CN105126279B - 一种用于森林树冠火的灭火航弹 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于森林树冠火的灭火航弹；包括弹体及尾部尾翼，所述弹体为空腔体，所述弹体包括密封堵头、剪切部件、气体发生装置、灭火剂容纳室，所述密封堵头与设置在所述灭火剂容纳室顶端的喷流嘴配合连接，所述剪切部件的一端与所述密封堵头的内侧面连接，另一端与推杆的前端连接，所述气体发生装置与灭火剂容纳室通过金属套管隔开，所述推杆的后端与燃烧室的前端连接，所述燃烧室的后端与气体发生装置的气体发生器连接；所述尾部尾翼内设置有智能感温控制装置，所述智能感温控制装置与所述气体发生器连接。本发明产品具有结构简单，装配便捷等优点。是一款安全型灭火弹药，能够适应长贮、运输等勤务处理，具有高可靠性与安全性。

Description

一种用于森林树冠火的灭火航弹

技术领域

本发明涉及一种灭火装置，尤其是一种用于森林树冠火安全型灭火航弹。

背景技术

全球每年森林火灾的发生次数约在22万次以上，每年烧毁的森林面积超过640万公顷，约占世界森林覆盖率的0.23％以上。我国的森林面积为1亿2千万公顷，而每年被火灾吞噬的森林面积为110万公顷，占全国森林面积的0.8％～0.9％，因此森林消防灭火工作一直是防灾减灾工作的重要内容。

森林火灾按其燃烧物和燃烧部位的不同，通常分为地表火、树冠火和地下火3种。在各种类型的森林火灾中，以树冠火为主的森林火灾危害最大，现有的扑救设备都无法直接有效地实施扑救。由于其燃烧温度高、火焰强度大、蔓延速度快，对森林的破坏性极大，因此发明一款树冠火高效灭火航弹具有重大的现实意义。

树冠火是在树冠层燃烧的林火，具有完全不同于地表火和地下火的燃烧特征，其燃烧温度高、火焰强度大、蔓延速度快，易引发特殊火行为。如树冠火能产生强大的对流柱，在大火中对流柱发展迅速，并且由于浮力的作用，常常携带大量正在燃烧着的可燃物，它们被带到火焰前方未燃的可燃物中，引起飞火。当同时产生多处飞火时即可产生火爆。火爆现象一旦发生就可能产生火旋，即高速旋转的热气流，水平风速可达10m/s 以上。

目前，世界各国已研制出大量森林消防装备。这些设备种类繁多，功能各异，在森林消防中发挥了积极的作用。但由于树冠火的特殊性，尚无对其进行远程迅急压制性扑救的消防设备，因此树冠火往往成为酿成重特大森林火灾的最重要因素。该类树冠火灭火航弹尚未在国内外相关文献和报道出现，属于整体性创新，具有广阔的发展与应用空间。

将多项智能新技术运用于新型消防装备，整体航弹结构设计采用安全型设计理念，在灭火剂的选材上则采用贮存时间长、灭火性能高的水系灭火剂。使灭火航弹满足安全性、高效性设计要求。单发灭火航弹的灭火效能相当于数十倍体积的水，能远距离有效对付大面积的火灾，整体设计从理论技术到工程实践都是可行的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于森林树冠火安全型灭火航弹。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种用于森林树冠火的灭火航弹，包括弹体(3)及尾部尾翼(10)，所述弹体为空腔体，所述弹体(3)包括密封堵头(1)、剪切部件(2)、气体发生装置(5)、灭火剂容纳室(4)，所述密封堵头(1)与设置在所述灭火剂容纳室(4)顶端的喷流嘴配合连接，所述剪切部件(2)的一端与所述密封堵头(1)的内侧面连接，另一端与推杆(6)的前端连接，所述气体发生装置(5)与灭火剂容纳室(4)通过金属套管隔开，所述推杆(6)的后端与燃烧室(7)的前端连接，气体发生器(8)与推杆(6)形成联动结构，使气体发生器(8)形成高压气体时推动推杆(6)以使得剪切部件(2) 切割堵头；所述燃烧室(7)的后端与气体发生装置(5)的气体发生器(8)连接；所述尾部尾翼(10)内设置有智能感温控制装置(9)，所述智能感温控制装置(9)与所述气体发生器(8)连接。

优选地，所述推杆(6)为可推动式金属弹簧推杆。

优选地，所述金属套管的管壁上均匀设置气孔，使所述气体发生装置(5)与所述灭火剂容纳室(4)连通。

优选地，所述气体发生器(8)与所述智能感温控制装置(9)的引信连接。

优选地，所述智能感温控制装置(9)为红外、温度两种敏感探测触发型装置。

优选地，所述弹体(3)及尾部尾翼(10)均采用玻璃钢材质制作而成。

优选地，所述灭火剂容纳室(4)内部装有水系灭火剂。

优选地，所述气体发生器(8)与推杆(6)为联动结构，在气体发生器(8)内形成高压气体时，其可推动推杆使得剪切部件(2)迅速切割密封堵头(1)，弹体(3) 腔内的水系灭火剂通过喷流嘴形成高速射流，实现在极短的时间内喷洒灭火。

本发明剪切部件(2)采用类似拉法尔喷管形状的部件，它与气体发生器活塞推杆连接，是头部堵头剪切的执行者。剪切机构(2)与密封堵头(1)较薄端面的根部接触，另一端采用螺纹接口与活塞推杆连接，直线运动行程最大为50mm，足够剪切掉密封堵头薄弱端面，并形成较大的水系灭火剂喷撒破口。

本发明密封堵头是航弹灌装水系灭火剂的密封装置，在灭火喷撒时被剪切机构快速剪掉堵头端面，便于灭火剂的喷撒。因此，密封堵头即要保证弹体的密封性，不能出现弹内水系灭火剂的渗漏，同时应保证必要的强度，有利于端面快速被机构剪切掉形成喷撒破口。

本发明气体发生器是灭火航弹密封堵头、喷撒水系灭火剂的动力装置。它由温感控制装置输出的电点火能量激活。气体发生器被激活后，高压室内的火药气体发生剂迅猛燃烧，使高压室内的压力快速增大，从而使作用在活塞端面的推力随之增大；在活塞推力作用下，活塞杆克服弹簧抗力运动，并带动剪切机构快速剪切航弹头部密封堵头。当活塞向下运动到位后，高压室内气体经过气缸侧孔进入灭火弹内，作用于水系灭火剂，形成高压射流将灭火剂从头部密封塞破口处向外喷撒出去，直接穿过火场上空高温气浪作用在火场表面，最大幅度降低灭火剂分散及蒸发，灭火效率更高。

本发明的工作原理：

当发生火灾时，从直升机投放本发明灭火航弹前，先由操作人员手动解除保险，使灭火航弹处理待发状态，在火场上空投放灭火航弹后，智能感温控制装置实时探测树冠火上空温度梯度，利用所测温度换算出与树冠火中心的距离，当距树冠火40-50m处探测数据达到起爆阀值时，立即激活弹上气体发生器灭火航弹水系灭火剂的喷撒，由智能感温控制装置输出点火信号激活弹上气体发生器，气体发生器内产生大量的高压气体，使之推动活塞向下运动，剪切部件在推杆作用下快速剪切掉头部密封堵头端面；当推杆的活塞运动到限定位置后，气体发生装置的气缸内高压气体从金属套管的管壁气孔排出进入灭火剂容纳室腔体，并形成高压气液混合物，由于气体发生器持续工作且压力较大，从而使弹体内混合物在重力与高压作用下，快速从弹体前端的喷流嘴飞撒出去，快速穿过树冠火表面高温气浪直接作用在树冠火表面，实现高效灭火目的，解决了传统灭火装备灭火剂或水还没有达到树冠火表面即被快速蒸发的难题。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明采用了智能温感控制装置，其敏感探测器采用温度/红外复合探测技术，能够在百米以外实时监测温度变化，根据所监测温度的变化，通过内置算法计算得出灭火弹与树冠火实时距离，并在树冠火上空0-60m范围内最佳灭火高度输出点火信号，快速将灭火剂快速喷出，实现高效灭火。灭火弹最佳灭火高度在投放前设定，根据火场信息、灭火弹自身参数(灭火剂喷洒范围、作用时间等)可设定在0-60m范围内任一距离。

(2)传统灭火弹为达到灭树冠火的目的，一般采用带测距的功能的近炸引信，本发明灭火弹采用的智能温感控制装置在可自由设定距离、可靠性等方面均具有较大优势，而且其成本近炸引信能够下降近一个数量级。

(3)本发明灭火弹采用高压气体将灭火剂直接挤出的方式，高压射流初速高、作用快，能快速穿过火场表面高温区域直接将灭火剂作用在着火树冠，解决了传统爆炸分散式灭火装备灭火剂还没有达到树冠火表面即被快速蒸发的难题。

(4)本发明灭火航弹为一款安全性灭火弹药。首先本发明灭火航弹采用气体发生器替代传统的爆管，全弹无雷管、炸药，保障了弹药在使用、存储及勤务过程中的安全性；其次本发明灭火弹供电电池与灭火弹分离单独包装，投放前能够快速可靠按照，是一款安全型灭火弹药，高可靠性与安全性大幅提高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明用于森林树冠火安全型灭火航弹的外形图；

图2为本发明用于森林树冠火安全型灭火航弹的弹剖面图；

图3为本发明用于森林树冠火安全型灭火航弹的结构示意图；

图4为本发明用于森林树冠火安全型灭火航弹的智能感温控制装置工作原理图；

图5为本发明用于森林树冠火安全型灭火航弹的智能感温控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种用于森林树冠火的灭火航弹，如图1、2、3所示：包括弹体3 及尾部尾翼10，所述弹体为空腔体，所述弹体3包括密封堵头1、剪切部件2、气体发生装置5、灭火剂容纳室4，所述密封堵头1与设置在所述灭火剂容纳室4顶端的喷流嘴配合连接，所述剪切部件2的一端与所述密封堵头1的内侧面连接，另一端与推杆6 的前端连接，所述气体发生装置5与灭火剂容纳室4通过金属套管隔开，所述推杆6的后端与燃烧室7的前端连接，所述燃烧室7的后端与气体发生装置5的气体发生器8连接；所述尾部尾翼10内设置有智能感温控制装置9，所述智能感温控制装置9与所述气体发生器8连接。

进一步地，所述推杆6为可推动式金属弹簧推杆。

进一步地，所述金属套管的管壁上均匀设置气孔，使所述气体发生装置5与所述灭火剂容纳室4连通。

进一步地，所述气体发生器8与所述智能感温控制装置9的引信连接。

进一步地，所述智能感温控制装置9为红外、温度两种敏感探测触发型装置。

进一步地，所述弹体3及航弹尾翼10均采用玻璃钢材质制作而成。

进一步地，所述灭火剂容纳室4内部装有水系灭火剂。

进一步地，所述气体发生器8与推杆6为联动结构，在气体发生器8内形成高压气体时，其可推动推杆6使得剪切部件2迅速切割密封堵头1，弹体3腔内的水系灭火剂通过喷流嘴形成高速射流，实现在极短的时间内喷洒灭火。

本发明剪切部件2采用类似拉法尔喷管形状的部件，它与气体发生器活塞推杆连接，是头部堵头剪切的执行者。剪切机构2与密封堵头1较薄端面的根部接触，另一端采用螺纹接口与活塞推杆连接，直线运动行程最大为50mm，足够剪切掉密封堵头薄弱端面，并形成较大的水系灭火剂喷撒破口。

本实施涉及到的密封堵头是航弹灌装水系灭火剂的密封装置，在灭火喷撒时被剪切机构快速剪掉堵头端面，便于灭火剂的喷撒。因此，密封堵头即要保证弹体的密封性，不能出现弹内水系灭火剂的渗漏，同时应保证必要的强度，有利于端面快速被机构剪切掉形成喷撒破口。

本实施涉及到的气体发生器是灭火航弹密封堵头、喷撒水系灭火剂的动力装置。它由温感控制装置输出的电点火能量激活。气体发生器被激活后，高压室内的火药气体发生剂迅猛燃烧，使高压室内的压力快速增大，从而使作用在活塞端面的推力随之增大；在活塞推力作用下，活塞杆克服弹簧抗力运动，并带动剪切机构快速剪切航弹头部密封堵头。当活塞向下运动到位后，高压室内气体经过气缸侧孔进入灭火弹内，作用于水系灭火剂，形成高压射流将灭火剂从头部密封塞破口处向外喷撒出去，直接穿过火场上空高温气浪作用在火场表面，最大幅度降低灭火剂分散及蒸发，灭火效率更高。

当发生火灾时，从直升机投放本发明灭火航弹前，先安装电池，由操作人员手动解除保险，使灭火航弹处理待发状态，在火场上空投放灭火航弹后，即进行树冠火探测；当距树冠火40-50m处探测数据达到起爆阀值时，立即激活弹上气体发生器灭火航弹水系灭火剂的喷撒，由智能感温控制装置输出点火信号激活弹上气体发生器，气体发生器内产生大量的高压气体，使之推动活塞向下运动，剪切部件在推杆作用下快速剪切掉头部密封堵头端面；当推杆的活塞运动到限定位置后，气体发生装置的气缸内高压气体从金属套管的管壁气孔排出进入灭火剂容纳室腔体，并形成高压气液混合物，由于气体发生器持续工作且压力较大，从而使弹体内混合物在重力与高压作用下，快速从弹体前端的喷流嘴飞撒出去，快速穿过树冠火表面高温气浪直接作用在树冠火表面，实现高效灭火目的，解决了传统灭火装备灭火剂或水还没有达到树冠火表面即被快速蒸发的难题。

本实施例灭火航弹内装填剂量为25L。灭火剂可以采用自己研发的水系灭火剂，也可兼容市场现有水系灭火剂产品，均有良好的灭火效果，相比传统爆炸分散方式，同类灭火剂灭火效能大幅增加。

本实施涉及到的智能温感控制装置如图4、5所示，其装置的工作原理为：

本发明灭火航弹智能温感控制装置在上电，根据火场信息设定灭火弹最佳工作高度 (一般在火场上空50m左右)并手动解除保险，模块进入自检状态，完成后信号指示灯闪烁提示，投放后温度/红外复合探测模块实时探测火场信息，在距离火场上空100m左右时，温度/红外复合探测模块所探测温度数值迅速变化，信号处理判断电路根据实时变化的温度通过内置的算法实时判断自身与火场中心的距离，在到达最佳工作高度后，信号处理判断模块输出点火信号，气体发生器内部电点火装置工作点燃内部气体烟火药，立即产生大量高压气体。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种用于森林树冠火的灭火航弹，包括弹体(3)及尾部尾翼(10)，所述弹体为空腔体，其特征在于，所述弹体(3)包括密封堵头(1)、剪切部件(2)、气体发生装置(5)、灭火剂容纳室(4)，所述密封堵头(1)与设置在所述灭火剂容纳室(4)顶端的喷流嘴配合连接，所述剪切部件(2)的一端与所述密封堵头(1)的内侧面连接，另一端与推杆(6)的前端连接，所述气体发生装置(5)与灭火剂容纳室(4)通过金属套管隔开，所述推杆(6)的后端与燃烧室(7)的前端连接，所述燃烧室(7)的后端与气体发生装置(5)的气体发生器(8)连接，气体发生器(8)与推杆(6)形成联动结构，使气体发生器(8)形成高压气体时推动推杆(6)以使得剪切部件(2)切割堵头；所述尾部尾翼(10)内设置有智能感温控制装置(9)，所述智能感温控制装置(9)与所述气体发生器(8)连接。

2.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述推杆(6)为可推动式金属弹簧推杆。

3.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述金属套管的管壁上均匀设置气孔，使所述气体发生装置(5)与所述灭火剂容纳室(4)连通。

4.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述气体发生器(8)与所述智能感温控制装置(9)的引信连接。

5.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述智能感温控制装置(9)为红外、温度两种敏感探测触发型装置。

6.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述弹体(3)及尾部尾翼(10)均采用玻璃钢材质制作而成。

7.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述灭火剂容纳室(4)内部装有水系灭火剂。

8.如权利要求1所述的用于森林树冠火的灭火航弹，其特征在于，所述气体发生器(8)与推杆(6)为联动结构，在气体发生器(8)内形成高压气体时，其可推动推杆(6)使得剪切部件(2)迅速切割密封堵头(1)，弹体(3)腔内的水系灭火剂通过喷流嘴形成高速射流，实现在极短的时间内喷洒灭火。