CN110404206A - 一种用于城市建筑火灾的灭火手雷 - Google Patents

一种用于城市建筑火灾的灭火手雷 Download PDF

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张晓东
冯明
霍平
陈宇峰
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Abstract

本发明公开了一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，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TNT和灭火剂，所述灭火剂为白磷或干粉。本发明灭火手雷可适用于有生命体及无生命体的城市建筑火灾中，由引爆物点燃TNT爆炸，TNT被引爆后能将白磷或干粉以极大的爆发力喷射形成雾状散开到着火建筑物上，其中白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，干粉的粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火，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

一种用于城市建筑火灾的灭火手雷
技术领域
本发明属于消防技术领域，尤其涉及一种用于城市建筑火灾的灭火手雷。
背景技术
当今世界，城市高层建筑火灾、大型仓库火灾、油库火灾、危险品仓库火灾等类火灾层出不穷。无情的大型火灾正以其不可预见性和巨大的破坏性威胁着国家及人民的财产和生命安全。
城市建筑火灾多发于城市地区，受道路通行和楼层的限制，消防人员难以深入火场，消防车辆在到达着火区域后，消防人员需要对现场环境进行火场侦查、着火点预判等，现在阶段基本是采取人工操作，对于人员数量需求、作业操作水平都提出了更高的要求；同时，消防人员操作灭火器材时劳动强度大，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，本发明提供一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，分别适用于有生命体及无生命体的城市建筑火灾中实现高效快速灭火。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，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，所述灭火物置于外壳体内部中心并与引爆物相连通，所述灭火物包含TNT和灭火剂，所述灭火剂为白磷或干粉。
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 0kg-0.01kg、白磷0.1kg-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 0kg-0.01kg、干粉0.1kg-1kg。
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。
灭火原理：灭火手雷内部从内到外主要材料：TNT，灭火剂，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)和灭火剂(白磷或干粉)扔进燃烧火场中，产生强大的冲击波，利用冲击波和灭火剂灭火，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被引爆后能将白磷或干粉以极大的爆发力喷射形成雾状散开喷射到着火建筑物上，其中白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，干粉的粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火；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；进一步的，若在有生命体的城市高楼进行灭火时，为防止白磷燃烧氧气，造成生命体损伤，灭火手雷的灭火剂需使用干粉；对于无生命体的城市高楼进行灭火时，可使用白磷；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或干粉提前爆破；外壳体为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带或灭火投掷筒投送及飞机或无人机运送，同时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被引爆后能将白磷或干粉以很大的爆发力喷射形成雾状散开到着火建筑物上，其中白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，干粉的粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火，同时TNT炸开造成的很大的空气冲击波同样可实现灭火作用；
2.本发明灭火手雷若在有生命体的城市高楼进行灭火时，为防止白磷燃烧氧气，造成生命体损伤，灭火手雷的灭火剂采用干粉进行灭火，对于无生命体的城市高楼进行灭火时，使用白磷进行灭火，能够实现耗氧的同时，冲击波可快速灭火，灭火迅速、效果好；
3.本发明灭火手雷重量轻，可通过人工、灭火投掷筒投送或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；
4.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；
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-灭火剂，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
一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，包括外壳体2和引爆物1，所述外壳体2内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料3，所述灭火物置于外壳体2中心并与引爆物1相连通，所述灭火物包含TNT5和白磷，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT5 0.01kg、白磷0.5kg；所述引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，所述外壳体2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3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：TNT5，白磷，隔热阻燃材料3，外壳体2；TNT5可做成短圆柱状，内部填充引爆物1，引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，并用胶封住；保险扣13与外壳体2外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，设置引火线12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；TNT5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，白磷周围更大的再由薄铝外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料3，隔热阻燃材料3外用外壳体2包裹。
对于无生命体的城市高楼进行灭火时，本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质TNT5和灭火剂4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1点燃TNT5爆炸，TNT5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着火建筑物上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时TNT5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3作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体2为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带或灭火投掷筒投送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
一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，包括外壳体2和引爆物1，所述外壳体2内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料3，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物1相连通，所述灭火物包含TNT5和干粉，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT5 0.005kg、干粉1kg；所述引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，所述外壳体2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3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：TNT5，干粉，隔热阻燃材料3，外壳体2；TNT5可做成短圆柱状，内部填充引爆物1，引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，并用胶封住；保险扣13与外壳体2外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，设置引火线12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；TNT5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，白磷周围更大的再由薄铝外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料3，隔热阻燃材料3外用外壳体2包裹。
对于有生命体的城市高楼进行灭火时，本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质TNT5和灭火剂4干粉扔进燃烧火场中，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1点燃TNT5爆炸，TNT5被引爆后能将干粉以极大的爆发力喷射将粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火，同时TNT5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3作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体2为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带或灭火投掷筒投送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
一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，包括外壳体2和引爆物1，所述外壳体2内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料3，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物1相连通，所述灭火物包含TNT5和白磷，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT5 0.005kg、白磷1kg；所述引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，所述外壳体2由轻柔、易碎、爆炸后对人体无伤害的纤维材料制作，如簿铝，所述隔热阻燃材料3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：TNT5，白磷，隔热阻燃材料3，外壳体2；TNT5可做成短圆柱状，内部填充引爆物1，引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，并用胶封住；保险扣13与外壳体2外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，设置引火线12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；TNT5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，白磷周围更大的再由薄铝外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料3，隔热阻燃材料3外用外壳体2包裹。
对于无生命体的城市高楼进行灭火时，本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质TNT5和灭火剂4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1点燃TNT5爆炸，TNT5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着火建筑物上，白磷散开自燃燃烧氧气实现灭火，同时TNT5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3作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体2为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带或灭火投掷筒投送及飞机或无人机运送，同时减轻灭火队员劳动强度。
实施例4
一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，包括外壳体2和引爆物1，所述外壳体2内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料3，所述灭火物置于壳体中心并与引爆物1相连通，所述灭火物包含TNT5和干粉，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT5 0.01kg、干粉0.05kg；所述引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，所述外壳体2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3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：TNT5，干粉，隔热阻燃材料3，外壳体2；TNT5可做成短圆柱状，内部填充引爆物1，引爆物1由雷管11、引火线12和保险扣13组成，所述雷管11一端插入TNT5内，另一端与引火线12连接，所述引火线12延伸至外壳体2外，并经保险扣13扣住，并用胶封住；保险扣13与外壳体2外表面紧贴，以确保使用安全；所述引火线12包括但不限于碰炸引火线12、延时引火线12，设置引火线12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；TNT5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，白磷周围更大的再由薄铝外部圆筒状包裹，包裹物周围缠包隔热阻燃材料3，隔热阻燃材料3外用外壳体2包裹。
对于有生命体的城市高楼进行灭火时，本发明灭火手雷是将能产生冲击能量的物质TNT5和灭火剂4干粉扔进燃烧火场中，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1点燃TNT5爆炸，TNT5被引爆后能将干粉以极大的爆发力喷射将粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火，同时TNT5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3作用是爆炸之前用于隔温隔热防止白磷提前自燃；外壳体2为圆形或椭圆形，方便人手持时投掷；本发明灭火手雷重量轻，方便人员携带或灭火投掷筒投送及飞机或无人机运送，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着火建筑物上，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单个灭火手雷白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
由表1所示可知，当单个灭火雷的白磷用量在0.1kg-1kg时，空气中失氧空间约为0.4-4m3，可用于无生命体的城市建筑灭火中，可防止白磷燃烧氧气，造成生命体损伤；灭火手雷可以由人工投掷，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；也可由飞机或无人机运送，可以将火势控制在较小范围后，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，1-1.5个小时即可将火灾全部扑灭。
(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着火建筑物上，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>)
0.001 2.50 19.63
0.005 4.27 57.38
0.01 5.39 91.09
由表2所示可知，当单个灭火手雷的TNT用量在0-0.01kg时，TNT爆破造成的巨大空气冲击波的面积约为0-91m2，可用于城市建筑灭火中，灭火手雷可以由人工投掷，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；若灭火手雷制作成较大规格则可或由飞机或无人机运送，可以将火势控制在较小范围后，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，1-1.5个小时即可将燎原大火全部扑灭。

Claims (6)

1.一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，其特征在于，包括外壳体(2)和引爆物(1)，所述外壳体(2)内部从内到外依次填充有灭火物、隔热阻燃材料(3)，所述灭火物置于外壳体(2)内部中心并与引爆物(1)相连通，所述灭火物包含TNT(5)和灭火剂(4)，所述灭火剂(4)为白磷或干粉。
2.根据权利要求1所述的一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，其特征在于，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT(5)0kg-0.01kg、白磷0.1kg-1kg。
3.根据权利要求1所述的一种用于城市建筑火灾的灭火手雷，其特征在于，所述灭火物包含如下重量百分比的组分：TNT(5)0kg-0.01kg、干粉0.1kg-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，所述引爆物(1)由雷管(11)、引火线(12)和保险扣(13)组成，所述雷管8#(11)一端插入TNT(5)内，另一端与引火线(12)连接，所述引火线(12)延伸至外壳体(2)外，并经保险扣(13)扣住，所述引火线(12)包括但不限于碰炸引火线(12)、延时引火线(12)。
5.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，所述外壳体(2)由轻柔、易碎、爆炸后对人体无伤害的纤维材料制作。
6.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，所述隔热阻燃材料(3)为膨胀石墨、膨胀珍珠岩或无机矿物类材料。
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