剛性連接式機載細水霧森林滅火彈系統的制作方法

本發明涉及一種機載式森林滅火彈系統，其通過中心裝藥爆轟形成細水霧云團對立體式森林火災進行撲救。

背景技術：

作為地球上最重要的生態資源之一，森林對人類社會的重要性不言而喻。而頻繁爆發的森林火災，無時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，再加之人口膨脹、工業化進程加快，森林資源的安全形勢不容樂觀。因此，對快速、有效撲滅森林大火的方法及裝備進行研究，具有非常重要的現實意義。

由于森林中可燃物分布范圍較廣，使得森林火災往往呈立體式燃燒。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，由于森林火場中溫度很高，存在空氣的強對流現象，普通撲火方式難以壓制火頭，抑制火勢的擴散。對于這種大型立體式森林火災，目前國內外主要依靠出動航空滅火裝備的方式進行撲救。

按照滅火平臺的不同，國內外森林航空滅火裝備主要有固定翼滅火飛機和滅火直升飛機兩種。固定翼滅火飛機是一種在機身下側配有水箱等載重設備，通過飛臨火場上空噴灑滅火劑，從而達到滅火目的的大型消防裝備。滅火直升飛機是在機身下懸掛內部裝有滅火劑的吊桶(或吊囊)，懸停于火場之上，進行灑水滅火的一種機動性較強的滅火裝備。

森林航空滅火方式機動力較強，不受地形限制，且由于消防人員距離火場較遠，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。成災之后的林火空間范圍極大，一般高度能夠達到10m 以上，火線沿前進方向的厚度達到50m，溫度可達到900℃。為了保證飛機安全，飛機只能在火場上空一定高度進行滅火作業，噴灑高度較高。滅火劑在降落的過程中，受到火場上空強熱氣流的影響，一部分受熱蒸發，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)滅火劑補充不便。一次飛行滅火之后，飛機需要返回特定的地點(機場或者水源) 補充滅火劑，而這些地點往往距離火場較遠，降低了飛機滅火的效率。

技術實現要素：

為了解決目前航空滅火方式滅火效率低、滅火劑補充不便等問題，我們設計了一種應用于撲救立體式森林火災的剛性連接式機載細水霧森林滅火彈系統。設計的基本思路是：滅火彈系統由彈體、彈頭及彈尾等模塊組成。所述的彈體模塊包含支撐部、殼體、中心裝藥等部分。支撐部為籠桿形，主要承受作用于滅火彈上的軸向載荷。滅火彈殼體部分為波紋狀薄壁殼體，以保證水劑拋散的各向均勻性。中心裝藥部分采用階梯型結構，爆轟時對滅火彈各部位的水劑產生不同的爆轟力，控制細水霧云團形狀更為理想。所述的彈頭模塊由引信、連接套、裝藥筒和連接板組成，與彈體連接，主要用于引爆滅火彈。所述的彈尾模塊由蓋殼、U 形螺栓和底板組成，主要用于裝載減速傘以及傳遞傘繩拉力，使滅火彈在下落過程中快速地運動至豎直姿態。各模塊之間采用剛性快速連接的方式，可以有效減少滅火彈系統的準備時間。

(1)滅火彈支撐部設計

為使滅火彈達到強度要求，考慮在彈體中增加籠桿形支撐部的設計。如附圖2a)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。由于滅火彈內部裝載水劑，為保證密封性要求，如附圖2b)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，擠壓密封圈使之產生彈性變形，起到密封作用。

(2)滅火彈殼體設計

基于可靠性和對環境保護的考慮，采用薄鋼板作為滅火彈殼體材料。如附圖3a)所示，彈體形狀設計為紡錘形，殼體中部由預先壓制應力槽的薄板制成，以保證殼體在爆轟時能夠快速、均勻地破裂，達到較好的滅火效果。殼體中部與圓環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，設計環狀上蓋板結構作為殼體的前端。為保證密封性，在與上蓋板裝配時，加工與環狀上蓋板結構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構，如附圖3b)所示，其外邊緣均布6個圓孔，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，應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，以中心線為軸，在上蓋板兩側對稱加工兩圓形孔，并與連接件焊接，用于向彈體內注水和排出多余的氣體。注水完畢后，將旋蓋擰緊，密封彈體內部的水劑。

(3)滅火彈中心裝藥模塊設計

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，為保證滅火彈爆轟的均勻性，設計上、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。由于采用模塊化設計，因此需要選擇合適的傳爆方式，根據比較，選擇導爆索作為本設計中的傳爆器材。

(4)滅火彈連接部分設計

彈體模塊與彈頭、彈尾之間的的連接裝置由彈體一彈頭、尾連接圓環及固定部分組成。如附圖5a)所示，圓環上均布有6個圓孔，用于和彈體支撐桿連接。同時，在圓環上加工T 形孔，用于放置定位凸榫，實現對另一枚彈體的固定。固定部分由定位凸榫，彈簧和凸榫后蓋組成。裝配時，先將定位凸榫與T形孔配合，再放入彈簧，并利用凸榫后蓋固定。

彈體模塊之間的連接裝置由彈體之間連接圓環、內六角螺栓及固定部分組成。如附圖5b) 所示，圓環上同樣均布6個圓孔，用于和彈體支撐桿連接。同時，在圓環一側加工T形孔，用于放置定位凸榫，實現對另一枚彈體的固定。在圓環另一側加工螺紋孔，與內六角螺栓連接。其中，固定部分仍然由定位凸榫，彈簧和凸榫后蓋組成。

(5)導爆索固定裝置設計

如附圖6所示，導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，固定片一側彎起，中部焊有卡銷，兩側分別與套筒和圓桿焊接，圓桿上套有彈簧。裝配時，將活動桿由套筒中心穿入，并利用插銷固定，防止活動桿與套筒脫落。稍稍向下擠壓固定片，將卡套豎直放入，并和卡銷中部配合，達到固定裝置的準備狀態。

(6)滅火彈彈頭模塊設計

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，兩端均加工內螺紋，用于和引信及裝藥筒連接。連接板一端加工內螺紋，用于和藥筒連接，中心開有圓孔，使導爆索通過，外邊緣與螺釘連接，并按照連接圓環上定位凸榫的位置，對應地加工圓孔。

(7)滅火彈彈尾模塊設計

滅火彈彈尾模塊主要用于裝載減速傘以及傳遞傘繩拉力，使滅火彈系統在下落過程中快速地運動至豎直姿態。對彈尾模塊的受力情況進行分析可知，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，而側壁與頂蓋采用塑料制成，以減輕彈尾模塊上部的重量和強度，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，中部向內凹進。蓋殼底部內邊緣加工一圈突起，與底板配合。在蓋殼頂部邊緣開有小孔，用于使開傘繩穿過。

本發明的有益效果是：采用了階梯形裝藥結構的紡錘形彈體和波紋狀殼體的設計，能夠產生形狀接近于圓柱形的細水霧云團，相較于傳統的航空滅火方式增加了對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，能夠在較短的時間內準備就緒，在分秒必奪的森林火災消防工作中爭取了寶貴的時間。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是剛性連接式機載細水霧森林滅火彈系統示意圖

圖2-a)是滅火彈支撐部結構示意圖。

圖2-b)是滅火彈支撐部結構連接示意圖。

圖3-a)是滅火彈殼體結構示意圖。

圖3-b)是滅火彈殼體結構連接示意圖。

圖4是滅火彈裝藥模塊結構示意圖。

圖5-a)是與彈頭彈尾連接的彈體模塊連接裝置結構示意圖。

圖5-b)是彈體模塊之間的連接裝置結構示意圖。

圖6是導爆索固定裝置結構示意圖。

圖7是滅火彈彈頭模塊結構示意圖。

圖8是滅火彈彈尾模塊結構示意圖。

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.環形上蓋板，303.碗狀殼體結構，304.圓環，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.細裝藥筒，402.藥筒過渡件，403.粗裝藥筒，404.藥柱下連接頭。

圖5-a)中：501.彈體-彈頭、尾連接圓環，502.定位凸榫，503.彈簧，504.凸榫后蓋，505. 連接圓環。

圖5-b)中：506.彈體之間連接圓環，507.內六角螺栓。

圖6中：601.圓桿，602.彈簧，603.套筒，604.卡套，605.卡銷，606.導爆索，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.內六角螺栓。

圖8中：801.蓋殼，802.U形螺栓，803.底板，804.螺母。

具體實施方式

請參見圖1，剛性連接式機載細水霧森林滅火彈系統由彈頭模塊、彈體模塊和彈尾模塊組成，裝配時，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生水劑的泄漏。最后將連接部分固定于彈體的兩側，完成彈體模塊的裝配。

彈體模塊之間連接時，將兩枚彈體上的內六角螺栓(507)分別由另一枚彈體的彈體之間連接圓環(506)上漸變孔半徑較大一端放入，此時定位凸榫(502)被壓至T形孔內。接著逆時針旋轉彈體，在內六角螺栓(507)運動至圓環孔壁的同時，定位凸榫(502)彈出，與圓環(506)上小孔配合，實現彈體模塊之間的快速連接。

連接導爆索(606)時，將導爆索(606)按圖中方式結合，放入固定裝置中，擠壓固定片(607)，同時旋轉卡套(604)，將卡銷(605)與卡套(604)較窄端緊密配合，實現對導爆索(606)的固定。

彈頭、彈尾模塊與彈體模塊的配合同樣采用快速連接的方式。裝配時，將彈頭、彈尾模塊連接板上螺釘(706)對準彈體-彈頭、尾連接圓環(501)上的螺釘孔放入，此時定位凸榫(502)被壓至連接環內。接著旋轉彈頭或彈尾模塊，當螺釘(706)運動至孔壁時，定位凸榫(502)彈出，與連接板上的圓孔配合，完成彈體與彈頭、彈尾部分的連接。

機載細水霧滅火彈系統采用滅火飛機運輸，運輸時將開傘繩掛于載彈架上。當投放滅火彈后，隨著彈體的下落，開傘繩將減速傘拉出，保證滅火彈系統能夠較為快速地達到豎直姿態。在滅火彈落地的同時，引信受到足夠的沖擊力，起爆滅火彈，形成細水霧云團，對火勢進行撲救。

本發明闡述了一種剛性連接式機載細水霧森林滅火彈系統，其采用了模塊化設計，能夠方便消防人員的操作，且大大改善了現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，節省了寶貴的時間和成本，具有很大的推廣價值。