彈道播撒含AgI高成核率的催化劑。

◆ 安全著陸系統(tǒng)的作用是增雨防雹火箭完成對云層的催化后，使火箭殘骸以安全的速度著陸，以保證不損傷地面的人和物。

尾翼的作用是保證火箭在飛行過程中的穩(wěn)定飛行。

2.2 發(fā)控系統(tǒng)的組成及各部分功能

火箭的發(fā)控系統(tǒng)主要是由發(fā)射架和控制器兩大部分組成。

2.2.1 火箭發(fā)射架的基本結(jié)構(gòu)和功能

發(fā)射架由定向器(管)組、俯仰裝置、方位機(jī)構(gòu)、底盤等四大組成部分。

定向器(管)的作用為支承和固定火箭，使火箭處于待發(fā)狀態(tài)；發(fā)射時(shí)，引導(dǎo)火箭沿要求方向滑行，使火箭離開定向器(管)時(shí)具有一定的滑離速度，以保證火箭順利出膛。俯仰裝置是調(diào)整定向器(管) 組進(jìn)行高低瞄準(zhǔn)，方位機(jī)構(gòu)是進(jìn)行方位調(diào)整。底盤是定向器組、俯仰裝置、方位機(jī)構(gòu)的支撐基礎(chǔ)。

根據(jù)實(shí)際使用的方式，發(fā)射架分為地面式、車載式、拖車式及船載式四類。每類發(fā)射架都可以根據(jù)客戶的實(shí)際需要進(jìn)行量身定做設(shè)計(jì)。根據(jù)太原市人工增雨作業(yè)的實(shí)際情況，太原市氣象部門引進(jìn)的發(fā)射架全部為車載式火箭發(fā)射架(如圖2)。

圖2 車載式火箭發(fā)射架

2.2.2 WR火箭發(fā)射控制器(WR-FKQ型)結(jié)構(gòu)、功能及操作

2.2.2.1 發(fā)射控制器(WR-FKQ)工作原理

發(fā)射控制器是火箭作業(yè)系統(tǒng)地面發(fā)射控制系統(tǒng)的組成部分，主要是檢測作業(yè)系統(tǒng)點(diǎn)火線路并為火箭提供點(diǎn)火能量，保證火箭安全可靠點(diǎn)火。發(fā)射控制器(WR-FKQ)是WR-1發(fā)射控制器的改進(jìn)產(chǎn)品。

發(fā)射控制器(WR-FKQ)由檢測電路，升壓電路，控制轉(zhuǎn)換電路及充電電路四部分組成。

檢測電路的主要功能是檢測線路電阻，顯示電阻值。檢測電路由恒流源、顯示器、電壓表構(gòu)成。檢測電路檢測外線路電阻，由顯示屏顯示檢測阻值。

升壓電路主要是將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，然后升高電壓為?chǔ)能元件儲(chǔ)存能量，升壓電路工作時(shí)蜂鳴器報(bào)警，儲(chǔ)能元件電壓達(dá)到額定值時(shí)指示燈亮。升壓電路由逆變器、升壓變壓器、整流穩(wěn)壓電路及儲(chǔ)能電路、比較電路組成。當(dāng)處于發(fā)射升壓狀態(tài)時(shí)，升壓電路工作，為儲(chǔ)能元件儲(chǔ)存能量。

控制轉(zhuǎn)換電路控制檢測狀態(tài)和點(diǎn)火狀態(tài)的切換，通道切換，及點(diǎn)火電路的通斷。控制電路控制檢測狀態(tài)和發(fā)射狀態(tài)轉(zhuǎn)換及通道切換，為保證檢測安全可靠，檢測電路和點(diǎn)火線路由繼電器轉(zhuǎn)換，相互獨(dú)立。

充電電路為內(nèi)部鎳氫充電電池充電，充電完成自動(dòng)切斷電路并指示充電結(jié)束，避免過充損壞電池。

發(fā)射控制器原理如圖3所示。

圖3 發(fā)射控制器原理圖

2.2.2.2 發(fā)射控制器(WR-FKQ)技術(shù)指標(biāo)

點(diǎn)火沖能不小于：10 A2·ms；檢測電流：1.000±0.005 mA；點(diǎn)火電壓：85±5 V；電阻檢測精度；±0.8%±3個(gè)字(23±5 ℃，0～200 Ω范圍內(nèi))；通道：4個(gè)；體積：mm：228×153×42；使用溫度：-15～+50 ℃；貯存溫濕度：-10～+50 ℃，≤70%RH。

2.2.2.3 發(fā)射控制器(WR-FKQ)結(jié)構(gòu)

發(fā)控器采用注塑機(jī)殼，為上下合蓋結(jié)構(gòu)，電池箱體相對發(fā)射控制器殼體獨(dú)立，打開后面板上的電池蓋板可方便更換電池。面板為薄膜面板，按鍵采用薄膜開關(guān)。面板上有8個(gè)指示燈，分別指示通道，點(diǎn)火升壓，電源，點(diǎn)火等狀態(tài)。四個(gè)按鍵分別為通道、復(fù)位、背光、發(fā)射。面板示意圖見圖4所示。

機(jī)殼側(cè)面有升壓開關(guān)、電源開關(guān)、電源接口及輸出接口。

電池盒在機(jī)殼后蓋上，沿箭頭方向推拉電池蓋板打開電池盒，按電池盒內(nèi)標(biāo)注電極安裝電池。

圖4 面板示意圖

2.2.2.4 WR火箭發(fā)射控制器(WR-FKQ)維護(hù)

1) 控制器(含電纜)應(yīng)存放室內(nèi)，貯存溫度：-10～+50 ℃，相對濕度為45%；

2) 控制器開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間不應(yīng)超過2小時(shí)；不作業(yè)時(shí)必須將干電池取出，以防電池流液損壞元器件；接通外接直流電源時(shí)，必須取出內(nèi)部非充電電池，以防引起電池漏液或發(fā)生爆炸；若使用鎳氫充電電池，需要定期為電池充電，以防電解液干涸，損壞電池；

3) 控制器存放不得在強(qiáng)磁場環(huán)境中；防止強(qiáng)烈沖擊和震動(dòng)；

4) 防止雨水滲入；如果受到雨淋并滲入殼體內(nèi)，要待內(nèi)部水分蒸干后方可使用；

5) 不要頻繁按發(fā)射按鍵或者長時(shí)間按住不放，輕輕按一下即松開，0.5 s后方可再次按下，頻繁按動(dòng)后若發(fā)現(xiàn)指示燈指示不正常，關(guān)機(jī)重新打開消除故障；

6) 打開電源開關(guān)前必須確保升壓開關(guān)關(guān)閉；嚴(yán)禁在點(diǎn)火指示燈非正常點(diǎn)亮?xí)r，打開升壓開關(guān)及按動(dòng)通道選擇按鍵；

7) 運(yùn)輸和貯存時(shí)使按鍵、開關(guān)和接口處于自然狀態(tài)，禁止碰撞和擠壓按鍵、開關(guān)和接口；

8) 非電氣技術(shù)人員嚴(yán)禁拆卸發(fā)射控制器。

2.2.2.5 發(fā)射控制器(WR-FKQ)常見操作失誤、故障及排除方法

故障現(xiàn)象故障原因排除方法電源指示燈不亮,數(shù)字顯示屏無顯示電源沒打開打開發(fā)射控制器電源電池電壓不足更換新電池內(nèi)部保險(xiǎn)絲損壞供電電源超出規(guī)定范圍,更換保險(xiǎn)絲低溫或高溫下使用導(dǎo)致顯示器損壞在安全使用范圍內(nèi)使用控制器內(nèi)部電路故障送廠家維修檢測通道電阻不合格,控制器顯示屏總顯示“1”(斷路)未正確對準(zhǔn)通道按通道選擇按鍵至所要發(fā)射通道電纜線斷路或未接好更換電纜線;檢查電纜線與發(fā)射架和控制器的對接處,重新連接火箭銅觸片有異物或未對準(zhǔn)軌道上下點(diǎn)火觸頭重新打磨火箭及發(fā)射架銅觸片(頭);按正確方向重新裝填火箭升壓過慢或升壓后紅燈一直無法正常點(diǎn)亮電池整體電壓及電量不足;電池有一節(jié)弱電或裝反更換正規(guī)廠家新電池升壓過快,但發(fā)射不出火箭內(nèi)部電路故障,升壓電路開路送廠家維修檢查電阻不正常或電阻不穩(wěn)定點(diǎn)火線路接觸不良打磨火箭上的點(diǎn)火觸片和導(dǎo)軌上的點(diǎn)火觸頭;檢測各插接件是否接觸良好電池電量不足更換電池超出發(fā)射控制器使用溫度正常使用溫度下使用

3 結(jié)束語

人工增雨工作在緩解水資源短缺、凈化城市空氣，降低森林火險(xiǎn)等級(jí)及糧食生產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)、交通運(yùn)輸安全、公共安全等都有著重要作用。而由于人工增雨火箭系統(tǒng)在整個(gè)地面作業(yè)系統(tǒng)中占有較大的比重，因此，正確的了解人工增雨作業(yè)火箭系統(tǒng)，尤其是自動(dòng)化火箭作業(yè)系統(tǒng)，不僅對人工增雨作業(yè)順利開展有著重要的意義，更是關(guān)系到安全生產(chǎn)，保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)系到社會(huì)穩(wěn)定。因此熟練了解人工增雨火箭作業(yè)系統(tǒng)的原理，對以后設(shè)備的升級(jí)改造和維護(hù)有著極其重要的意義。

Introduction for the Working Principle of WR Rainmaking Rocket Operation System and Common Fault Maintenance

Wu Mingzhu

(TaiyuanBureauofMeteorology,TaiyuanShanxi030082,China)

Artificial precipitation enhancement is refers to reach the goal of increasing rain (snow),hail suppression,fog disposal,cloud dissipation and so on to avoid or mitigate meteorological disasters with rational air water resources under the appropriate conditions by means of science and technology to artificially influent the local atmospheric cloud physics process of,realize the precipitation (snow),such as fog,cloud elimination suppression purposes.The paper introduces the components of WR type rocket system for artificial precipitation enhancement and maintenance of the common problems on controller.

artificial precipitation; WR type artificial precipitation enhancement rocket system

2016-08-11

吳明柱(1966-)，男，高級(jí)工程師,從事人工影響天氣管理工作。

1674-4578(2016)05-0039-03

TN91

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