一种智能二踢脚的设计

高卿光 李根 李洪齐

摘要：燃放烟花是中国的传统习俗，据调查显示，中国目前烟花爆竹平均每月出口数量为25427吨。燃放大量的烟花爆竹会对环境造成严重的影响！如今保护环境已成世界发展主流，然而燃放烟花又是中国传统习俗，在这种条件下电子烟花替代传统鞭炮、烟花是当今的主流趋势。本设计出于对环境的保护和传统燃放二踢脚的习俗的传承，通过增大气压的方式给二踢脚推力，用以模拟二踢脚升空的效果。通过STM32的特定编程可以实现在空中最高点处发声发光来模拟二踢脚在空中的爆炸。该设计具有良好的可行性，符合目前国家的保护环境、减少环境污染的政策。

关键词：保护环境;智能化;电子烟花;二踢脚;

1项目背景

自从火药在中国古代被发明出来，烟花炮竹就被聪慧的中国人民给制造了出来。由于燃放烟花炮竹所带来的视觉上的盛宴，广大人民都非常喜欢燃放烟花炮竹。随着时间的推移，燃放烟花炮竹成为了中国的传统习俗，每逢盛大节日、集体庆祝都会燃放烟花炮竹进行庆祝。烟花炮竹给我们带来欢乐的同时，也把大量有毒有害的物质留给了我们，它不仅存在安全隐患，同样也存有污染隐患和健康隐患。燃放大量的烟花炮竹会对环境造成严重的污染，雾霾天气越来越严重。空气中的二氧化硫、一氧化碳浓度明显增高，空气中二氧化氮，二氧化硫和可吸入颗粒物都超出国家规定的标准。这些增加的污染物对身体健康存在着严重的危害。另外燃放烟花爆竹还产生固体废弃物污染。根据环境卫生部门的数据，春节放鞭炮后，垃圾量会成倍增加，加重了节日期间环卫工人的负担。满地纸屑、烟尘，严重影响了环境卫生。燃放烟花爆竹还会水污染。如果是在下雨或下雪时燃放烟花爆竹，污染物会排放到周围水体之中，污染周围河流。

在这种情况下电子烟花替代传统鞭炮、烟花是当今的主流趋势。本设计出于对环境的保护和传统燃放二踢脚的习俗的传承，通过增大气压的方式给二踢脚推力，用以模拟二踢脚升空的效果。通过STM32的特定编程可以实现在空中最高点处发声发光来模拟二踢脚在空中的爆炸。该设计具有良好的可行性，符合目前国家的保护环境、减少环境污染的政策。

2产品设计

2.1 发射架的外形结构

该发射架的外形是由三维建模之后利用3D打印机打印出来的一个300mm*300mm*400mm的一个长方体结构。其结构与目前市面上所售卖的烟花的外形相仿。在发射架的上部具有一个与二踢脚可以相配合的孔，用于将二踢脚填入其中。该结构即是二踢脚发射的发射架。因此就要求其具有良好的稳定性，结构上的合理性，防止在受到二踢脚（炮弹）的反冲力后发生倾斜或者翻覆等突发情况以致对人员造成人身上的伤害。而该结构的设计避免了这种情况的发生。另外，在该外形结构的在底座上加配重，加固边缘，更加的确保了其安全性。

2.2 二踢脚（炮弹）的设计

二踢脚的外形是由两个椭圆圆柱堆叠而成，下方是一个长大约150mm的椭圆柱，上方是一个稍大于且稍短于下方椭圆柱的一个空心圆柱。这就大致的设计出了二踢脚的外形结构。在该二踢脚的周围上附有灯带以及LED灯珠用于模拟烟花升空后绽放出的绚丽的烟花效果。

2.3 气动发射装置以及二踢脚锁紧装置

该二踢脚的发射采用气动的方式将其发射出去。气动装置采用一个小气泵，该小气泵的电源用12V的航模电池便可以使用。利用单向阀与二踢脚发射的气缸相连。为了保证二踢脚发射的气密性，在二踢脚的下部固定有密封圈与发射架上的孔筒紧密的贴合在一起用以保证气密性，经试验，该方法能够较好的保证气密性。

为了防止气泵在给二踢脚输入动力的时候出现二踢脚提前飞出去的危险情况，还设计了一个二踢脚的锁紧装置。作品中二踢脚的上部和卡槽均设置为椭圆形，当两椭圆处于交叉位置时，卡槽可以限制二踢脚上升，当两椭圆的位置处于重合时，二踢脚将沿着卡槽中椭圆的轮廓垂直上升;经试验验证，该结构具有良好的可行性。

2.4 电子设计

为了模拟传统烟花的声音效果。我们在该装置上家装了一个扬声装置，该装置模拟传统烟花的声响。该扬声装置装在发射架上，不随二踢脚升到空中因此具有良好的可行性，并且简单实用、便于检查更换。

2.5 二踢脚回收装置

为了重复利用，提高使用效率，我们设计二踢脚的回收装置，该回收装置的实质是一个降落伞结构，在二踢脚升到空中时，降落伞变回自动打开，从而实现二踢脚的重复利用！

3 技术优势

3.1 环境保护方面

相比起普通可升空的鞭炮（二踢脚），作品运用气压提供动力电子元件模拟二踢脚等方法做到无污染，完全符合国家近年颁布的《烟花爆竹管理条例》中所提倡的。

3.2 传统方面

在保护环境的同时尊重了传统习俗，弥补了电子鞭炮无法升空的不足。

3.3 安全方面

二踢脚属于较危险一类的烟花爆竹，该智能二踢脚的安全方面层层保护，极大的避免了出现安全问题。

4结语：

该设计具有良好的可行性，符合目前国家的保护环境、减少环境污染的政策。具有良好的市场应用前景。

参考文献：

[1]刘晔霍玉玲.《春节期间燃放烟火对镇江市环境空气的影响》[J].环保科技，2017-02-15

[2]曹后俊.《基于MCU控制的電子烟花点火电路》[J].电子技术与软件工程

[3]孙恒陈作模葛文杰.《机械原理》

[4]濮良贵陈国定吴立言.《机械设计》