CN110237462B - 一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹 - Google Patents

Abstract

一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹。该灭火弹有双层壳体：一层是采用酚醛布管制作的灭火弹主弹体壳体，另一层是采用橡胶制成的灭火剂舱的壳体。灭火弹主弹体壳体炸裂时沿纵向分解，由于材料本身受冲击能力强且主要构成材料为棉布，因此相较金属壳体安全系数更高，即使受冲击炸裂其碎片也不会对被困人员造成二次伤害。位于灭火剂舱壳体内的灭火剂，在药柱点火后产生的气体的作用下弥散开来，经试验单枚灭火弹灭火剂弥散面积可达25m²，灭火剂残留为5％，因此使用灭火剂舱壳体能有效增强灭火剂的弥散效果并减少灭火剂残留。本发明能够很好地解决现存消防灭火弹在爆炸时弹片四溅会存在安全隐患和由于灭火剂弥散性不良导致无法有效灭火的痛点问题。

Description

一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹

技术领域

本发明属于灭火弹技术领域，具体涉及一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹。

背景技术

随着我国城市现代化的建设，高层建筑不断增加，一旦发生火灾，如果依靠传统的消防云梯车实施灭火救援，不仅受到楼层高度限制无法触及着火点，还存在云梯车开不进狭窄道路、灭火不精准等问题，可见传统的消防灭火方式已远不能满足当前城市高层建筑消防需要。

基于上述现状，机动灵活、操作简单、安全可靠以及可实现“察灭一体化”的高层建筑消防灭火无人机应运而生，现有的与之相配的消防灭火弹多通过壳体爆炸喷洒灭火剂来进行灭火，如果灭火弹壳体过硬，在其爆炸时碎片飞溅会对被困人员造成二次伤害；如果灭火弹壳体太脆，又会使灭火剂弥散效果差。因此，要在保证被困人员人身安全的同时提高灭火剂弥散性，从而实现高效灭火。

申请号为201610892816.9的发明创造中提出一种无人机载灭火弹。该发明创造重点阐述在原有的灭火弹基础上增设了对锥形弹头的支撑结构可以保护灭火介质，强化破甲效果，支撑管内设有火药管，在点火引线引爆内置火药后，灭火介质会随强气流播撒出来。此方法采用火药引爆灭火弹安全性不足，且爆炸后弹体会随强气流飞溅，对被困人员来说存在安全隐患。

申请号为201610930267.X的发明创造中提出了一种基于空中抛洒模式的灭火弹。该发明创造重点阐述了灭火弹破窗后延时爆炸抛洒灭火剂的理念，即保证灭火弹到达着火中心时点火爆炸。采用灭火弹点火爆炸的方式来播撒灭火剂，灭火剂堆积现象严重，弥散效果不良，且爆炸后弹体碎片飞溅，对被困人员会存在安全隐患。

申请号为201810756972.1的发明创造中提出一种投射式灭火弹、灭火弹发射装置及消防无人机。该发明提供了一种设有阻挡器的灭火弹，在灭火弹撞碎玻璃后，弹体被展开的阻挡器阻碍，使灭火弹无法整体进入到室内，只有头部进入火场被引爆从而喷出灭火剂，避免了灭火弹对室内人员的直接冲击。但此种方法携带灭火剂剂量非常少，弥散效果及灭火性能不足。

发明内容

为克服现有消防灭火弹技术中存在的爆炸时弹片四溅存在安全隐患，以及由于灭火剂弥散性不良导致无法有效灭火等的不足，本发明提出了一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹。

本发明包括破窗器、灭火弹主弹体、微型火箭发动机、底部托板、延时点火器。所述破窗器位于该机载灭火弹的前端，通过弹体头锥安装在灭火弹主弹体的端面。在该灭火弹主弹体另一端的端面安装有微型火箭发动机。底部托板位于所述灭火弹主弹体内，并处于该灭火弹主弹体安装有微型火箭发动机一端。在该底部托板的内端面安装有药柱；在该底部托板的中心孔内安装有密封塞；延时点火器嵌装在该底部托板外端面中心的凹槽内。所述微型火箭发动机为灭火弹的动力装置，安装在所述灭火弹主弹体的后端，为灭火弹提供动能。

所述破窗器包括破窗撞针、二次破窗撞杆、二次撞击底板和弹体头锥。其中，所述弹体头锥锥段的后端套装在灭火弹主弹体中的前连接盖的小直径段的外圆周上，并使该弹体头锥锥段的端面与该前连接盖大直径段的端面贴合。所述破窗撞针的一端通过螺纹嵌入所述弹体头锥等径段的中心孔内，并使该破窗撞针的内端面与位于该弹体头锥内的二次破窗撞杆的一个端面粘连，该二次破窗撞杆的另一端经螺纹嵌入所述二次撞击底板的中心孔内。所述二次撞击底板嵌入弹体头锥后端槽内，并使该二次撞击底板的外圆周表面与弹体头锥的最大内圆周表面之间贴合。所述弹体头锥后端与前连接盖使用螺纹连接。

所述破窗撞针由撞针等径段和撞针锥段组成。其中撞针锥段的锥顶处为头部，该头部钝化处理；所述撞针锥段的锥度为87°。该破窗撞针的等径段直径小于撞针锥段的最大直径处，在该撞针锥段与撞针等径段的衔接处形成该破窗撞针的定位面。在该破窗撞针的外圆表面加工有防滑纹。

所述弹体头锥由头锥等径段和头锥锥段组成。所述头锥等径段的内径与所述破窗撞针等径段的外径相同。所述头锥锥段的锥度为87°，该头锥锥段大直径端的内表面为等径的圆柱面，该圆柱面的直径与二次破窗撞杆的大直径圆柱面的直径相同。

所述灭火弹主弹体包括灭火剂舱、前连接盖、后连接盖、壳体和导轨滑块。其中，装填有灭火剂的灭火剂舱位于所述壳体内。前连接盖安装在该壳体的前端端口上，并使位于该前连接盖内端面的定位凸台嵌入所述壳体内表面与灭火剂舱前端面定位止口处的外圆周表面之间的凹槽内，使该前连接盖的内圆周表面与所述灭火剂舱的前端面定位止口处的外圆周表面贴合，使该前连接盖的外圆周表面与所述灭壳体端口处的内圆周表面贴合。后连接盖安装在该壳体的后端端口上，并使该后连接盖内端表面的定位凸台嵌入所述壳体内表面与该底部托板外表面之间的凹槽内，使该前后接盖的内圆周表面与所述底部托板外端定位止口处的外圆周表面贴合，使该后连接盖的外圆周表面与所述灭壳体端口处的内圆周表面贴合。在该壳体两端的外圆周表面固定有两段导轨滑块，并使所述两段导轨滑块与该壳体的中心线空间平行；所述两段导轨滑块宽度方向的中心线空间重合。

所述灭火剂舱包括灭火剂舱壳体堵盖、灭火剂舱壳体、底部托板、密封塞、药柱、灭火剂、延时点火器和引信。所述灭火剂舱的壳体采用橡胶制成。所述灭火剂舱壳体堵盖位于该灭火剂舱壳体前端的孔口内，并使该灭火剂舱壳体堵盖外圆周表面的定位止口与该灭火剂舱壳体的前端面定位止口相互嵌合。所述底部托板安装在该灭火剂舱壳体的后端端口上，并使该底部托板的插口插入该灭火剂舱壳体后端即承口内，使二者的圆周表面贴合；所述底部托板的插口外侧垂直边缘面与该灭火剂舱壳体后端端面贴合。在所述底部托板的中心孔内安装有密封塞；在该底部托板外端面的凹槽内安放有延时点火器；药柱位于该底部托板的内端面中心处，并将所述引信装入所述药柱的中心与该密封塞的中心，将二者固连。

所述微型火箭发动机包括后盖、前接头、发动机壳体、喷管座和药柱。其中，通过所述后盖与所述灭火弹主弹体的后连接盖固连。所述前接头通过螺纹安装在该发动机壳体的前端口，并将该前接头的前端与所述后盖后端面中心的盲孔螺纹配合。所述喷管座通过螺纹安装在该发动机壳体的后端口。药柱位于所述发动机壳体内，并使该药柱通过点火线与位于前接头的后端中心空腔内的发动机点火药包相连。所述前接头一端端面中心有用于安放发动机点火药包的盲孔；该盲孔两侧对称的分布有两个螺栓孔，用于固定药槽堵盖28。安装时，使位于该盲孔内的发动机点火药包的点火线穿过所述药槽堵盖中心的通孔与药柱相连。

喷管座为拉瓦尔喷管。喷管座内孔包括收缩段、扩张段和喉段，其中：收缩段为内敛的锥段，其大孔径端与该喷管座的前端孔口的等径过渡段衔接，小孔径端与喉段的一端衔接；该收缩段的锥度为90°，轴向长度为4.5mm。所述扩张段为外扩的锥段，该扩张段的小孔径端与所述喉段的另一端衔接，该扩张段的大孔径口位于该喷管座尾端端面；该扩张段的锥度为24°，轴向长度为40mm。所述扩张段的小孔径与收缩段的大孔径相同。所述位于收缩段与扩张段之间的喉段为等径段。该喉段的轴向长度为2mm。

本发明提供了一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹；该灭火弹有双层壳体：一层是该灭火弹主弹体的壳体，采用酚醛布管材料；另一层为灭火剂舱的灭火剂舱壳体。所述灭火弹主弹体壳体炸裂时通常沿纵向分解为几大块，由于材料本身受冲击能力强且主要构成材料为棉布，因此相较金属安全系数高，即使受冲击炸裂其碎片也不会对被困人员造成二次伤害。所述灭火剂舱的灭火剂舱壳体内填装有灭火剂，在药柱点火后产生的气体的作用下该灭火剂弥散开来，经试验单枚灭火弹灭火剂弥散面积可达25m²，灭火剂残留为5％，因此使用灭火剂舱壳体能有效增强灭火剂的弥散效果并减少灭火剂残留。综上所述，该灭火弹能够很好地解决现存消防灭火弹在爆炸时弹片四溅会存在安全隐患和由于灭火剂弥散性不良导致无法有效灭火的痛点问题。

附图说明

图1为本发明的机载灭火弹的轴测图；

图2为图1的剖视图；

图3为破窗器的爆炸图；

图4为破窗器的结构示意图；

图5为灭火弹主弹体的三维视图；

图6为灭火弹主弹体的爆炸图；

图7为灭火弹主弹体的结构示意图；

图8为灭火剂舱的三维视图；

图9为灭火剂舱的爆炸图；

图10为灭火剂舱的结构示意图；

图11为微型火箭发动机的三维视图；

图12为微型火箭发动机的爆炸图；

图13为微型火箭发动机的结构示意图；

图14为前接头的三维视图；

图15为前接头的右视图；

图16为前接头的结构示意图；

图17为喷管座的三维视图；

图18为喷管座的左视图；

图19为喷管座的结构示意图。

图中：1.破窗器；2.灭火弹主弹体；3.灭火剂舱；4.微型火箭发动机；5.破窗撞针；6.二次破窗撞杆；7.二次撞击底板；8.弹体头锥；9.前连接盖；10.后连接盖；11.壳体；12.导轨滑块；13.灭火剂舱壳体堵盖；14.灭火剂舱壳体；15.底部托板；16.密封塞；17.药柱；18.后盖；19.前接头；20.发动机壳体；21.喷管座；22.药柱；23.垂尾；24.平尾；25.灭火剂；26.延时点火器；27.引信；28.药槽堵盖。

具体实施方式

本实施例是一种机载的采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，包括破窗器1、灭火弹主弹体2、灭火剂舱3和微型火箭发动机4。

所述破窗器1位于该机载灭火弹的前端，通过弹体头锥8安装在灭火弹主弹体2的端面。在该灭火弹主弹体另一端的端面安装有微型火箭发动机4。灭火剂25填充在所述灭火剂舱3内。所述灭火剂舱位于灭火弹主弹体2的壳体11内。

底部托板15位于所述灭火弹主弹体内，并处于该灭火弹主弹体安装有微型火箭发动机一端。在该底部托板15的内端面的轴线安装有药柱17；在该底部托板15的中心孔内安装有密封塞16；延时点火器26嵌装在该底部托板15外端面中心的凹槽内。后连接盖10安装在该灭火弹主弹体2的后端面处，后盖18安装在所述后连接盖10的外端面。

所述破窗器1包括破窗撞针5、二次破窗撞杆6、二次撞击底板7和弹体头锥8。其中，所述弹体头锥8锥段的后端通过螺纹套装在灭火弹主弹体2中的前连接盖9的小直径段的外圆周上，并使该弹体头锥8锥段的端面与该前连接盖9大直径段的端面贴合。所述破窗撞针5的一端通过螺纹嵌入所述弹体头锥8等径段的中心孔内，并使该破窗撞针5的内端面与位于该弹体头锥8内的二次破窗撞杆6的一个端面粘连，该二次破窗撞杆6的另一端经螺纹嵌入所述二次撞击底板7的中心孔内。所述二次撞击底板7嵌入弹体头锥8后端槽内，并使该二次撞击底板7的外圆周表面与弹体头锥的最大内圆周表面之间贴合。所述弹体头锥8后端与前连接盖9使用螺纹连接。

所述破窗撞针5为回转体，采用45号钢制成。该破窗撞针由撞针等径段和撞针锥段组成。其中撞针锥段的锥顶处为头部，该头部钝化处理；所述撞针锥段的锥度为87°。该破窗撞针5的等径段直径小于撞针锥段的最大直径处，在该撞针锥段与撞针等径段的衔接处形成该破窗撞针5的定位面。在该破窗撞针的外圆表面加工有防滑纹路，以防止破窗撞针5与玻璃间发生打滑，影响破窗。

所述弹体头锥8为壳体，由头锥等径段和头锥锥段组成。所述头锥等径段的内径与所述破窗撞针5等径段的外径相同。所述头锥锥段的锥度为87°，该头锥锥段大直径端的内表面为等径的圆柱面，该圆柱面的直径与二次破窗撞杆6的大直径圆柱面的直径相同。

所述前连接盖9为圆形板。该前连接盖9与所述弹体头锥8锥段的最大外径相同。该前连接盖的一个端面有径向凸出的环形凸块，该环形凸块的外径与所述弹体头锥8的圆柱面的直径相同，形成了弹体头锥的定位止口。在该前连接盖的另一个端面有径向凸出的环形凸块，该环形凸块的内径与灭火剂舱3一端端面的定位块的外径相同，形成了灭火剂舱3的定位止口，该环形凸块的外径与灭火弹主弹体4的内径相同，形成了灭火弹主弹体4的定位止口。

所述灭火弹主弹体2包括灭火剂舱3、前连接盖9、后连接盖10、壳体11和导轨滑块12。所述壳体11为采用酚醛布管制成的空心圆柱状。其中，装填有灭火剂25的灭火剂舱3位于所述壳体11内。前连接盖9通过螺纹安装在该壳体的前端端口上，并使位于该前连接盖内端面的定位凸台嵌入所述壳体11内表面与灭火剂舱3前端面定位止口处的外圆周表面之间的凹槽内，使该前连接盖的内圆周表面与所述灭火剂舱的前端面定位止口处的外圆周表面贴合，使该前连接盖的外圆周表面与所述灭壳体端口处的内圆周表面贴合。后连接盖10通过螺纹安装在该壳体的后端端口上，并使该后连接盖内端表面的定位凸台嵌入所述壳体11内表面与该底部托板15外表面之间的凹槽内，使该前后接盖的内圆周表面与所述底部托板外端定位止口处的外圆周表面贴合，使该后连接盖的外圆周表面与所述灭壳体端口处的内圆周表面贴合。在该壳体两端的外圆周表面分布有两段导轨滑块12，并使所述两段导轨滑块与该壳体的中心线空间平行；所述两段导轨滑块12宽度方向的中心线空间重合。所述导轨滑块12均通过螺栓固定在该壳体11上。

所述灭火剂舱3包括灭火剂舱壳体堵盖13、灭火剂舱壳体14、底部托板15、密封塞16、药柱17、灭火剂25、延时点火器26和引信27组成。所述灭火剂舱的壳体为灭火剂舱壳体14。所述灭火剂舱壳体堵盖13位于该灭火剂舱壳体前端的孔口内，并使该灭火剂舱壳体堵盖外圆周表面的定位止口与该灭火剂舱壳体的前端面定位止口相互嵌合。所述底部托板15安装在该灭火剂舱壳体14的后端端口上，并使该底部托板15的插口插入该灭火剂舱壳体14后端即承口内，使二者的圆周表面贴合；所述底部托板15的插口外侧垂直边缘面与该灭火剂舱壳体后端端面贴合。在所述底部托板的中心孔内安装有密封塞16；在该底部托板外端面的凹槽内安放有延时点火器26；药柱17位于该底部托板的内端面中心处，并将引信装入所述药柱17的中心与该密封塞16的中心，将二者固连。

所述微型火箭发动机4为灭火弹的动力装置，安装在所述灭火弹主弹体2的后端，为灭火弹提供动能。所述微型火箭发动机包括后盖18、前接头19、发动机壳体20、喷管座21、药柱22、垂尾23和平尾24。其中，通过所述后盖18与所述灭火弹主弹体的后连接盖10固连。所述前接头19通过螺纹安装在该发动机壳体20的前端口，并将该前接头的前端与所述后盖18后端面中心的盲孔螺纹配合。所述喷管座21通过螺纹安装在该发动机壳体20的后端口。药柱22位于所述发动机壳体20内，并使该药柱22通过点火线与位于前接头19的后端中心空腔内的发动机点火药包相连。所述平尾24水平的对称固定在该发动机壳体的两侧外圆周上，并处于该发动机壳体横截面圆的水平对称面上；所述垂尾23有两个，垂直的固定在该发动机壳体的上下外圆周上；所述平尾与垂尾之间的夹角为90°。

所述发动机壳体20采用ABS材料，所述垂尾23和平尾24均采用塑料制成。

所述前接头19为回转体。在该前接头19一端端面中心有用于安放发动机点火药包的盲孔；该盲孔两侧对称的分布有两个螺栓孔，用于固定药槽堵盖28。安装时，使位于该盲孔内的发动机点火药包的点火线穿过所述药槽堵盖中心的通孔与药柱22相连。

喷管座21为拉瓦尔喷管。喷管座21内孔包括收缩段、扩张段和喉段，其中：收缩段为内敛的锥段，其大孔径端与该喷管座的前端孔口的等径过渡段衔接，小孔径端与喉段的一端衔接；该收缩段的锥度为90°，轴向长度为4.5mm。所述扩张段为外扩的锥段，该扩张段的小孔径端与所述喉段的另一端衔接，该扩张段的大孔径口位于该喷管座尾端端面；该扩张段的锥度为24°，轴向长度为40mm。

所述扩张段的小孔径与收缩段的大孔径相同。

所述位于收缩段与扩张段之间的喉段为等径段。该喉段的轴向长度为2mm。

本实施例中的喷管座21内孔的前半部由大变小向中间收缩，经过喉段之后又由小变大向外扩张至箭底。药柱22引燃后，气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过喉段后由该内孔的后半部逸出。

Claims (6)

1.一种采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，其特征在于，包括破窗器、灭火弹主弹体、微型火箭发动机、底部托板、延时点火器；所述破窗器位于机载灭火弹的前端，通过弹体头锥安装在灭火弹主弹体的端面；在该灭火弹主弹体另一端的端面安装有微型火箭发动机；底部托板位于所述灭火弹主弹体内，并处于该灭火弹主弹体安装有微型火箭发动机一端；在该底部托板的内端面安装有药柱；在该底部托板的中心孔内安装有密封塞；延时点火器嵌装在该底部托板外端面中心的凹槽内；所述微型火箭发动机为灭火弹的动力装置，安装在所述灭火弹主弹体的后端，为灭火弹提供动能；灭火剂舱包括灭火剂舱壳体堵盖、灭火剂舱壳体、底部托板、密封塞、药柱、灭火剂、延时点火器和引信；所述灭火剂舱的壳体采用橡胶制成；

所述底部托板的插口外侧垂直边缘面与该灭火剂舱壳体后端端面贴合；在所述底部托板的中心孔内安装有密封塞；在该底部托板外端面的凹槽内安放有延时点火器；药柱位于该底部托板的内端面中心处，并将所述引信装入所述药柱的中心与该密封塞的中心，将二者固连。

2.如权利要求1所述采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，其特征在于，所述破窗器包括破窗撞针、二次破窗撞杆、二次撞击底板和弹体头锥；所述破窗撞针的一端通过螺纹嵌入所述弹体头锥等径段的中心孔内，并使该破窗撞针的内端面与位于该弹体头锥内的二次破窗撞杆的一个端面粘连，该二次破窗撞杆的另一端经螺纹嵌入所述二次撞击底板的中心孔内；所述二次撞击底板嵌入弹体头锥后端槽内，并使该二次撞击底板的外圆周表面与弹体头锥的最大内圆周表面之间贴合；所述弹体头锥后端与前连接盖使用螺纹连接。

3.如权利要求2所述采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，其特征在于，所述破窗撞针由撞针等径段和撞针锥段组成；所述撞针锥段的锥度为87°；该破窗撞针的等径段直径小于撞针锥段的最大直径处，在该撞针锥段与撞针等径段的衔接处形成该破窗撞针的定位面。

4.如权利要求2所述采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，其特征在于，所述弹体头锥由头锥等径段和头锥锥段组成；所述头锥锥段的锥度为87°，该头锥锥段大直径端的内表面为等径的圆柱面，该圆柱面的直径与二次破窗撞杆的大直径圆柱面的直径相同。

5.如权利要求1所述采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，其特征在于，前接头为回转体；在该前接头一端端面中心有用于安放发动机点火药包的盲孔；该盲孔两侧对称的分布有两个螺栓孔，用于固定药槽堵盖；安装时，使位于该盲孔内的发动机点火药包的点火线穿过所述药槽堵盖中心的通孔与药柱相连。

6.如权利要求1所述采用柔性内胆的硬壳式灭火弹，其特征在于，喷管座为拉瓦尔喷管；喷管座内孔包括收缩段、扩张段和喉段，该收缩段的锥度为90°，轴向长度为4.5mm；所述扩张段的锥度为24°，轴向长度为40mm；所述扩张段的小孔径与收缩段的大孔径相同；所述位于收缩段与扩张段之间的喉段为等径段；该喉段的轴向长度为2mm。

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