本發(fā)明涉及一種機(jī)載式森林滅火航彈，其通過中心裝藥爆轟形成細(xì)水霧云團(tuán)對(duì)立體式森林火災(zāi)進(jìn)行撲救。

背景技術(shù)：

作為地球上最重要的生態(tài)資源之一，森林對(duì)人類社會(huì)的重要性不言而喻。而頻繁爆發(fā)的森林火災(zāi)，無時(shí)無刻不在威脅著森林資源的安全。尤其是近些年來，氣候變化和極端高溫天氣頻繁出現(xiàn)，再加之人口膨脹、工業(yè)化進(jìn)程加快，森林資源的安全形勢不容樂觀。因此，對(duì)快速、有效撲滅森林大火的方法及裝備進(jìn)行研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

由于森林中可燃物分布范圍較廣，使得森林火災(zāi)往往呈立體式燃燒。而在所有的火情中，以樹冠火的火勢最猛，傳播速度最快，危害性也最大。同時(shí)，由于森林火場中溫度很高，存在空氣的強(qiáng)對(duì)流現(xiàn)象，普通撲火方式難以壓制火頭，抑制火勢的擴(kuò)散。對(duì)于這種大型立體式森林火災(zāi)，目前國內(nèi)外主要依靠出動(dòng)航空滅火裝備的方式進(jìn)行撲救。

按照滅火平臺(tái)的不同，國內(nèi)外森林航空滅火裝備主要有固定翼滅火飛機(jī)和滅火直升飛機(jī)兩種。固定翼滅火飛機(jī)是一種在機(jī)身下側(cè)配有水箱等載重設(shè)備，通過飛臨火場上空噴灑滅火劑，從而達(dá)到滅火目的的大型消防裝備。滅火直升飛機(jī)是在機(jī)身下懸掛內(nèi)部裝有滅火劑的吊桶(或吊囊)，懸停于火場之上，進(jìn)行灑水滅火的一種機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)的滅火裝備。

森林航空滅火方式機(jī)動(dòng)力較強(qiáng)，不受地形限制，且由于消防人員距離火場較遠(yuǎn)，可以有效地保證人身安全。但其仍然存在以下不足之處：

(1)航空噴灑滅火效果不佳。成災(zāi)之后的林火空間范圍極大，一般高度能夠達(dá)到10m以上，火線沿前進(jìn)方向的厚度達(dá)到50m，溫度可達(dá)到900℃。為了保證飛機(jī)安全，飛機(jī)只能在火場上空一定高度進(jìn)行滅火作業(yè)，噴灑高度較高。滅火劑在降落的過程中，受到火場上空強(qiáng)熱氣流的影響，一部分受熱蒸發(fā)，一部分被吹散到火場以外，降低了滅火劑的利用效率，滅火效果不佳；

(2)滅火劑補(bǔ)充不便。一次飛行滅火之后，飛機(jī)需要返回特定的地點(diǎn)(機(jī)場或者水源)補(bǔ)充滅火劑，而這些地點(diǎn)往往距離火場較遠(yuǎn)，降低了飛機(jī)滅火的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決目前航空滅火方式滅火效率低、滅火劑補(bǔ)充不便等問題，我們設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于撲救立體式森林火災(zāi)的機(jī)載細(xì)水霧滅火彈。設(shè)計(jì)的基本思路是：所述的中心裝藥模塊為階梯形結(jié)構(gòu)，爆轟時(shí)對(duì)滅火彈各部位的水劑產(chǎn)生不同的爆轟力，形成柱狀細(xì)水霧云團(tuán)，大大提高了水劑的使用效率；所述的滅火彈殼體中部預(yù)先壓制應(yīng)力槽，形成波紋狀結(jié)構(gòu)，增加了殼體應(yīng)力槽根部所受的應(yīng)力，使其迅速破裂，從而令水劑能夠各向均勻地拋散；所述的連接裝置采用了一種快速連接的設(shè)計(jì)，可以有效地減少滅火彈的準(zhǔn)備時(shí)間。

(1)滅火彈支撐部設(shè)計(jì)

為使滅火彈達(dá)到強(qiáng)度要求，考慮在彈體中增加籠桿形支撐部的設(shè)計(jì)。如附圖2-a)所示，支撐部主要由上、下蓋板與支撐桿組成。其中支撐桿前端加工外螺紋，與蓋板配合后利用螺母進(jìn)行固定。外螺紋有一定長度，用于和連接模塊配合。由于滅火彈內(nèi)部裝載水劑，為保證密封性要求，如附圖2-b)所示，在蓋板與支撐桿的接觸面及螺母與蓋板的接觸面上放置O形密封圈，通過螺母與支撐桿螺紋配合，擠壓密封圈使之產(chǎn)生彈性變形，起到密封作用。

(2)滅火彈殼體設(shè)計(jì)

基于可靠性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮，采用薄鋼板作為滅火彈殼體材料。如附圖3-a)所示，彈體形狀設(shè)計(jì)為紡錘形，殼體中部由預(yù)先壓制應(yīng)力槽的薄板制成，以保證殼體在爆轟時(shí)能夠快速、均勻地破裂，達(dá)到較好的滅火效果。殼體中部與圓環(huán)焊接后再和兩端碗狀殼體及蓋板焊接，其中為便于組裝和拆卸，設(shè)計(jì)環(huán)狀上蓋板結(jié)構(gòu)作為殼體的前端。為保證密封性，在與上蓋板裝配時(shí)，加工與環(huán)狀上蓋板結(jié)構(gòu)相同的密封片放于中間。

滅火彈殼體的上蓋板為圓形薄板結(jié)構(gòu)，如附圖3-b)所示，其外邊緣均布6個(gè)圓孔，用于和支撐桿連接。中心開有圓孔，用于和裝藥模塊連接，連接時(shí)，應(yīng)在連接頭與上蓋板之間放置橡膠墊圈，以保證密封性要求。同時(shí)，以中心線為軸，在上蓋板兩側(cè)對(duì)稱加工兩圓形孔，并與連接件焊接，用于向彈體內(nèi)注水和排出多余的氣體。注水完畢后，將旋蓋擰緊，密封彈體內(nèi)部的水劑。

(3)滅火彈中心裝藥模塊設(shè)計(jì)

如附圖4所示，裝藥模塊由兩種不同半徑的鋁管組成，鋁管之間采用過渡件配合，并用密封膠密封。同時(shí)，為保證滅火彈爆轟的均勻性，設(shè)計(jì)上、下連接頭固定藥管，使其與彈體中心軸線重合。上、下連接頭與藥管之間同樣涂抹密封膠以滿足密封性要求。由于采用模塊化設(shè)計(jì)，因此需要選擇合適的傳爆方式，根據(jù)比較，選擇導(dǎo)爆索作為本設(shè)計(jì)中的傳爆器材。

(4)滅火彈連接部分設(shè)計(jì)

彈體連接裝置由連接圓環(huán)及定位凸榫組成。如附圖5所示，圓環(huán)上均布有6個(gè)圓孔，用于和彈體支撐桿連接。同時(shí)，在圓環(huán)上加工T形孔，用于放置定位凸榫，實(shí)現(xiàn)對(duì)連接件的固定。定位凸榫由定位塊，彈簧和螺栓組成。裝配時(shí)，先將定位塊與T形孔配合，再放入彈簧，并利用螺栓固定。

(5)導(dǎo)爆索固定裝置設(shè)計(jì)

如附圖6所示，導(dǎo)爆索固定裝置由固定片、圓桿、彈簧、套筒、卡銷以及卡套組成。其中，固定片一側(cè)彎起，中部焊有卡銷，兩側(cè)分別與套筒和圓桿焊接，圓桿上套有彈簧。裝配時(shí)，將活動(dòng)桿由套筒中心穿入，并利用插銷固定，防止活動(dòng)桿與套筒脫落。稍稍向下擠壓固定片，將卡套豎直放入，并和卡銷中部配合，達(dá)到固定裝置的準(zhǔn)備狀態(tài)。

(6)滅火彈彈頭模塊設(shè)計(jì)

如附圖7所示，彈頭模塊由引信、連接套、裝藥筒和連接板組成。其中，連接套為圓筒狀，兩端均加工內(nèi)螺紋，用于和引信及裝藥筒連接。連接板一端加工內(nèi)螺紋，用于和藥筒連接，中心開有圓孔，使導(dǎo)爆索通過，外邊緣與螺釘連接，并按照連接圓環(huán)上定位凸榫的位置， 對(duì)應(yīng)地加工圓孔。

(7)滅火彈彈尾模塊設(shè)計(jì)

滅火彈彈尾模塊主要用于裝載減速傘以及傳遞傘繩拉力，使滅火彈系統(tǒng)在下落過程中快速地運(yùn)動(dòng)至豎直姿態(tài)。對(duì)彈尾模塊的受力情況進(jìn)行分析可知，其主要承受減速傘開傘后的拉力作用。因此，將彈尾模塊底板加厚，而側(cè)壁與頂蓋采用塑料制成，以減輕彈尾模塊上部的重量和強(qiáng)度，使減速傘能夠迅速地打開。如附圖8所示，彈尾模塊底板邊緣開有四個(gè)圓孔，用于連接螺釘及與彈體模塊上定位凸榫配合，使彈尾模塊與彈體之間能夠快速裝配，中部與U形螺栓連接，用于連接減速傘。另外，在底板上加工凸緣，中部向內(nèi)凹進(jìn)。蓋殼底部內(nèi)邊緣加工一圈突起，與底板配合。在蓋殼頂部邊緣開有小孔，用于使開傘繩穿過。

本發(fā)明的有益效果是：采用了階梯形裝藥結(jié)構(gòu)的紡錘形彈體和波紋狀殼體的設(shè)計(jì)，能夠產(chǎn)生形狀接近于圓柱形的細(xì)水霧云團(tuán)，相較于傳統(tǒng)的航空滅火方式增加了對(duì)火勢的撲滅效果和水劑的利用率；滅火彈各模塊之間的連接采用了快速連接裝置，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)備就緒，在分秒必奪的森林火災(zāi)消防工作中爭取了寶貴的時(shí)間。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是機(jī)載細(xì)水霧森林滅火彈示意圖。

圖2-a)是滅火彈支撐部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-b)是滅火彈支撐部結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖3-a)是滅火彈殼體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-b)是滅火彈殼體結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖4是滅火彈裝藥模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是滅火彈連接模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是導(dǎo)爆索固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是滅火彈彈頭模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是滅火彈彈尾模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-a)中：201.螺母，202.上蓋板，203.支撐桿，204.下蓋板。

圖2-b)中：205.O形密封圈。

圖3-a)中：301.端部密封墊片，302.環(huán)形上蓋板，303.碗狀殼體結(jié)構(gòu)，304.圓環(huán)，305.波紋狀殼體。

圖3-b)中：306.旋蓋，307.注水口密封墊圈，308.螺紋接頭，309.密封墊圈，310.藥柱上連接頭。

圖4中：401.細(xì)裝藥筒，402.藥筒過渡件，403.粗裝藥筒，404.藥柱下連接頭。

圖5中：501.連接圓環(huán)，502.定位凸榫，503.彈簧，504.凸榫后蓋，505.連接圓環(huán)。

圖6中：601.圓桿，602.彈簧，603.套筒，604.卡套，605.卡銷，606.導(dǎo)爆索，607.固定片。

圖7中：701.引信，702.連接套，703.裝藥管，704.連接板，705.螺母，706.內(nèi)六角螺栓。

圖8中：801.蓋殼，802.U形螺栓，803.底板，804.螺母。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參見圖1，機(jī)載細(xì)水霧森林滅火彈由彈頭模塊、彈體模塊和彈尾模塊組成，裝配時(shí)，先將彈體模塊中籠桿(203)與下蓋板(204)固定，再將下蓋板(204)與外殼焊接，待上蓋板(202)與籠桿配合并焊于殼體后，用螺母(201)固定好籠桿。接著在上連接頭(310)與上蓋板之間放置密封墊圈(309)，并將密封好的裝藥模塊由上蓋板(202)中心孔豎直放入，與下蓋板(204)進(jìn)行配合，再利用螺母將下連接頭(404)與下蓋板(204)壓緊。下連接頭(404)與下蓋板(204)之間放有密封圈，以保證滅火彈在使用過程中不發(fā)生水劑的泄漏。最后將連接部分固定于彈體的兩側(cè)，完成彈體模塊的裝配。

彈頭、彈尾模塊與彈體模塊的配合均采用快速連接的方式。裝配時(shí)，將彈頭、彈尾模塊連接板上螺釘(706)對(duì)準(zhǔn)連接模塊圓環(huán)上的螺釘孔放入，此時(shí)定位凸榫(502)被壓至連接環(huán)內(nèi)。接著旋轉(zhuǎn)彈頭或彈尾模塊，當(dāng)螺釘(706)運(yùn)動(dòng)至孔壁時(shí)，定位凸榫(502)彈出，與連接板(704)上的圓孔配合，完成彈體與彈頭、彈尾部分的連接。

連接導(dǎo)爆索(606)時(shí)，將導(dǎo)爆索(606)按圖中方式結(jié)合，放入固定裝置中，擠壓固定片(607)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)卡套(604)，將卡銷(605)與卡套(604)較窄端緊密配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)爆索(606)的固定。

機(jī)載細(xì)水霧滅火彈采用滅火飛機(jī)運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)將開傘繩掛于載彈架上。當(dāng)投放滅火彈后，隨著彈體的下落，開傘繩將減速傘拉出，保證滅火彈系統(tǒng)能夠較為快速地達(dá)到豎直姿態(tài)。在滅火彈落地的同時(shí)，引信受到足夠的沖擊力，起爆滅火彈，形成細(xì)水霧云團(tuán)，對(duì)火勢進(jìn)行撲救。

本發(fā)明闡述了一種機(jī)載細(xì)水霧森林滅火彈，其采用了模塊化設(shè)計(jì)，能夠方便消防人員的操作，且大大改善了現(xiàn)有航空滅火方式水利用率較低的問題，有效地提升了航空滅火效率，節(jié)省了寶貴的時(shí)間和成本，具有很大的推廣價(jià)值。