高层建筑消防炮专用灭火弹研究

摘要

高层建筑消防作为一个世界性的难题已越来越受到重视,灭火弹是一种有效的针对高层建筑火灾扑救的灭火设备,目前各国在该领域正加大投入并已研制了一系列相关产品。本课题的目标是研究一种能够通过气动消防炮发射,在进入火场后能自主感测火场温度情况,智能控制起爆,实现灭火剂在火场上部弥散,从而起到较好灭火效果的灭火弹。
　　 本文介绍了高层建筑消防用灭火弹的特点及国内外发展现状。根据灭火弹的工作特点与性能要求确定了灭火弹的总体方案,并着重阐述了弹体结构及引信控制系统的研究方法和过程。在此基础上,本文深入研究了灭火弹发射时的受载情况,利用ANSYS软件对该环境下弹体关键部位的发射安全性进行了分析。
　　 弹道特性关系到灭火弹的飞行性能与火控系统,故需对灭火弹内、外弹道进行研究。本文在分析了膛内压力分布规律的基础上,建立了灭火弹内弹道数学模型。外弹道建模过程中,建立了考虑空气阻力影响的外弹道数学模型。同时,给出了修正方法,在此基础上,建立了灭火弹外弹道数据库。
　　 灭火弹能否顺利侵彻建筑物玻璃以及侵彻前后弹体飞行状态的变化,直接影响到其后续工作的开展与灭火效果。本文根据灭火弹实际情况确定了材料本构模型,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同情况下灭火弹侵彻玻璃的过程进行了模拟,所得结果与外弹道诸元结合,可作为发射控制的参考。
　　 最后,通过对灭火弹飞行特性的分析,研究了灭火弹飞行中所受诸力与力矩,计算得到了灭火弹空气动力参数,并运用弹丸稳定储备量和摆动特性两种方法研究了灭火弹的飞行稳定性,所得结果表明灭火弹飞行稳定。