CN111521072A - 一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹，采用无火工品的气固混合火箭发动机作为飞行动力装置，头锥与壳体段件、气固混合发动机螺纹连接，使灭火火箭弹结构简单。壳体段件采用非金属材料，并在壳体段件内壁沿轴线方向均布多条爆破槽，起爆后可使壳体从薄弱爆破槽处开裂，灭火剂抛撒均匀。气固混合火箭发动机可远距离、快速、准确地将灭火剂抛撒装置投送到火源上，实施远距离有效灭火。灭火火箭弹通过定位电路板控制电磁阀，发动机内的高压气体能够准时进入壳体段件内，使壳体段件破裂而抛撒灭火剂。灭火火箭弹的动力装置不涉及火工品，在制造、装配、贮存、运输和使用过程中安全性高；且制造成本低廉，生产效率高。

Description

一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹

技术领域

本发明涉及固混合火箭发动机设计技术，具体地说，涉及一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹。

背景技术

在火灾中，森林火灾和高层建筑物火灾往往对自然环境、人类生存和财产安全造成极大损失和威胁。由于火灾附近温度高，消防人员以及高压水枪难以抵达火灾中心位置，导致无法及时有效灭火；此外，对于森林火灾而言，火场面积大，无法快速对一片范围内进行及时灭火作业；对于高层建筑火灾而言，火灾现场环境复杂，消防人员和灭火剂因楼层高度高而无法抵达，且在灭火过程中往往造成消防人员人身安全受到威胁。

专利201220695056.X“一种森林灭火火箭弹”，该灭火火箭弹主要由引信、灭火装置、弹身结构件、固体火箭发动机和尾翼组成，其中引信主要由定高引信电路板、定时引信电路板和电源组成；灭火装置通过转接件与固体火箭发动机连接，转接件外套装气流整形罩，尾翼固定于固体火箭发动机尾部。弹身壳体两端、中心管利用前堵盖和后堵盖密封，组成灭火剂容积，在前堵盖和后堵盖之间安装有多根拉杆，在中心管内安装有抛撒药体，前堵头上的灌注孔利用灌口螺盖密封，导线穿过中空拉杆与火箭发动机进行电气连接。由于固体火箭发动机为火工品，存在易燃易爆等危险性，采用固体火箭发动机为动力装置导致该灭火火箭弹在贮存、运输及使用过程存在危险，且固体推进剂价格高，导致该灭火火箭弹成本高。此外，采用火炸药管爆破产生高压气体使得弹壳体破裂而抛撒灭火剂，该爆破装置中的火炸药爆破管安定性差，导致灭火火箭弹的灭火装置贮存、运输和使用过程安全性差。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹，采用无火工品的气固混合火箭发动机作为飞行动力装置，将灭火剂抛撒装置投送到火源上，从而实施远距离有效灭火。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括头锥、尾翼、喷管、灭火装置和气固混合发动机，灭火装置两端部分别与头锥和气固混合发动机螺纹连接，尾翼依发动机壳体圆心等角度周向分布位于气固混合发动机的后部，其特征在于所述灭火装置包括灭火剂灌口螺盖、前封头、中心杆、壳体段件、灭火剂、电磁阀、定位电路板、定时电路板和电池，所述壳体段件为圆筒状，两端部有内螺纹，壳体段件两端与前封头和发动机前端盖螺纹连接，壳体段件壁上均布有多条爆破槽，壳体段件内填充灭火剂，头锥与前封头螺纹连接，电池固定在头锥内，所述前封头和发动机前端盖中心部位开有同轴中心孔，前封头中心孔的上部开有灭火剂加注口，灭火剂灌口螺盖与灭火剂加注口螺纹配合密封，发动机前端盖中心孔的上部开有螺孔用于安装电磁阀，所述中心杆为中空薄壁结构，两端部分别有内螺纹和外螺纹，中心杆一端通过螺母固定在前封头中心孔上，另一端与发动机前端盖上的火花塞外壳螺纹连接，火花塞导线穿过中心杆与火花塞连接，另一端与定时电路板连接，定时电路板和定位电路板固定在前封头上，定时电路板、定位电路板分别与电池相连，且电磁阀控制导线一端与定位电路板相连，另一端穿过中心杆与电磁阀连接；

所述气固混合发动机包括发动机前端盖、火花塞、发动机壳体、高压气体、推进剂、喷管，所述发动机壳体为一侧端的台阶面相连成一体的两个同心圆柱筒体结构，且在内部圆柱筒体前端设有凹形凸台，铝箔片位于发动机壳体内部圆柱筒体前端凹形凸台内，发动机壳体另一侧端为有内螺纹敞口，发动机壳体敞口端与发动机前端盖螺纹连接，且发动机前端盖与发动机壳体、铝箔片组合成高压气腔室，高压气腔室内充高压气体；电磁阀与发动机壳体内连通，并由定位电路板控制其通断；工作时定位电路板控制火花塞点火后，铝箔片破裂，高压气体与推进剂燃烧产生推力；通过定位电路板控制电磁阀打开，高压气体进入壳体段件内，壳体段件爆破槽开裂，灭火剂随之抛撒至火点。

所述壳体段件采用非金属材料；灭火剂为干粉灭火剂。

有益效果

本发明提出的一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹，采用无火工品的气固混合火箭发动机作为飞行动力装置，头锥与壳体段件、气固混合发动机螺纹连接，使灭火火箭弹结构简单。壳体段件采用非金属材料，并在壳体段件内壁沿轴线方向均布多条爆破槽，起爆后可使壳体从薄弱爆破槽处开裂，灭火剂抛撒均匀。气固混合火箭发动机可远距离、快速、准确地将灭火剂抛撒装置投送到火源上，实施远距离有效灭火。灭火火箭弹通过定位电路板控制电磁阀，发动机内的高压气体能够准时进入壳体段件内，使壳体段件破裂而抛撒灭火剂。灭火火箭弹的动力装置不涉及火工品，在制造、装配、贮存、运输和使用过程中安全性高；且制造成本低廉，生产效率高。

灭火火箭弹的动力装置气固混合火箭发动机以高压空气为氧化剂，含石蜡燃料为固体药柱，以纳米碳粉和火花塞为点火装置，灭火火箭弹的动力装置不涉及火工品，灭火火箭弹在制造、装配、贮存、运输和使用过程中安全性高。

灭火火箭弹采用气固混合火箭发动机，通过定位电路板控制电磁阀，发动机内的高压空气能够准时进入弹壳体内，使弹壳体破裂而抛撒灭火剂，而无需在弹壳体内设置爆破管，提高灭火火箭弹的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹作进一步详细说明。

图1为本发明基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹结构示意图。

图2为本发明基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹左视图。

图3为本发明基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹右视图。

图4为图1中A处局部放大图。

图5为图1中B处局部放大图。

图6a、图6b为本发明的前封头剖视图和主视图。

图7a、图7b为本发明的前端盖剖视图和主视图。

图中

1.头锥 2.电池 3.定时电路板 4.前封头 5.壳体段件 6.中心杆 7.发动机前端盖8.火花塞 9.发动机壳体 10.尾翼 11.喷管 12.推进剂 13.高压气体 14.电磁阀15.灭火剂 16.灭火剂灌口螺盖 17.定位电路板 18.电磁阀控制导线 19.火花塞导线20.螺母21.铝箔片

具体实施方式

本实施例是一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹。

参阅图1～图7b，本实施例基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹，由头锥1、尾翼10、喷管、灭火装置和气固混合发动机组成；其中，灭火装置两端部分别与头锥1和气固混合发动机通过M82×1.5螺纹连接。尾翼10依发动机壳体圆心等角度周向分布位于气固混合发动机的后部。

灭火装置包括灭火剂灌口螺盖16、前封头4、中心杆6、壳体段件5、灭火剂15、电磁阀14、定位电路板17、定时电路板3和电池2。壳体段件5为圆筒状，两端部有内螺纹，壳体段件5两端与前封头4和发动机前端盖7螺纹连接。壳体段件5采用非金属材料制作，该壳体段件壁上均布有四条爆破槽，壳体段件5内填充灭火剂，头锥1与前封头4通过M82×1.5螺纹连接，电池2固定在头锥内。前封头4和发动机前端盖7中心部位开有同轴中心孔，前封头4中心孔的上部开有灭火剂加注口，灭火剂灌口螺盖16与灭火剂加注口螺纹配合密封，发动机前端盖7中心孔的上部开有螺孔用于安装电磁阀14。中心杆6为中空薄壁结构，中心杆6两端部分别加工有内螺纹和外螺纹，中心杆一端通过螺母固定在前封头中心孔上，另一端与发动机前端盖上的火花塞外壳螺纹连接。本实施例中，中心杆6外径为8mm，内径为4mm，在前封头4上加工有中心孔，其孔径为4mm，中心杆6通过螺母20固定在前封头4上，其螺母为M8×1.5.在前封头4上开有一个灭火剂加注口，加注口加工有M12×1.5的内螺纹，灭火剂15从加注口灌入后通过灭火剂灌口螺盖16封装。

火花塞导线19穿过中心杆内腔与火花塞连接，另一端与定时电路板3连接，定时电路板3与电池2相联接，定时电路板3和定位电路板17固定在前封头上，定时电路板3、定位电路板17分别与电池2相连，且电磁阀控制导线18与定位电路板17相连，另一端穿过中心杆与电磁阀14连接。

气固混合发动机包括发动机前端盖7、火花塞8、发动机壳体9、高压气体13、推进剂12和喷管11；发动机壳体9为一侧端的台阶面相连成一体的两个同心圆柱筒体结构，且在内部圆柱筒体前端设有凹形凸台，铝箔片21位于发动机壳体内部圆柱筒体前端凹形凸台内，发动机壳体另一侧端为有内螺纹敞口，发动机壳体敞口端与发动机前端盖7螺纹连接，且发动机前端盖7与发动机壳体、铝箔片21组合成高压气腔室，高压气腔室内充高压气体13。电磁阀14与发动机壳体内连通；并由定位电路板控制其通断。工作时定位电路板控制火花塞8点火后，铝箔片21破裂，高压气体13与推进剂12燃烧产生推力；通过定位电路板17控制电磁阀14打开，高压气体13进入壳体段件5内，壳体段件5爆破槽开裂，灭火剂15随之抛撒至火点。

灭火火箭弹制作

壳体段件5采用非金属材料制作，弹壳体5采用外径为100mm，内径为80mm，长度为350mm的聚氯乙烯管制作，其内壁上均布加工四条薄弱爆破槽。灭火剂为干粉灭火剂。

发动机前端盖7与发动机壳体9通过M90×1.5螺纹连接。圆柱形腔体内放置燃料药柱12，燃料药柱12材料为含石蜡燃料，其形状为圆管状，内径为30mm，外径为50mm，长度为150mm。燃料药柱12前端通过厚度为2mm的铝箔21与高压空气13隔开，燃料药柱12后端通过喷管11固定。喷管12与发动机壳体9连接。尾翼10共有4片，沿圆周方向直接固定在发动机壳体9的末端。

灭火火箭弹工作过程

灭火火箭弹通过多管火箭炮发射器发射后，定时电路板控制固液混合发动机点火工作，当灭火火箭弹到达预先设定的灭火点位置，定位电路板控制电磁阀，并将其打开，气固混合火箭发动机的高压空气进入弹壳体并将其壳体从薄弱爆破槽冲破，灭火剂随之抛撒至火点，从而实现灭火。

灭火火箭弹制造、存储、运输和使用安全，以无火工品气固混合火箭发动机为动力装置，并通过气固混合火箭发动机的高压气体冲破弹壳体，实现灭火火箭弹无火工品飞行及灭火剂抛撒。

Claims (2)

1.一种基于气固混合火箭发动机的灭火火箭弹，包括头锥、尾翼、喷管、灭火装置和气固混合发动机，灭火装置两端部分别与头锥和气固混合发动机螺纹连接，尾翼依发动机壳体圆心等角度周向分布位于气固混合发动机的后部，其特征在于:所述灭火装置包括灭火剂灌口螺盖、前封头、中心杆、壳体段件、灭火剂、电磁阀、定位电路板、定时电路板和电池，所述壳体段件为圆筒状，两端部有内螺纹，壳体段件两端与前封头和发动机前端盖螺纹连接，壳体段件壁上均布有多条爆破槽，壳体段件内填充灭火剂，头锥与前封头螺纹连接，电池固定在头锥内，所述前封头和发动机前端盖中心部位开有同轴中心孔，前封头中心孔的上部开有灭火剂加注口，灭火剂灌口螺盖与灭火剂加注口螺纹配合密封，发动机前端盖中心孔的上部开有螺孔用于安装电磁阀，所述中心杆为中空薄壁结构，两端部分别有内螺纹和外螺纹，中心杆一端通过螺母固定在前封头中心孔上，另一端与发动机前端盖上的火花塞外壳螺纹连接，火花塞导线穿过中心杆与火花塞连接，另一端与定时电路板连接，定时电路板和定位电路板固定在前封头上，定时电路板、定位电路板分别与电池相连，且电磁阀控制导线一端与定位电路板相连，另一端穿过中心杆与电磁阀连接；

所述气固混合发动机包括发动机前端盖、火花塞、发动机壳体、高压气体、推进剂、喷管，所述发动机壳体为一侧端的台阶面相连成一体的两个同心圆柱筒体结构，且在内部圆柱筒体前端设有凹形凸台，铝箔片位于发动机壳体内部圆柱筒体前端凹形凸台内，发动机壳体另一侧端为有内螺纹敞口，发动机壳体敞口端与发动机前端盖螺纹连接，且发动机前端盖与发动机壳体、铝箔片组合成高压气腔室，高压气腔室内充高压气体；电磁阀与发动机壳体内连通，并由定位电路板控制其通断；工作时定位电路板控制火花塞点火后，铝箔片破裂，高压气体与推进剂燃烧产生推力；通过定位电路板控制电磁阀打开，高压气体进入壳体段件内，壳体段件爆破槽开裂，灭火剂随之抛撒至火点。

2.根据权利要求1所述的固体火箭发动机药柱固定装置，其特征在于:所述壳体段件采用非金属材料；灭火剂为干粉灭火剂。

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