CN105536182A

CN105536182A - 气动力消防炮

Info

Publication number: CN105536182A
Application number: CN201610066823.3A
Authority: CN
Inventors: 苏珂; 唐灿杰; 蒋怡枫; 卫鹏鹏
Original assignee: Qilu University of Technology
Current assignee: Qilu University of Technology
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2016-05-04

Abstract

本发明的气动力消防炮，包括炮筒、支架和底座，所述的炮筒包括外筒，外筒内设有内筒，所述的内筒和外筒均为圆柱形腔体结构，外筒和内筒之间设有密封的气室，所述气室的后端设有连通气室和外界的第一进气口，气室前端设有连通气室和外界的第二进气口，气室内设有环绕内筒的环形活塞，位于第一进气口和环形活塞之间的内筒壁上设有气道，内筒内设有推盘，推盘上设置有消防弹，推盘底部的前端通过连杆与环形活塞固接，连杆可以沿着内筒下端的滑道自由移动，所述推盘的后端设有密封盖；所述炮筒的中部设有与气室连通的气动阀门作为击发装置。本发明便于搬运，可以通过高压、低压气体实现装弹、击发、退弹过程，操作简单，适合大规模推广应用。

Description

气动力消防炮

技术领域

本发明涉及消防器具，尤其涉及一种专门针对国内中大型高层建筑火灾的气动力消防炮。

背景技术

价格低廉的灭火器作为消灭初期火灾的忠诚卫士，在我国得到了极为广泛的应用，在保障高层民用建筑消防安全中同样功不可没。但是在应付高层大型火灾方面，灭火器却很难发挥它的作用，由于高层大火以及安全问题，消防人员很难在灭火楼层内进行消防工作，为了保障安全，楼层外部灭火才是关键。目前市面上存在许多灭火产品，大体可分为传统灭火器、灭火剂、灭火毯、高压水枪、消防车等5大类。目前我们的高压水枪、高射水炮最多射至50米高的楼层，也就是说，如果火灾发生在50米高以上的楼层，就只能利用建筑内的消防设施进行灭火了。众所周知，建筑内灭火存在极大的安全隐患，万一火势控制不好，消防员的安全很难得到保障。

发明内容

为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种气动力消防炮，利用高压气体通过高层建筑消防炮将装有超细干粉灭火剂的灭火弹发射至高层建筑起火部位。灭火弹进入火场后，通过碰撞墙壁或者温度传感器触发起爆，灭火剂弥散后淹没整个起火空间，达到灭火的目的。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：气动力消防炮，包括炮筒、支架和底座，所述的炮筒通过支架与底座固接，所述的炮筒包括外筒，外筒内设有内筒，所述的内筒和外筒均为圆柱形腔体结构，外筒和内筒之间设有密封的气室，所述气室的后端设有连通气室和外界的第一进气口，气室前端设有连通气室和外界的第二进气口，气室内设有环绕内筒的环形活塞，位于第一进气口和环形活塞之间的内筒壁上设有气道，内筒内设有推盘，推盘上设置有消防弹，推盘底部的前端通过连杆与环形活塞固接，且所述的连杆可以沿着内筒下端的滑道自由移动，所述推盘的后端设有密封盖；所述炮筒的中部设有与气室连通的气动阀门作为击发装置。

进一步的，所述的气动力消防炮还包括激光测距仪，所述的激光测距仪通过固定架固接在炮筒一侧，且激光测距仪的中轴线与炮筒的中轴线平行。

进一步的，所述的气动力消防炮还包括控制装置，所述的控制装置包括单片机和位移传感器，所述的位移传感器、激光测距仪和、电动推杆的控制电机分别与单片机连接，位移传感器用于测量炮筒前端和底座的距离，从而计算判断炮筒与底座的角度。

进一步的，所述炮筒外侧套置有散热装置。

进一步的，所述的支架为电动推杆，可以任意调节炮筒与底座的角度，调整角度0-90度之间。

进一步的，所述的底座的下端设有支腿，所述支腿通过螺栓与底座连接，因此可以调整支腿的方向，从而更加牢固的插入地面或卡接在固定孔中。

进一步的，所述的消防弹包括壳体，所述壳体内部从前端向后端一次设置有风帽、引信、承压座、中心爆管和密封圈，所述中心爆管的两侧设置有灭火剂。

进一步的，所述消防弹壳体外部的前端设有温度传感器，引信处设有点火器，温度传感器与点火器电连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明结构精密，体型小巧，便于搬运，可以通过高压、低压气体实现装弹、击发、退弹过程，操作简单，适合大规模推广应用。

2、设置了激光测距装置和控制装置，激光测距装置可以测量计算着火点与炮筒的距离，为精确射击提供数据基础，控制装置可以计算炮弹发射到着火点的初速度和角度，从而将炮弹快速、准确的发射到着火点。

3、利用电动推杆作为支架，实现炮筒角度的调节，增加实际使用的高度范围。

4、设置了可调节的支腿，通过调整支腿的角度，可以根据地形的需要，将消防炮牢固的固定在地面上。

5、炮弹采用两种引爆方式，主引爆方式为撞击引爆，备用方式为温度测量引爆，一般情况下，炮弹受到的撞击力大于设定值时，炮弹内部的引信会自动点火，引爆炮弹，当遇到特殊情况导致炮弹未撞击引爆时，温度传感器会感应到温度，温度超过一定数值时，温度传感器向点火器发射信号，点燃引信，引爆炮弹，保证炮弹在任何情况下都能有效引爆。

附图说明

图1是本发明炮筒的外观主视结构示意图；

图2是本发明炮筒的外观主视结构示意图；

图3是本发明炮筒的部分剖视结构示意图；

图4是本发明的炮弹结构示意图；

图中：1炮筒，11外筒，12内筒，13气室，14第一进气口，15第二进气口，16环形活塞，17气道，18推盘，19密封盖，110气动阀门，2支架，3底座，31支腿，4消防弹，41壳体，42风帽，43引信，44承压座，45中心爆管，46密封圈，47灭火剂，48温度传感器，5激光测距装置，51固定架，6散热装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施进行说明，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图4所示的气动力消防炮，包括炮筒、支架和底座，所述炮筒外侧套置有散热装置，所述的炮筒通过支架与底座固接，所述的炮筒包括外筒，外筒内设有内筒，所述的内筒和外筒均为圆柱形腔体结构，外筒和内筒之间设有密封的气室，所述气室的后端设有连通气室和外界的第一进气口，气室前端设有连通气室和外界的第二进气口，气室内设有环绕内筒的环形活塞，位于第一进气口和环形活塞之间的内筒壁上设有气道，内筒内设有推盘，推盘底部的前端通过连杆与环形活塞固接，且所述的连杆可以沿着内筒下端的滑道自由移动，所述推盘的后端设有密封盖；所述炮筒的中部设有与气室连通的气动阀门作为击发装置；所述的气动力消防炮还包括激光测距仪，所述的激光测距仪通过固定架固接在炮筒一侧，且激光测距仪的中轴线与炮筒的中轴线平行；所述的气动力消防炮还包括控制装置，所述的控制装置包括单片机和位移传感器，所述的位移传感器、激光测距仪和、电动推杆的控制电机分别与单片机连接，位移传感器用于测量炮筒前端和底座的距离，从而计算判断炮筒与底座的角度；所述的底座的下端设有支腿，所述支腿通过螺栓与底座连接，因此可以调整支腿的方向，从而更加牢固的插入地面或卡接在固定孔中。推盘上设置有消防弹，所述的消防弹包括壳体，所述壳体内部从前端向后端一次设置有风帽、引信、承压座、中心爆管和密封圈，所述中心爆管的两侧设置有灭火剂，所述消防弹壳体外部的前端设有温度传感器，引信处设有点火器，温度传感器与点火器电连接。

该消防炮的操作方法为：

第一步：利用测距装置测量炮筒与着火点的距离。测距装置利用的原理为激光测距，激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点往一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示D＝ct/2。式中：D是测站点A、B两点间距离；C是光在大气中传播的速度；t是光往返A、B一次所需的时间。

第二步：计算需要的充气体积和发射角度。计算过程如下：

1)计算气体体积

设刚开始抽满气室，则V＝0.8*(3.14*0.0432)＝0.04644688m³

温度为15℃T＝15+273＝288℃

代入公式

lnV1/0.004644688＝[8*22.4*(L2+H2)]/2*H*0.004644688*

8314*288＝[8.056(L2+H2)]/H

则e^{[8.056(L2+H2)]}/H＝V1/0.004644688

V1＝0.004644688*e^{[8.056(L2+H2)]}/H

其中：V-V1即为压缩的体积,充入气体的体积；V是气室体积；V1是压缩后的体积；M是炮弹的质量；g是重力加速度；Vm是标准体积(等于22.4L)；T是开氏温度；e是自然常数(约为2.71828)；R是气压常数(等于8.314Pa*m3/mol*KK是T的单位)；L是发射器距离着火点的水平距离；H是发射器距离着火点的竖直高度。

2)计算炮弹速度

设炮弹的初速度为v

则水平方向：v水＝vcosA＝vL/(L2+H2)1/2

竖直方向：v竖＝vsinA＝vH/(L2+H2)1/2

则t＝L*((L2+H2)1/2)/vL＝((L2+H2)1/2)/v

竖直方向到达目标位置时v竖＝0a＝-g

则0＝vH/(L2+H2)1/2-g*((L2+H2)1/2)/v

vH/(L2+H2)1/2＝g((L2+H2)1/2)/v

v2H＝g(L2+H2)

v＝[g(L2+H2)/H]1/2

v是炮弹离开炮筒时的初速度；

v水是初速度v水平方向分解的速度；

v竖是初速度v竖直方向分解的速度；

L是发射器距离着火点的水平距离；

H是发射器距离着火点的竖直高度；

t为炮弹由发射器到达着火点的时间；

a是炮弹运动的加速度；

g是重力加速度。

3)计算炮筒角度

设炮管与水平角度为A

tanA＝H/L

A＝arctanH/L

其中：L是发射器距离着火点的水平距离；H是发射器距离着火点的竖直高度。

第三步：装填消防弹。将消防弹放入推盘中，然后通过第一进气口向气室内注入低压气体，低压气体推动环形活塞前移，从而带动与之相连的推盘前进至击发位置，完成装弹过程。

第四步：发射消防弹，根据计算好的气体体积数值，沿着第一进气口向气室内注入高压气体，高压气体通过内筒壁上的气道进入内筒，当气压值超过一定数值是，气动阀门打开，炮弹在高压气体推动下发射到起火点。

第五步：灭火。消防弹进入房屋内后会与墙壁、地面等发生撞击，从而触发引信发生爆炸，将灭火剂洒出，扑灭火源。如果撞击力度不够大，温度传感器内设有数值比较器，测量到的温度数值超过数值比较器内的设定值后，向点火器发出信号，点燃引信使炮弹爆炸。

第六步：继续发射。如果火源未扑灭，且发射位置未发生变化，只需要重复步骤3-5即可，如果发射位置发生变化，需要重复步骤1-5，直到灭火为止。

上述步骤中的计算过程，可以由控制装置中的单片机来实现。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.气动力消防炮，其特征在于，包括炮筒、支架和底座，所述的炮筒通过支架与底座固接，所述的炮筒包括外筒，外筒内设有内筒，所述的内筒和外筒均为圆柱形腔体结构，外筒和内筒之间设有密封的气室，所述气室的后端设有连通气室和外界的第一进气口，气室前端设有连通气室和外界的第二进气口，气室内设有环绕内筒的环形活塞，位于第一进气口和环形活塞之间的内筒壁上设有气道，内筒内设有推盘，推盘上设置有消防弹，推盘底部的前端通过连杆与环形活塞固接，且所述的连杆可以沿着内筒下端的滑道自由移动，所述推盘的后端设有密封盖；所述炮筒的中部设有与气室连通的气动阀门作为击发装置。

2.根据权利要求1所述的气动力消防炮，其特征在于，所述的气动力消防炮还包括激光测距仪，所述的激光测距仪通过固定架固接在炮筒一侧，且激光测距仪的中轴线与炮筒的中轴线平行。

3.根据权利要求1或2所述的气动力消防炮，其特征在于，所述的气动力消防炮还包括控制装置，所述的控制装置包括单片机和位移传感器，所述的位移传感器、激光测距仪和、电动推杆的控制电机分别与单片机连接，位移传感器用于测量炮筒前端和底座的距离，从而计算判断炮筒与底座的角度。

4.根据权利要求3所述的气动力消防炮，其特征在于，所述炮筒外侧套置有散热装置。

5.根据权利要求4所述的气动力消防炮，其特征在于，所述的支架为电动推杆，可以任意调节炮筒与底座的角度，调整角度0-90度之间。

6.根据权利要求5所述的气动力消防炮，其特征在于，所述的底座的下端设有支腿，所述支腿通过螺栓与底座连接，因此可以调整支腿的方向，从而更加牢固的插入地面或卡接在固定孔中。

7.根据权利要求1所述的气动力消防炮，其特征在于，所述的消防弹包括壳体，所述壳体内部从前端向后端一次设置有风帽、引信、承压座、中心爆管和密封圈，所述中心爆管的两侧设置有灭火剂。

8.根据权利要求7所述的气动力消防炮，其特征在于，所述消防弹壳体外部的前端设有温度传感器，引信处设有点火器，温度传感器与点火器电连接。