CN101703830B - 气动发射式森林灭火炮弹 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种气动发射式森林灭火炮弹。主要组成包括风帽、引信、圆柱壳体、灭火剂、中心爆管、伞仓壳体、减速伞和抛伞解脱结构；风帽与圆柱壳体前端连接，圆柱壳体与伞仓壳体通过连接盘连接在一起；引信固定在圆柱壳体前端；中心爆管固定在圆柱壳体内部并通过导线与引信相连；伞仓壳体内设有抛伞解脱结构和减速伞；灭火剂装填在圆柱壳体内。本发明能够在树冠高度抛撒灭火剂，能达到最优的灭火效果。

Description

气动发射式森林灭火炮弹

技术领域

本发明涉及的是一种消防器材，特别涉及一种由压缩空气驱动的气动发射式森林灭火炮弹。

背景技术

大面积的森林火灾会给人类财产和生态环境造成严重的破坏，现已引起各国的高度重视。根据森林火的燃烧特点可将其分为地下火、地表火和树冠火三类，其中树冠火最不易扑救，在有大风的作用下，易形成狂燃大火或产生“飞火”、“火旋风”、“火暴”等，是加快林火蔓延速度的主要原因之一。

灭火弹作为一种有力的灭火武器已经被消防界所认同。现已知的森林灭火弹的种类有很多种，包括手抛式灭火弹、炮射式灭火弹以及机载式灭火弹等。但从目前各种灭火弹的引信结构上看，它们大部分都是即将触地或撞击地面后抛撒灭火剂，因此就限制了灭火剂的弥散范围，对林火中的树冠火作用很小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在树冠高度抛撒灭火剂，达到最优的灭火效果的气动发射式森林灭火炮弹。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的气动发射式森林灭火炮弹的主要组成包括风帽、引信、圆柱壳体、灭火剂、中心爆管、伞仓壳体、减速伞和抛伞解脱结构；风帽与圆柱壳体前端连接，圆柱壳体与伞仓壳体通过连接盘连接在一起；引信固定在圆柱壳体前端；中心爆管固定在圆柱壳体内部并通过导线与引信相连；伞仓壳体内设有抛伞解脱结构和减速伞；灭火剂装填在圆柱壳体内。

本发明还可以包括：

1、所述的引信为微控制器电引信，内部有一个温度传感器，所述的温度传感器一部分固定在风帽的内部、一部分伸出弹体外部。

2、所述的微控制器电引信主要包括微控制器、温度传感器检测电路、执行级电路、电源、惯性开关和通信单元。

3、在圆柱壳体头部粘有承压铸钢片。

4、连接盘上装有密封圈，所述密封圈嵌入在连接盘外圈的凹槽内。

5、所述的抛伞解脱机构由后螺帽、中央衬筒、抛射药、电发火管、中心管、导管、衬环、撞头、滚珠和销钉组成，抛射药装在中央衬筒内，连接盘上设有碗型座，中央衬筒固定在碗型座上，衬环固定在中心管外壁上，滚珠一部分嵌入导管的环向槽内、一部分嵌入中心管的径向孔内，撞头由销钉固定在中心管内。

本发明是一种压缩空气驱动的气动发射式森林灭火炮弹。该灭火炮弹带有减速伞，引信由微控制器控制，灭火炮弹由空气压缩炮发射到森林火场上空后，通过微控制器控制引信实施抛伞减速下降，从而给温度传感器以足够的反应时间采集周围温度信息，在树冠火上方进入树冠火场，达到预设温度阈值后，起爆灭火炮弹，以使灭火剂能在树冠上部抛撒、弥散，形成自上而下的立体灭火效果。此外，对抛伞时间和起爆温度是通过外部的装定器来载入，从而减小了引信的体积，增加灭火剂填装量。

本发明的主要效果体现在灭火炮弹能够在树冠高度抛撒灭火剂，以达到最优的灭火效果。

附图说明

图1是本发明的气动发射式森林灭火炮弹的结构示意图；

图2是气动发射式森林灭火炮弹引信电路原理框图；

图3是气动发射式森林灭火炮弹引信时间装定器原理框图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明的气动发射式森林灭火炮弹的组成包括：风帽1、惯性开关2、螺钉3、铸钢片4、连接螺5、中心爆管6、灭火剂7、圆柱壳体8、连接盘9、密封圈10、碗型罩11、减速伞12、伞仓壳体13、中心管14、尾翼15、衬环16、导管17、后端盖18、撞头19、销钉20、滚珠21、中央衬筒22、抛射药23、电发火管24、后螺帽25、螺帽26、控制电路芯片27、插孔28和温度传感器29。

风帽与圆柱壳体前端采用螺纹连接。引信通过螺钉固定在圆柱壳体前端的螺母上，发射前可将风帽拆下来对微控制器电引信进行参数装定。铸钢片粘接在圆柱壳体前端的锥面上，根据气动发射原理可知在发射前弹体将被固定在炮管内，受到尾部高压气体压力和与圆柱部前端接触的锁闭结构的反作用力，由于目前的气动发射炮锁闭机构与圆柱部前端的接触面积不大，导致弹头部局部接触应力增大，因此必须增大圆柱部壁厚防止其被压溃，而采用铸钢片与圆柱壳体组合的结构将有效减小圆柱壳体的厚度。中心爆管通过连接螺固定在圆柱壳体内部并通过导线与引信相连。圆柱壳体与伞仓壳体通过连接盘连接在一起，连接盘外圈的凹槽内设有O型密封圈，在高压气体充气阶段其将起到闭气的作用。伞仓壳体内设有抛伞解脱结构和减速伞，抛伞解脱机构固定在碗型罩上，其内部的电点火装置通过导线与引信相连，工作时引信装置传来电脉冲，电发火管点燃药盒内的抛射药，抛射药燃烧生成高温高压气体，推动撞头向后运动，剪断销钉，撞头继续向后运动并释放滚珠，解脱导管和中心管之间的约束，撞头继续向后运动将后端盖等部件一起抛出并释放减速伞。伞仓尾部设有尾翼，保证弹体飞行中的稳定。

图2是气动发射式森林灭火炮弹引信电路原理框图，它是引信的主体电路，电引信主要包括微控制器，温度传感器检测电路，执行级电路，电源，惯性开关和通信单元。它以微控制器为核心对各部分实施控制，温度传感器检测电路采用PT100温度传感器。执行级电路主要包括点火电路及其相关控制开关，采用点火电容充放电电路，引信所需电源包括3.6V和10V，3.6V由电池直接提供，10V采用电源管理管理芯片升压得到。惯性开关有三对触点，一个是作为定时起点的触发信号开关，另外两个是作为两个点火电路的电点火管的保险开关。通信单元采用UART异步串口通信方式。

图3是气动发射式森林灭火炮弹引信时间装定器原理框图，装定器同样以微控制器为核心，键盘作为数据输入设备，LCD液晶屏幕作为数据显示设备，通过通信单元UART与引信电路进行数据交换。

整个电路由3.6V柱式锂电池供电，通过电源管理芯片将电压变为10V，供发火电容充放电使用。灭火弹发射后，在膛内瞬间，惯性开关受到后坐力作用，惯性开关闭合，惯性开关的触点1闭合，微控制器的引脚输入一个上升沿信号，程序进入延时，同时惯性开关触点2、3断开，保险打开，对用于开伞的点火电容进行充电，待达到预设时间后，充电过程也结束，断开充电电路，连接点火电路放电，起爆电发火管24，打开伞仓，灭火弹抛伞减速。微控制器开始采集经过信号处理的温度传感器信号，微控制器本身集成了A/D模块，达到设置的树冠火温度后，另外一路用于起爆中心爆管6的点火电路接通，引爆整个灭火弹，实现灭火。充电控制采用集成电子开关，放电电路采用场效应管，场效应管接通时内阻小，能量浪费少。

灭火炮弹在发射前，需要对温度阈值和抛伞时间进行装定。装定时将装定器的插针与引信插孔连接，两个微控制器的UART异步通信模块开始工作收发数据，根据液晶屏的显示，由键盘输入装定数据，数据输入结束后，引信返回装定数据，并在装定器屏幕上显示装定结果，检查是否正确，确认后拔下插针即可。

本灭火炮弹通过压缩空气驱动的气动发射式灭火炮发射，发射前根据发射距离及火场强度进行引信参数装定，调整抛伞时间及温度传感器阀值来使灭火炮弹能在树冠高度抛撒灭火剂。发射后灭火炮弹经过预定时间后弹出减速伞，灭火炮弹速度急剧下降直到稳定降落。由于灭火炮弹的速度降低，弹体头部的温度传感器就会有足够的响应时间。当林火的温度达到温度传感器的阀值后，灭火炮弹起爆，灭火剂在树冠上部被抛撒，以达到最优的灭火效果。

Claims (6)

1.一种气动发射式森林灭火炮弹，其特征是：主要组成包括风帽、引信、圆柱壳体、灭火剂、中心爆管、伞仓壳体、减速伞和抛伞解脱结构；风帽与圆柱壳体前端连接，圆柱壳体与伞仓壳体通过连接盘连接在一起；引信固定在圆柱壳体前端；中心爆管固定在圆柱壳体内部并通过导线与引信相连；伞仓壳体内设有抛伞解脱结构和减速伞；灭火剂装填在圆柱壳体内；所述的抛伞解脱机构由后螺帽、中央衬筒、抛射药、电发火管、中心管、导管、衬环、撞头、滚珠和销钉组成，抛射药装在中央衬筒内，连接盘上设有碗型座，中央衬筒固定在碗型座上，衬环固定在中心管外壁上，滚珠一部分嵌入导管的环向槽内、一部分嵌入中心管的径向孔内，撞头由销钉固定在中心管内。

2.根据权利要求1所述的气动发射式森林灭火炮弹，其特征是：所述的引信为微控制器电引信，内部有一个温度传感器，所述的温度传感器一部分固定在风帽的内部、一部分伸出弹体外部。

3.根据权利要求2所述的气动发射式森林灭火炮弹，其特征是：所述的微控制器电引信主要包括微控制器、温度传感器检测电路、执行级电路、电源、惯性开关和通信单元。

4.根据权利要求1、2或3所述的气动发射式森林灭火炮弹，其特征是：在圆柱壳体头部粘有承压铸钢片。

5.根据权利要求1、2或3所述的气动发射式森林灭火炮弹，其特征是：连接盘上装有密封圈，所述密封圈嵌入在连接盘外圈的凹槽内。

6.根据权利要求4所述的气动发射式森林灭火炮弹，其特征是：连接盘上装有密封圈，所述密封圈嵌入在连接盘外圈的凹槽内。

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