胡松濤

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一種拉發(fā)式干粉滅火彈發(fā)火件設(shè)計(jì)

胡松濤

（安徽紅星機(jī)電科技股份有限公司，安徽 合肥，231135）

本著可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了拉發(fā)式干粉滅火彈發(fā)火件，并詳細(xì)闡述了拉發(fā)式干粉滅火彈發(fā)火件主要零部件及主裝藥的設(shè)計(jì)過(guò)程。驗(yàn)證試驗(yàn)表明該發(fā)火件作用可靠，滿足延期時(shí)間要求，可為拉發(fā)式干粉滅火彈的發(fā)火件設(shè)計(jì)提供參考。

發(fā)火件；滅火彈；點(diǎn)火序列；延期時(shí)間

拉發(fā)式干粉滅火彈是一種高效、理想的滅火器材，其原料無(wú)毒、無(wú)味，對(duì)環(huán)境無(wú)害，作用時(shí)對(duì)一定距離外的物體不會(huì)造成損壞，并可在短時(shí)間內(nèi)使突發(fā)初始火災(zāi)得到有效控制，適用于林區(qū)、廠礦、家庭、賓館等場(chǎng)所的消防。拉發(fā)式干粉滅火彈發(fā)火件是配用于滅火彈上的火工品，本著可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的火工品設(shè)計(jì)原則[1]，本文研究設(shè)計(jì)了一種拉發(fā)式干粉滅火彈發(fā)火件（以下簡(jiǎn)稱發(fā)火件）。

1 發(fā)火件設(shè)計(jì)

1.1 發(fā)火件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

發(fā)火件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借鑒木柄手榴彈的引爆技術(shù)[2]，主要由外殼體、內(nèi)殼體、拉火簧、2號(hào)摩擦火帽、導(dǎo)火索、醫(yī)用膠布、擴(kuò)爆管殼、主裝藥等組成，發(fā)火件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 發(fā)火件結(jié)構(gòu)示意圖

在距離導(dǎo)火索端面的適當(dāng)位置纏繞醫(yī)用膠布，使之塞緊擴(kuò)爆管殼裝藥口，限定導(dǎo)火索的軸向位置，防止灑藥及拉發(fā)時(shí)發(fā)生“竄火”現(xiàn)象。

擴(kuò)爆管殼與外殼體之間用密封膠粘接，發(fā)火件與滅火彈彈體（滅火彈結(jié)構(gòu)如圖2所示）合裝完成后用密封蠟封堵外殼體尾部排氣孔。

圖2 拉發(fā)式干粉滅火彈結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 發(fā)火件工作原理

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，滅火人員握住彈體，撕開(kāi)保險(xiǎn)紙封，勾住拉環(huán)，在擲出滅火彈的同時(shí)，將拉火簧拔出，拉火簧穿過(guò)摩擦火帽中心孔時(shí)，簧圈上的粗糙表面與摩擦火帽的拉火藥相互摩擦產(chǎn)生火焰點(diǎn)燃導(dǎo)火索，延期一定時(shí)間后，導(dǎo)火索燃燒產(chǎn)生的火焰引爆主裝藥，炸開(kāi)擴(kuò)爆管殼及彈體，將干粉滅火劑拋撒出去。

1.3 發(fā)火件延期時(shí)間設(shè)計(jì)

發(fā)火件延期時(shí)間過(guò)短，不利于滅火人員的安全；延期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將錯(cuò)過(guò)最佳滅火時(shí)機(jī)，且滅火彈或?qū)L離火源，不能發(fā)揮應(yīng)有的滅火效果。綜合考量，將發(fā)火件延期時(shí)間確定為5～7s。

1.4 拉火簧設(shè)計(jì)

拉火簧選用制式產(chǎn)品，由紫銅線繞制成型，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。彈簧圈數(shù)為4.0～4.5圈，簧圈的表面有均勻的毛刺（第1圈和直桿上不打毛），各圈近似接觸。

圖3 拉火簧結(jié)構(gòu)示意圖

1.5 2號(hào)摩擦火帽設(shè)計(jì)

2號(hào)摩擦火帽亦屬于制式產(chǎn)品，主要由火帽殼和裝在火帽殼里的拉火藥構(gòu)成，火帽殼通常為紫銅材料。

1.6 導(dǎo)火索設(shè)計(jì)

1.6.1導(dǎo)火索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)醫(yī)生的檢查，有的寶寶的只是小腳丫脂肪較多，看起來(lái)像扁平足而非真正的扁平足，那媽媽們大可放心。很多小腳平時(shí)顯得是“平足”，不過(guò)當(dāng)小朋友翹起腳跟站立是，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)足弓出現(xiàn)了。

導(dǎo)火索的作用是傳火和延期。手榴彈用導(dǎo)火索由于其結(jié)構(gòu)[3]（如圖4所示）和制造方法的原因，存在以下缺點(diǎn)：（1）藥芯為黑藥粉，與芯線混雜在一起，內(nèi)層線將黑藥粉包成索狀，中層線用來(lái)防止內(nèi)包層的緩解，進(jìn)一步將藥芯包纏緊固，制造時(shí)棉紗消耗量大，成本較高。（2）端面常出現(xiàn)藥芯松散及灑藥現(xiàn)象。（3）藥芯細(xì)（手榴彈用導(dǎo)火索外徑為(5.8 ±0.2)mm，藥芯直徑≥2.5mm），燃燒時(shí)易斷火。

圖4 手榴彈用導(dǎo)火索結(jié)構(gòu)示意圖

鑒于手榴彈用導(dǎo)火索的以上缺點(diǎn)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的導(dǎo)火索結(jié)構(gòu)與手榴彈用導(dǎo)火索基本相同，只是將藥芯由松散的藥粉改為密度均勻、具有固定形狀的藥條。改進(jìn)后的導(dǎo)火索的燃速為100～105 m/s，在保持外徑不變的情況下，增大了藥芯直徑（≥3.8mm），減少了棉紗和紙的用量。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了藥芯松散及灑藥問(wèn)題，降低了成本，提高了傳火可靠性及延時(shí)精度。

1.6.2導(dǎo)火索長(zhǎng)度確定

導(dǎo)火索按發(fā)火件的延時(shí)要求裁切成一定長(zhǎng)度。導(dǎo)火索的輸出端與主裝藥接觸，為保證點(diǎn)火可靠性，將導(dǎo)火索的輸出端切成斜面，以增大藥芯與主裝藥的接觸面積。

1.7 內(nèi)、外殼體及擴(kuò)爆管殼設(shè)計(jì)

1.7.1材料設(shè)計(jì)

摩擦火帽、導(dǎo)火索燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生火焰及高溫氣體，如果內(nèi)、外殼體的材料耐熱性、阻燃性差，將導(dǎo)致內(nèi)、外殼體產(chǎn)生熱變形甚至燃燒，堵塞發(fā)火件排氣通道，造成導(dǎo)火索速燃或爆燃[3]。

聚丙烯、ABS（丙烯腈-丁二烯 -苯乙烯的共聚物）均為通用塑料，成型性能好，具有良好的力學(xué)性能和較高的耐熱性，價(jià)格便宜，無(wú)臭無(wú)毒。通過(guò)添加無(wú)公害阻燃劑，可有效抑制零件自身的燃燒，且阻燃劑燃燒時(shí)不揮發(fā)，不產(chǎn)生腐蝕性氣體。

基于聚丙烯、ABS材料的優(yōu)越性能，外殼體、擴(kuò)爆管殼選用阻燃聚丙烯材料，為避免聚丙烯與火帽殼長(zhǎng)期接觸產(chǎn)生銅害，內(nèi)殼體選用阻燃ABS材料。

1.7.2排氣通道設(shè)計(jì)

排氣通道設(shè)計(jì)采用3路冗余設(shè)計(jì)。排氣通道如圖1所示，用力拔出拉火簧時(shí)，摩擦火帽發(fā)火，拉火藥燃燒后形成殘?jiān)?，?dǎo)火索燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體由殘?jiān)闹行目走M(jìn)入內(nèi)殼體（結(jié)構(gòu)如圖5所示）的軸向排氣孔，從外殼體尾部排出。

圖5 內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)示意圖

內(nèi)殼體沉孔的底部有4個(gè)對(duì)稱的筋條，摩擦火帽放置在筋條的臺(tái)階上，氣體可以從筋條與火帽殼外圍的空腔進(jìn)入軸向排氣孔，并經(jīng)外殼體排出。另外，氣體還可以從內(nèi)殼體的徑向排氣孔進(jìn)入內(nèi)、外殼體之間的空腔，通過(guò)端面排氣槽從外殼體尾部排出。

1.8 主裝藥設(shè)計(jì)

發(fā)火件主裝藥選用爆炸音劑。常用的爆炸音劑有兩種：一種是以高氯酸鉀為氧化劑的爆炸音劑，由46% KClO4、30% Al和24% Sb2S3組成；另一種為黑火藥，由70%～75% KNO3、10%～15% C和15%～20% S組成[4]。發(fā)火件主裝藥可選用其中一種爆炸音劑，也可以選用一定比例的兩種爆炸音劑的混合物。

主裝藥的藥量需根據(jù)所配裝的滅火彈的規(guī)格及有效滅火面積等技術(shù)指標(biāo)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

2 驗(yàn)證試驗(yàn)

本文設(shè)計(jì)的發(fā)火件有效滅火面積試驗(yàn)在此不做詳述，主要介紹按照火工品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的發(fā)火件環(huán)境試驗(yàn)及延期性能試驗(yàn)。其中，延期時(shí)間測(cè)量?jī)x器采用南京理工大學(xué)生產(chǎn)的NLG202G-3型兩路電子測(cè)時(shí)儀，發(fā)火件試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 發(fā)火件試驗(yàn)結(jié)果

Tab.1 Test results of the igniter

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文所設(shè)計(jì)的發(fā)火件作用可靠，延期時(shí)間滿足技術(shù)要求。

3 結(jié)論

（1）借鑒木柄手榴彈的引爆技術(shù)設(shè)計(jì)了滅火彈發(fā)火件的引爆序列，拉火簧、摩擦火帽均選用制式產(chǎn)品，排氣通道采用3路冗余設(shè)計(jì)。通過(guò)以上方法設(shè)計(jì)的滅火彈發(fā)火件作用可靠，延時(shí)穩(wěn)定，滿足技術(shù)要求。

（2）通過(guò)對(duì)手榴彈用導(dǎo)火索的結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行優(yōu)化，降低了成本，提高了導(dǎo)火索傳火可靠性和延時(shí)精度。

（3）本文所設(shè)計(jì)的發(fā)火件原材料及火工藥劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，安全環(huán)保，滿足使用要求，能降低生產(chǎn)廠家成本。

[1] 王凱明,溫玉全.軍用火工品設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006．

[2] 火工品[M].北京:北京工學(xué)院八四教研室,1977．

[3] 劉偉欽,等.火工品制造[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1981．

[4] 歐陽(yáng)衛(wèi)國(guó)．花炮技術(shù)[M].長(zhǎng)春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2009．

Design on A Trip Igniter Used in Dry Powder Fire Extinguishing Bomb

HU Song-tao

(Anhui Hongxing Mechanical and Electrical Technology Co. Ltd.，Hefei，231135)

A trip igniter used in dry powder fire extinguishing bomb was designed, based on ideas of reliability, safety, economy and environment, the design process of main parts and charge used in the igniter were described in detail. The verification test indicated the igniter can work reliably, and meet the requirement of delay time. The study offers reference for design of trip igniter used in dry powder fire extinguishing bomb.

Igniter；Fire extinguishing bomb；Ignition train；Delay time

TJ45+3

A

1003-1480（2014）06-0013-03

2014-07-08

胡松濤（1967-），男，高級(jí)工程師，主要從事火工品技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)。