一种遥控式延期空爆灭火球
技术领域
本发明公开了一种遥控式延期空爆灭火球,属于消防特种设备技术领域。
背景技术
目前,对于灭火装置的安全性和灭火效果的设计成为重中之重,球形灭火装置适用于人员难以接近的火灾场合,具有简单、安全的灭火特点。
目前国内外球形灭火装置的触发方式分为主动式和被动式两种。主动触发方式采用延时触发原理,投掷前,将起爆系统的保险装置解除,起爆控制装置开始计时,计时长度一般在设计时就会相应确定,在计时结束后爆炸进行灭火。被动触发方式采用撞击触发原理,灭火装置达到落点后,触发爆炸进行灭火。无论是主动还是被动触发,在实际运用中都存在不足。上述研制的灭火装置都是在地面作用,受地形等因素限制,灭火效果不佳,无法实现大范围的灭火。
目前的消防灭火装备能力与高层建筑的发展严重失衡。消防灭火装备的机动性差,加之周边环境影响等诸多因素,已经成为制约高楼火灾有效扑救的致命缺陷。通常高楼发生火灾时,火势都是向上运动,而一般的灭火装置扔进建筑物后,只能扑灭地面的火焰,而难以有效扑灭地面以上或墙壁以及天花板上的火源,因此其应用受到限制,且灭火效果一般。
发明内容
本发明为解决现有技术的缺陷和不足,提供了一种遥控式延期空爆灭火球,该灭火球可遥控发送动作指令,且可在空中作用,使得灭火效能得到充分发挥,尤其适用于复杂的室内环境。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种遥控式延期空爆灭火球,其特征在于,包括灭火剂存贮装置、抛射装置、分散装置、驱动装置、上壳体、下壳体、强力双面粘和发射模块;
所述灭火剂存贮装置用以提供灭火所需物质,包括超细干粉和基于3D打印技术制作的内部镂空的腔室,腔室材料为塑料,采用超细干粉作为灭火剂,是因为其灭火速率是水系列灭火剂的40倍以上,灭火效率是普通干粉灭火剂的6~10倍,可以在最短的时间内达到最大的灭火效果,采用基于3D打印技术制作的内部镂空的腔室,且腔室材料为塑料材料,是因为3D打印技术是材料堆叠的方式制作零件,内部可以中空,如果用传统的机械加工方式,则需要加工腔室的腔体和腔盖,还要加工螺纹或螺钉孔,实现腔体和腔盖的连接,而利用3D打印技术制作一个内部镂空的腔室就可以等效传统的腔体和腔盖,腔室3D打印完成后,只需开一个小孔,方便往腔室内部注入超细干粉即可,腔室材料选用塑料,便于分散装置爆炸后将超细干粉和腔室炸开,有利于超细干粉分散。
所述抛射装置主要由抛射药盒、延期点火管、接电柱和抛射体构成,抛射药盒主要由双醋粒11、硝基软片和盒体构成,双醋粒11装入盒体内,硝基软片覆盖双醋粒11,接电柱为两个铍青铜圆柱体结构,选用铍青铜是因为其具有良好的导电性和变形延展性,两个接电柱分别连接到延期点火管的引线上,接电柱接电后,为延期点火管提供电能,延期点火管的延期时间为2秒~2.5秒,选用此延期范围的延期点火管是因为灭火球扔进火场后,灭火球会滚动,灭火球从滚动到稳定需要一段时间,经测试本灭火球从滚动到稳定的时间在1.7秒~2秒,此外,火灾救援刻不容缓,需要尽快扑灭火源,防止火灾扩大,因此延期时间也不宜过长,综上分析,选定延期点火管的延期时间为2秒~2.5秒,延期点火管作用后,引爆抛射药盒,抛射药盒为置于抛射装置上的灭火剂存贮装置和分散装置提供动能;
所述分散装置包括两个延期电雷管、黑火药、药盒和推板,推板的形状为“几”形,如此设置,最大限度的利用空间,提高灭火剂贮存装置的质量,材料为孔隙率60%~70%的泡沫铝,分散装置起到缓冲防护作用,防止抛射装置作用时,冲击力冲击灭火剂存贮装置,造成灭火剂存贮装置的损坏,这是因为泡沫铝具有质轻、高比刚度、良好的高阻尼减震性能及冲击能量吸收率,其阻尼性能为金属铝的5~10倍,例如孔隙率为84%的泡沫铝发生50%变形时,可吸收2.5MJ/cm3以上的能量。推板上安装两个延期电雷管,延期电雷管的延期时间为0.28秒~0.32秒,黑火药装入药盒内,置于两个延期电雷管和推板上,并处于灭火剂存贮装置的中部,为灭火剂存贮装置提供分散的动能;
所述驱动装置由信息处理模块、接收模块、纽扣锂电池、温度传感器和本体构成,纽扣锂电池用环氧灌注胶灌封在本体内,为信息处理模块、接收模块和温度传感器供电,当接收模块接收到发射模块发送的启动指令后,接收模块将信息传递给信息处理模块,同时当温度传感器感受到外界温度较高时,温度传感器将信息传输给信息处理模块,在上述两个条件同时具备的条件下,信息处理模块启动延期点火管;
所述上壳体和下壳体通过粘接或者焊接的方式连接在一起,上壳体和下壳体的外形构成圆形,且下壳体的底部不具有圆弧,为光滑的平面,下壳体的底部还具有凹槽,凹槽内放置强力双面粘,强力双面粘的下端面凸出下壳体的底端面,强力双面粘的设置,灭火球在滚动时,强力双面粘碰到地面会立即粘附地面,从而使得灭火球的姿态能快速稳定下来,上壳体和下壳体为灭火球提供强度保护;
所述发射模块与驱动装置中的接收模块相互匹配,用以向接收模块发送指令。
进一步的,灭火球的重心位于下端,处于驱动装置的内部,上壳体和下壳体具有不倒翁特性,使得灭火剂存贮装置在灭火装置运动稳定后处于正上方。
进一步的,所述抛射药盒中的双醋粒11的质量m1与由灭火剂存贮装置和分散装置构成的质量m2的关系为m1=(0.003~0.008)m2,且双醋粒11的质量m1大于4克。如此设置,是根据试验数据,在此质量比范围内,既不浪费双醋粒11,又能确保抛射药盒中的双醋粒11能可靠将灭火剂存贮装置和分散装置推到高空,升空高度在3.5米~5米,升空速度在8米/秒~10米/秒,而一般高层住宅楼房的层高在2.8米,如此设置,根据延期电雷管的延期时间,可保证灭火剂存贮装置在2米~2.6米高空作用,在此高空范围内,灭火效果最好。
进一步的,所述分散装置中的黑火药的质量m3与灭火剂存贮装置的质量m4的关系为0.006m4≤m3≤0.009m4,如此设置,是根据试验数据,在此质量关系范围内,黑火药爆炸后,其爆炸动能能可靠将灭火剂存贮装置在空中进行分散,超过此范围,即使增加黑火药的用量,黑火药的爆炸动能将灭火剂存贮装置在空中分散的效果并没有增加,因此在此范围内的黑火药的用量效果最佳。
进一步的,所述上壳体和下壳体的连接强度低于灭火剂存贮装置的腔室的强度,如此设置,当抛射装置作用后,能可靠将上壳体从下壳体上脱落,从而进一步可靠推动灭火剂存贮装置和分散装置向高空运动。
进一步的,所述信息处理模块为ARM处理器或单片机。
进一步的,所述发射模块和接收模块信息传输方式为Wife、蓝牙、Zigbee中的任意一种无线传输模式。
本发明的工作原理如下:
当某处建筑物发生火灾时,将本灭火球从外面(如窗户或门)扔进发生火灾的建筑物内,由于本灭火球的上壳体和下壳体构成圆形结构,本灭火球在扔进建筑物后,会沿着地面滚动,由于本灭火球的下壳体底部为平面,且灭火球底部设置强力双面粘,上壳体的顶部为圆弧,整个灭火球的结构具有不倒翁的特性,因此灭火球的姿态可快速稳定,且在最终稳定后,灭火球内的灭火剂存贮装置处于上方,驱动装置处于下方。
操作人员通过发射模块给驱动装置中的接收模块发送启动指令,接收模块接到指令后,将信息传递给信息处理模块,同时温度传感器感受到外界温度情况,当信息处理模块接收到接收模块传递的启动指令,同时又接收到温度传感器传递的高温信息时,信息处理模块给延期点火管供电,延期点火管延期时间达到后,引爆抛射药盒中的双醋粒11,双醋粒11作用后,一方面产生动能,推动抛射装置上的分散装置和灭火剂存贮装置向上运动,另一方面,双醋粒11起爆两个延期电雷管,由于上壳体和下壳体的连接强度较弱,分散装置和灭火剂存贮装置向上运动时,推开上壳体,当分散装置、灭火剂存贮装置向上运动时,延期电雷管同时作用,达到延期时间后,延期电雷管引燃黑火药,黑火药爆炸,为灭火剂存贮装置提供分散动能,灭火剂存贮装置中的超细干粉在空中分散,达到灭火效果。
本发明的有益效果如下:
a)通过发射模块和接收模块的设置,可实现远程通信,保证操作人员安全,同时设置温度传感器,保证了灭火球不会出现误判;
b)整个结构具有不倒翁的特性,且设置强力双面粘,使灭火球在运动过程中能快速稳定,且在运动稳定后,灭火剂存贮装置处于正上方,从而使得灭火球可靠的实现抛射运动;
c)设置抛射装置,使得灭火球具有抛射动能,能将灭火剂存贮装置抛射到空中作用,从而使得灭火球的效能得到最大程度的发挥;
d)具有分散装置,可使灭火剂存贮装置在最有效的一定高空中灭火;
e)本发明操作简单,直接扔到火场环境,即可实现自动灭火功能,具有分散性好,弥散性强,灭火效能高等优点。
附图说明
图1为本发明一种遥控式延期空爆灭火球的整体结构组成示意图;
图2为本发明抛射装置的结构组成示意图;
图3为本发明分散装置的结构组成示意图;
图4为本发明驱动装置的组成示意图;
图5为本发明的工作原理图。
图中各数字代表的含义如下:
图1中:1—灭火剂贮存装置、2—抛射装置、3—分散装置、4—驱动装置、5—上壳体、6—下壳体、7—强力双面粘;
图2中:2-1—抛射药盒、2-2—延期点火管、2-3—接电柱、2-4—抛射体;
图3中:3-1—延期电雷管、3-2—黑火药、3-3—药盒、3-4—推板;
图4中:4-1—信息处理模块、4-2—接收模块、4-3—纽扣锂电池、4-4—温度传感器。
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,以下结合附图和具体实施例,对本发明作进一步详细说明。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。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种遥控式延期空爆灭火球的具体实施例,如图1所示,包括灭火剂存贮装置1、抛射装置2、分散装置3、驱动装置4、上壳体5、下壳体6和发射模块7;
所述灭火剂存贮装置1用以提供灭火所需的物质,包括超细干粉1-1和基于3D打印技术制作的内部镂空的腔室1-2,腔室1-2材料为ABS塑料;
所述抛射装置2如图2所示,主要由抛射药盒2-1、延期点火管2-2、接电柱2-3和抛射体2-4构成,抛射药盒2-1主要由双醋粒11、硝基软片和盒体构成,双醋粒11装入盒体内,硝基软片覆盖双醋粒11,双醋粒11的质量m1与由灭火剂存贮装置1和分散装置3构成的质量m2的关系为m1=(0.003~0.008)m2,且双醋粒11的质量m1大于4克,本实施例选取的双醋粒11的质量m1为4.5克,灭火剂存贮装置1和分散装置3构成的质量m2为1.4千克;
接电柱2-3为两个铍青铜圆柱体结构,分别连接到延期点火管2-2的引线上,接电柱2-3固定于本体4-5上,接电柱2-3接电后,为延期点火管2-2提供电能,延期点火管2-2的延期时间为2秒~2.5秒,延期点火管2-2作用后,引爆抛射药盒2-1,抛射药盒2-1为置于抛射装置2上的灭火剂存贮装置1和分散装置3提供动能;
所述分散装置3如图3所示,包括两个延期电雷管3-1、黑火药3-2、药盒3-3和推板3-4,推板3-4的形状为“几”形,材料为孔隙率60%~70%的泡沫铝,分散装置3起到缓冲防护作用,防止抛射装置2作用时,冲击力冲击灭火剂存贮装置1,造成灭火剂存贮装置1的损坏,推板3-4上安装两个延期电雷管3-1,延期电雷管3-1的延期时间为0.28秒~0.32秒,黑火药3-2装入药盒3-3内,黑火药3-2的质量m3与灭火剂存贮装置1的质量m4的关系为0.006m4≤m3≤0.009m4,本实施例优选黑火药2-4的质量m3为8克,灭火剂存贮装置1的质量m4为1.25千克,黑火药3-2和药盒3-3置于两个延期电雷管3-1和推板3-4上,并处于灭火剂存贮装置1的中部,为灭火剂存贮装置1提供分散的动能;
所述驱动装置4的组成关系如图4所示,信息处理模块4-1、接收模块4-2、纽扣锂电池4-3、温度传感器4-4和本体4-5构成,信息处理模块4-1为ARM处理器或单片机,本实施例优选stm32f103单片机,纽扣锂电池4-3用环氧灌注胶灌封在本体4-5内,为信息处理模块4-1、接收模块4-2和温度传感器4-4供电,当接收模块4-2接收到发射模块8发送的启动指令后,接收模块4-2将信息传递给信息处理模块4-1,同时当温度传感器4-4感受到外界温度较高时,温度传感器4-4将信息传输给信息处理模块4-1,在上述两个条件同时具备的条件下,信息处理模块4-1启动延期点火管2-2;
所述上壳体5和下壳体6通过粘接或者焊接的方式连接在一起,上壳体5和下壳体6的外形构成圆形,且下壳体6的底部不具有圆弧,为光滑的平面,下壳体6的底部还具有凹槽,凹槽内放置强力双面粘7,强力双面粘7的下端面凸出下壳体的底端面,上壳体5和下壳体6为整个灭火装置提供强度保护,上壳体5和下壳体6的连接强度低于灭火剂存贮装置1的腔室1-2的强度。
更优的,所述灭火球的重心位于下端,处于驱动装置4的内部,上壳体5和下壳体6具有不倒翁特性,使得灭火剂存贮装置1在灭火装置运动稳定后处于正上方。
更优的,所述发射模块8和接收模块4-2信息传输方式为Wife、蓝牙、Zigbee中的任意一种,本实施例优选Zigbee无线传输模式。
本实施例的工作原理如图5所示,当某处建筑物发生火灾时,将本灭火球从外面(如窗户或门)扔进发生火灾的建筑物内,由于本灭火球的上壳体5和下壳体6构成圆形结构,本灭火球在扔进建筑物后,会沿着地面滚动,由于本灭火球的下壳体6底部为平面,且含有强力双面粘7,上壳体5的顶部为圆弧,且整个灭火球的结构具有不倒翁的特性,因此灭火球的姿态可迅速稳定,且在最终稳定后,灭火球中的灭火剂存贮装置1处于上方,驱动装置4处于下方。
操作人员通过发射模块8给驱动装置4中的接收模块4-2发送启动指令,接收模块4-2接到指令后,将信息传递给信息处理模块4-1,同时温度传感器4-4感受到外界温度情况,当信息处理模块4-1接收到接收模块4-2传递的启动指令,同时又接收到温度传感器4-4传递的高温信息时,信息处理模块4-1给延期点火管2-2供电,延期点火管2-2延期时间达到后,引爆抛射药盒2-1中的双醋粒11,双醋粒11作用后,一方面产生动能,推动抛射装置2上的分散装置3和灭火剂存贮装置1向上运动,另一方面,双醋粒11同时起爆两个延期电雷管3-1,由于上壳体5和下壳体6的连接强度较弱,分散装置3和灭火剂存贮装置1向上运动时,推开上壳体5,当分散装置3、灭火剂存贮装置1向上运动时,延期电雷管3-1同时作用,延期电雷管3-1达到延期时间后,延期电雷管3-1引燃黑火药3-2,黑火药3-2爆炸,为灭火剂存贮装置1提供分散的动能,灭火剂存贮装置1中的超细干粉1-1在空中分散,具有较好的弥散性,灭火效能较高。
本实施例的灭火球的总重为1.6千克,试验效果表明,将本实施例投入火场内,发送动作指令后,现场查看灭火效果,本实施例能将28m3空间内的火源有效扑灭,尤其是屋顶天花板部分通常难以扑灭的地方也被有效扑灭。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。