一种用于高层建筑的破窗灭火弹的制作方法

1.本发明涉及消防领域，尤其涉及一种用于高层建筑的破窗灭火弹。


背景技术：

2.消防，即灭火，是一种与生产和生活息息相关的领域。一旦发生火灾，就会给人民群众的财产和生命造成巨大的损失。现有的常见的灭火方式就是采用灭火器、风机等进行灭火。而这种灭火工具必须是人工手持进入火场进行作业，危险性高，且效率慢。
3.随着高层甚至超高层大厦的不断建造和投入使用，对高层建筑火灾救援的要求不断提高，尤其，破窗是高层建筑灭火救援的重要环节。现有的方案中，利用无人机发射破窗灭火弹进行灭火，具有速度快、效率高的特点，已成为高层建筑灭火救援技术的重要发展方向，相关的技术发明也屡见报道。
4.但是现有的用无人机发射的灭火弹在设计上主要有三个技术缺点：
5.(1)在破窗灭火弹总体设计中没有考虑所涉及的发射动力学问题。现有旋翼无人机发射的破窗灭火弹，一般采用筒式发射，这会给无人机一个反作用力。若无人机无法抵御这个反作用力的干扰，就有可能出现飞行失稳现象(甚至坠毁)。
6.(2)在破窗灭火弹的发射推进装置中使用了火工技术。例如使用固体火箭发动机作为推进装置。将固体火箭发动机用于破窗弹存在两个主要问题：一是固体火箭发动机是有喷焰的高温装置；二是固体火箭发动机工作结束时，有可能存在仍在燃烧的残留固体推进剂。这对灭火是非常不利的。
7.(3)破窗效果受破窗灭火弹末端飞行姿态的影响较大。现有破窗弹采用常规弹箭外形，头部顶端装有破窗用的尖锥。当破窗弹破窗时，除了要有足够的撞击冲量外，还要使弹头部尖锥与玻璃板的夹角满足破窗撞击角度的要求。即要求破窗弹的末端飞行姿态角必须在破窗撞击角度范围内，否则有可能无法破窗。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种用于高层建筑的破窗灭火弹，用于高层建筑的灭火。
9.为实现上述发明目的，本发明提供一种用于高层建筑的破窗灭火弹，包括：球状的灭火主体，安装在所述灭火主体上的动力装置；
10.所述灭火主体的球面上设置有多个破窗尖锥，且所述破窗尖锥在所述灭火主体的球面上均布；
11.所述破窗尖锥的大直径端与所述球面固定连接，其小直径端沿远离所述球面的方向线性延伸，且所述破窗尖锥的延伸方向与所述灭火主体的径向保持一致；
12.所述动力装置与所述灭火主体同轴的嵌入在所述灭火主体中。
13.根据本发明的一个方面，所述灭火主体包括：球状壳体；
14.所述球状壳体相对的两端同轴的设置有两个第一开口；
15.所述动力装置相对的两端分别与所述第一开口相连接，以使所述球状壳体和所述
动力装置之间构成用于容纳灭火剂的灭火剂容纳腔；
16.所述破窗尖锥固定连接在所述球状壳体上。
17.根据本发明的一个方面，所述动力装置包括：安装壳体，破裂片，端盖，设置在所述端盖上的激活器；
18.所述安装壳体为两端开口的中空筒状体，其相对的两端分别与所述第一开口密封连接；
19.所述端盖和所述破裂片在所述安装壳体中间隔的设置，且分别与所述安装壳体密封连接，用于构成容纳推进剂的密封空腔。
20.根据本发明的一个方面，所述安装壳体包括：筒状的主体部分，筒状的连接部分和截锥筒状的喷管部分；
21.所述主体部分，所述连接部分和所述喷管部分依次同轴设置；
22.所述主体部分直径大于所述连接部分的直径；
23.所述喷管部分呈截锥形筒体，其小直径端与所述连接部分固定连接，其大直径端与所述第一开口密封连接。
24.根据本发明的一个方面，所述破裂片和所述端盖安装在所述主体部分；
25.所述端盖与所述主体部分远离所述连接部分的一端相连接；
26.所述破裂片安装在所述主体部分与所述连接部分相连接的一端。
27.根据本发明的一个方面，所述灭火主体还包括：两个导轨连接件；
28.两个所述导轨连接件在所述动力装置的相对两侧对称设置；
29.所述导轨连接件呈两端开口的管状体，其相对的两端分别与所述球状壳体上设置的第二开口相连接。
30.根据本发明的一个方面，还包括：导轨装置；
31.所述导轨装置包括：发射架，安装在所述发射架上的导轨和控制组件；
32.所述灭火主体的所述导轨连接件可滑动的套设在所述导轨上；
33.所述控制组件用于所述灭火主体的锁定或释放控制，以及用于控制所述动力装置的启动。
34.根据本发明的一个方面，所述发射架包括：基座，竖直连接件和水平连接件；
35.所述竖直连接件一端与所述基座的一端垂直连接，且所述竖直连接件位于所述基座的下方；
36.所述水平连接件中间位置与所述竖直连接件远离所述基座的一端垂直连接，且所述水平连接件的延伸方向与所述基座的延伸方向相垂直的设置；
37.所述导轨具有间隔的垂直设置在所述水平连接件上，且所述导轨和所述基座处于所述竖直连接件的同一侧；
38.所述导轨的延伸方向与所述基座的延伸方向相平行的设置。
39.根据本发明的一个方面，所述控制组件支承在所述基座远离所述竖直连接件的一端，且所述控制组件和所述竖直连接件位于所述基座的相对两侧；
40.所述控制组件包括：行程开关，行程开关座，销钉，复位件，电磁铁；
41.所述电磁铁嵌入在所述基座上；
42.所述销钉与所述电磁铁滑动连接，且可穿过所述基座的设置；
43.所述复位件与所述销钉相连接，用于驱动所述销钉复位；
44.所述行程开关座与所述基座相互固定连接；
45.所述行程开关安装在所述行程开关座上，且所述行程开关的活动触点与所述销钉相对设置。
46.根据本发明的一个方面，所述球状壳体上设置有与所述销钉端部配合的限位凹槽；
47.所述行程开关与所述激活器电连接；
48.所述动力装置容纳推进剂的密封空腔中所采用的推进剂为压缩的惰性气体。
49.根据本发明的一种方案，本发明的破窗灭火弹采用均布尖锥的圆球形弹体，通过各尖锥之间夹角设计，可使弹体撞击玻璃时，至少有1个尖锥满足击碎玻璃板的撞击角度要求，不会发生因尖锥撞击角不满足要求而无法击碎玻璃的现象。因此，本发明的破窗灭火弹无飞行姿态稳定性要求，气动结构非常简单。
50.根据本发明的一种方案，本发明用压缩惰性气体作为破窗灭火弹的自力发射装置。该发射动力装置不产生高温燃气，是一个常温装置。破窗灭火弹破窗入室后，不会构成新的火源。
51.根据本发明的一种方案，本发明的破窗灭火弹采用滑轨发射，发射时对无人机无反向干扰力作用(只有作用在滑轨上的很小的滑动摩擦力)，不会对无人机飞行稳定性产生影响。因此，本发明的破窗灭火弹不会对无人机的抗干扰能力提出额外要求，具有很好的发射平台适应性。
附图说明
52.图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的破窗灭火弹的立体图；
53.图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的破窗灭火弹的截面图；
54.图3是示意性表示根据本发明的一种实施方式的破窗灭火弹与无人机组合结构图；
55.图4是示意性表示根据本发明的一种实施方式的破窗灭火弹发射图。
具体实施方式
56.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
57.在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
58.下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
59.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的破窗灭火弹，包括：球状的灭火主体1，安装在灭火主体1上的动力装置2。在本实施方式中，灭火主体1的球面上设置有多个破窗尖锥1a，且破窗尖锥1a在灭火主体1的球面上均布。在本实施方式中，破窗尖锥1a的大直径端与球面固定连接，其小直径端沿远离球面的方向线性延伸，且破窗尖锥1a的延伸方向与灭火主体1的径向保持一致。其中，所设置的破窗尖锥1a均为形状和尺寸相一致的直锥体，其中心轴线的方向(即延伸方向)均通过灭火主体1的球心位置。
60.通过上述设置，采用球状的灭火主体，并在其表面上均布破窗尖锥1a的方式，可以使得本发明的破窗灭火弹不论以何种角度飞行均能够实现至少一个破窗尖锥1a的尖端与目标窗户上的玻璃在满足破窗撞击角条件下相接触，进而实现了全方位的破窗效果，极大地提高了本发明的破窗能力。
61.通过上述设置，由于本发明的灭火弹在不同飞行角度均可实现充分破窗能力的情况下，使得本发明的灭火弹无飞行姿态稳定性要求，进而其气动结构可设置的更为简单，极大的降低了本发明的结构复杂程度。
62.在本实施方式中，动力装置2与灭火主体1同轴的嵌入在灭火主体1中。通过上述设置，通过将动力装置嵌入在灭火主体1的中间位置，使得灭火弹整体重心分布合理，有益于灭火弹的稳定飞行。
63.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，灭火主体1包括：球状壳体11。在本实施方式中，球状壳体11相对的两端同轴的设置有两个第一开口。在本实施方式中，球状壳体11整体呈中空结构，进而可实现其内部安装动力装置和填充灭火剂的作用。在本实施方式中，动力装置2相对的两端分别与第一开口相连接，以使球状壳体11和动力装置2之间构成用于容纳灭火剂的灭火剂容纳腔；在本实施方式中，动力装置2的端部边缘可通过焊接或其他连接方式与第一开口的边缘固定连接，以实现对球状壳体内部空间的密封，达到对灭火剂的稳定存储。在本实施方式中，破窗尖锥1a固定连接在球状壳体11上。
64.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，动力装置2包括：安装壳体21，破裂片22，端盖23，设置在端盖23上的激活器24。在本实施方式中，安装壳体21为两端开口的中空筒状体，其相对的两端分别与第一开口密封连接；端盖23和破裂片22在安装壳体21中间隔的设置，且分别与安装壳体21密封连接，用于构成容纳推进剂的密封空腔。
65.在本实施方式中，在需要发射破窗灭火弹时，密封空腔中提前充入了压缩惰性气体，当通过外接电路将激活器24激发时，则在激活器24所释放的能量的作用下使得压缩惰性气体在内部空间迅速膨胀，进而可胀破破裂片22实现惰性气体的喷出，进而完成整个灭火弹的发射。
66.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，安装壳体21包括：筒状的主体部分211，筒状的连接部分212和截锥筒状的喷管部分213。在本实施方式中，主体部分211，连接部分212和喷管部分213依次同轴设置。在本实施方式中，主体部分211和连接部分212均呈直圆筒状，且主体部分211直径大于连接部分212的直径。在本实施方式中，喷管部分213呈锥形筒体，其小直径端与连接部分212固定连接，其大直径端与第一开口密封连接。
67.通过将主体部分的直径设置为较大的，这样有益于保证压缩惰性气体的存储量，而采用较小口径的连接部分，这样有助于提高惰性气体喷出时的动力，进一步有益于提高破窗灭火弹的发射初速度，对保证本发明的稳定飞行和破窗能力有利。
68.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，破裂片22和端盖23安装在主体部分211。在本实施方式中，端盖23与主体部分211远离连接部分212的一端相连接；破裂片22安装在主体部分211与连接部分212相连接的一端。在本实施方式中，破裂片22承靠在主体部分211与连接部分212相连接的位置。通过这种设置，基于口径的变化实现了对破裂片边缘的稳定承靠，进而对保证破裂片破口位置与连接部分开口位置的一致有益。
69.在本实施方式中，在破裂片22朝向连接部分212的一侧还设置有密封圈22a，以实现承靠位置的密封连接，进一步提高气密性。
70.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，灭火主体1还包括：两个导轨连接件12。在本实施方式中，两个导轨连接件12在动力装置2的相对两侧对称设置。通过上述设置，有效保证了灭火弹在导轨上安装时的对称性，进而对保证灭火弹的稳定发射有益。
71.在本实施方式中，导轨连接件12呈两端开口的管状体，其相对的两端分别与球状壳体11上设置的第二开口相连接。在本实施方式中，导轨连接件12与球状壳体11的连接方式与动力装置2中安装壳体21与球状壳体11的连接方式相一致，在保证了球状壳体11密封性的情况下，实现了其与导轨的连接。
72.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的破窗灭火弹还包括：导轨装置3。在本实施方式中，导轨装置3包括：发射架31，安装在发射架31上的导轨32和控制组件33。在本实施方式中，灭火主体1的导轨连接件12可滑动的套设在导轨32上；控制组件33用于灭火主体1的锁定或释放控制，以及用于控制动力装置2的启动。
73.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，发射架31包括：基座311，竖直连接件312和水平连接件313。在本实施方式中，基座311，竖直连接件312和水平连接件313均为长条状的矩形体结构。其中，竖直连接件312一端与基座311的一端垂直连接，且竖直连接件312位于基座311的下方；水平连接件313中间位置与竖直连接件312远离基座311的一端垂直连接，且水平连接件313的延伸方向与基座311的延伸方向相垂直的设置。在本实施方式中，导轨32具有间隔的垂直设置在水平连接件313上，且导轨32和基座311处于竖直连接件312的同一侧。在本实施方式中，导轨32的延伸方向与基座311的延伸方向相平行的设置。
74.根据本发明的一种实施方式，导轨32可采用圆杆。
75.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，控制组件33支承在基座311远离竖直连接件312的一端，且控制组件33和竖直连接件312位于基座311的相对两侧。在本实施方式中，控制组件33包括：行程开关331，行程开关座332，销钉333，复位件，电磁铁334。在本实施方式中，在基座311上设置有贯穿其本体的阶梯状凹槽，电磁铁334嵌入在基座311的该阶梯凹槽中；销钉333穿过电磁铁334与电磁铁334滑动连接，且可穿过基座311的设置，用于实现对灭火弹的锁定和释放。
76.在本实施方式中，复位件与销钉333相连接，用于驱动销钉333复位；例如，复位件可设置为弹簧，其一端与销钉333的上端相连接，另一端与电磁体334相抵靠，当电磁铁334失去磁力时，在弹簧的作用下即可实现销钉的复位，以实现对灭火弹的释放。当然，还可将复位件设置为永磁体(其安装时需要分辨其极性，以使电磁铁具有磁力时是相互排斥的)，并将其安装在销钉的上端，这样在电磁体失去磁力时，复位件可吸附在电磁铁的铁芯上，以使销钉的下端伸出进而对灭火弹进行锁定，而当电磁铁通电后由于磁力相斥的方式将销钉向上方推出达到对灭火弹的释放效果。
77.在本实施方式中，行程开关座332与基座311相互固定连接；行程开关331安装在行程开关座332上，且行程开关331的活动触点331a与销钉333相对设置。通过上述设置，在实现销钉的复位(即对灭火弹的释放)后，销钉的上端可对行程开关331的活动触点331a进行压靠，以使得行程开关接通，进而以实现对灭火弹的发射启动。
78.结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，球状壳体11上设置有与销钉333端部配合的限位凹槽1b。在本实施方式中，灭火弹安装在导轨32上时，其可以处于控制组件33的正下方，这样通过设置的限位凹槽1b可有效的实现与销钉333端部的配合连接，有效保证了灭火弹的安装稳定。
79.在本实施方式中，行程开关331与激活器24电连接；通过行程开关的接通实现激活器24的激发，以实现灭火弹的发射过程。在本实施方式中，行程开关331与激活器24之间的电连接线的强度可根据灭火弹发射时的冲击力进行设置，只要能够保证灭火弹可启动后克服其阻碍，以及不影响灭火弹的正常发射即可。
80.根据本发明的一种实施方式，动力装置2容纳推进剂的密封空腔中所采用的推进剂为压缩的惰性气体。在本实施方式中，推进剂可采用液态二氧化碳。
81.根据本发明的一种实施方式，球状壳体11的灭火剂容纳腔中所采用的灭火剂为超细干粉灭火剂。在本实施方式中，在灭火剂容纳腔中设置了触发装置，以实现灭火剂的抛撒，触发装置启动，以实现从内部胀破球状壳体达到干粉灭火剂释放的效果。在本实施方式中，触发装置可采用电加热器。
82.结合图3和图4所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的灭火弹可安装在无人机上进行发射，其中，发射架31的水平连接件313的相对两端分别固定在无人机的支脚上，实现发射架的稳定固定。进而将灭火弹安装在发射架31上以实现无人机对灭火弹的锁定。
83.结合图3和图4所示，无人机根据任务需要携带破窗灭火弹飞行至目标窗户后，调整无人机与窗户之间的距离，使之满足破窗灭火弹射程要求。然后将发射导轨对准窗户，完成瞄准。地面遥控器发出发射指令，控制组件33顺序执行解锁和动力装置启动动作，实现对灭火弹的释放和发射。在动力装置2产生短时间脉冲推力，使破窗灭火弹沿导轨方向射出。在弹离轨前动力装置工作完毕，不再产生推力。灭火弹在离轨动量作用下，飞向窗户并击中玻璃。弹体上的尖锥撞碎玻璃，完成破窗。此后，进一步到达着火点后执行灭火作业。
84.上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
85.以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。