本发明涉及灭火弹技术领域，尤其涉及一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹。
背景技术：
随着我国工业化以及城市化进程的不断推进，高层和超高层建筑物层出不穷，其火灾扑救问题成为一个世界性难题，高层建筑火灾的特点主要有：第一，因高层建筑功能复杂、人流量大，其起火因素多；第二，发生火灾后，高层和超高层建筑物受风载荷大，竖向井道多，易形成“烟囱效应”；第三，火灾扑救工作十分困难。目前世界各国研究的消防设备，面对较低楼层能起到较好的灭火效果，但对于高层尤其是超高层建筑物火灾，传统的消防设备难以完成。爆炸灭火弹可以通过多种发射方式发射到着火楼层，弥补传统灭火设备在高度上的不足。另外，森林和草原火灾，以及一些有辐射、有毒等特殊环境火灾，传统的灭火方式难以奏效，而爆炸法灭火优势独特，它是一种快速、高效灭火方式。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹，通过控制安源的含量，从而获得不同形状的纳米材料。
一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹，包括弹头部、壳体、尾椎部，所述壳体的一侧螺纹固定连接弹头部、另一侧螺纹固定连接尾椎部，所述尾椎部远离壳体的一侧螺纹固定连接尾管，所述弹头部、壳体、尾椎部和尾管连接形成内部中空结构，所述弹头部和壳体的连接处设有挡板，所述挡板面向弹头部的一侧面的中心处垂直设有引信，所述挡板面向壳体的一侧面的中心处垂直设有装药管，所述装药管的周围填充干水灭火剂。
优选的，所述装药管通过联接件固定在所述挡板上，所述联接件的外部套接连接外壳组件、且内部装有起爆药套，所述连接外壳组件和起爆药套之间设有密封圈，所述起爆药套内装有起爆药且与装药管连接。
优选的，所述尾管的外部等间距垂直设有4、6或8个翼片，翼片采用高密度聚乙烯材质。
优选的，所述干水灭火剂包括以下以重量份计的各组分：气相二氧化硅1-3份、水20-60份。
优选的，所述壳体的内部附着一层吸音材料。
优选的，所述吸引材料包括包括正方体塑料柱层和四面体塑料柱层。
优选的，所述壳体的内壁纵向均匀设有应力槽，应力槽呈正三角形，共有四个，分布在壳体中间位置，能使壳体破裂时按照预设的方向破裂，减少有害破片的产生。
优选的，所述装药管置于灭火弹中心线，装药管采用阶梯状装药结构，比药量为1.2％～1.6％，阶梯装药结构中，药柱靠近弹头部的药量要比靠近尾椎部的多，并且药柱中间部分逐渐减少，这样的结构能使装药管爆炸时驱动周围的灭火剂延径向抛撒，容易形成速度阶梯，使得灭火剂分布均匀，提高灭火效果。
优选的，所述尾椎部与壳体的连接处加密封圈。
本发明提出的一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹在高楼建筑灭火、森林灭火中的应用。
壳体材料采用改性abs塑料，翼片采用高密度聚乙烯，壳体为圆筒状，翼片位于尾椎部底部并用螺丝固定，尾椎部与壳体用螺丝固定并用密封圈密封，翼片置于尾管底部并与尾管螺钉固定，尾管前方与尾椎部相连并用螺纹固定；尾椎部与壳体相连并用螺纹固定，连接处加密封圈，壳体置于挡板右侧并与挡板螺钉固定，联接件置于挡板中心右侧并与挡板铆钉固定，联接件与装药管相连并与装药管螺纹固定，装药管置于灭火弹中心线，装药管采用阶梯状装药结构，比药量为1.2％～1.6％，引信置于挡板中心左侧并与挡板螺纹固定，弹头部置于挡板左侧并与挡板螺纹固定；干水灭火剂置于壳体中，均匀分布在装药管两侧。
一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹，引信中的红外感温仪检测环境温度大于设定阈值时，引信触发点火信号，装药管中的火药被点燃，火药剧烈燃烧产生高压气体，高压气体和冲击波驱动包覆在周围的干水灭火剂，当壳体内的压力达到一定值，壳体将会破裂，干水灭火剂将会抛撒出来与火源接触，实现灭火功能；灭火弹喷洒干水灭火剂的飞行过程中，翼片起到稳定飞行的作用，翼片兼有减速系统，使得灭火弹喷洒灭火剂时得到减速。
其中干水灭火剂的制备方法由以下步骤：
步骤1：使用六甲基二硅氮烷(hdms)处理气相二氧化硅hb-630，形成疏水性的气相二氧化硅，这种一种高纯的的白色粉末。
步骤2：往去离子水中加入表面活性剂，等到溶质全部溶解。
步骤3：用电子天平称量二氧化硅和水溶液以1:20的比例(二氧化硅与溶液质量的比)，将其加入高速搅拌器搅拌一段时间。
干水灭火剂的作用机理描述如下：
本发明中的干水灭火剂灭火时，由于受热原先的稳定状态被打破，灭火剂中的水分释放出来，降低了燃烧物的温度，使其达不到燃点，同时二氧化硅粉末会附着在燃烧物的表面，起到隔绝空气中氧气的作用，加入的表面活性剂能分解出游离的氨基，可以同火焰燃烧反应中的oh自由基结合，减少并终止燃烧反应产生的自由基，降低了燃烧的反应速率。因此，干水灭火剂在爆炸作用下具有物理冷却和化学抑制作用，兼有激波灭火特点，复合灭火能力强。干水灭火剂既能扑灭封闭的着火空间，也能适用于开放区域的局部灭火。
本发明具有以下优点：
(1)本发明采用的灭火剂是新型干水灭火剂，能够迅速扑灭a、b、c、e类火灾，分别为碳固体火灾、可燃液体火灾、可燃气体火灾、带电燃烧火灾。干水灭火剂是由气相二氧化硅和水按照一定比例混合制成，所得到的干水灭火剂含水量高包覆性好，流动性小，加入表面活性剂后稳定性增强。
(2)本发明中爆炸灭火弹的壳体采用改性abs塑料，翼片采用高密度聚乙烯，爆炸后不会产生杀伤性破片而造成人员和器械损伤。
(3)本发明中爆炸灭火弹的弹头部短且圆润，单尾稍长并逐渐变细，这种结构有利于减少空气阻力，提高飞行稳定性。
(4)本发明中爆炸灭火弹的翼片对称布置，能够增大弹头部重量、减少尾部质量。
(5)本发明中爆炸灭火弹的装药管采用过渡式阶梯状装药结构，使得干水灭火剂在抛撒时呈倒金字塔状，大部分灭火剂呈径向并稍微向下的抛撒趋势，有利于形成扁平状云雾，比起传统装药结构灭火效果更好。
(6)本发明中的干水灭火剂不仅可以在火灾中快速、高效扑灭火源，而且还能吸收空气中的二氧化碳、一氧化碳等气体，为净化空气，防止浓烟对灭火人员的干扰起到了有效地作用。
(7)本发明中爆炸灭火弹的比药量为1.2％～1.6％，常用森林炮用灭火弹的最佳比药量为2％，但是森林炮用灭火弹的外壳为金属壳，本发明专利中爆炸灭火弹壳体材料采用abs塑料和高密度聚乙烯，因此药量适当减少，优选1.2％～1.6％范围内效果最佳。
(8)本发明中的爆炸灭火弹灭火过程包括物理和化学过程：干水灭火剂中的水在强激波作用下破碎后可蒸发吸收热量，降低火灾现场的温度；液体里加入的表面活性剂或其他化学添加剂可以阻断燃烧反应链。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明尾椎部翼片连接示意图。
图3为本发明装药管装药结构示意图。
图4为壳体应力导向槽示意图。
图5为壳体内表面声学吸收材料示意图。
图6为联接件处局部示意图。
图中：1-弹头部、2-引信、3-挡板、4-联接件、5-装药管、6-壳体、7-干水灭火剂、8-尾椎部、9-尾管、10-翼片、11-应力槽、12-正方体塑料柱、13-四面体塑料柱、14-连接外壳组件、15-密封圈、16-起爆药、17-起爆药套。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
如图1、图2所示，一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹，包括：壳体6、尾椎部8、尾管9、翼片10、弹头部1、引信2、挡板3、联接件4、装药管5、干水灭火剂7。
壳体6采用改性abs塑料，翼片10采用高密度聚乙烯，壳体6为圆筒状，尾椎部8与壳体6的一端用螺丝固定并用密封圈密封，尾管9与尾椎部8相连并用螺纹固定；翼片10置于尾管9底部并与尾管9螺钉固定；
壳体6的另一端连接弹头部1，弹头部1、壳体6、尾椎部8和尾管9连接形成内部中空结构，弹头部1和壳体6的连接处设有挡板3，壳体6和弹头部1均与挡板3螺钉固定；
联接件4置于挡板3中心面向尾椎部8的一侧并与挡板3铆钉固定，联接件4与装药管5相连并与装药管5螺纹固定，装药管5置于灭火弹中心线，装药管5采用过渡式阶梯状装药结构，比药量为1.5％；
装药管5通过联接件4固定在挡板3上，联接件4的外部套接连接外壳组件14、且内部装有起爆药套17，连接外壳组件14和起爆药套17之间设有密封圈16，起爆药套17内装有起爆药16且与装药管5连接。
引信2置于挡板3中心面向弹头部1的一侧并与挡板3螺纹固定，干水灭火剂7置于壳体6中，均匀填充在装药管5的周围。干水灭火剂7包括以下以重量份计的各组分：气相二氧化硅2份、水40份。
壳体的内部附着一层吸音材料，吸引材料包括包括正方体塑料柱层12和四面体塑料柱层13。
一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹工作时，引信2中的红外感温仪检测环境温度大于设定阈值时，引信2触发点火信号，装药管5中的火药被点燃，火药剧烈燃烧产生高压气体，高压气体和冲击波驱动包覆在周围的干水灭火剂7，当壳体6内的压力达到一定值，壳体将会破裂，干水灭火剂将会抛撒出来与火源接触，由于中心采用阶梯型装药结构和壳体开设应力槽，灭火剂可以按照预定方向进行抛撒，实现灭火功能；灭火弹喷洒干水灭火剂的飞行过程中，翼片10起到稳定飞行的作用，翼片10带有减速系统，使得灭火弹喷洒灭火剂时得到减速。
灭火弹壳体采用30％玻璃纤维增强的abs工程塑料，相对于一般的abs类树脂而言，增强后的abs具有较好的抗冲击性能与良好的电绝缘性；其热变形温度有着显著提高，使得尺寸稳定性和精度有了较大改善，爆炸后不会产生杀伤性破片，减少对人员和仪器的危害，翼片采用高密度聚乙烯，能够保证灭火弹飞行过程稳定性，并且翼片采用3mm的矩形平板翼，共4个，对称布置。
本发明中的灭火剂采用干水灭火剂，干水是新型灭火材料，由气相二氧化硅和水以及其他物质按照一定比例高速混合制成，通过实验对比得出，干水灭火剂的灭火时间和最小灭火剂用量明显小于abc干粉灭火剂，并且干水灭火剂呈固态细小颗粒，比起水流动性较小，能够长时间覆盖着火区域。
实施例2
一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹同实施例1，不同的发射方法在于：当遇到森林草原火灾、高层建筑火灾时可使用消防炮进行发射，本灭火弹的外壳强度达到炮用灭火弹的规定，引信中有温度探测系统和联动起爆元件，当到达火场时精确喷散灭火剂。不同装药结构在于：装药管内的比药量为1.3％；不同的壳体材料在于：采用25％玻璃纤维增强的abs工程塑料制成灭火弹外壳。
实施例3
一种无杀伤性新型灭火剂式爆炸灭火弹同实施例2，不同的发射方法在于：在特殊火场环境或复杂地形条件下，如有人员被困的着火区域，可用无人机搭载本发明中的灭火弹进行灭火，无人机配有gps定位系统和高分辨率实时航拍功能，可以在保障人员安全的情况下进行有效灭火。不同装药结构在于：装药管内的比药量为1.2％；不同的壳体材料在于：采用20％玻璃纤维增强的abs工程塑料制成灭火弹外壳。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。