烟花燃放炮筒固定装置及其燃放系统、燃放方法与流程

本发明属于烟花燃放控制技术，具体涉及一种实现空中特定燃放效果的烟花燃放炮筒固定装置及其燃放系统、燃放方法。

背景技术：

现有烟花燃放除了成品烟花爆竹，还有针对大型活动进行燃放效果编排设计的大型烟花，这种烟花根据设计方案在空中爆炸后形成特定的形状，例如字幕或者图形。

大型烟花的燃放是通过将若干根炮筒在地面按照设计的形状轮廓固定排布，炮筒中的礼花弹被发射到空中后，在空中按照设计好的形状轮廓爆炸以达到燃放效果。这种燃放方式采用图1中所示的燃放装置，采用上层定位板101和下层定位板102两组平行板作为炮筒支座，其上分别按照烟花在空中爆炸的设计形状轮廓开设若干定位炮孔103，若干发射礼花弹的炮筒分别插装在上层定位板101和下层定位板102上对应的定位炮孔103上，实现炮筒在地面按照燃放效果设计的形状轮廓进行固定排布。由于地面燃放面积有限，所有的炮筒均是按照朝上发散的方式进行排布，即上层定位板101的定位炮孔排布的形状轮廓等比大于下层定位板102上的定位炮孔轮廓，这样所有炮筒中的礼花弹在发射到空中爆破后，根据礼花弹升空的延时爆炸时长结合炮孔的外扩角度，会在空中预定区域形成放大的烟花爆炸形状，以保证大型烟花的燃放效果。

该大型烟花的地面燃放方式存在以下不足：(1)上层定位板101和下层定位板102均是按照唯一的燃放效果设计定位炮孔103的排列方案，只能够实现特定燃放效果的烟花燃放，其他燃放效果的烟花燃放方案需要另行设计加工对应的定位板炮筒支座，成本较高；(2)大型烟花的燃放都是将炮筒支座等设备制作完成后搬运至燃放现场进行安装，一种燃放效果对应唯一的一套设备的方式不利于搬运，而且不能够在燃放现场进行实时调整。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有大型烟花燃放存在的上述不足之处，提供一种新型的烟花燃放炮筒固定装置及其燃放系统、燃放方法。

本发明采用如下技术方案实现：

烟花燃放炮筒固定装置，包括炮筒固定座2，所述炮筒固定座2具有在烟花燃放底座任意坐标位置固定的可拆卸底座23，其上设有与炮筒3底部可拆卸连接的炮筒轴21；

所述炮筒轴21与底座23之间具有至少两个旋转中心轴交叉的旋转自由度，以及将所述旋转自由度锁死的锁紧部件，通过多组旋转自由度可以调整炮筒轴和炮筒朝向任意角度向上发射礼花弹，锁紧部件保证炮筒在燃放过程中的稳定姿态。

上述方案中的烟花燃放炮筒固定装置中，所述烟花燃放底座上排列有若干定位孔，所述底座23采用与烟花燃放底座上的定位孔可拆卸固定的法兰结构，通过多组定位孔和底座法兰上的固定孔可以实现底座在烟花燃放底座上任意位置通过螺栓组件进行固定。

上述方案中的烟花燃放炮筒固定装置中，所述炮筒轴21通过旋转座22装于底座23上，所述旋转座22通过转轴25与底座23转动装配，实现炮筒轴21其中一个旋转自由度，所述炮筒轴21通过销轴221与旋转座22摆动装配，实现炮筒轴21另外一个旋转自由度，所述转轴25和销轴221的轴向之间垂直设置，两组旋转自由度组合能够保证炮筒轴在空间内的任意角度调整，同时调节锁紧更方便快捷。

上述方案中的烟花燃放炮筒固定装置中，所述旋转座22和底座23之间的锁紧部件为将转轴抱紧的抱箍27，抱箍和转轴之间一组固定、一组转动调整，通过抱箍对转轴抱紧施加摩擦力限制转动。

上述方案中的烟花燃放炮筒固定装置中，所述旋转座22上沿炮筒轴21的摆动轨迹设有摆动导槽222，所述摆动导槽222为以销轴221为中心的圆弧导槽，所述炮筒轴21与旋转座22之间的锁紧部件为将炮筒轴21旋紧在摆动导槽222任意位置的炮筒轴锁紧螺钉212，通过炮筒轴锁紧螺钉将炮筒轴和旋转座之间夹紧固定，保持炮筒轴和旋转座之间相对固定锁定。

上述方案中的烟花燃放炮筒固定装置中，所述旋转座22上以销轴221为圆心固定设有固定齿轮223，所述炮筒轴锁紧螺钉212同轴装配有与固定齿轮啮合的活动齿轮213，炮筒轴锁紧螺钉结合齿轮啮合的作用力，提高倾斜的炮筒轴和炮筒支撑强度。

在本发明的烟花燃放炮筒固定装置中，所述炮筒轴21的顶部设有与炮筒3底部螺接的炮筒连接螺纹211，所述炮筒3与炮筒轴21之间螺接固定后，通过炮筒锁紧螺钉24锁定，炮筒和炮筒轴之间通过螺纹连接实现快速连接和拆卸，炮筒锁紧螺钉保证炮筒和炮筒轴连接后的可靠性。

本发明还公开了一种大型烟花的燃放系统，包括烟花燃放底座、若干通过本发明的炮筒固定座2排列固定于烟花燃放底座上的炮筒3以及对炮筒发射角度进行辅助定位的定位卡标5；

所述烟花燃放底座具有定位孔板1，所述定位孔板1上均匀排布若干定位孔104，所述炮筒固定座2通过螺栓固定在定位孔板1的任意位置，所述定位卡标5具有与烟花燃放定位计算设备反馈连接的三坐标移动系统，所述定位孔板1固定铺放在定位卡标的定位坐标系内，所述定位卡标5通过三坐标移动系统分别对炮筒固定座2在定位孔板1上的坐标位置和炮筒固定座2上连接的炮筒发射角度进行辅助定位，定位精度更高，并且同一烟花燃放底座可以进行不同形状轮廓的燃放方案布置。

上述方案的燃放系统中，所述烟花燃放底座还具有调整定位孔板1倾斜角度的可调节支架，所述可调节支架包括固定支架41和伸缩支架42，所述固定支架41和伸缩支架42分别支撑设置在定位孔板1的两侧底部，便于使礼花弹以更合适观赏的角度发射到空中。

本发明还具体公开了上述燃放系统的燃放方法，包括如下步骤：

第一步、将烟花燃放底座的定位孔板1固定铺设在定位卡标5的其中一坐标平面内；

第二步、以定位孔板1所在的上表面为下定位基准面11，在下定位基准面11内选择一点作为下定位基点111，根据设计的炮筒底部坐标值移动定位卡标5到定位孔板1上的相应坐标位置，将炮筒固定座2固定在该坐标位置的定位孔板1上；

第三步、以定位孔板1上方的一平行面为上定位基准面12，在上定位基准面12内选择与下定位基点111对应的一点作为上定位基点121，根据设计的炮筒发射角度计算得到炮筒在上定位基准面12上的坐标值，并移动定位卡标5到上定位基准面12上的相应坐标位置，将炮筒3与炮筒固定座2上的炮筒轴21固定连接后，摆动炮筒3贴靠在定位卡标5上，然后将炮筒轴21的所有旋转自由度锁死；

第四步、根据第二步和第三步完成定位孔板1上设计的所有炮筒固定座和炮筒的定位固定；

第五步、移动烟花燃放底座至燃放地点，调整定位孔板1的倾斜角度，对其上所有炮筒进行联网燃放。

本发明设计的一种烟花燃放炮筒固定装置，通过设计炮筒固定座对炮筒在烟花燃放座上进行定位固定，炮筒固定座可以调节炮筒的不同燃放角度；炮筒固定座可以实现炮筒发射角度的任意调节，可以满足不同燃放方案的要求；炮筒固定座的调节方式采用多组旋转自由度组合，调节简单快捷，并且可以对调节后的炮筒角度进行可靠的姿态保持，燃放效果可靠；结合均匀布置定位孔的定位孔板，同一套装置可以实现不同形状轮廓的燃放方案，不需要对不同的燃放方案进行单独设计炮筒定位支架。

本发明设计的燃放系统和燃放方法利用定位卡标的三坐标移动系统对炮筒固定座在定位孔板上的坐标位置以及炮筒的发射角度进行快速精准定位，结合上述烟花燃放炮筒，炮筒的调节方式简单快捷，燃放准备的效果更高，只需要一组定位孔板即可完成一套燃放方案中所有炮筒的形状轮廓排布，整套系统可以对不同燃放方案进行循环重复使用，燃放成本得到降低。

综上所述，本发明的烟花燃放炮筒固定装置及其燃放系统、燃放方法实现大型烟花的燃放，通过对炮筒的标准化规范调节，可以实现不同形状或者字幕在空中的特效燃放效果，降低了大型烟花的燃放成本。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为背景技术中现有大型烟花采用的炮筒支座示意图。

图2为本发明实施例一的烟花燃放炮筒固定装置的安装示意图。

图3为本发明实施例一的烟花燃放炮筒固定装置的整体结构示意图。

图4为本发明实施例一的烟花燃放炮筒固定装置的内部结构示意图。

图5为本发明实施例一中的底座俯视图。

图6为本发明实施例一中的底座在定位孔板上的示意图。

图7为本发明实施例二的燃放系统中所有炮筒布置完成后的俯视图。

图8为本发明实施例二的燃放系统中所有炮筒布置完成后的侧视图。

图9为本发明实施例二的燃放系统布置炮筒的工作示意图。

图10为本发明实施例二的燃放系统定位炮筒固定座的下定位基准面示意图。

图11为本发明实施例二的燃放系统定位炮筒发射角度的上定位基准面示意图。

图中标号：1-定位孔板，104-定位孔，11-下定位基准面，111-下定位基点，112-炮筒下定位点，12-上定位基准面，121-上定位基点，122-炮筒上定位点，

2-炮筒固定座，21-炮筒轴，211-炮筒连接螺纹，212-炮筒轴锁紧螺钉，213-活动齿轮，22-旋转座，221-销轴，222-摆动导槽，223-固定齿轮，23-底座，231-法兰板固定孔，232-轴孔，233-抱箍安装孔，24-炮筒锁紧螺钉，25-转轴，26-轴承，27-抱箍，28-挡板，

3-炮筒，

41-固定支架，42-伸缩支架，

5-定位卡标，51-三坐标移动系统。

具体实施方式

实施例一

参见图2、图3和图4，图示中的烟花燃放炮筒固定装置为本发明的一种具体实施方案，具体为一个炮筒固定座2，该炮筒固定座2包括炮筒轴21、旋转座22、底座23、炮筒锁紧螺钉24、转轴25、轴承26、抱箍27和挡板28，其中炮筒固定座2通过底座23可拆卸地固定在烟花燃放底座的定位孔板1上，炮筒固定座2上的炮筒轴21用于与炮筒3可拆卸连接，同时炮筒轴21相对底座23之间形成旋转中心轴相互交叉的至少两组旋转自由度，通过多组不同方向的旋转自由度组合调整可以使炮筒轴21上连接的炮筒3实现不同的发射角度姿态，然后通过对各个旋转自由度对应的锁紧部件，将炮筒轴21连同与其固定连接的炮筒实现发射姿态的锁定，保证炮筒发射姿态的稳定。

本实施例的炮筒轴21相对底座23设置两组旋转自由度，具体的，炮筒轴21通过旋转座22安装于底座23上，其中，旋转座22与底座23之间形成一个旋转自由度，炮筒轴21和旋转座22之间形成另外一个旋转自由度。

旋转座22底部通过转轴25与底座23转动装配，转轴25固定在旋转座22底部，结合参见图5，在底座23的中心位置开设有轴孔232，转轴25通过轴承26转动装配在底座23的轴孔232内部，实现旋转座22和转轴25相对底座23转动，即旋转座22上的炮筒轴21相对底座23的旋转自由度，底座23在轴孔的底部固定连接限定转轴25和轴承26之间轴向定位的挡板28。旋转座22上加工有销孔，炮筒轴21通过销轴221铰装在旋转座22的销孔上，这样炮筒轴21相对旋转座22以及底座23之间可以进行摆动，实现炮筒轴21相对底座23的另外一个旋转自由度。在本实施例中，转轴25沿底座23的竖直方向布置，销轴221则沿底座221的水平横向方向布置，销轴221形成的摆动调节炮筒轴21的上向角度，转轴25形成的转动调节炮筒轴以后21的摆动方向，两个旋转自由度组合实现炮筒轴21在空间内任意方向的上向倾斜姿态。

本实施例对应以上两组旋转自由度均设置有相对的锁紧部件。

其中，旋转座22和底座23之间的锁紧部件为将转轴抱紧的抱箍27，抱箍27为合抱在一起的两半圆结构，通过螺钉合抱锁紧，本实施例中的转轴25随旋转座22一同转动，抱箍27抱合装配在转轴25的圆周外侧，并且其中一半相对转轴25固定设置在底座23上。当松开抱箍27时，旋转座22和转轴25可以在轴承的作用下相对底座23自由转动调节炮筒轴摆动的方向，当炮筒轴21调整到位后，将抱箍27锁紧，抱箍27对转轴25抱紧以施加摩擦力来限制转轴25的转动，将旋转座22相对底座23之间的旋转自由度锁紧。抱箍与转轴之间一组固定、一组转动调整，在实际应用中，还可以将转轴与底座固定设置，抱箍与旋转座转动调节设置。

炮筒轴21和旋转座22之间的锁紧部件为炮筒轴锁紧螺钉212，在旋转座22上沿炮筒轴21的摆动轨迹设有摆动导槽222，摆动导槽222为平行的两组，分别位于炮筒轴21摆动平面的两侧，并且摆动导槽222为以销轴221为中心的圆弧导槽，摆动导槽222的圆弧角度不小于90°即可实现炮筒轴21任意角度调整，炮筒轴锁紧螺钉212螺接在对应两则摆动导槽222的炮筒轴21上，并且炮筒轴锁紧螺钉212的螺帽截面尺寸大于摆动导槽222的槽宽，将炮筒轴锁紧螺钉212调松后，炮筒轴锁紧螺钉212随炮筒轴21沿摆动导槽222摆动调节角度，当炮筒轴21调节到位后，将炮筒轴锁紧螺钉212旋紧在摆动导槽222的任意位置，通过炮筒轴锁紧螺钉212的螺帽与炮筒轴21之间的夹紧力将炮筒轴21和旋转座22之间夹紧固定。

由于炮筒大多为金属筒体，具有一定的重量，倾斜的炮筒重力大部分靠炮筒轴锁紧螺钉212对旋转座22夹紧力的摩擦分立承受，为了提高炮筒轴21和旋转座22之间的锁紧可靠性，本是实施例在旋转座22上以销轴221为圆心固定设有固定齿轮223，炮筒轴锁紧螺钉212同轴装配有与固定齿轮啮合的活动齿轮213，活动齿轮213相对炮筒轴锁紧螺钉212自由转动，并且装配于炮筒轴锁紧螺钉212的螺帽内侧，调松的炮筒轴锁紧螺钉212在随炮筒轴21一同摆动时，活动齿轮213沿固定齿轮223的轮齿滚动以适应炮筒轴与锁紧螺钉212的摆动，当旋紧炮筒轴锁紧螺钉212后，炮筒轴锁紧螺钉212将活动齿轮213一并压紧固定在旋转座22的外侧，限制了活动齿轮213的转动，将活动齿轮213和固定齿轮223之间的轮齿锁定咬合，炮筒轴锁紧螺钉212结合齿轮之间啮合的作用力，进一步对倾斜的炮筒轴和炮筒支撑强度，防止倾斜的炮筒自行下摆。

如图3所示，炮筒轴21的顶部外圆周加工设置炮筒连接螺纹211，炮筒3底部设置与之匹配的内螺纹，炮筒3内部结构与现有大型烟花燃放炮筒相同，炮筒3与炮筒轴21之间同轴螺接固定，并在炮筒3底部对应内螺纹的圆周外壁上加工螺纹孔，炮筒3与炮筒轴21之间螺接固定后，通过炮筒锁紧螺钉24穿过该螺纹孔将炮筒3和炮筒轴21之间实现周向锁定，炮筒3和炮筒轴21之间先螺纹连接实现快速连接和拆卸，然后通过炮筒锁紧螺钉24保证炮筒和炮筒轴连接后的可靠性，防止炮筒3和炮筒轴21之间旋紧的螺纹松脱。炮筒3和炮筒轴21所在的炮筒固定座2之间可以分开运输和保存，并且在燃放现场安装炮筒3时，可以先将所有炮筒3对应的炮筒固定座2安装锁定到位后再将所有炮筒3与炮筒固定座2上的炮筒轴一一连接。

炮筒固定座2的底座23如图5所示，主体为一个圆形底座法兰板，在法兰板的圆周方向加工布置四组法兰板固定孔231，通过螺钉将底座23上的法兰板固定孔231与烟花燃放底座上的定位孔对齐锁紧固定，法兰板固定孔231为与底座法兰板的圆周圆弧平行的圆弧腰形孔，在底座23的中心沿轴向加工设置轴孔232，用于安装与转轴25装配的轴承26，轴孔232底部加工成台阶孔，用于与转轴底部连接的挡板28进行轴向限位，在轴孔232一侧设置有用于固定抱箍的抱箍安装孔233，抱箍27的一半通过螺钉固定在轴孔232一侧的底座23上。

可以使用本实施例炮筒固定座2的烟花燃放底座具有定位孔板1，如图6中所示，定位孔板1上设置若干定位孔104，定位孔104为直线长条腰形孔，所有定位孔104沿同一方向平行均匀排布，炮筒固定座2无论定位在定位孔板1上的任意位置，其上的法兰板固定孔231均会部分与定位孔板1上的定位孔104部分重合，通过锁紧螺栓穿过法兰板固定孔231和定位孔104之间的重合部分锁紧，可以将炮筒固定座2固定在定位孔板1的任意位置。

本实施例对炮筒3进行固定的操作如下：先将炮筒固定座2通过底座23上的法兰结构固定在烟花燃放底座上，然后根据炮筒3的燃放角度，通过调节炮筒轴锁紧螺钉212和抱箍27，将炮筒轴21调整到与炮筒3一致的燃放角度，然后将炮筒3的底部通过螺接固定到炮筒轴21上。

实施例二

参见图7、图8和图9，本实施例公开的一种实现大型烟花燃放的燃放系统为本发明的一种具体实施方案，包括烟花燃放底座、若干通过实施例一中的炮筒固定座2排列固定在烟花燃放底座上的炮筒3以及对炮筒发射角度进行辅助定位的定位卡标5，所有炮筒3按照设计好的燃放图案在烟花燃放底座上排布固定，炮筒3内部的礼花弹一同发射到空中后，实现设计图案的燃放效果。

烟花燃放底座包括定位孔板1以及支撑定位孔板1的可调节支架，定位孔板1上均匀排布若干定位孔104，定位孔104在定位孔板1上固定炮筒固定座2的标准孔位，并不是对应特定图案轮廓的排布方式，每根炮筒3配备一个炮筒固定座2，如实施例一中的图6所示，根据烟花燃放方案设计的图形轮廓，将炮筒3的炮筒固定座2通过底座23上的法兰结构固定在定位孔板1上的任意位置。

定位卡标5可以实现空间移动，对炮筒固定座2以及其上炮筒的发射角度进行辅助定位。具体的，定位卡标5与三坐标移动系统51连接，三坐标移动系统51可参考现有xyz三轴空间移动机械手臂的结构，本实施例将定位卡标5固定在三坐标移动系统51的终端移动手臂上。炮筒固定座2在定位孔板1上的坐标位置对应炮筒3的底端位置，同时炮筒3的倾斜发射的角度通过现有烟花燃放定位计算设备可以精确计算出来，烟花燃放定位计算设备为用于大型烟花燃放设计的现有设备，本实施例在此不对其具体计算方案进行赘述。将定位孔板1固定铺放在三坐标移动系统51的定位坐标系内，烟花燃放定位计算设备将计算出来的炮筒坐标参数反馈传送到三坐标移动系统51的控制模块，控制三坐标移动系统51将定位卡标5定位到相应坐标位置，然后将炮筒固定座2以及炮筒3的倾斜角度进行辅助定位，定位精度更高，并且采用一个烟花燃放底座即可实现不同燃放方案炮筒布置的形状轮廓。

如图8中所示，烟花燃放底座采用可调节支架，对所有炮筒固定完成后的定位孔板1整体倾斜角度进行调节，使所有炮筒的礼花弹阵列整体以一定角度发射到空中，在空中形成更便于地面观赏的燃放效果。具体的，可调节支架包括固定支架41和伸缩支架42，其中两组固定支架41固定支撑在定位孔板1一侧的两组边角底部，两组伸缩支架42支撑设置在定位孔板1另一侧的两组边角底部，固定支架41和伸缩支架42均与定位孔板1之间铰装，伸缩支架42采用伸缩油缸、伸缩气缸或者机械伸缩缸同步调节伸缩长度，使定位孔板1整体倾斜。

以下以在大型烟花空中进行高空字的燃放效果为例说明本实施例中燃放系统的具体燃放方法，本实施例的燃放系统通过多组炮筒朝空中发射礼花弹在空中燃放形成一个“红”字，具体操作步骤如下：

第一步、将烟花燃放底座的定位孔板1固定铺设在定位卡标5的三坐标移动系统51的水平坐标平面内。

第二步、如图10所示，以定位孔板1所在的上表面为下定位基准面11，在下定位基准面11内选择一点作为下定位基点111，通过烟花燃放定位计算设备计算选用的炮筒数量以及所有炮筒底部在下定位基准面上排布成“红”字轮廓的炮筒下定位点112，以下定位基点111为坐标原点，根据设计的炮筒底部坐标值移动定位卡标5到定位孔板1上相应炮筒下定位点的坐标位置，然后将炮筒固定座2固定在该坐标位置的炮筒下定位点112上，将炮筒固定座2的底座调整固定在定位孔板1上，此时不锁紧炮筒固定座2上炮筒轴的旋转自由度。

第三步、如图11所示，将定位卡标5通过三坐标移动系统51的竖直坐标向上移动一固定距离，以该高度所在的定位孔板1上方平行面为上定位基准面12，在上定位基准面12内选择与下定位基点111对应的一点作为上定位基点121，该平面为虚拟平面，通过三坐标移动系统51控制定位卡标5上升固定距离约束形成该平面，通过烟花燃放定位计算设备根据设计的炮筒发射角度计算得到炮筒在上定位基准面12相交的坐标值，所有炮筒在上定位基准面12内的相交点排布成“红”字轮廓的炮筒上定位点122，上定位基准面12上的炮筒上定位点122之间间距大于下定位基准面11。以上定位基点121为坐标原点，控制三坐标移动系统51移动定位卡标5到上定位基准面12上炮筒下定位点的相应坐标位置，先将炮筒3底部与炮筒固定座2上的炮筒轴21固定连接后，摆动炮筒3贴靠在定位卡标5上，然后通过炮筒轴锁紧螺钉和抱箍将炮筒轴21的所有旋转自由度锁死，移开定位卡标5，炮筒3通过炮筒固定座2支撑固定。

第四步、根据第二步和第三步完成定位孔板1上设计的所有炮筒固定座和炮筒的定位固定，可以在通过炮筒将炮筒固定座调整锁紧后，先拆下炮筒将所有炮筒固定座调节锁紧到位后，再统一安装所有炮筒，避免安装的炮筒对定位卡标5的空间移动造成干涉。

第五步、将炮筒安装完成之后的烟花燃放底座从定位卡标的定位坐标系中移出至燃放地点，结合燃放地点的实际环境调整定位孔板1的倾斜角度，对其上所有炮筒进行联网燃放。炮筒内部的礼花装填以及炮筒之间的联网燃放属于现有大型烟花燃放技术，本实施例在此不做赘述。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。