本發(fā)明涉及一種燃燒室、一種用于發(fā)射(launch)煙火發(fā)射體(fireworksprojectile，煙火射彈)的發(fā)射系統(tǒng)、一種用于發(fā)射煙火發(fā)射體的方法、以及包括發(fā)射系統(tǒng)和推進(jìn)劑裝料的一套部件。
背景技術(shù)：
：煙火發(fā)射體屬于煙火物品的范疇。煙火發(fā)射體通常從可重復(fù)使用的發(fā)射管中發(fā)射出來(lái)。煙火發(fā)射體是裝載有煙火效果(effect)、類似于星星、彗形物、蜂鳴器、汽笛聲的“特技效果”等的容器。煙火發(fā)射體涉及許多不同的形狀和尺寸。它們都制造有稱作“上升裝料”的推進(jìn)劑裝料，并且該推進(jìn)劑裝料附接于發(fā)射體。一般地，上升裝料包括加壓的、顆粒狀的且篩分(sieve)過(guò)的黑火藥。黑火藥(或者有時(shí)也稱作火藥)是硝酸鉀(KNO3)、木炭和硫磺的混合物。這樣的黑火藥裝料將發(fā)射體推入到空氣中。當(dāng)黑火藥被點(diǎn)燃時(shí)會(huì)非常迅速地燃燒，即，所謂的爆燃或突燃。在爆燃過(guò)程中產(chǎn)生了熱氣，該熱氣能夠使得發(fā)射體從發(fā)射管中發(fā)射出來(lái)。煙火發(fā)射體通常形成有定時(shí)導(dǎo)火索(fuse，引線)，該定時(shí)導(dǎo)火索用作煙火效果在空氣中爆炸的延時(shí)元件。該定時(shí)導(dǎo)火索借助于黑火藥產(chǎn)生的熱量被點(diǎn)燃，并且在一定延遲之后時(shí)該定時(shí)導(dǎo)火索點(diǎn)燃所述發(fā)射體內(nèi)的煙火效果(通常在發(fā)射體處于發(fā)射之后的其最高點(diǎn)(所謂的“頂點(diǎn)”)時(shí)位于定時(shí)導(dǎo)火索的另一端處)。黑火藥的公知特征是，在低壓力下具有較高的燃燒速率(burnrate)。煙火發(fā)射體和煙火發(fā)射系統(tǒng)的特征是，煙火發(fā)射體可相當(dāng)寬松地裝配在發(fā)射管內(nèi)。因此，在發(fā)射體與發(fā)射管之間通常具有數(shù)毫米或更大的“間隙”。應(yīng)進(jìn)一步注意的是，發(fā)射管通常也由相對(duì)薄壁的材料制成，這也限制了能夠使用的最大壓力。這些因素(即，大氣壓下黑火藥的高燃燒速率、發(fā)射體與發(fā)射管之間的間隙、以及發(fā)射管的薄壁)的組合使得黑火藥成為煙火發(fā)射體的優(yōu)選推進(jìn)劑裝料。用于發(fā)射煙火發(fā)射體的當(dāng)前可用技術(shù)的主要問(wèn)題是，在黑火藥燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生作為不期望的副產(chǎn)物的大量煙霧。大約一半量的黑火藥作為煙霧(即，非常小的固體燃燒產(chǎn)物)而結(jié)束。一種可能性是使用基于硝化纖維基槍炮推進(jìn)劑材料的無(wú)煙火藥。然而，無(wú)煙火藥需要高壓力來(lái)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)燃并迅速地燃燒。簡(jiǎn)單地用無(wú)煙槍炮推進(jìn)劑材料替換黑火藥會(huì)導(dǎo)致無(wú)法發(fā)射煙火發(fā)射體，這是因?yàn)闊熁鸢l(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部的壓力太低而不能使得無(wú)煙火藥適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)燃和燃燒。例如，在US7,104,199中描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用硝化纖維基推進(jìn)劑材料發(fā)射煙火彈或彗形物。在所述文件中，已描述了硝化纖維的低溫燃燒提供了用以將固體煙火組分從發(fā)射管推進(jìn)到期望頂點(diǎn)的充足的力，但缺乏足夠的燃燒熱量來(lái)點(diǎn)燃組分、它們的雷管、或者高空禮花彈上的延遲導(dǎo)火索。用于發(fā)射煙火發(fā)射體的其他已知技術(shù)涉及壓縮空氣的使用。在這方面可例如參考美國(guó)專利No.5,627,338；No.5,526,750；No.5,339,741；以及No.5,282,455。然而該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是較高的安裝、操作和維護(hù)成本。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種燃燒室，該燃燒室以可靠且可再生的方式適當(dāng)?shù)匕l(fā)射煙火發(fā)射體，并且該燃燒室同時(shí)提供用于所述煙火發(fā)射體的點(diǎn)燃方式。令人驚訝的是，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用具有包含排氣孔的頂壁的燃燒室時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)該目的。燃燒室的作用是在整個(gè)運(yùn)行周期或推進(jìn)物的燃燒周期期間可靠且恒定地保持期望壓力。因此，保持壓力的這個(gè)特點(diǎn)允許該系統(tǒng)在期望的時(shí)間周期產(chǎn)生期望量的熱氣，該熱氣可用于可靠且恒定地發(fā)射和點(diǎn)燃煙火物品。通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的排氣孔而實(shí)現(xiàn)這樣一種期望操作。排氣孔的物理形狀和尺寸(長(zhǎng)度、直徑)可最優(yōu)化以獲得發(fā)射系統(tǒng)的最佳性能。排氣孔可為永久性打開的(如本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的情況)，或者，在推進(jìn)劑材料點(diǎn)燃的初始階段排氣孔可處于“關(guān)閉”位置，而在點(diǎn)燃的稍后階段排氣孔打開?？梢砸远喾N方式實(shí)現(xiàn)該“關(guān)閉”位置。例如可使用附接于燃燒室頂壁(該頂壁包含多個(gè)開口)的可穿孔的盤(perforatabledisk)，或者排氣孔可為燃燒室頂壁中的開口，所述開口借助閥臨時(shí)關(guān)閉。可穿孔的盤(或“防爆箔”)應(yīng)具有這樣的物理尺寸和材料特性，即，它應(yīng)在預(yù)設(shè)壓力值下爆裂。可替換地，可使用耐用設(shè)計(jì)的機(jī)械可重復(fù)使用的壓力安全閥或者一次性壓力安全閥，所述壓力安全閥在點(diǎn)燃的初始階段臨時(shí)關(guān)閉燃燒室頂壁中的開口。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可使用可穿孔的盤和閥的組合。因此，本發(fā)明涉及用于發(fā)射煙火發(fā)射體的燃燒室，該燃燒室包括具有頂壁、底壁和側(cè)壁的容器，其中頂壁包含排氣孔。根據(jù)本發(fā)明的燃燒室具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，實(shí)現(xiàn)了煙火物品的可靠且恒定的發(fā)射，與此同時(shí)點(diǎn)燃所述煙火物品。排氣孔可以以各種圖案分布在頂壁上。優(yōu)選地，排氣孔均勻地分布在頂壁上。優(yōu)選地，使用對(duì)稱的排氣孔圖案。優(yōu)選地，頂壁包括4-10個(gè)排氣孔。優(yōu)選地，排氣孔具有0.5-8mm范圍內(nèi)的直徑。優(yōu)選地，排氣孔具有2-4mm范圍內(nèi)的直徑。適當(dāng)?shù)?，容器由鋼、不銹鋼、青銅、黃銅、鐵、鑄鐵、鋁、或其任意合金、塑料、(纖維加固的)樹脂材料、或可用來(lái)制造壓力容器的任何其它材料制成。優(yōu)選地，該容器由不銹鋼制成。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃燒室的形狀具有圓柱形的形狀，但這并不是功能性要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，也可適當(dāng)?shù)厥褂闷渌螤?諸如平截頭圓錐體)。燃燒室的總體外部形狀將取決于待使用的推進(jìn)劑裝料被裝載于發(fā)射系統(tǒng)中所使用的方法。例如，可通過(guò)側(cè)裝載門機(jī)構(gòu)進(jìn)行所述裝載。燃燒室可進(jìn)一步包括設(shè)計(jì)成內(nèi)置式安全部件的安全閥，該安全閥于燃燒室在超壓力情況下?lián)p壞之前失效。該安全閥的設(shè)計(jì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃燒室具有承受操作發(fā)射條件壓力這樣的一種結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，頂壁可為包括排氣孔的可移除盤形式的，所述盤在燃燒室的操作中固定于燃燒室的側(cè)壁。本發(fā)明還涉及用于發(fā)射煙火發(fā)射體的發(fā)射系統(tǒng)，該發(fā)射系統(tǒng)包括用于容納并連續(xù)發(fā)射煙火發(fā)射體的發(fā)射管和根據(jù)本發(fā)明的燃燒室，推進(jìn)劑裝料可裝載在所述燃燒室中。優(yōu)選地，并且特別是當(dāng)這樣的推進(jìn)劑裝料不包含點(diǎn)火器時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)一步包括點(diǎn)火器，當(dāng)所述推進(jìn)劑裝料已被裝載于燃燒室中時(shí)，該點(diǎn)火器可在包含于推進(jìn)劑裝料中的推進(jìn)劑材料附近或與之接觸。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可在裝載推進(jìn)劑裝料之前設(shè)置點(diǎn)火器。優(yōu)選地，發(fā)射管安裝在燃燒室頂壁上方，或者可替換地，燃燒室的頂壁連接至發(fā)射管。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于發(fā)射煙火發(fā)射體的方法，所述方法包括：將推進(jìn)劑裝料裝載于上文中限定的發(fā)射系統(tǒng)的燃燒室中并關(guān)閉燃燒室；將煙火發(fā)射體裝載于發(fā)射管中；以及一旦裝料和發(fā)射體已分別被裝載于發(fā)射管和燃燒室中之后就點(diǎn)燃包含于推進(jìn)劑裝料中的推進(jìn)劑材料，之后煙火發(fā)射體將從發(fā)射系統(tǒng)中被發(fā)射和點(diǎn)燃。優(yōu)選地，在本方法中，使用設(shè)置在頂壁與推進(jìn)劑裝料之間的安全隔膜以防止燃燒室中的過(guò)壓力。另外，本發(fā)明還涉及包括上文中限定的發(fā)射系統(tǒng)或燃燒室以及用在燃燒室中的推進(jìn)劑裝料的一套部件。推進(jìn)劑裝料的目的是產(chǎn)生預(yù)期量的熱燃燒氣；從而給出預(yù)期量的力(或推動(dòng)力)以通過(guò)預(yù)期初速度(muzzlevelocity，彈出膛時(shí)的速度)推進(jìn)或發(fā)射典型煙火物品，同時(shí)點(diǎn)燃所述物品。根據(jù)本發(fā)明的待使用的推進(jìn)劑裝料包括稱作“推進(jìn)劑”的推進(jìn)劑材料，例如(但不局限于)“單基推進(jìn)劑”或“雙基推進(jìn)劑”。推進(jìn)劑裝料可進(jìn)一步包括一容器，該容器的作用是確保存在預(yù)期量的初始?jí)毫σ源_保所述推進(jìn)劑材料的適當(dāng)點(diǎn)燃，同時(shí)允許所述推進(jìn)劑材料的能夠在操作環(huán)境下處理的實(shí)用形式的封裝。可替換地，所述容器可為圓柱形或球形封裝(例如，一次性杯、袋等)。適當(dāng)?shù)兀七M(jìn)劑裝料包括點(diǎn)火器，優(yōu)選為通常用于煙火應(yīng)用領(lǐng)域類型的電點(diǎn)火器，容許發(fā)射系統(tǒng)以非常精確的定時(shí)而遠(yuǎn)程致動(dòng)，因此允許音樂(lè)伴奏的禮花根據(jù)音樂(lè)而表演。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，可使用傳統(tǒng)導(dǎo)火索，諸如化學(xué)的延時(shí)導(dǎo)火索，包括(但不局限于)安全導(dǎo)火索、Visco延時(shí)導(dǎo)火索、黑火藥導(dǎo)火索、快速導(dǎo)火索、點(diǎn)燃導(dǎo)火線、或塞莫利特導(dǎo)火索(Thermolite)?？商鎿Q地，推進(jìn)劑裝料還可包括放置在燃燒室內(nèi)部的大量散推進(jìn)劑材料粉末。在這樣的實(shí)施例中，沒(méi)有使用容器。在這種情況下點(diǎn)火器可在使用之前即刻(atshortnotice)物理地放置成與推進(jìn)劑材料相接觸或在推進(jìn)劑材料附近。優(yōu)選地，待使用的推進(jìn)劑裝料包括容納有少煙推進(jìn)劑材料的容器，并且所述容器包括固體材料的封閉層或密封件(confinement)，該封閉層覆蓋容器的橫截面(cross-section)且設(shè)置在容器的上部中，其中所述封閉層或密封件可至少部分地被推進(jìn)劑材料點(diǎn)燃時(shí)所產(chǎn)生的氣體壓力穿孔或弄破裂。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，密封件被限定為推進(jìn)劑的充分封閉件，這確保了推進(jìn)物會(huì)被適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)燃并迅速地燃燒，直到層或密封穿孔或破裂為止。適當(dāng)?shù)兀诟鶕?jù)本發(fā)明待使用的推進(jìn)劑裝料中，固體材料的層或密封件附接于容器的一個(gè)或多個(gè)側(cè)部的內(nèi)或外表面。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，推進(jìn)劑裝料的容器中的固體材料的層或密封構(gòu)成容器的一個(gè)或多個(gè)側(cè)部的整體部分。適當(dāng)?shù)兀萜鞯囊粋€(gè)或多個(gè)側(cè)部是容器的頂側(cè)或底側(cè)。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，推進(jìn)劑裝料的容器中的固體材料的層或密封件設(shè)置在容器的內(nèi)部，從而在容器中形成兩個(gè)隔間，其中第一隔間容納第一部分推進(jìn)劑材料而第二隔間容納第二部分推進(jìn)劑材料，該第一部分小于第二部分，其中容器的一個(gè)或多個(gè)側(cè)部的與固體材料的層或密封件一起構(gòu)成第一隔間的部分被推進(jìn)劑材料點(diǎn)燃時(shí)所產(chǎn)生的氣體壓力穿孔或弄破裂。在這樣的實(shí)施例中，容器的一個(gè)或多個(gè)側(cè)部?jī)?yōu)選是推進(jìn)劑裝料的容器的頂側(cè)或底側(cè)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，推進(jìn)劑裝料的容器具有圓柱形形狀，盡管如此但也可適當(dāng)?shù)厥褂闷渌螤?，這當(dāng)然取決于待用于發(fā)射所述煙火發(fā)射體的燃燒室的形狀。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明待使用的推進(jìn)劑裝料的容器具有盒體、袋狀、杯狀、炮彈(shell，子彈殼)狀、或盤狀。優(yōu)選地，推進(jìn)劑裝料的容器中的固體材料的層或密封件對(duì)稱地設(shè)置在容器的橫截面上。該橫截面可沿容器的水平軸線布置。然而，所選擇的橫截面也可設(shè)置成與容器的豎直軸線限定特定角度的角。優(yōu)選地，固體材料的層或密封覆蓋推進(jìn)劑裝料的圓柱形容器的橫截面的圓形部分(例如，平坦的圓形盤)，盡管如此該層或密封也可覆蓋橫截面的另一部分，例如正方形或三角形形狀的部分，或任何其他適合形狀的部分。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明待使用的固體材料的層或密封件是盤形的。優(yōu)選地，基本上所有推進(jìn)劑材料都位于固體材料的層的一側(cè)處。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，固體材料的層或密封件連接至推進(jìn)劑裝料的容器的內(nèi)表面，從而構(gòu)成容器的頂側(cè)或底側(cè)。允許少量推進(jìn)劑材料存在于容器的內(nèi)表面與固體材料的層或密封件之間。優(yōu)選地，固體材料的層或密封件具有0.01-0.5mm范圍內(nèi)的厚度。適當(dāng)?shù)?，用于制成層或密封件的固體材料包括塑料、紙或金屬。優(yōu)選地，該固體材料包括選自由鋁、壓制紙板、青銅、磷青銅、黃銅、鋼或其任意合金、塑料、樹脂、或適合于防爆膜型應(yīng)用的材料構(gòu)成的組中的材料。更優(yōu)選地，該固體材料包括上述金屬或其合金中的一種。更優(yōu)選地，該固體材料包括鋁。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明待使用的推進(jìn)劑材料是粉末或者細(xì)粒或薄片形式的。更優(yōu)選地，該推進(jìn)劑材料是微小細(xì)粒形式的。適當(dāng)?shù)兀鶕?jù)本發(fā)明待使用的少煙推進(jìn)劑材料選自由槍炮推進(jìn)物、基于硝化纖維的單基推進(jìn)劑材料、基于硝化纖維和硝化甘油的雙基推進(jìn)劑材料、基于硝化纖維和添加劑的三基推進(jìn)劑材料、低致命性槍炮推進(jìn)劑材料(LOVA型)、復(fù)合推進(jìn)劑、煙火型氣體發(fā)生材料、氣袋型推進(jìn)劑材料以及高氮材料基推進(jìn)劑材料構(gòu)成的組。優(yōu)選地，該推進(jìn)劑材料包括單基推進(jìn)物或雙基槍炮推進(jìn)物。更優(yōu)選地，該推進(jìn)劑材料包括作為主要成分的基于硝化纖維的單基槍炮推進(jìn)劑材料。適當(dāng)?shù)?，推進(jìn)劑裝料的容器具有圓柱形、平截頭圓錐體、或錐體的形狀，其中可將該容器制成為盒體、袋狀、杯狀、炮彈狀、或盤狀。根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)劑裝料可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)一步包括點(diǎn)火器，該點(diǎn)火器位于推進(jìn)劑材料附近或與之接觸。適當(dāng)?shù)?，推進(jìn)劑裝料的容器由選自由塑料、紙或金屬構(gòu)成的組中的一種材料制成。優(yōu)選地，制成容器的材料選自由鋁、青銅、黃銅、模制塑料或鋼構(gòu)成的組。更優(yōu)選地，該容器由鋁、塑料或鋼制成。固體材料的層或密封件的至少一部分會(huì)被推進(jìn)劑材料點(diǎn)燃時(shí)所產(chǎn)生的氣體壓力穿孔或弄破裂。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，固體材料的層或密封件基本上完全(更優(yōu)選地，完全)被推進(jìn)劑材料點(diǎn)燃時(shí)所產(chǎn)生的氣體壓力穿孔或弄破裂。本發(fā)明燃燒室的主要優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)了可靠且可再生的點(diǎn)燃階段，并且由于可產(chǎn)生高壓力因而可實(shí)現(xiàn)無(wú)煙火藥的充分的完全燃燒。在這一點(diǎn)上，應(yīng)該注意的是，在任意壓力可被釋放之前需要一定的壓力來(lái)啟動(dòng)提升煙火發(fā)射體，例如煙火炮彈、彗形物、或雷。適當(dāng)?shù)?，在容器的頂壁與推進(jìn)劑裝料之間設(shè)有安全系統(tǒng)以防止燃燒室中的過(guò)壓力。還應(yīng)注意的是，本發(fā)明在提供充足的熱量以點(diǎn)燃煙火組分、雷管以及未經(jīng)處理的商業(yè)定時(shí)導(dǎo)火索(適合于禮花彈、彗形物、或雷)方面是可靠的。本發(fā)明在向炮彈提供推進(jìn)力方面是可靠的，并且本發(fā)明能夠?qū)⑾鄬?duì)重的炮彈成功地發(fā)射到正常高度。待用在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射系統(tǒng)中的發(fā)射管適當(dāng)?shù)胤胖迷谌紵业囊徊糠稚?，或者可替換地發(fā)射管可放置在整個(gè)燃燒室上。該發(fā)射管也可適當(dāng)?shù)貦C(jī)械固定在位，以使得所述發(fā)射系統(tǒng)足夠堅(jiān)固，以便承受與煙火發(fā)射體的發(fā)射階段相關(guān)的反沖力。具體實(shí)施方式在圖1中，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射系統(tǒng)的實(shí)施例，該實(shí)施例不限制本發(fā)明的范圍。該發(fā)射系統(tǒng)包括燃燒室3、推進(jìn)劑裝料7、以及發(fā)射管8。燃燒室3是用鋼制成的堅(jiān)固壓力容器，其被設(shè)計(jì)為承受高壓力。燃燒室3具有多個(gè)排氣孔1，氣體從排氣孔1排入到發(fā)射管中。所述熱氣將導(dǎo)致煙火發(fā)射體(或者另一種煙火裝置)的加速，同時(shí)所述熱氣將點(diǎn)燃通常位于煙火發(fā)射體上的定時(shí)導(dǎo)火索(或同樣地，其將點(diǎn)燃直接位于起爆藥上的彗形物或者通常能夠點(diǎn)燃所使用的主要彗形物組分)。燃燒室3的上部也可被看作是用于定位煙火發(fā)射體的一部分，并確保例如煙火禮花彈的定時(shí)導(dǎo)火索相對(duì)于從排氣孔排出的熱氣的適當(dāng)相對(duì)位置?？蛇x地，層或密封件(可穿孔的盤或箔)定位在圖1中示出的相對(duì)位置2處。這是當(dāng)推進(jìn)劑材料已被點(diǎn)燃時(shí)會(huì)呈現(xiàn)穿孔或破裂的層或密封。在該具體實(shí)施例中，推進(jìn)劑裝料7將作為盒體被裝載在燃燒室3內(nèi)部并且借助封閉機(jī)構(gòu)(未示出)將其鎖定在位。推進(jìn)劑裝料7包含位于容器4內(nèi)的推進(jìn)劑材料5以及電子點(diǎn)火器6。圖1中未示出的安全特征是：安全隔膜，被設(shè)計(jì)成用于防止燃燒室的超壓。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3