CN110354417A - 一种森林草原灭火手雷及其应用 - Google Patents

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张晓东
霍平
陈宇峰
冯明
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Abstract

本发明公开了一种森林草原灭火手雷，包括外壳体和引爆物，所述外壳体内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.01kg‑20kg、白磷0.1kg‑100kg。本发明灭火手雷引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用。

Description

一种森林草原灭火手雷及其应用
技术领域
本发明属于消防技术领域，尤其涉及一种森林草原灭火手雷及其应用。
背景技术
森林火灾，特别是大面积森林火灾，被认为是世界性的重大自然灾害之一，它具有发生面广、突发性强、扑救困难等特点。这类火灾一旦蔓延将会造成人畜重大伤亡及巨大财产损失，并使生态环境受到破坏。
在森林灭火方面，尤其是成燎原之势大火和大面积火灾时，到目前为止，现有灭火技术一般主要是干粉、喷水、高压风及砍伐隔离带等传统办法，基本都需要消防员近距离手动灭火，操作灭火器将灭火物质从容器内射出喷向着火区灭火，如果火势猛烈，人体太接近存在着危险性；常规森林灭火方式，由于受地形等环境的影响，无法实现快速高效的灭火，容易复燃；同时，消防人员操作灭火器时劳动强度大，在近距离现场手动灭火时，容易对消防人员造成伤亡。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种森林草原灭火手雷及其应用，尤其适用于成燎原之势大火和大面积火灾及小火的灭火应用中。
本发明采用的技术方案如下：
一种森林草原灭火手雷，包括外壳体和引爆物，所述外壳体内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.01kg-20kg、白磷0.1kg-100kg。
作为一种优选的方式，所述引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入 TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线。
作为一种优选的方式，所述外壳体由轻柔、易碎、爆炸后对人体无伤害的纤维材料制作，如薄铝。
作为一种优选的方式，所述隔热阻燃材料为膨胀石墨、膨胀珍珠岩或无机矿物类材料。
作为一种优选的方式，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 1.5kg-20kg、白磷 40kg-100kg。
作为一种优选的方式，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.3kg-1.5kg、白磷0.5-1kg。
作为一种优选的方式，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.01-0.1kg、白磷 0.1-0.5kg。
灭火原理：灭火手雷内部从内到外主要材料：TNT，白磷，隔热阻燃材料，外壳体；TNT可做成短圆柱状，内部填充引爆物，引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，并用胶封住；保险扣与外壳体外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线，设置引火线燃烧引爆时间超过灭火手雷从投掷到燃烧最底层的时间，实现着火处底层燃烧，底层冲击；TNT外部由薄铝圆筒状包裹，包裹物圆环周围上填充一层厚厚的白磷，白磷周围更大的外部再由薄铝圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料，隔热阻燃材料外用外壳体包裹。
本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质(TNT)和灭火物质(白磷)扔进燃烧火场中，产生强大的冲击波，利用冲击波和灭火物质灭火，灭火手雷可以根据火灾的大小做成不同规格；当灭火手雷投入火中时，引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时 TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用；隔热阻燃材料作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷。
灭火手雷在灭森林草原燎原大火中的应用。本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带及飞机或无人机运送，同时减轻灭火队员劳动强度。
灭火手雷在灭森林草原大火中的应用。本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带及飞机或无人机定点投送或灭火投掷筒投送，同时减轻灭火队员劳动强度。
灭火手雷在灭森林草原小火中的应用。本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带，灭火时可由人工直接投掷，减轻灭火队员劳动强度。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明灭火手雷引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用；
2.本发明灭火手雷重量轻，可通过人工、无人机或飞机快速运输到火灾现场灭火，减轻消防员的劳动强度；无人机或飞机定点投送灭火时，距火场或燃烧点较远把对生命安全危险降到最低点，消除了近距离灭火时，由于风力转向或崩塌造成的人员伤亡；
3.本发明灭火手雷可以实现灭火或者将火势灭小，从而有利于消防人员再次进行扑救，减少对消防人员的伤害；
4.本发明灭火手雷在面对大面积火灾时，不再只是被动等待火灾火势自然减弱，而是强行人工、无人机或飞机快速运输到火灾现场灭火，从而减少资源损失；
5.本发明灭火手雷可全天候进行灭火。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明灭火手雷的结构示意图。
附图标记：1-引爆物，11-雷管，12-引火线，13-保险扣，2-外壳体，3-隔热阻燃材料， 4-白磷，5-TNT。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例1
本发明采用的技术方案如下：
一种森林草原灭火手雷，包括外壳体和引爆物，所述壳体内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT1.5kg-20kg、白磷40kg-100kg；所述引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线；所述外壳体由轻柔、易碎、爆炸后对人体无伤害的纤维材料制作，如薄铝；所述隔热阻燃材料为膨胀石墨、膨胀珍珠岩或无机矿物类材料。
灭火原理：灭火手雷内部从内到外主要材料：TNT，白磷，隔热阻燃材料，外壳体；TNT可做成短圆柱状，内部填充引爆物，引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，并用胶封住；保险扣与外壳体外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线，设置引火线燃烧引爆时间超过灭火手雷从投掷到燃烧最底层的时间，实现着火处底层燃烧，底层冲击；TNT外部圆筒状包裹，包裹物圆环周围上填充一层厚厚的白磷，白磷周围更大的外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料，隔热阻燃材料外用外壳体包裹。
本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质(TNT)和灭火物质(白磷)扔进燃烧火场中，产生强大的冲击波，利用冲击波和灭火物质灭火，灭火手雷可以根据火灾的大小做成不同规格；当灭火手雷投入火中时，引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时 TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用；隔热阻燃材料作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；灭火后可喷水消除现场。
本发明灭火手雷可用于森林草原中灭燎原大火。本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带及飞机或无人机运送，同时减轻灭火队员劳动强度。
实施例2
一种森林草原灭火手雷，包括外壳体和引爆物，所述壳体内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.3kg-1.5kg、白磷0.5kg-1kg；所述引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线；所述外壳体由轻柔、易碎、爆炸后对人体无伤害的纤维材料制作，如薄铝；所述隔热阻燃材料为膨胀石墨、膨胀珍珠岩或无机矿物类材料。
灭火原理：灭火手雷内部从内到外主要材料：TNT，白磷，隔热阻燃材料，外壳体；TNT可做成短圆柱状，内部填充引爆物，引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，并用胶封住；保险扣与外壳体外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线，设置引火线燃烧引爆时间超过灭火手雷从投掷到燃烧最底层的时间，实现着火处底层燃烧，底层冲击；TNT外部圆筒状包裹，包裹物圆环周围上填充一层厚厚的白磷，白磷周围更大的外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料，隔热阻燃材料外用外壳体包裹。
本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质(TNT)和灭火物质(白磷)扔进燃烧火场中，产生强大的冲击波，利用冲击波和灭火物质灭火，灭火手雷可以根据火灾的大小做成不同规格；当灭火手雷投入火中时，引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时 TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用；隔热阻燃材料作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；灭火后可喷水消除现场。
本发明灭火手雷可用于森林草原中灭大火。本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带及飞机或无人机运送，同时减轻灭火队员劳动强度。
实施例3
一种森林草原灭火手雷，包括外壳体和引爆物，所述壳体内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.01-0.1kg、白磷0.1-0.5kg；所述引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线；所述外壳体由轻柔、易碎、爆炸后对人体无伤害的纤维材料制作，如薄铝；所述隔热阻燃材料为膨胀石墨、膨胀珍珠岩或无机矿物类材料。
灭火原理：灭火手雷内部从内到外主要材料：TNT，白磷，隔热阻燃材料，外壳体；TNT可做成短圆柱状，内部填充引爆物，引爆物由雷管、引火线和保险扣组成，所述雷管一端插入TNT内，另一端与引火线连接，所述引火线延伸至外壳体外，并经保险扣扣住，并用胶封住；保险扣与外壳体外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线包括但不限于碰炸引火线、延时引火线，设置引火线燃烧引爆时间超过灭火手雷从投掷到燃烧最底层的时间，实现着火处底层燃烧，底层冲击；TNT外部圆筒状包裹，包裹物圆环周围上填充一层厚厚的白磷，白磷周围更大的外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料，隔热阻燃材料外用外壳体包裹。
本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质(TNT)和灭火物质(白磷)扔进燃烧火场中，产生强大的冲击波，利用冲击波和灭火物质灭火，灭火手雷可以根据火灾的大小做成不同规格；当灭火手雷投入火中时，引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时 TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用；隔热阻燃材料作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷。
本发明灭火手雷可用于森林草原中灭小火。本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带近距离投掷或由机械装置投掷，同时减轻灭火队员劳动强度。
试验例
(1)白磷灭火机理
当灭火手雷投入火中时，引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到草丛树木上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，白磷与氧气反应如下：4P+5O2＝2P2O5
根据质量守恒定律，在已知白磷使用质量的情况下，需要的氧气质量为白磷质量的1.29 倍，且氧气的密度为310mg/L，那么需要氧气的体积(m3)约为白磷质量(kg)的4倍。
表1单个灭火手雷自磷用量与空气中失氧空间的关系图
白磷用量(kg) 空气中失氧空间(m<sup>3</sup>)
0.1 0.4
0.5 2
1 4
2.5 10
15 60
20 80
30 120
40 160
50 200
60 240
70 280
80 320
90 360
100 400
由表1所示可知，当单个灭火雷的白磷用量在0.1kg-0.5kg时，空气中失氧空间约为0.4-2 m3，可用于森林草原中的小火情况中，可以由人工投掷，或由投掷筒于30米外投掷，一方面本发明灭火手雷重量轻，减轻了消防人员的劳动强度，另一方面本发明灭火手雷可远距离投掷灭火，避免了火灾对消防人员的伤害；当单个灭火雷的白磷用量在0.5kg-1kg时，空气中失氧空间约为2-4m3，可用于森林草原中的大火情况中，由飞机或无人机运送，可以将火势消灭或控制在较小范围，有利于消防人员地上灭火时进行扑救，减少火灾对消防人员的伤害；当单个灭火雷的白磷用量在40kg-100kg时，空气中失氧空间约为160-400m3，可用于森林草原中的燎原大火情况中，由飞机或无人机运送，可以将火势控制在较小范围，有利于消防人员地上灭火时进行扑救，减少火灾对消防人员的伤害，如果火灾发现及时，出动及时，1-2个小时即可将燎原大火全部扑灭。
(2)TNT灭火机理
当灭火手雷投入火中时，引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到草丛树木上，TNT炸开造成的巨大的空气冲击波同样可实现灭火作用，根据我国《爆破安全规程GB 6722-2014》规定：露天裸露爆破时，一般爆破炸药量不得大于20kg；爆破震动安全距离计算公式：其中R为爆破震动安全距离；Q为一次所允许起爆的最大装药量或毫秒延期起爆时的单段最大装药量。露天裸露爆破时，空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距离(m)及面积(m2)与单个灭火手雷TNT 用量的关系如表2所示。
表2露天裸露爆破时，空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距离(半径，m)及面积(m2)与单个灭火手雷TNT用量关系
TNT用量(kg) 爆破震动安全距离(m) 受到冲击波的面积(m<sup>2</sup>)
0.01 5.39 91.09
0.05 9.21 266.35
0.10 11.60 422.81
0.30 16.74 879.48
0.60 21.09 1396.08
1.00 25.00 1962.50
1.50 28.62 2571.60
2.50 33.93 3614.96
5.00 42.75 5738.38
6.00 45.43 6480.03
7.00 47.82 7181.39
10.00 53.86 9109.12
12.00 57.24 10286.41
15.00 61.66 11936.32
18.00 65.52 13479.01
20.00 67.86 14459.82
由表2所示可知，当单个灭火雷的TNT用量在0.01-0.1kg时，TNT爆破造成的巨大空气冲击波的面积约为91-423m2，可用于森林草原中的小火情况中，可以由人工投掷，或由投掷筒于30米外投掷，一方面本发明灭火手雷重量轻，减轻了消防人员的劳动强度，另一方面本发明灭火手雷可远距离投掷灭火，避免了火灾对消防人员的伤害；当单个灭火雷的 TNT用量在0.3-1.5kg时，TNT爆破造成的巨大空气冲击波的面积约为880-2572m2，面积较广，可用于森林草原中的大火情况中，由飞机或无人机运送，可以将火势消灭或控制在较小范围，有利于消防人员地上灭火时进行扑救，减少火灾对消防人员的伤害；当单个灭火雷的TNT用量在1.5-20kg时，TNT爆破造成的巨大空气冲击波的面积约为2572-14460m2，面积宽广，可用于森林草原中的燎原大火情况中，由飞机或无人机运送，可以将火势控制在较小范围，有利于消防人员地上灭火时进行扑救，减少火灾对消防人员的伤害，如果火灾发现及时，出动及时，1-2个小时即可将燎原大火全部扑灭。

Claims (7)

1.一种森林草原灭火手雷，其特征在于，包括外壳体和引爆物，所述外壳体内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.01kg-20kg、白磷0.1kg-100kg。
2.根据权利要求1所述的一种森林草原灭火手雷，其特征在于，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 1.5kg-20kg、白磷40kg-100kg。
3.根据权利要求1所述的一种森林草原灭火手雷，其特征在于，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.3kg-1.5kg、白磷0.5-1kg。
4.根据权利要求1所述的一种森林草原灭火手雷，其特征在于，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT 0.01-0.1kg、白磷0.1-0.5kg。
5.一种根据权利要求2所述的灭火手雷在灭森林草原燎原大火中的应用。
6.一种根据权利要求3所述的灭火手雷在灭森林草原大火中的应用。
7.一种根据权利要求4所述的灭火手雷在灭森林草原小火中的应用。
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