CN104740812A - 一种灭火弹的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灭火弹的控制方法，包括：根据灭火弹出筒速度、出筒角度、出筒时刻相对目标的高度和延时起爆时间获得灭火弹相对地面的抛撒高度和射程；根据灭火弹相对地面的抛撒高度和射程建立查询表格，在灭火弹发射前，根据设定的射程和抛撒高度并结合上述查询表格获得灭火弹的出筒速度和出筒角度；根据出筒速度和出筒角度发射灭火弹使得所述灭火弹的爆高符合设定的要求。本发明通过调整灭火弹起爆位置，可大大增加抛撒的灭火药剂的有效覆盖面积，并且使得灭火剂直接作用于火源高度处，提高灭火剂的使用效率，增强灭火效能。

Description

一种灭火弹的控制方法
技术领域
本发明属于灭火弹技术领域，具体涉及一种灭火弹的控制方法。 
背景技术
大规模火灾危险大、火灾控制与扑救十分困难，处置不当往往会造成大量人员伤亡、财产损失以及环境次生灾害。灭火弹是一种内部装填灭火介质的弹体，它不受火源高度、地形地貌环境、道路等因素的影响，能够迅速的远距离被投放到火灾现场并实施灭火的灭火装置。然而，目前的灭火弹，均采用触发引信，灭火弹被发射到火场碰地后，触发引信作用，引爆弹体中心抛撒装药，爆轰产生的气流和爆炸冲击波相互作用抛撒灭火药剂，对火灾现场进行有效覆盖。然而，弹丸触地后在惯性力的作用下钻地一定深度，当钻地深度较大时，爆轰角增大，在爆轰抛撒时将部分灭火剂喷射到土中，利用率降低，直接影响灭火效果，随着钻地深度的增加，甚至可能产生灭火弹圆柱部分整体钻入地下，则爆炸后灭火剂抛撒在土壤中，无法用于灭火。而对于一些高大装置例如化学工业园区里的大型浮顶油罐，着火点位置很高，触地炸的灭火弹则不能将灭火药剂有效的抛撒在着火点，不能发挥灭火弹远距离大规模压制性灭火的优势。 
因此，当灭火弹飞行至抛撒高度时，需要发出抛撒信号，在弹药工程上一般借助硬件如爆高控制器、带探测能力的引信或者能够延时控制的火工品等控制爆高，从定高原理上来分，又可分为毫米波雷达高度表、无线电高度表、气压高度计、激光高度计、可装订延时爆高等。采用爆高控制器等硬件来控制爆高，由于爆高控制器需要发射并接收雷达波或者激光光束，光束穿透烟雾会大幅衰减，因此，爆高控制器并不适合火场烟雾大温 度高的恶劣环境，并且爆高控制器为军用产品，成本高昂，采用其控制爆高会导致灭火弹的成本大幅增高。 
发明内容
针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种可控制爆高的灭火弹的控制方法。 
本发明提供了一种灭火弹的控制方法，包括下述步骤： 
(1)建立查询表格： 
根据灭火弹出筒速度、出筒角度、出筒时刻相对目标的高度和延时起爆时间获得灭火弹相对地面的抛撒高度和射程； 
根据所述灭火弹相对地面的抛撒高度和射程建立所述查询表格； 
所述查询表格包括(m+1)行和(n+1)列；其中第一行表示为抛撒高度H1、H2……Hn，第一列表示为射程X1、X2……Xm；第二行至第(m+1)行和第二列至(n+1)列构成了m行n列的矩阵，该矩阵元素为出筒速度和出筒角度的组合V_θ(i，j)，出筒速度和出筒角度的组合V_θ(i，j)是以射程Xi和抛撒高度Hj为变量获得的；相邻射程之间的差(Xi-Xi-1)为50m～100m，相邻抛撒高度之间的差(Hj-Hj-1)为10m～20m；1≤i≤m；1≤j≤n；m、n为正整数； 
(2)在灭火弹发射前，根据设定的射程和抛撒高度查询所述查询表格，并获得灭火弹的出筒速度和出筒角度； 
(3)根据所述出筒速度和所述出筒角度发射灭火弹使得所述灭火弹的爆高符合设定的要求。 
其中，当设定的射程与所述查询表格中的射程不相等时，通过插值运算获得灭火弹的出筒速度和出筒角度。 
本发明通过调整灭火弹起爆位置，可大大增加抛撒的灭火药剂的有效覆盖面积，并且使得灭火剂直接作用于火源高度处，提高灭火剂的使用效率，增强灭火效能。 
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
本发明属于灭火弹技术，涉及用于增强灭火弹的效能，具体为一种可以控制在一定高度时抛撒出灭火药剂的灭火弹。本发明通过调整灭火弹起爆位置，可大大增加抛撒的灭火药剂的有效覆盖面积，并且使得灭火剂直接作用于火源高度处，提高灭火剂的使用效率，增强灭火效能。 
本发明的目的在于提供一种灭火弹：发射装置上的控制系统获取火源相对发射车相对高度、位置信息，输入发射控制计算机，发射控制计算机根据火源相对高度、位置信息解算弹道轨迹及初速度，调整发射筒方位角、俯仰角、动力源气压。满足发射要求后，启动发射程序，灭火弹起爆控制机构利用初始发射过载解除第一级保险，发射筒膛口机械开关解第二级保险，由固定延时引信作用，在距离火源根部上方1m左右处抛撒弥散机构作用，将壳体及灭火剂一同定向抛撒出舱，通过冷激波及灭火剂双重作用进行灭火。 
与一般的灭火弹相比，本发明具有以下优点： 
实现了灭火弹的低成本且可控爆高，只需要进行软件设计，利用发射装置(发射车、直升机和无人机等)上现有的计算机系统即可完成，无需额外增加抛撒高度控制的硬件设备，有利于节约成本，通过调整灭火弹的起爆高度，可增加抛撒的灭火药剂的有效覆盖面积，并且使得灭火剂直接作用于火源高度处，有效提高火灾的扑救水平与能力。 
本发明灭火弹可控爆高抛撒的实现方法如下： 
(1)灭火弹相对地面的抛撒高度取决于灭火弹出筒速度V0、出筒角度(即发射筒与地面的夹角)θ0、出筒时刻相对目标的高度H0以及延时起爆 时间t0，由于灭火弹的延时起爆时间t0为固定值，灭火弹出厂时即已设定，灭火弹出筒时刻相对目标的高度H0也取决于发射装置的位置，为已知值。因此，要实现灭火弹相对地面的不同的抛撒高度，应在满足弹着点精度的前提下，计算选择合适的出筒速度V0、发射筒与地面的夹角θ0。 
(2)将初始的出筒速度V0、出筒角度θ0、相对目标的高度H0以及延时起爆时间t0带入六自由度弹道方程解算，可分别得到在不同的初始条件下，灭火弹抛撒点的位置和高度。 
(3)将需求的灭火弹的射程和抛撒高度按射程50m一档，抛撒高度10m一段，反算出在给定的射程、抛撒高度和抛撒延迟的条件下，出筒速度和出筒角度的组合，将出筒速度和出筒角度的组合采用数据射表表示，并存储于数组V_θ(X，H)中。数组V_θ(X，H)的结构如下所示： 
(4)在灭火弹发射前，计算机可通过输入给定的射程、抛撒高度对数组V_θ(X，H)进行插值计算，得到灭火弹的出筒速度和出筒角度，将灭火弹出筒所需要的初始条件反馈至发射控制系统，自动调整发射筒角度和动力源气压，发射准备完毕。 
(5)满足发射要求后，启动发射程序，灭火弹起爆控制机构利用初始发射过载解除第一级保险，发射筒膛口机械开关解第二级保险，由固定延时引信作用，在距离火源根部上方1m左右处抛撒弥散机构作用，将壳体及灭火剂一同定向抛撒出舱，通过冷激波及灭火剂双重作用进行灭火。 
灭火弹控制方法包括下述步骤： 
S1：根据灭火弹出筒速度、出筒角度、出筒时刻相对目标的高度和延时起爆时间获得灭火弹相对地面的抛撒高度和射程； 
S2：根据灭火弹相对地面的抛撒高度和射程建立查询表格，所述查询表格为： 
其中相邻射程之间的差(Xi-Xi-1)为50m～100m，相邻高度之间的差(Hj-Hj-1)为10m～20m；V_θ(Xi，Hj)为出筒速度和出筒角度的组合，1≤i≤m；1≤j≤n； 
S3：在灭火弹发射前，根据设定的射程和抛撒高度并结合上述查询表格获得灭火弹的出筒速度和出筒角度； 
S4：根据步骤S3获得的出筒速度和出筒角度发射灭火弹使得所述灭火弹的爆高符合设定的要求。 
例如，某灭火弹延时起爆时间为12.0s，通过调整灭火弹的出筒速度V0和出筒角度θ0，可以得到V0=71.3m/s，θ0=70.5°时，灭火弹抛撒高度为0m，射程为200m，同理可得，V0=72.3m/s，θ0=71.2°时，灭火弹抛撒高度为10m，射程为200m，将不同的抛撒高度和射程条件下所需要的出筒速度V0和出筒角度θ0储存如下表： 
在灭火弹发射前，根据需要的射程和抛撒高度并结合上述查询表格获得灭火弹的出筒速度和出筒角度。例如，需要射程300m、抛撒高度20m，那么通过查询上表，可以得到，灭火弹的出筒速度V0=82.5m／s和出筒角度θ0=61.1°，将灭火弹出筒所需要的初始条件反馈至发射控制系统，自动调整发射筒角度和动力源气压，即可保证灭火弹在射程300m、抛撒高度20m处抛撒灭火药剂进行灭火。 
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种灭火弹的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)建立查询表格：
根据灭火弹出筒速度、出筒角度、出筒时刻相对目标的高度和延时起爆时间获得灭火弹相对地面的抛撒高度和射程；
根据所述灭火弹相对地面的抛撒高度和射程建立所述查询表格；
所述查询表格包括(m+1)行和(n+1)列；其中第一行表示为抛撒高度H1、H2……Hn，第一列表示为射程X1、X2……Xm；第二行至第(m+1)行和第二列至(n+1)列构成了m行n列的矩阵，该矩阵元素为出筒速度和出筒角度的组合V_θ(i，j)，出筒速度和出筒角度的组合V_θ(i，j)是以射程Xi和抛撒高度Hj为变量获得的；相邻射程之间的差(Xi-Xi-1)为50m～100m，相邻抛撒高度之间的差(Hj-Hj-1)为10m～20m；1≤i≤m；1≤j≤n；m、n为正整数；
(2)在灭火弹发射前，根据设定的射程和抛撒高度查询所述查询表格，并获得灭火弹的出筒速度和出筒角度；
(3)根据所述出筒速度和所述出筒角度发射灭火弹使得所述灭火弹的爆高符合设定的要求。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当设定的射程与所述查询表格中的射程不相等时，通过插值运算获得灭火弹的出筒速度和出筒角度。
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