CN201181193Y - 一种可自旋稳定的灭火火箭弹、发射装置及其系统 - Google Patents

Abstract

一种可自旋稳定的并远距离投送的灭火火箭弹及其发射装置系统。其中灭火火箭弹包括：弹头部和助推发动机及其连接机构，其特征在于：所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)；所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接机构、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组。本实用新型没有稳定尾翼等附加部件，飞行的稳定采用弹体自旋稳定技术，既降低了成本，又增加了有效载荷，同时由于弹体的自旋也有利于灭火剂的均匀抛洒。

Description

一种可自旋稳定的灭火火箭弹、发射装置及其系统

技术领域

本实用新型涉及一种可自旋稳定飞行，用于远距离投送和喷洒灭火剂的火箭弹及其发射装置。更具体的说本实用新型涉及一种可由多管火箭筒发射的、由固体火箭发动机提供飞行和旋转稳定动力的、远距离向目标(区)投射预先封装好的灭火剂的火箭弹及其发射装置的设计方法和技术。

背景技术

火灾在社会生活中是威胁公共安全，危害人们生命财产的灾害之一。当今，火灾是世界各国所面临的一个共同的灾难性问题。它给人类社会造成过不少生命、财产的严重损失。随着社会生产力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋势是客观规律。据联合国“世界火灾统计中心”提供的资料介绍，发生火灾的损失，美国不到7年翻一番，日本平均16年翻一番，中国平均12年翻一番。全世界每天发生火灾1万多起，造成数百人死亡。近几年来，我国每年发生火灾约4万起，死2000多人，伤3000～4000人，每年火灾造成的直接财产损失10多亿元，尤其是造成几十人、几百人死亡的特大恶性火灾时有发生，给国家和人民群众的生命财产造成了巨大的损失。严峻的现实证明，火灾是当今世界上多发性灾害中发生频率较高的一种灾害，也是时空跨度最大的一种灾害。

根据火灾的特点，在各种类型的火灾中，大多数类型火灾的现场或目标区是灭火人员无法就近实施灭火的，需要远距离投送灭火剂实施灭火。例如：森林火灾。

森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，具有毁灭性的后果。森林火灾不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚而导致生态环境失去平衡。因此，快速有效地制服森林火灾是急待解决的难题。

就目前的灭火水平而言，中国与发达国家仍存在着一定的差距。中国目前最常用的仍然是依靠人力灭火，灭火人员与火近距离接触，危险系数大大增加。据了解，近年来，空中灭火是国际上扑救森林火灾的最主要手段和主要发展方向。如：加拿大为扑救森林火灾每年投入各型飞机超过300架，专门设计的CL-415水陆两栖森林灭火飞机，最大载水量达到6吨。虽然，以水和化学品进行空中灭火有效避免了人与火的直接接触，使扑火人员的安全系数大大增加。但这种方式的成本相当高，而且飞机每抛洒一次所需的时间也很长，这对森林火灾而言是“杯水车薪”。

近年来，各种灭火技术的发展也很快，开发出多种灭火技术和装备，归纳起来有：固定式、手抛式、空投式和发射式，各有其优点和不足，如：固定式和手抛式适用于小面积火灾和近距离灭火；空投式主要是借助飞行器(如飞机)空投灭火剂，这种灭火方式成本高，且飞机一次载量有限，每次往返加载时间长。根据火灾的特点，比较理想的灭火方式是发射式，可以远距离、快速和安全地扑灭大面积火灾。迄今为止，中国有几种发射式灭火技术和方法。技术含量最高的是专利99234830.7(红外线被动引导飞掷式灭火弹)，采用红外线制导，舵翼控制飞行巡航的方向，这就是一个可以灭火的飞航导弹，其成本和造价低不了。还有借鉴迫击炮技术的灭火弹实用新型专利99234950.8。以及带尾翼稳定的灭火火箭弹，如：专利94241892.1，94200178.8，98236505.5，97243352.X，这种尾翼的功能是使灭火火箭弹在飞行过程中保持稳定，尾翼使用也提高了弹体的质量，等于降低了有效载荷(灭火剂)的质量，同时也提高了成本。

实用新型内容

综上所述，我们急需一种能够安全、快速、高效、廉价的灭火手段和技术。

本实用新型的目的就是提供符合上述要求的灭火火箭弹、发射装置及其发射系统。

根据本实用新型的一个方案，提供一种自旋稳定的灭火火箭弹，包括：弹头部和助推发动机及其连接机构，其中：

所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)，

所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接机构、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组。

根据本实用新型的一个方案，提供一种灭火火箭弹的发射装置，包括：发射管组(408)，发射管箱体(407)，其中：

所述发射管组(408)，对灭火火箭弹进行定向控制；

发射管箱体(407)，通过一个轴与发射管箱体支架连接在一起，并与起稳定和固定作用的发射装置底座(403)相连成一体；以及

所述灭火火箭弹包括：包括：弹头部和助推发动机及其连接机构，其中：

所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)，

所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接机构、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组。

根据本实用新型的一个方案，提供一种自旋稳定的灭火火箭弹系统，包括：灭火火箭弹，用于发射灭火火箭弹的发射装置，其特征在于：

所述灭火火箭弹由弹头部和助推发动机及其连接机构组成，其中：

所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)，

所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接件、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组；

所述发射装置包括：

发射管组(408)，用于给灭火火箭弹起定向作用的，以及

发射管箱体(407)，将所述发射管组合在一起的，所述发射管箱体(407)通过一个轴与发射管箱体支架连接在一起，并与起稳定和固定作用的发射装置底座(403)相连成一体。

综上所述，本实用新型的灭火火箭弹及其发射装置等构成了一套完整的远距离灭火系统，这是一种能够安全、快速、高效、廉价的灭火手段和技术，本实用新型的灭火火箭弹及其发射装置正是具备了这几个特点。

1.安全：本实用新型的灭火火箭弹的有效射程在10公里之内，可以远距离将封装好的灭火剂投送并喷洒到目标(区)，无需灭火人员靠近火场。另外，弹体材料采用对环境友好的非金属复合材料以及橡胶类材料，对周围物体和环境伤害小。

2.快速：本实用新型的发射装置可以车载或车拖，机动性好，可以快速抵达发射区域，发射准备时间短，两次发射准备时间(装弹)也短。

3.高效：本实用新型的发射装置是采用多管火箭弹发射筒(管)，可以多管齐射，密集度高、覆盖火场面积大等特点，可以同时将大量灭火剂投送到目标区，甚至对于人员无法立足的陡坡上的火灾，也可有效地实施灭火。

4.廉价：本实用新型所采用的各项技术均是成熟技术，在下面的内容中将具体阐述，有些技术已有近半个世纪的应用和发展的历史，正是由于技术上成熟，成本将大大降低。在设计上采用廉价的材料和制造工艺，将使得成本进一步降低。

本实用新型没有稳定尾翼等附加部件，飞行的稳定采用弹体自旋稳定技术，既降低了成本，又增加了有效载荷，同时由于弹体的自旋也有利于灭火剂的均匀抛洒。

本实用新型可以安全、快速、高效和廉价地将事先封装好的灭火剂，远距离投送并喷洒到目标区实施灭火。

本实用新型不仅适用于远距离森林灭火，也可以适用于其它种类的远距离灭火上，如：草原火灾、高层建筑物(或群)火灾等火灾上。在介绍本实用新型的说明中，虽然以森林灭火为例进行说明，但并不意味着本实用新型只能应用于森林灭火，本实用新型的实际上，适用于所有需要远距离投送灭火剂并实施灭火的火灾现场和目标上。

附图说明

图1是灭火火箭弹及其发射装置效果示意图；

图2是灭火火箭弹及其发射装置示意图；

图3a是灭火火箭弹弹体结构示意图；

图3b是灭火火箭弹弹体后视图

图4a和图4b分别示出了根据本实用新型的发射装置的侧视和正视示意图；

图5是弹体分离机构示意图；

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行详细描述。

图3是根据本实用新型的灭火火箭弹结构示意图。参见图3，具体描述根据本实用新型的灭火火箭弹的构成。

如图3所示，灭火火箭弹由弹头部和助推发动机及其连接机构组成。弹头部包括：引信301、弹头部壳体302、灭火剂303和弹头部与助推发动机连接部分304。

助推发动机包括：弹头部与助推发动机连接部分304、点火器305、发动机壳体306、发动机装药(推进剂药柱)307、助推发动机挡药板308和喷管(组)309和312、助推发动机点火座及导线310等。

引信的作用是使灭火火箭弹在应对不同目标和目的时，当灭火火箭弹飞行到预定的区域后，适时打开弹头部壳体，以及灭火剂的封装，然后抛洒灭火剂，达到最佳的灭火效果。

在本实用新型中采用了三种引信技术，分别是：触发引信、时间引信和红外线近炸引信，后两种属于非触发引信。

触发引信由保护帽、击针、针刺雷管、传爆药等零部件组成。当灭火火箭弹碰着目标时，引信保护帽先被压扁，击针的凸台被压断，击针即把雷管刺响，随后弹头部壳体打开药被引爆，弹头部壳体和灭火剂封装被打开，然后抛洒灭火剂。这种引信结构较简单价格低廉。

时间引信是一种非触发引信。时间引信的历史比触发引信悠久，该引信由风帽、装定帽、钟表机构、击针、火帽等零部件组成。在灭火火箭弹射击前，人们需根据目标远近和目的需要，用引信装定扳手拧动装定帽，调整引信作用时间的长短，完成对引信的时间装定。灭火火箭弹发射后，引信钟表机构工作，秒针逆时针转动至所装定时间相应夹角时，便使装定套筒上的型孔对正，击针即被释放，然后刺响火帽，引信起爆，使灭火火箭弹炮弹恰好在距目标最有利位置或预定空域打开。

红外线近炸引信也是一种非触发引信。该引信利用红外线光波获得目标信息而控制引信启动，它由发火控制系统、安全系统、爆炸序列和能源装置等部分组成。其发火控制系统由敏感装置、信号处理装置和执行装置等组成。在灭火火箭弹接近目标时，引信的感应式敏感装置根据目标及周围环境的红外线(火场)特性来感应目标信息，将感应的信息传送给信号处理装置(信号处理电路)。信号处理装置对接收的信号进行放大、筛选和鉴别处理，从繁杂的信号中区分出目标信息，当目标的特征量包容在灭火火箭弹灭火特征数以内时，就是有利引信启动点，信号处理装置便向执行装置输出启动信号，执行装置再向爆炸序列输出起爆信号，使爆炸序列中的电起爆元件发火，打开弹头部壳体和灭火剂封装，完成引信的使命。

弹头部壳体的方式，又分为爆炸式和机械式两种，也可根据实际需要，采用两种方式的组合。在弹头部壳体上，预先设置上削弱槽，以备爆炸式打开时，弹头部壳体按预定方式打开；另外，也可以将弹头部壳体预先就分成数瓣，以备机械式打开所用。

弹头部壳体的作用是平时作为一个内装灭火剂的容器，飞行时使弹头部保持一定的几何外形(减小空气阻力)，因此弹头部壳体需要有一定的刚度和强度。本实用新型的弹头部壳体采用低成本的复合材料，一方面，其刚度和强度能够满足要求；另一方面，复合材料的加工工艺成熟，价格便宜。

灭火剂的作用是灭火火箭弹的有效载荷，灭火剂的选择不是本实用新型的内容，但鉴于灭火火箭弹是灭火剂的主要运载工具，对灭火剂的物理状态和装填方式有一些要求。本实用新型的灭火火箭弹可以承载液体、气体或固体(粉末状)三种物理状态的灭火剂，这是本实用新型的特点。针对森林灭火，本实用新型建议采用液体或固体状态的灭火剂。对于气体状态的灭火剂，可以应用于其它类型的灭火场合。总之，本实用新型的灭火火箭弹对以上三种物理状态的灭火剂均适用。不论采用哪种物理状态的灭火剂，灭火火箭弹均要求将弹头部的内部空间填满，不要有剩余空间，否则将影响灭火火箭弹飞行的稳定性和落点的精度。

助推发动机的主要作用是，根据要求将整个灭火火箭弹弹体推送到预定的目标区域，它包括：点火器和安全保险机构、发动机壳体、发动机药柱、挡药板和喷管组等几个部分。

点火器和安全保险机构。这部分的主要作用是根据要求采用电点火方式，启动点火器，点燃发动机装药药柱，燃气经喷管喷出产生推力。为防止在平时的储存和运输过程中的误点火，安全保险机构就是起到这样的预防作用，它又可分为机械式保险机构、电保险机构，以及机电式保险机构，根据需要选配。

发动机壳体的主要作用是有三，一是，平时储存和运输过程中，它是推进剂药柱的储存容器，要求有一定的密封性能，防止灰尘和湿气进入发动机内部；二是，在发动机工作的过程中，它是一个承受内压的压力容器，需要一定的刚度和强度；三是，在灭火火箭弹的飞行过程中，保持原有的外形，使之按预定弹道飞行。因此，本实用新型采用复合材料作为壳体的首选材料，复合材料的刚度和强度满足发动机壳体的要求，另外，复合材料的价格低廉、工艺成熟，适于批量生产。

发动机药柱的主要作用是推进动力能量的来源，经点火器点燃后，推进剂药柱燃烧产生大量高温高压的燃气，经喷管喷出产生推力。当前常用的推进剂种类有双基推进剂、改性双基推进剂和复合推进剂等。其中，双基推进剂的能量最低，价格低，复合推进剂的能量最高，价格高，而改性双基推进剂的能量和价格介于以上两者之间。可根据实际的需要选用推进剂种类，但双基推进剂，其工艺成熟、使用广泛、价格低廉。

推进剂药柱选用多少根，与许多因素有关，要由灭火火箭弹的总体方案确定。例如：对某一种火箭火药来说，在某一个压力下，推进剂装药的总燃烧面积与喷管喉部面积之比存在一个确定的值，而在弹径一定的条件下，喷喉面积大小是受到限制的，喷喉面积大小的变化不会很大，这样一来，火药装药燃烧面积大小大致也是一个定值。显然，若选用装药根数少，为了保证一定燃烧面积，装药药柱会增长，装药会增多，射程增远；反之，装药根数多，药柱长度短，装药量随之减小，射程也减少。所以装药根数是由总体方案来确定的。另外，装药根数的选择，还经常考虑应有尽量大的断面装填系数。因此，在本实用新型中，采用多根管型装药技术，这种技术成熟度高，装药工艺简单，成本低。

挡药板又称支架，挡药板的作用主要是挡药，平时限制推进剂药柱沿轴向前后移动；发动机工作时，火药装药越烧越细，挡药板起到防止装药喷出或堵塞喷喉。挡药板既要可靠地挡药，又要保证燃气能平顺地经过挡药板进入喷管，故挡药板要有足够大的通气面积和强度。挡药板工作条件十分恶劣，一是要受到高温燃气的包围和冲刷；二是要承受因高速旋转而产生的离心惯性力的作用，故一般采用铸造来做挡药板。挡药板的材料应采用耐烧蚀的玻璃钢和低碳钢。

喷管组是助推发动机的一个重要部件，在本实用新型中喷管组为灭火火箭弹提供飞行所需的推力和整个灭火火箭弹自选稳定所需的旋转动力。在本实用新型中喷管组有两种组合方式：一种是由多个具有一定倾角的倾斜喷管所组成的喷管组；另一个是除多个倾斜喷管组外，还有一个或多个无倾斜角的主喷管。

弹头部与助推发动机的连接装置。在本实用新型中，有两种连接技术可供选用，它们分别是整体式和分离式。整体式是弹头部和助推发动机连接成为一体，在灭火火箭弹的发射、飞行和到达目标区，两者始终为一体而不分离；分离式是在灭火火箭弹的飞行过程中，即助推发动机工作结束后，助推发动机与弹头部分离。整体式比分离式简单，而分离式多了一套分离机构。在本实用新型中，这套分离机构采用点火延迟的爆炸分离的方式，即，由于助推发动机的有效工作时间是一定的，将分离机构的点火延迟时间确定为助推发动机的工作时间，即可有效地将两者分离，使助推发动机脱离灭火火箭弹，坠落在发射场前方，同时弹头部在助推和起旋力的作用之下，惯性地飞向目标区域。图1是根据本实用新型的弹头部与助推发动机无分离的灭火火箭弹的工作过程示意图。

如图1所示，根据本实用新型的弹头部与助推发动机无分离的灭火火箭弹的工作过程是：将灭火火箭弹(102)填装入发射装置(102)中，根据角度和射程的关系表，调节发射装置(202)的发射角调节机构(404)，连好点火电源线路(图中未示出)接通电源，点燃弹头的助推发动机，助推发动机开始工作并产生推力。灭火火箭弹在助推发动机的推动之下，沿发射管(也被称作定向器)(408)飞出，沿预定的弹道轨迹(103)飞向目标区域(105)。

对于需要在目标区(105)上空喷洒灭火剂的情况(如森林火灾)，则当灭火火箭弹飞行到抛洒点(104)时，启动引信(301)，打开弹头部的灭火剂封装，向目标喷洒灭火剂(303)，实施灭火。

对于需要扑灭地面的火灾时，则采用触发引信(301)，打开弹头部灭火剂封装，向目标喷洒灭火剂(303)，实施灭火。

图2是根据本实用新型的弹头部与助推发动机有分离的灭火火箭弹工作过程示意图。

如图2所示，根据本实用新型的弹头部与助推发动机无分离的灭火火箭弹的工作过程是：将灭火火箭弹(202)填装入发射装置(202)中，根据角度和射程的关系表，调节发射装置(202)的发射角调节机构(404)，连接好点火电源线路(图中未示出)接通电源，点燃弹头的助推发动机，助推发动机开始工作并产生推力。灭火火箭弹在助推发动机的推动之下，沿发射管(也被称作定向器)(408)飞出，开始沿预定的弹道轨迹(203)飞行。当助推发动机工作结束时，启动分离机构，将助推发动机与弹头部分离，其中，分离机构的启动时间为预先根据发动机工作时间设定。分离后助推发动机脱离飞行弹道落下，而弹头部则继续沿预定弹道飞向目标区域(206)。

对于需要在目标区(206)上空喷洒灭火剂的情况(如森林火灾)，则当灭火火箭弹飞行到抛洒点(205)时，启动引信(301)，打开弹头部的灭火剂封装，向目标喷洒灭火剂(303)，实施灭火。

对于需要扑灭地面的火灾时，则采用触发引信(301)，打开弹头部灭火剂封装，向目标喷洒灭火剂(303)，实施灭火。

图5是弹头部与助推发动机连接段分离的示意图。当助推发动机设计完成后，其工作时间就已确定，因此根据助推发动机的工作时间，也就能够确定弹头部与助推发动机的分离时间点，也就是助推发动机的工作结束的时间点。

参见图3及图5，详细描述弹头部与助推发动机具体分离过程。助推发动机的点火座及导线(310)通电后，引发点火器(504)，然后点燃助推发动机装药药柱(505)，助推发动机启动开始工作，同时延时器(508)计时开始。这时灭火火箭弹在助推发动机的推力作用之下，沿预定弹道飞行。当助推发动机工作结束时，延时器(508)通过导线(511)和点火插座(509)启动分离机构的分离装药(510)，然后预定的沿环向分离点(503)将灭火火箭弹的弹头部与助推发动机分离。至此，整个分离过程结束，弹头部沿预定弹道继续飞向目标，而被分离下来的助推发动机将落向地面。

根据本实用新型的灭火火箭弹，其弹头部和助推发动机根据需要可以有不同的设计方案，这些设计方案可以组合成为各种不同的灭火火箭弹。参照图1、图3和图5，对其可能的设计及组合进行描述。

弹头部的主要作用是装载灭火剂，也就是灭火剂是弹头部和灭火火箭弹的有效载荷。在灭火火箭弹的研究和设计过程中，一个主要的工作是最大限度的增加灭火剂的数量，并降低非有效载荷的质量。外最大限度地增加本实用新型的灭火火箭弹的适用范围和领域，针对不同的目标和情况，可以设计不同的灭火火箭弹、弹头部和助推发动机。具体分为三类：

1.不同的弹头部：即设计不同规格尺寸、几何结构和灭火剂装载量的弹头部。其中，不同的规格尺寸包括：弹头部的外径和长度等表征尺寸；几何结构包括：弹头壳体几何形状、引信的位置、灭火剂的装填方式等。由于弹头部规格尺寸和几何结构的不同，必然导致灭火剂装载量的变化。因此，导致弹头部的规格尺寸、几何结构和质量(包括灭火剂质量)的不同，才可以根据不同的目标和情况，选用不同的弹头部，增加了本实用新型的适用性。

2.不同的助推发动机：是指不同的几何结构、不同的推进剂装药量，不同的发动机工作时间、不同的推力和旋转力等。具体地说就是，根据要求可以设计不同外径和长度的助推发动机；发动机内推进剂装药量的多少、发动机的工作时间，以及发动机推力和旋转力，均可以根据要求设计；另外，助推发动机主推力和起旋喷管的数量和位置，也可根据需要设计。因此，根据以上阐述，可以设计出不同的助推发动机。

3.不同的灭火火箭弹：由上述不同弹头部和助推发动机可以组合出不同的灭火火箭弹，以适应不同的目标和情况，大大提高了本实用新型的灭火火箭弹的适用性。这里需要注意的是，弹头部和助推发动机之间需要一个连接机构，对于弹头部和助推发动机的各种不同的组合，其接口尺寸，即两部分的共有的连接部分的尺寸，必须匹配和一致，才能保证各种组合的可行性。

对于上述不同的组合而得到的各种不同的灭火火箭弹均可采用图1或图2所示的方式发射。

发射装置

图4a和图4b分别示出了根据本实用新型的发射装置的侧视和正视示意图。参见图4a和图4b对根据本实用新型的灭火火箭弹的发射装置进行描述。

如图4所示，根据本实用新型发射装置由发射管(组)(408和409)、发射管箱(407)、发射倾角的调节机构(404)、发射箱的支架(405)、发射装置底座(403)等组成。

发射管(组)(408和409)的主要作用是给灭火火箭弹一个初始飞行的定向，故也称作定向器。本实用新型采用光滑的内膛，用于发射旋转的火箭弹。

采用管式发射方式对灭火火箭弹有许多好处：首先，有薄壁管制成的发射管所占空间小，发射管与发射管之间排列紧密，以至可以在一个发射架上安装多个(如：几十个)发射管，实现一次齐射可以连续发射几十发火箭弹的期望；其次，火箭弹在管内运动时，燃气受到发射管的约束，比较平顺地向后流动，对相邻的灭火火箭弹及发射管的扰动都较小，因此可减小对发射管的扰动，从而减小对火箭弹飞行的初始扰动。因此，本实用新型中，发射管的数量可根据具体的使用需要确定。

考虑发射管的重复使用等方面的要求，采用金属材料或非金属材料制成，内涂耐高温涂料。

发射管箱(407)既是一个将多个发射管固定在一起的箱体，也是与发射管支架(405)相连的一个中间机构，发射管支架又与起稳定作用的发射装置底座(403)相连。

发射倾角的调节机构(404)的主要作用是调节发射的倾角，以达到调节灭火火箭弹射程的目的，在本实用新型中采用简洁的方法，即通过一组齿轮来实现。另外，发射倾角的调节机构(404)包括角度标尺和摇柄等。

根据本实用新型的发射装置可以车载或车拖，机动性好，可以快速抵达发射区域，发射准备时间短，两次发射准备时间(装弹)也短。同时具有结构简单、尺寸小、重量轻、平时维护方便、能长期保存、运输安全等特点。

灭火火箭弹的射程也是一个重要的问题。本实用新型的射程提高有两种途径：一是增加助推发动机推进剂装药量；二是提高助推发动机推进剂装药的能量，即，采用更高能量的推进剂。但对于本实用新型所涉及的这种无控且自旋稳定的灭火火箭弹，其射程不宜太远，射程太远将导致灭火火箭弹落点的散度太大，准确度降低。

如果，要将射程进一步提高，除采用上述的两种途径外，还需相应地提高精度，不能为提高射程而牺牲精度。为提高精度，就需要对灭火火箭弹的飞行进行控制，增加相应的控制系统，这样是可以实现的，但成本也相应地提高了。

因此，本实用新型将最远射程设计为10km以内，在这个范围内扑灭各种火灾基本够用。如果目标区域距发射装置10km之外，则采用发射角调节机构进行调节。

图4所示是多管发射装置的示意图。参见图4，其中所示的是4×10排列的发射管的多管发射装置。

如图4所示，内装发射管(408)的发射管箱(407)与发射装置的支架(405)通过轴相连。发射架调节机构(404)是一个齿轮机构(图中未示出)又与发射装置支架(405)相连，通过齿轮机构的调节，可以调节发射管箱(407)的俯仰角度，从而达到调节发射管(定向器)(408)发射角度的效果。

实际操作的方法如下，根据现场的风速和风向，结合发射角和射程表，通过调节发射角调节机构(404)调节发射角度。

理论上来说发射角为45°时为最远射程，在最远射程之内的目标，则需要调节灭火火箭弹的射程，有两种方法通过调节发射角，达到调节射程的目的，分别是调高或调低发射角。对于高发射角的情况，风速和风向对灭火火箭弹的飞行弹道影响将很大，进一步影响落点的精度，因此，除特殊情况(如弹道轨迹受前方障碍物的影响)外，通常情况下采用低发射角方案。

本领域的普通技术人员可根据实际需要增加或减少图4示出的发射管的数量，因此，并不意味着本实用新型只局限于4×10排列的发射管上。

另外，本实用新型的发射装置不仅可以选择多发射管发射灭火火箭弹，也可针对特定情况和需要，采用单发射管发射灭火火箭弹。

根据本实用新型的灭火火箭弹无需稳定尾翼等附加稳定部件，飞行的稳定采用弹体自旋稳定技术，既降低了成本，又增加了有效载荷，同时由于弹体的自旋也有利于灭火剂的均匀抛洒。下文将详细描述灭火火箭弹推进和旋转的工作原理。

灭火火箭弹推进和旋转的工作原理

动力学系统的一个重要属性就是稳定性。本实用新型所述的灭火火箭弹的飞行过程就是一个动力学问题，其稳定性问题是首先要考虑的，也是本实用新型的一个重点。

如本领域的普通技术人员所熟悉的，“质心”是整个灭火火箭弹质量的中心；“压心”是灭火火箭弹在飞行的过程中，由于弹体外形的原因，空气作用在弹体上的力，也被称作空气动力(就如飞机为什么能飞行，而不掉下来，就是空气动力作用的结果)合力所作用的点。

如果我们设计一个飞行器，其质心和压心能够重合在一点上，就绝对稳定了，但实际上这是不可能的！质心和压心不在一个点上，由于杠杆原理，一个杠杆有一个支点，杠杆的另一边有一个力在作用，这杠杆肯定翻转或转动，稳定性的问题就出来了，因此对飞行器而言，要想飞行稳定，要么带翼--翅膀，飞机、导弹都带翼，要么旋转，炮弹、子弹都旋转。

本实用新型所述的自旋灭火火箭弹，其压心在质心前，因此，在飞行过程中翻转力矩将驱使弹轴离开速度方向，使得灭火火箭弹在飞行过程中发生翻转，一旦翻转发生将无法保证灭火火箭弹的射程和落点的精度。为了使所述灭火火箭弹在飞行过程中其弹轴的运动稳定性在速度方向上，必须使灭火火箭弹绕弹轴高速旋转，以产生陀螺力矩来抗衡翻转力矩，维持弹轴的稳定性。造成高速自转的动力是本实用新型所述灭火火箭弹助推发动机的倾斜喷管所喷出气体的导向力矩所致，也就是倾斜喷管所产生的推力是倾斜的，这个倾斜推力产生两个分力，第一个分力是沿灭火火箭弹弹体轴向，这个分力对所述灭火火箭产生前进提供推力；第二是分力是与所述灭火火箭弹弹体轴向垂直，并与所述灭火火箭弹弹体环向相切的力，被称作旋转力，在这个分力的驱动下，所述灭火火箭弹弹体沿轴向发生旋转。因此，本实用新型所述的灭火火箭弹采用多个倾斜喷管，以便提供旋转力矩，使所述灭火火箭弹在飞行过程中高速旋转，达到飞行稳定之目的。

在本实用新型中，除所述灭火火箭弹自旋保持飞行的稳定性外，灭火火箭弹的旋转还有其它的有利方面，就是可以消除所述灭火火箭弹在制造和装配过程中所产生的推力偏心，以及在飞行过程中所产生的气动力偏心等方面的影响因素，因此，可以提高所述灭火火箭弹的密集度，降低灭火火箭弹的散布，提高射击精度。

根据本实用新型的灭火火箭弹的稳定所需转速与其飞行最大速度和其弹体长度相关。

根据本实用新型的灭火火箭弹采用了自旋稳定方案，与其它类型的灭火火箭弹方案相比具有以下优点：

1.所述灭火火箭弹弹体外廓尺寸比较小，在灭火火箭弹运输与射击操作方面大为方便；

2.在本实用新型中，发射所述灭火火箭弹所需的发射管(定向器)(408)比较短，可以使发射装置设计得轻便、灵活；

3.本实用新型所述的灭火火箭弹的密集度可以保持较高的水平，一般情况下，均高于尾翼式火箭弹；

4.本实用新型所述的灭火火箭弹还可以进行简易射击。

在本实用新型中，所述灭火火箭弹有两种喷管组设计方案，如图3b所示，一种是由一个在轴线上的主喷管(图中未示出)和多个围绕弹体轴线的倾斜多喷管组(312)所构成的方案，主喷管产生所述灭火火箭弹飞行前进的推力，多个倾斜多喷管则产生所述灭火火箭弹弹体自旋稳定所需的旋转力，以及为所述灭火火箭弹飞行所需的除主推力之外的推力；另一种是无主喷管仅由多个围绕弹体轴线的倾斜多喷管组(312)所构成的方案，所述灭火火箭弹的倾斜喷管，除提供与所述灭火火箭弹弹体的环向相切的旋转力外，所述灭火火箭弹所需的飞行动力，全部由倾斜喷管所产生的推力的轴向分力所提供。在实际应用中，这两种方案可针对具体的实际情况选用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (20)

1.一种自旋稳定的灭火火箭弹，包括：弹头部和助推发动机及其连接机构，其特征在于：

所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)，

所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接机构、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组。

2.如权利要求1所述的灭火火箭弹，其中

所述弹头部壳体采用复合材料制成。

3.如权利要求2所述的灭火火箭弹，其中

在所述弹头部壳体上，预先设置削弱槽，使得所述弹头部壳体按预定形状呈爆炸式打开。

4.如权利要求2所述的灭火火箭弹，其中

所述弹头部壳体预先分成数瓣，以备机械式打开所用。

5.如权利要求1所述的灭火火箭弹，其中，

所述连接机构采用分离式结构，其在助推发动机工作结束后，经延迟点火爆炸将所述助推发动机从灭火火箭弹弹体分离出去。

6.如权利要求1所述的灭火火箭弹，其中，

所述连接机构采用整体式结构，其将弹头部和助推发动机连接成为一个整体结构，在所述灭火火箭弹工作的整个过程，始终连接在一起不分离。

7.根据权利要求1所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述灭火剂(303)，在引信(301)的作用下打开，并被抛洒到目标区域。

8.根据权利要求1至7任意之一所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述灭火剂的物理状态可以是以下三种之一：液体、气体或固体。

9.根据权利要求1所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述引信，采用触发引信方式。

10.根据权利要求1所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述引信，采用时间引信方式。

11.根据权利要求1所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述引信，采用红外线近爆方式。

12.根据权利要求1所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述助推发动机，进一步包括：助推发动机点火器(305)，助推发动机壳体(306)，提供动力来源的助推发动机药柱(307)，助推发动机挡药板(308)，提供推力和起旋力的助推发动机喷管组(309)，以及助推发动机点火座及导线(310)。

13.根据权利要求12所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述助推发动机喷管是由两个以上的倾斜喷管组成的喷管组，该喷管组为所述灭火火箭弹提供推力和旋转的动力。

14.根据权利要求13所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述助推发动机喷管是由多个具有一定倾角的倾斜喷管所组成的喷管组。

15.根据权利要求13所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述助推发动机喷管组，除包含多个倾斜喷管外，还有一个或多个无倾斜角的主喷管。

16.根据权利要求12所述的灭火火箭弹，其特征在于：

所述助推发动机还包括安全保险机构，该机构可以是以下任意之一：机械式保险机构、电保险机构，以及机电式保险机构。

17.一种灭火火箭弹的发射装置，包括：发射管组(408)，发射管箱体(407)，其特征在于：

所述发射管组(408)，对灭火火箭弹进行定向控制；

发射管箱体(407)，通过一个轴与发射管箱体支架连接在一起，并与起稳定和固定作用的发射装置底座(403)相连成一体；以及

所述灭火火箭弹包括：包括：弹头部和助推发动机及其连接机构，其中：

所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)，

所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接机构、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组。

18.如权利要求15所述的灭火火箭弹发射装置，还包括：

发射角调节机构(404)，用于调节发射管俯仰角。

19.根据权利要求15所述的灭火火箭弹的发射装置，其特征在于：

所述发射管为光滑的内膛。

20.一种自旋稳定的灭火火箭弹系统，包括：灭火火箭弹，用于发射灭火火箭弹的发射装置，其特征在于：

所述灭火火箭弹由弹头部和助推发动机及其连接机构组成，其中：

所述弹头部包括：引信(301)、弹头部壳体(302)、灭火剂(303)，

所述助推发动机包括：所述助推发动机与所述弹头部的连接件、点火器、发动机壳体、发动机装药、挡药板和喷管组；

所述发射装置包括：

发射管组(408)，用于给灭火火箭弹起定向作用的，以及

发射管箱体(407)，将所述发射管组合在一起的，所述发射管箱体(407)通过一个轴与发射管箱体支架连接在一起，并与起稳定和固定作用的发射装置底座(403)相连成一体。

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