a.加速阶段
灭火弹炸药爆炸之后,冲击波在灭火剂中传播,弹壳圆柱体的沟槽处首先破裂,在冲击波压力的作用下,灭火剂喷射而出,并开始做加速运动。在爆炸产生的气体和空气阻力的共同作用下,使得爆炸产生气体的压力减小;当压强与外部大气压
强相等时,爆炸产生的气体与灭火剂相分离,完成对灭火剂的加速作用。在惯性力的作用下,灭火剂将继续向外膨胀做减速运动。
b.减速阶段
爆炸产生的气体在完成对灭火剂的加速作用后,与灭火剂分离,此时灭火剂开始做减速运动,其运动状态将决定减速阶段灭火剂的抛撒距离,也决定着灭火弹的灭火半径。灭火剂颗粒主要受到惯性力、空气阻力、广义浮力、重力和附加力的作用[1]。
1.1.2 抛洒灭火的灭火效能、特点及其应用
在灭火弹的研究设计中,灭火弹的灭火效能是研究的重要方面,其高低取决于
灭火剂的云雾抛洒半径、形状和浓度。水是灭火最广泛、最通用的介质,其特点是灭火有效、价格低廉、取用方便、环保清洁。本次试验主要使用泡沫水配置而成的灭火剂。在灭火过程水的形态主要有三种:直流水、开花水、雾状水。其中雾状水灭火效率最高,此处灭火弹的设计则利用爆炸抛洒形成雾状水灭火。其中受各种限制,目前灭火弹的研究仅处于初步研究之中,但考虑到其:
a、爆炸抛洒灭火弹可以实施远程控火、灭火,机动性强,从而有效解决了常用消防装备的机动性差、易受各种环境因素影响的缺点;
b、爆炸抛洒灭火弹是弹体发射灭火,实现了灭火的及时性、快速性,免去了奔赴火场的时问,提高了灭火效率,从而大大降低了火灾所造成的巨大损失;
c、爆炸抛洒灭火弹采用水作为灭火介质时,有水雾灭火的一切优点,控制好比药量,可以应用于很多火灾场合[2]。综上优点,灭火弹在高楼灭火、草原灭火、森林灭火等中均有重大应用。
1.1.3 灭火弹的灭火机理
灭火弹采用特制炸药抛洒灭火,在爆炸冲击波和灭火介质的共同作用下实现对火场的控制。
a.爆炸冲击波灭火机理
燃烧具有尤其固有的流场,在压力差作用下空气从四周涌向火场,从而为燃烧提供了充足的氧气,燃烧更加剧烈从而对灭火带来更大不利。因此灭火弹的设计可以产生爆炸冲击波,有效扰乱火场的流场从而抑制了周围空气进入火场,导致燃烧的稳定条件遭到破坏,最终达到控火的目的。
b.水雾的灭火机理
水是很好的受热体,且具有良好的导热性,当水与燃烧物接触或流经燃烧区时,将被加热或汽化,吸收大量的热量,从而使燃烧区的温度降低,致使燃烧终止。水的灭火作用有如下几种 :
①冷却作用:水的比热大,蒸发潜热高,每千克水的温度升高1℃ ,可吸收热量4184J,每千克水蒸发汽化时,可吸收热量2259KJ。因此水雾蒸发汽化后将会带走大量的热量,破坏了稳定燃烧的条件,导致燃烧区的温度急剧下降,从而达到快速灭火效果。
②窒息作用:水完全蒸发汽化后,体积增大1700倍,从而有效的稀释了可燃混合气体,阻止了空气进人燃烧区,大大降低了燃烧区氧气的含量,使得可燃物得不到足够的氧而使燃烧终止。
③分离作用:爆炸抛洒后,水雾把火焰区与燃烧物隔离开,阻碍了热量南火焰区向燃烧物的反馈,使得燃烧物不能及时供给燃料,从而减少生成热,破坏了稳定燃烧的条件,使其燃烧终止[3]。
1.2 灭火药的发展和现状