CN114432625A - 一种远距离精确制导灭火弹 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种远距离精确制导灭火弹，涉及消防类应急装备技术领域。该远距离精确制导灭火弹，包括灭火舱与分别径向连接在其两端的探测导引舱、导航控制舱，所述探测导引舱的内部设置依次连接的导引头支架、导引头，所述导引头支架的外侧设置有引信，并且引信通过引信支架连接在所述灭火舱的一端面。解决了机载灭火弹射程短、不具备精确制导能力的问题，实现可由无人机、直升机以及有人机挂载，能够对森林、草原、化工园区、油田背景的早期着火点进行精确灭杀，避免火势扩大，具有火情位置侦查要求低、作用距离远、发射后不管、灭火范围大、精确灭火、储存寿命长、操作使用简便、载机适用种类多、成本低、易于扩展的特点。

Description

一种远距离精确制导灭火弹

技术领域

本发明涉及消防类应急装备技术领域，具体为一种远距离精确制导灭火弹。

背景技术

精确制导技术是一种按照一定规律控制兵器航行方向、姿态、高度和速度，引导其战斗部准确攻击目标的技术，其技术核心是精确引导和精确控制技术，该技术的研究重点是各类高精度末制导技术(包括主动、半主动、被动)中的信息获取与处理技术，涉及图像处理与匹配、模式识别、合成孔径、多传感器数据融合等多种理论和技术，常用的制导方式有自主式制导、遥控式制导、寻的制导、全球定位制导，以及复合制导等几大类。

中国专利申请号CN202011478736.1公开了一种增程式机载灭火弹，包括灭火弹体，灭火弹发射后推动灭火弹体运动的增程推动部，以及用于灭火弹从发射仓中发射的发射助推部；灭火弹体、增程推动部和发射助推部前后依次拆卸的连接在一起。通过引燃助推发射药储存舱中的助推发射药，将灭火弹从发射仓中出发射出去，使得灭火弹反应更加迅速，同时采用增程发动机作为飞行动力，增加了灭火弹的射程，使得灭火弹能够更加快速、准确的命中目标区域，可以远距离针对高层建筑进行灭火，在火情较小时及时扑灭火焰，避免消防员靠近火灾现场，有效保护消防员的生命安全。可搭载在小型无人机上使用，无需大型设备辅助，可以大规模装备，降低了使用成本，具有很高的实用性。

目前，机载灭火弹一般采用垂直投放方式，且射程短、不具备精确制导能力，需要在火情上空投放，对载机的安全性有一定的威胁，同时对火源的探测定位精度要求很高(一般需要米级定位精度)，灭火弹投放后因受风等因素影响不能精确跟踪火源从而不能准确命中火源，灭火使用效果较差。国内还没有真正意义上的机载低成本远距离精确制导灭火弹。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种远距离精确制导灭火弹，解决了机载灭火弹射程短、不具备精确制导能力的问题，实现可由无人机、直升机以及有人机挂载，在装订火点的粗略位置(经度、纬度、高程)条件下载机挂载投放后自主导航并精确识别跟踪火源精确灭火，该灭火弹能够对森林、草原、化工园区、油田背景的早期着火点进行精确灭杀，避免火势扩大，具有火情位置侦查要求低、作用距离远、发射后不管、灭火范围大、精确灭火、储存寿命长、操作使用简便、载机适用种类多、成本低、易于扩展的特点，经过适应性改进也可兼顾城市灭火。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种远距离精确制导灭火弹，包括灭火舱与分别径向连接在其两端的探测导引舱、导航控制舱，所述探测导引舱的内部设置依次连接的导引头支架、导引头，所述导引头支架的外侧设置有引信，并且引信通过引信支架连接在所述灭火舱的一端面；

所述灭火舱包括灭火舱舱体、开舱机构压盖、开舱机构、穿舱电缆管、加注口盖、快拆翼体、翼锁销、吊耳、灭火剂，所述开舱机构压盖的一侧连接在所述灭火舱舱体的一端，所述开舱机构压盖的中部连接有所述开舱机构，所述开舱机构的外侧贯穿所述灭火剂的内部并连接在所述灭火舱舱体的另一端面，所述加注口盖螺纹设置在所述灭火舱舱体的前面一端，所述穿舱电缆管的一端连接在所述灭火舱舱体的一端面，所述穿舱电缆管的另一端连接在所述灭火舱舱体的另一端面，所述快拆翼体通过所述翼锁销连接在所述灭火舱舱体的外侧面，所述吊耳设置在所述灭火舱舱体的外侧面，所述灭火剂设置在所述灭火舱舱体的内侧，所述灭火舱舱体的一端面板上分别连接有所述导引头支架和引信支架；

所述导航控制舱包括导航控制舱舱体和设置在所述导航控制舱舱体上的舵系统、与载机电气接口、导航控制一体机、遥测天线、测试接口、接地柱、遥测单元、电池，所述导航控制一体机的电缆贯穿所述穿舱电缆管与导引头、引信电性连接，所述导航控制一体机电性连接所述遥测天线、与载机电气接口、测试接口、遥测单元、电池、舵系统，所述电池用于通过电路为需要用电的设备进行供电。

优选的，所述灭火舱的两端分别通过舱段对接螺钉连接探测导引舱与导航控制舱。

优选的，所述引信包括引信探测器、引信控制器，所述引信支架包括引信探测器支架、引信控制器支架，所述导引头支架的两侧分别设置有所述引信探测器支架和所述引信控制器支架，所述引信探测器支架的顶部设置有所述引信探测器，所述引信控制器支架的顶部设置有所述引信控制器。

优选的，所述吊耳的数量为两个，并且两个所述吊耳的间距为355.6mm。

优选的，所述快拆翼体和所述翼锁销的数量均为两组，且两组所述快拆翼体与所述翼锁销呈镜像分布在所述灭火舱舱体的外侧面，两组所述快拆翼体均与水平面成4°夹角。

优选的，所述舵系统包括舵片和舵机，所述舵机均匀分布在所述导航控制舱舱体的内部，所述舵片均匀分布在所述导航控制舱舱体的外部，并且通过所述舵机能够控制所述舵片，所述舵片与水平面夹角40°。

优选的，所述加注口盖的一侧设置有密封垫。

优选的，所述探测导引舱的前端设置有通孔，所述导引头的镜头露出所述探测导引舱的前端通孔。

优选的，所述引信的传爆药与所述开舱机构的药面对齐。

工作原理：导弹接收到载机装订的火点粗略位置信息(经度、纬度和高程)以及发射命令后，电池激活给导弹供电，导航控制一体机和舵系统(舵机和舵片)按照惯性导航+卫星导航的模式开始导弹的制导控制飞行，引导导弹朝火直至行，满足中末制导交班条件(距离火点1.5km左右)并在末段将导弹调整至垂直下降弹道模式，导引头开始探测火点并精确跟踪火点，引导导弹精确跟踪火点到满足引信探测条件(距离火点高度15m左右)时引信开始探测导弹距火点高度，当引信探测到距离火点5m左右时引爆开舱机构抛洒灭火剂实现精确灭火。

本发明提供了一种远距离精确制导灭火弹。具备以下有益效果：

1、本发明通过灭火舱与分别径向连接在其两端的探测导引舱、导航控制舱组成灭火弹，这种导弹成本低、可扩展性好，通过更换不同尺寸的探测导引舱、灭火舱舱体和导航控制舱舱体能够形成不同重量和体积的精确制导灭火弹(如50kg、200kg甚至500kg等)，其技术指标已超出国内同类产品所能达到的先进性能，能够适应森林、草原、化工园区、油田背景的灭火要求，经过适应性改进也可兼顾城市灭火需要。

2、本发明通过灭火舱舱体上安装的开舱机构压盖、开舱机构、穿舱电缆管、加注口盖、快拆翼体、翼锁销、吊耳、灭火剂，灭火弹响应速度快，灭火弹装置装载在无人机、直升机上，可实现远程控制，发生火情后能迅速响应并实施精准投掷，达到及时处理火情的目的。

3、本发明通过导引头采用红外成像/可见光导引头，采用捷联非制冷长波凝视体制/大面阵可见光体制覆盖范围广，引信采用微波/毫米波近炸引信，可根据需要装配不同剂量的灭火剂，精确制导灭火弹的射程大，覆盖范围广，适用于远距离，复杂地形的灭火，具有完备的信息反馈和控制功能，综合性能优良。

4、本发明通过导航控制舱舱体和设置在导航控制舱舱体上的舵系统、与载机电气接口、导航控制一体机、遥测天线、测试接口、接地柱、遥测单元、电池，导航控制一体机的电缆贯穿穿舱电缆管与导引头、引信电性连接，解决了机载灭火弹射程短、不具备精确制导能力的问题，实现可由无人机、直升机以及有人机挂载，在装订火点的粗略位置(经度、纬度、高程)条件下载机挂载投放后自主导航并精确识别跟踪火源精确灭火，该灭火弹能够对森林、草原、化工园区、油田背景的早期着火点进行精确灭杀，避免火势扩大，具有火情位置侦查要求低、作用距离远、发射后不管、灭火范围大、精确灭火、储存寿命长、操作使用简便、载机适用种类多、成本低、易于扩展的特点，经过适应性改进也可兼顾城市灭火。

附图说明

图1为本发明的灭火弹外部结构示意图；

图2为本发明的灭火舱处的结构装配图；

图3为本发明的导航控制舱处的结构装配图；

图4为本发明的探测导引舱内部的结构装配图。

其中，1、探测导引舱；2、灭火舱；3、导航控制舱；4、舱段对接螺钉；5、导引头；6、导引头支架；7、引信探测器；8、引信控制器；9、引信探测器支架；10、引信控制器支架；11、开舱机构压盖；12、灭火舱舱体；13、开舱机构；14、快拆翼体；15、加注口盖；16、翼锁销；17、吊耳；18、灭火剂；19、穿舱电缆管；20、接地柱；21、导航控制舱舱体；22、测试接口；23、与载机电气接口；24、遥测单元；25、舵片；26、舵机；27、电池；28、导航控制一体机；29、遥测天线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-图4所示，本发明实施例提供一种远距离精确制导灭火弹，包括灭火舱2与分别径向连接在其两端的探测导引舱1、导航控制舱3，探测导引舱1的内部设置依次连接的导引头支架6、导引头5，导引头支架6的外侧设置有引信，并且引信通过引信支架连接在灭火舱2的一端面；灭火舱2包括灭火舱舱体12、开舱机构压盖11、开舱机构13、穿舱电缆管19、加注口盖15、快拆翼体14、翼锁销16、吊耳17、灭火剂18，开舱机构压盖11的一侧连接在灭火舱舱体12的一端，开舱机构压盖11的中部连接有开舱机构13，开舱机构13的外侧贯穿灭火剂18的内部并连接在灭火舱舱体12的另一端面，加注口盖15螺纹设置在灭火舱舱体12的前面一端，穿舱电缆管19的一端连接在灭火舱舱体12的一端面，穿舱电缆管19的另一端连接在灭火舱舱体12的另一端面，快拆翼体14通过翼锁销16连接在灭火舱舱体12的外侧面，吊耳17设置在灭火舱舱体12的外侧面，灭火剂18设置在灭火舱舱体12的内侧，灭火舱舱体12的一端面板上分别连接有导引头支架6和引信支架；导航控制舱3包括导航控制舱舱体21和设置在导航控制舱舱体21上的舵系统、与载机电气接口23、导航控制一体机28、遥测天线29、测试接口22、接地柱20、遥测单元24、电池27，导航控制一体机28的电缆贯穿穿舱电缆管19与导引头5、引信电性连接，导航控制一体机28电性连接遥测天线29、与载机电气接口23、测试接口22、遥测单元24、电池27、舵系统，电池27用于通过电路为需要用电的设备进行供电。

通过灭火舱与分别径向连接在其两端的探测导引舱、导航控制舱组成灭火弹，这种导弹成本低、可扩展性好，通过更换不同尺寸的探测导引舱、灭火舱舱体和导航控制舱舱体能够形成不同重量和体积的精确制导灭火弹(如50kg、200kg甚至500kg等)，其技术指标已超出国内同类产品所能达到的先进性能，能够适应森林、草原、化工园区、油田背景的灭火要求，经过适应性改进也可兼顾城市灭火需要。

灭火舱2的两端分别通过舱段对接螺钉4连接探测导引舱1与导航控制舱3。

引信包括引信探测器7、引信控制器8，引信支架包括引信探测器支架9、引信控制器支架10，导引头支架6的两侧分别设置有引信探测器支架9和引信控制器支架10，引信探测器支架9的顶部设置有引信探测器7，引信控制器支架10的顶部设置有引信控制器8。

吊耳17的数量为两个，并且两个吊耳17的间距为355.6mm。

快拆翼体14和翼锁销16的数量均为两组，且两组快拆翼体14与翼锁销16呈镜像分布在灭火舱舱体12的外侧面，两组快拆翼体14均与水平面成4°夹角。

舵系统包括舵片25和舵机26，舵机26均匀分布在导航控制舱舱体21的内部，舵片25均匀分布在导航控制舱舱体21的外部，并且通过舵机26能够控制舵片25，舵片25与水平面夹角40°。

加注口盖15的一侧设置有密封垫。

探测导引舱1的前端设置有通孔，导引头5的镜头露出探测导引舱1的前端通孔。

引信的传爆药与开舱机构13的药面对齐。

探测导引舱1和导航控制舱舱体21采用透波性能好的SMC不饱和聚酯树脂玻璃纤维增强模塑料模具成型，且全舱具备透波功能。

灭火舱舱体体12和快拆翼体14采用铝材制作，吊耳17采用GJB1C规定的标准第II重量级吊耳。

导引头5采用红外成像/可见光导引头，采用捷联非制冷长波凝视体制/大面阵可见光体制。

引信采用微波/毫米波近炸引信。

导航控制一体机28采用惯性导航+卫星导航+飞控计算机一体的小型化紧凑设计。

舵片25采用碳纤维/SMC复合材料模压成型。

电池27采用当前普遍使用的技术成熟的耐存放的热电池方案。

在一些实施例中：

探测导引舱1为直径220mm的半圆，导航控制舱3为直径220mm、长190mm的圆柱，采用玻璃纤维增强模塑料模具成型。

灭火舱2直径220mm、长2200mm。

舱段对接螺钉4以及各设备安装螺钉采用标准件。

导引头5采用视场不小于16°×12.5°的导引头。

开舱机构13由JH-14药拄组成。

快拆翼体14(含快卸右翼和快卸左翼)和加注口盖15由铝材制作。

吊耳17：直径45mm第II重量级吊耳。

导弹连接电缆由导引头5、引信、导航控制一体机28、舵机26、遥测单元24和电池27自带，导引头5，采用通用线缆，导引头5和引信电缆从灭火舱2的穿舱电缆管19内穿过到导航控制舱3内，与导航控制一体机28的电缆连接。

这种导弹成本低、可扩展性好，通过更换不同尺寸的探测导引舱、灭火舱舱体和导航控制舱舱体能够形成不同重量和体积的精确制导灭火弹(如50kg、200kg甚至500kg等)，其技术指标已超出国内同类产品所能达到的先进性能，能够适应森林、草原、化工园区、油田背景的灭火要求，经过适应性改进也可兼顾城市灭火需要。

在一些实施例中：本发明提供的一种机载射后不管的低成本远距离精确制导灭火弹，包括探测导引舱1、灭火舱舱体12、导航控制舱3，探测导引舱1和导航控制舱3与灭火舱舱体12采用径向连接方式，导引头5、引信安装在灭火舱舱体12的前端盖板上，探测导引舱1不安装设备，仅支撑导引头5的前端，导引头5采用捷联红外成像导引头/可见光导引头，用于对火点的精确探测与跟踪，引信采用微波/毫米波近炸引信，用于在导弹飞行末端精确探测导弹离火点高度，在设定的高度适时起爆灭火舱，实现精确灭火；灭火舱舱体12内安装开舱机构13和灭火剂18，舱外左右对称安装水平主翼，主翼与导弹水平面夹角4°，第II重量级吊耳安装在灭火舱的第一象限上，吊耳间距355.6mm，灭火舱上设计灭火剂加注口，便于灭火剂加注；导航控制舱内安装导航控制一体机28(含惯性导航/卫星导航/飞行控制计算机以及与载机电气接口，以下简称一体机)、舵系统、热电池、与载机的电气接口23以及导弹测试接口22，用于接收载机发射命令实现发射准备和发射并实现投放后导弹的自主导航和飞行控制，热电池提供导弹飞行的电源；选装遥测单元24，用于需要时下传导弹飞行数据；一体机和与载机的电气接口23安装在导航控制舱I象限，热电池和遥测单元24安装在导航控制舱III象限，舵系统安装在导航控制舱四周，与导弹水平面夹角40°，导弹测试接口安装在导航控制舱尾部。

本发明灭火弹的主要总体参数如表1。

表1灭火弹总体参数

本发明的导弹主要性能指标如下：

A)最大射程：不小于20km(5km高、260km/h速度投放)

B)命中精度：CEP5m；

C)灭火范围：直径约17m的火域(约200m2)。

本发明的导弹在贮存期内仅需要每年一次通电测试，在测试合格期内可随时挂装载机执行灭火任务。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种远距离精确制导灭火弹，包括灭火舱(2)与分别径向连接在其两端的探测导引舱(1)、导航控制舱(3)，其特征在于：所述探测导引舱(1)的内部设置依次连接的导引头支架(6)、导引头(5)，所述导引头支架(6)的外侧设置有引信，并且引信通过引信支架连接在所述灭火舱(2)的一端面；

所述灭火舱(2)包括灭火舱舱体(12)、开舱机构压盖(11)、开舱机构(13)、穿舱电缆管(19)、加注口盖(15)、快拆翼体(14)、翼锁销(16)、吊耳(17)、灭火剂(18)，所述开舱机构压盖(11)的一侧连接在所述灭火舱舱体(12)的一端，所述开舱机构压盖(11)的中部连接有所述开舱机构(13)，所述开舱机构(13)的外侧贯穿所述灭火剂(18)的内部并连接在所述灭火舱舱体(12)的另一端面，所述加注口盖(15)螺纹设置在所述灭火舱舱体(12)的前面一端，所述穿舱电缆管(19)的一端连接在所述灭火舱舱体(12)的一端面，所述穿舱电缆管(19)的另一端连接在所述灭火舱舱体(12)的另一端面，所述快拆翼体(14)通过所述翼锁销(16)连接在所述灭火舱舱体(12)的外侧面，所述吊耳(17)设置在所述灭火舱舱体(12)的外侧面，所述灭火剂(18)设置在所述灭火舱舱体(12)的内侧，所述灭火舱舱体(12)的一端面板上分别连接有所述导引头支架(6)和引信支架；

所述导航控制舱(3)包括导航控制舱舱体(21)和设置在所述导航控制舱舱体(21)上的舵系统、与载机电气接口(23)、导航控制一体机(28)、遥测天线(29)、测试接口(22)、接地柱(20)、电池(27)，所述导航控制一体机(28)的电缆贯穿所述穿舱电缆管(19)与导引头(5)、引信电性连接，所述导航控制一体机(28)电性连接所述遥测天线(29)、与载机电气接口(23)、测试接口(22)、电池(27)、舵系统，所述电池(27)用于通过电路为需要用电的设备进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述灭火舱(2)的两端分别通过舱段对接螺钉(4)连接探测导引舱(1)与导航控制舱(3)。

3.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述引信包括引信探测器(7)、引信控制器(8)，所述引信支架包括引信探测器支架(9)、引信控制器支架(10)，所述导引头支架(6)的两侧分别设置有所述引信探测器支架(9)和所述引信控制器支架(10)，所述引信探测器支架(9)的顶部设置有所述引信探测器(7)，所述引信控制器支架(10)的顶部设置有所述引信控制器(8)。

4.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述吊耳(17)的数量为两个，并且两个所述吊耳(17)的间距为355.6mm。

5.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述快拆翼体(14)和所述翼锁销(16)的数量均为两组，且两组所述快拆翼体(14)与所述翼锁销(16)呈镜像分布在所述灭火舱舱体(12)的外侧面，两组所述快拆翼体(14)均与水平面成4°夹角。

6.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述舵系统包括舵片(25)和舵机(26)，所述舵机(26)均匀分布在所述导航控制舱舱体(21)的内部，所述舵片(25)均匀分布在所述导航控制舱舱体(21)的外部，并且通过所述舵机(26)能够控制所述舵片(25)，所述舵片(25)与水平面夹角40°。

7.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述加注口盖(15)的一侧设置有密封垫。

8.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述探测导引舱(1)的前端设置有通孔，所述导引头(5)的镜头露出所述探测导引舱(1)的前端通孔。

9.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述引信的传爆药与所述开舱机构(13)的药面对齐。

10.根据权利要求1所述的一种远距离精确制导灭火弹，其特征在于：所述导航控制舱(3)还包括遥测单元(24)，所述遥测单元(24)用于需要时下传导弹飞行数据，所述遥测单元(24)设置在所述导航控制舱舱体(21)内并且电性连接所述导航控制一体机(28)。

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