技術(shù)原理
爆開型禮花彈在空中爆炸是瞬時實現(xiàn)的，它是利用炸藥的爆炸作用，將彈殼體瞬間爆炸開來，并把發(fā)光的亮珠點燃后拋擲到空中，這種點燃的發(fā)光亮珠在空間飛行一段距離后放光燃燒，燃燒發(fā)光的亮珠呈現(xiàn)出禮花的各種效果。一般爆開型禮花彈爆炸時，燃燒發(fā)光的亮珠在空間上沒有嚴格確定的位置，固之不能形成預(yù)定幾何圖案。
要想實現(xiàn)亮珠能顯示字幕和圖案，就必須使得禮花彈爆炸后點燃的各亮珠之間有較嚴格、確定的幾何關(guān)系進行群體飛行�？梢圆捎玫募夹g(shù)有兩種：
一是球面拋擲技術(shù)：如果將亮珠按一定圖案放在彈的球殼內(nèi)表面，內(nèi)裝有球形炸藥包，爆炸時，由于爆炸作用，使各個亮珠沿球殼的潔線方向向外拋擲。假定爆炸是球形，且球中心爆炸，則爆炸波對各亮珠的作用是一樣的，因而相同質(zhì)量亮珠的初速也是相等的，忽略地心行為作用，則亮珠在空間飛行的距離也應(yīng)相等，而各亮珠的飛行方向是沿球的潔線——即球半徑方向。因而，亮珠在飛行時圖案形狀是不變的，而僅僅是將圖案放大而矣。即將小球體（彈殼）表面上的圖案放大為大球體（亮珠飛散的球體）表面的圖案。
球面拋擲技術(shù)對一些簡單的圖案，如圓形、橢圓形，甚至于雙環(huán)形的圖案都適用，而且極容易實現(xiàn)，它只要將亮珠布放把球殼的某一截面的殼內(nèi)表面即可。
雙環(huán)形就是把亮珠放成兩層即可實現(xiàn)。橢圓僅是把球體轉(zhuǎn)動一個方向即將圓形變以橢圓。對于較復(fù)雜的圖形，就不可能僅布放在球殼一截面的內(nèi)表面，如布放在球殼內(nèi)表面上則必然是立體的，而不可能是在同一截面內(nèi)。例如一個字母A，我們只能將亮珠組成的A字，布置在禮花間球殼的內(nèi)表面，它是處于球面狀態(tài)，而不可能是同處一截面上。這種布置，如果不考慮地心引力作用，亮珠在禮花彈爆炸后，也還是按潔線飛行的，也可在擴大的球體表面顯示成A字，但是由于亮珠在飛行中要受地心引力作用，所以，飛行的方向則不完全沿潔線飛行而定，形成一種拋物線運動，這樣圖形就扭曲變形，因而用球面拋擲技術(shù)來顯示字幕和圖案不易達到，為此，我們創(chuàng)造展布技術(shù)使得顯示文字和圖案的禮花彈得以成功。
二是展布技術(shù)：當炸藥爆炸時，爆炸產(chǎn)物是響爆炸波潔線方向飛散的，而飛散的速度也是沿潔線方向有規(guī)律的增加。
對一個球型炸藥，當在其球心爆炸時，爆炸產(chǎn)物都是沿半徑方向向空中飛散的。理論上說，球心處的產(chǎn)物質(zhì)點是保持不動的，球面上的質(zhì)點飛散速度最大，飛行距離也最遠，在同一半徑的球面上所有質(zhì)點，其飛行的方向都應(yīng)當是沿球的半徑方向，其飛行距離應(yīng)當是一樣，結(jié)果應(yīng)形成擴大的球面。也就是在球形爆炸中，位于球體中的任何一質(zhì)點，飛行某一時間的距離和方向都是嚴格確定的，應(yīng)當是處于此時刻球形擴張放大的球面上。
初始炸藥球
m——某點 爆炸后某時刻的擴張球形
質(zhì)點m位于炸藥球內(nèi)，m距球心o的距離為r，珠的半徑為d，r=om與水平夾角為α。
當炸藥球o爆炸后某一時刻t，擴張成為半徑為D的大球體時，質(zhì)點m在此時刻t應(yīng)飛行到om處，om 與水平夾角仍為α，距離om=r，且有
R D
r d
成立。
用學術(shù)上語言說，爆炸產(chǎn)物是按爆炸產(chǎn)物膨脹的色絡(luò)線合布的。
展布技術(shù)就是基于這種理論上提出來的，我們在炸藥球中取一截面，例如水平截面，在此截面上布有圖案的炸藥形成球型爆炸時，炸藥產(chǎn)物成為球形膨脹擴張，而布有圖案的截面則成為平面擴張，從而使截面上的圖案按嚴格比例放大展開，形成一個放大了的圖案，這正是我們所希望的。
A——炸藥球中 B——擴張后
的截面上的圖案 放大的圖案
由于亮珠都是布置在同一個截面上，亮珠在彈體爆炸后飛行時，地心引力的作用對于所有截面的亮珠都是相同的。這與球殼表面的投擲技術(shù)是不一樣，表面投擲時，亮珠不可能布置在同一截面上，地心引力的作用會使投擲方向發(fā)生無規(guī)律的變化，而使圖案扭曲。相反，當亮珠布置在同一截面上時，引力的作用對所有亮珠都一樣，僅使亮珠的飛行方向發(fā)生有規(guī)律的改變，因而圖案不會扭曲。最直接情況，當所有亮珠都布置在與地平面相平行的球形禮花彈的水平截面上，可以想象亮珠在飛行時，使飛行方向的改變是很有規(guī)律的。
一、 技術(shù)關(guān)鍵
展布爆炸技術(shù)解決禮花彈空中爆炸顯示文字和圖案，從原理上是成功的，是可行的，為了作好展布爆炸技術(shù)必須解決好幾個技術(shù)上的關(guān)鍵。
1、球型爆炸：
展布爆炸技術(shù)要求必須產(chǎn)生球型爆炸，且起爆點應(yīng)當是球中心。只有球型爆炸，且中心起爆，才能產(chǎn)生球形的爆炸沖擊波，這樣爆炸產(chǎn)物的飛散是形成球?qū)ΨQ的飛散。否則，不形成球?qū)ΨQ飛散，亮珠的飛行無規(guī)律可循，將會使所布置的文字或圖案在展開過程中扭曲變形。
為了產(chǎn)生球型爆炸，必須采用球形裝藥，工藝上必須嚴格，起爆點也必須安裝在球體中心。
同時對彈體殼體的均勻性和粘貼也必須嚴格質(zhì)量要求，以便保證彈殼體的強度均勻。這一點對于一般爆炸型禮花彈都是重要，對于字幕型禮花彈尤為重要。
2、亮珠的同步性要求：
亮珠的同步性包括：亮珠重量均一，亮珠的尺寸均一，亮珠的點燃性均一，亮珠的閃亮性均一，亮珠的熄滅性均一。
亮珠的這五種同步性要求是字幕禮花彈能否顯示很理想的文字和圖形的關(guān)鍵技術(shù)要求。亮珠的重量尺寸均一則可保證在同樣爆炸作用下，亮珠有相同的飛行速度和飛行距離。這樣禮花彈爆炸后亮珠才能按預(yù)先布置好的位置進行擴展，從而使得所布置的文字和圖形按一定比例完整的展布放大。
亮珠的點燃性、閃亮性、熄滅性都一樣，就可以保證所有亮珠按預(yù)定時間，在預(yù)定的位置閃光和熄滅，從而使文字和圖形顯示整齊劃一。
為保證亮珠的同步性，必須嚴格工藝，最好采用模壓制珠技術(shù)，滾動造珠技術(shù)不易做到重量和尺寸的均一，另外過渡藥的性能和厚度也是技術(shù)難題。過渡藥的性能和厚度控制不好，對亮珠的同步性影響很大，必須嚴格控制。
3、 圖形布置的同面性和穩(wěn)固性：
展布爆炸技術(shù)是以平面布置圖形為基礎(chǔ)的，就是要把均一的亮珠按圖案要求布置在禮花彈內(nèi)的一截面上，要求使所有亮珠都要處于一個平面之上。而且要求每個亮珠在彈體內(nèi)的位置要穩(wěn)固，不能因為裝配、運輸，乃至發(fā)射過程中發(fā)生移動而改變位置。這樣，在彈體爆炸之前，按圖形要求布置的所有亮珠都完好地處于原定的位置。當彈體爆炸時亮珠點火后受爆炸沖擊波的作用而飛散擴展，將原布置的圖形放大擴展到空中，顯示文字或圖形。如果亮珠有非同面者或不穩(wěn)固者，那么彈體爆炸后這種非同面或不穩(wěn)固的亮珠其飛行無規(guī)律可言，從而使圖案破缺或歪曲。
4、 炸藥威力：
理論上炸藥威力大小對圖形文字顯示完滿性沒有什么影響，而威力大時圖形文字放大的尺度大，威力小時放大的尺度小。
但從另一方面說，炸藥威力大時，炸藥爆炸時呈球型性要好些，即威力大的炸藥球爆炸后更接近球型爆炸，炸藥威力小時，由于工藝不可能做到十分對稱，這種小威力炸藥球爆炸波調(diào)正能力容易產(chǎn)生非球型爆炸。因而，字幕禮花彈采用威力較大的炸藥為好，當然這還要看彈的尺寸和彈體強度等因素而決定之。
顯然，彈體尺寸加大對字幕的布置和擴展放大是有利的。從我們實踐來看4英寸以上禮花彈均可以實現(xiàn)文字圖案，小于4英寸就不易實行。
5、 彈體空中定位爆炸：
當我們把亮珠按圖形要求布置彈體內(nèi)炸藥球的一截面上時，我們是希望爆炸時亮珠能按該截面飛散擴展形成一個大的截面布置，這就是展布放大技術(shù)的核心。
為了使地面上的觀看者清晰而完好的觀賞到所顯示的圖案，則要求擴展的截面有一定方向，或平行于地面或與地面有某一小的夾角，而截面不能垂直或接近垂直地面。這就要求字幕禮花彈在空中要定位爆炸，最希望的情況是在爆炸時刻，布有圖案的彈體內(nèi)截面應(yīng)保持與地面平行。
對于一般球型禮花彈，制作時通常是先制成兩個半球，而后兩半球合并成一完整球體，兩半球的合攏截面可以稱為赤道平面。赤道平面是最理想的圖案布置截面，赤道平面布置亮珠方便簡單，便于操作和裝配。
在禮花彈發(fā)射時利用時間定位技術(shù)應(yīng)使彈體的赤道平面保持與地面平行或有很小夾角時定位爆炸，這樣能使赤道平面上的圖案平行于地平面的擴展放大，從而使圖案完好地顯示在地面上的觀賞者前。
所謂時間定位技術(shù)，其含義如下：一個禮花彈以赤道平面為界，可分為南、北兩極（或兩半球）。在制作時，應(yīng)使兩極重量有顯著區(qū)別。如北極要配重，南極要輕，整個禮花彈裝好后，類似一個不倒翁，無論怎么放置，北極總是自動處于下面，而南極總是處于上方。
禮花彈利用臼炮發(fā)射時，由于受炮管的磨擦作用，彈體出口后，在空中飛行時是旋轉(zhuǎn)運動飛行的。當彈體飛行到最高點時，彈體要成為自由落下。這時由于空氣阻力作用，彈體也不再旋轉(zhuǎn)，而是平穩(wěn)自由落下。如按下面所說，使彈體的兩極重量不同時，則彈體在空中平穩(wěn)自由下落時，較重的北極應(yīng)位于下面，較輕的南極應(yīng)是朝上的。這樣一來赤道平面的位置就被確定下來，使赤道平面處于平行地平面的位置。
利用延期導火線的延期性能，使禮花彈的爆炸時刻正好是彈體平穩(wěn)自由下落時，彈體的北極朝下，南極朝上，赤道平面平行于地平面時，這就達到了空間定位的目的。
二、造型圖案禮花彈的生產(chǎn)工藝
造型圖案型禮花彈的生產(chǎn)工藝，可以沿用一般爆開型禮花彈的生產(chǎn)工藝，僅是在裝配時要精心嚴格。
1、亮珠的生產(chǎn)工藝：
為了保證亮珠的同步性，最好采用模壓造珠技術(shù)，即使用模具將配合好的彩光劑壓制成一定大小的柱子，柱子的高度最好與其直徑相等。然后，再包敷一層無光點火過渡藥層，無光點火過渡藥層的厚度要均勻一致。最后，將制造亮珠干燥即可。
模壓造珠可以保證亮珠大小一致，密度均勻。
滾動造珠也可以利用，但用滾動造珠時，一定要選用大小一致的亮珠，以保證亮珠的同步性。
2、殼體準備和選擇：
字幕禮花彈所用的殼體與一般禮花彈殼體要求一樣，在選用殼體時一定注意球殼的均勻性和呈球性。
選擇帶有引火線的半球殼時，除了注意引火線與球殼之間密封性和緊固性外，還要注意選用哪種引火線高度最好與半球大圓平面一樣高或接近的，這樣可以做到盡量在球中心引爆，形成較理想的球型爆炸。
3、 配置：
為了使禮花彈在空中爆炸時能夠定位爆炸，必須加以配重。即在下半球的殼中配重一定量的重物，如泥土、砂礫等，并將其固定，使下半球的底部重些，使整個禮花彈呈不倒翁型。
配重時要求不要影響炸藥的球型裝藥，為此，上半球的殼內(nèi)可以稍加一些充填物，如稻殼、泡沫、塑料等。
4、裝炸藥：
為了使禮花彈呈球形爆炸，因此，炸藥應(yīng)為珠型裝藥，最好用杭州紗紙作好一個半球狀的口袋，放在球殼（已做好配重的）中央，裝入炸藥，并將炸藥輕輕拍打裝實，裝至與半球的截面（赤道平面），用一竹板刮平。
上、下半球裝炸藥操作一樣，不同的下半球內(nèi)有導火線管，裝炸藥的口袋應(yīng)先將導火管穿過，再裝炸藥。
5、 布放亮珠：
把選好的亮珠按預(yù)定圖案，用一小的紗紙口袋裝好，并擺放在下半球的炸藥表面（赤道平面）上，并用的木板壓平。
要求亮珠應(yīng)與炸藥緊密接觸，當禮花彈在裝配和運輸時，不能使亮珠發(fā)生移動，以免影響圖案的規(guī)律性。
裝好亮珠后，在赤道平面用一張紗紙蓋好。
6、合球和貼球：
把裝好炸藥和亮珠的兩半球復(fù)合成一整球。合球后就可以貼球。
合球和貼球操作與一般爆開型禮花彈的操作一樣，這里不再詳述。
7、 選用延期引線：
為了達到空中定位爆炸的要求，必須選擇和確定延期引線的延期時間。
一般自由體的下落時間和距離如不考慮空氣的阻力可用下列公式表示：
H=1/2gt2
H——下落距離 米
t——下落時間 秒
g——重力加速度 g=9.80米/秒2或H=5t2
如果再考慮空氣阻力（即浮力）的影響，H＜5t2應(yīng)當注意的空氣阻力影響僅與球體的大小有關(guān)，而與球的重量無關(guān)。
事實上，對10英寸以上的禮花彈球體，空氣阻力的影響是很小的，可以忽略不計。
如果按H=5t2，球體下落1秒，下落距離為5米，下落2秒，下落距離為20米。
為了保證空中定位爆炸，延期時間為1-1.5秒即可，這時下落距離為5-11米左右，這樣一個下落距離，對于一個下重上輕不倒翁式的球體，足可以使赤道截面保持在與地平地面平行的位置上，這樣就可以實現(xiàn)空中定位爆炸了。
這里要指出的是，這里所說的延期時間，是指彈體達到最高點后下落的延期時間，而整個延期時間應(yīng)當從臼炮中禮花彈火藥裝藥點火時刻算起。從點火發(fā)射到彈體至最高時的時間稱為彈體飛行時T，因此選用延期導火線的延期時間應(yīng)當是T2=T+t秒。
彈體飛行時間T，與彈的尺寸、重量、發(fā)射藥的裝藥質(zhì)量和重量，臼炮的高度以及彈體與臼炮間的間隙、度、磨擦性等許多因素有關(guān)，可從大量試驗結(jié)果中求得。
例 5英寸禮花彈有如下試驗結(jié)果：
彈重（kg） 高度（m） 時間（秒）
1.310 251 6.2
1.350 286 6.4
1.060 317 7.0
0.805 205 5.4
0.565 200 5.0
試驗用發(fā)射諸元：
發(fā)射藥為小粒黑獵用火藥，裝藥量為0.075kg；
發(fā)射筒面積與彈體面積之比為1.20；
發(fā)射筒長度為1.19m
發(fā)射筒壁厚度為2.0mm
發(fā)射筒直徑為159mm
彈體直徑為145mm
由試驗結(jié)果看字幕型禮花彈是較輕的工藝禮花彈，其發(fā)射高度5英寸的約為200m，上升飛行時間為5.5秒，因此選用延期導火線延期時間為6.5-7.0秒就可以了，延期時間不宜太長，容易產(chǎn)生低空爆炸。
其它工藝，如果裝發(fā)射藥藥包，發(fā)射藥的導火線等，都與一般禮花彈的藝相同，不再詳述。
三、本研究的意義和發(fā)展前景
本研究所制成的造型圖案型禮花彈，它不同于傳統(tǒng)的標語式禮花彈、傳統(tǒng)式標語禮花彈是用禮花彈把用布（或紙）寫好的口號、標語帶到空中懸浮起來。這種標語式禮花彈缺點是字幕顯示不是火、光顯示，因此夜間不能使用，僅適應(yīng)白天用。而且，由于條件關(guān)系，字型都是比較小的，不利于觀賞，觀賞者也沒有煙火技術(shù)的那種聲、光、火、色的變化運動的奇妙美感。
本研究所開發(fā)的造型圖案型禮花彈是利用了展布爆炸技術(shù)，在禮花彈在空中爆炸的瞬間，把點綴的煙火亮珠展布在空中，亮珠燃燒產(chǎn)生火、光、色而顯示出運動變幻的文字和圖案，從這意義上說，本研究所開發(fā)的字幕圖案型禮花彈是火、光、色的標語禮花彈。由于利用了爆炸展布技術(shù)，故而由亮珠所顯示的字幕晝間也可看到，尤其是夜間更適合觀賞。
傳統(tǒng)的禮花彈用聲、光、色變化運動，使人們賞心悅目，給人們以美感。
能夠顯示字幕和圖案的禮花彈，除了具有變幻莫測的美感之外，還具有標語、廣告、宣傳的效果，甚至可以想象能具有空中繪畫的效果，這樣就可以將傳統(tǒng)的煙火燃放，改變?yōu)榫哂袠O強的商業(yè)宣傳和繪畫美術(shù)的效果。
就目前來看，本研究所開發(fā)的字幕圖案型禮花彈，在國內(nèi)和國際都是首創(chuàng)的，是煙花技術(shù)的前沿，屬世界先進技術(shù)。本開發(fā)的產(chǎn)品也深受國外客商的歡迎，本產(chǎn)品剛剛開發(fā)出來，外商就要定貨。估計產(chǎn)品市場是大有前途的，年外銷量可望在5萬箱以上，年產(chǎn)值可增1500萬元，利稅可增500萬元，將為振興地方經(jīng)濟，參與市場競爭，發(fā)展瀏陽花炮，提高人民生活水平，為國家多創(chuàng)外匯作新的貢獻。 |
