一种森林消防救援机器人

摘要

本发明涉及一种森林消防救援机器人，包括用来灭火的柔性灭火网毯、2n个用来带动柔性灭火网毯移动的履带式机器人，n为整数且n≥2，柔性灭火网毯与履带式机器人之间连接有连接绳。本发明通过履带式机器人能远程监控火场，还能快速识别暗火区域、实时监控火场。柔性灭火网毯能够有效阻止暗火区域死灰复燃，灭火效果好。通过所述森林消防救援机器人能够将火场里隐藏的暗火区域给一一处理，处理效率高，方便后续消防队伍向前推进，从而提高森林消防救援效果。

权利要求

1.一种森林消防救援机器人，其特征在于：包括用来灭火的柔性灭火网毯（20）、2n个用来带动柔性灭火网毯（20）移动的履带式机器人（10），n为整数且n≥2，所述履带式机器人（10）设置在柔性灭火网毯（20）的外部，所述柔性灭火网毯（20）与履带式机器人（10）之间连接有连接绳（30）；

所述柔性灭火网毯（20）包括阻燃网（21），所述连接绳（30）的首端与阻燃网（21）的侧边固定连接，所述阻燃网（21）的上方连接有阻燃海绵层（22），所述阻燃网（21）的下方柔性连接有多个灭火球（50）；

所述灭火球（50）包括阻燃脆性球壳（501），所述阻燃脆性球壳（501）的中央设置有横截面为正三角形的金属隔杆（51），所述金属隔杆（51）的上端与阻燃脆性球壳（501）的顶部之间密封连接有上隔板（52），所述金属隔杆（51）的下端与阻燃脆性球壳（501）的底部之间固定连接有下金属隔板（53），所述下金属隔板（53）的表面设置有多个通孔（531）；所述下金属隔板（53）的左右两侧分别设置有薄膜（54），所述薄膜（54）的上端与金属隔杆（51）的侧边密封连接，所述薄膜（54）的边沿与阻燃脆性球壳（501）的内壁密封连接，所述阻燃脆性球壳（501）的内腔被上隔板（52）和薄膜（54）分隔为两个分别位于上隔板（52）两侧的功能腔（55），所述阻燃脆性球壳（501）的底部嵌设有金属板（56），所述金属隔杆（51）、两个薄膜（54）和金属板（56）之间构成有膨胀腔（57），所述下金属隔板（53）设置在膨胀腔（57）的内部；所述阻燃脆性球壳（501）的侧壁设置有与功能腔（55）相连通的进液孔，所述进液孔处密封连接有孔塞（58）；所述阻燃脆性球壳（501）的顶部固定连接有吊耳（59），所述吊耳（59）设置在阻燃脆性球壳（501）的外部，所述吊耳（59）与阻燃网（21）之间连接有吊绳；

第一个功能腔（55）内填充有硫酸铝溶液，第二个功能腔（55）内填充有碳酸氢钠溶液；

所述膨胀腔（57）内设置有碳酸氢钠粉末，所述膨胀腔（57）内还填充有氮气；

当第一个功能腔（55）内未填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔（55）内未填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜（54）的侧面为锥面结构；

当第一个功能腔（55）内填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔（55）内填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜（54）的横截面为弧形结构。

2.根据权利要求1所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于：所述履带式机器人（10）包括车身（11）、安装在车身（11）两侧的履带（12）、固定安装在车身（11）上部的云台（13）、安装在云台（13）上部的监测器组件（15）、安装在车身（11）上部的机械臂（14），所述机械臂（14）的前端设置有电动剪，所述监测器组件（15）包括红外热成像仪、摄像头、温度传感器、风速传感器、风向传感器；所述车身（11）的上部还安装有恒温热源（17）。

3.根据权利要求2所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于：所述车身（11）的上部还设置有竖柱（16），所述车身（11）的上部还嵌设有与竖柱（16）位置相对应的圆环状电磁铁；所述连接绳（30）的首端与柔性灭火网毯（20）的侧边固定连接，所述连接绳（30）的尾端固定连接有与竖柱（16）相适配的圆环状永磁铁（31）；

当电磁铁不通电时，所述永磁铁（31）套在竖柱（16）的外部且永磁铁（31）与电磁铁接触；

当电磁铁通电时，所述电磁铁产生与永磁铁（31）相斥的磁力并驱动永磁铁（31）脱离竖柱（16）。

4.根据权利要求3所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于，所述森林消防救援机器人的工作方法包括如下步骤：步骤1、履带式机器人（10）对无明火的火灾现场进行实时监测，通过摄像头和红外热成像仪进行网格化划区，得到若干块无明火区域；

步骤2、当某一块无明火区域中的某处温度超过设定阙值时，该块无明火区域被划归为指定灭火区域，同时发出警报；

步骤3、构建履带式机器人（10）至指定灭火区域之间的行驶路径，并将柔性灭火网毯（20）与履带式机器人（10）通过连接绳（30）连接；

步骤4、通过履带式机器人（10）将柔性灭火网毯（20）移动至指定灭火区域；通过红外热成像仪观察柔性灭火网毯（20）四周的履带式机器人（10）中恒温热源（17）所对应的热成像图块与指定灭火区域中最高温度所对应的热成像图块之间的位置关系，判断是否到达指定灭火区域；

如果判断结果为“是”，那么将柔性灭火网毯（20）与履带式机器人（10）断开，柔性灭火网毯（20）将指定灭火区域完全覆盖进行灭火作业；

如果判断结果为“否”，那么履带式机器人（10）继续行驶直至判断结果变为“是”；

步骤5、柔性灭火网毯（20）四周的履带式机器人（10）全部重新回归初始位置；

步骤6、其中一个履带式机器人（10）实时监控指定灭火区域。

5.根据权利要求1所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于，所述阻燃海绵层（22）的制备方法包括以下步骤：将海绵原料与内加阻燃剂按照质量比100:（11 15）的比例混合均匀后，置于模具中发~

泡，当模具内发生凝胶排汽反应且在凝胶排汽反应开始后的10 12秒时，向模具中注入外加~

阻燃剂进行冷却，模具内的外加阻燃剂将模具内的物料完全淹没，外加阻燃剂的初始温度为室温；模具冷却至室温后，脱模即得到所述阻燃海绵层；其中，内加阻燃剂和外加阻燃剂均为磷酸三2,3‑二溴丙基酯；

所述阻燃海绵层（22）的底部喷涂有疏水剂。

6.根据权利要求1所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于：所述阻燃脆性球壳（501）的原料由聚碳酸酯、氢氧化铝、三氯溴甲烷按照质量比100:（40 50）:（33 37）的比例~ ~构成，采用注塑或挤塑成型；

所述上隔板（52）由工程塑料制成，所述金属板（56）和下金属隔板（53）由铜合金制成，所述金属隔杆（51）由铝合金构成；

所述薄膜（54）为金属化薄膜，所述金属化薄膜包括弹性薄膜层和镀铝层，所述金属化薄膜的上端与金属隔杆（51）的侧边之间通过锡焊密封连接；所述弹性薄膜层位于功能腔（55）内，所述镀铝层位于膨胀腔（57）内。

7.根据权利要求6所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于：所述弹性薄膜层为聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯中的一种，所述弹性薄膜层的厚度为2mm，镀铝层的厚度为0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种森林消防救援机器人，其特征在于：所述柔性灭火网毯（20）在被履带式机器人（10）拉到指定灭火区域之前，先用消防水枪对柔性灭火网毯（20）的表面喷水浸湿；当柔性灭火网毯（20）在履带式机器人（10）的带动下运动至指定灭火区域的上方时，连接绳（30）与履带式机器人（10）之间断开，履带式机器人（10）离开，柔性灭火网毯（20）将指定灭火区域完全覆盖。

说明书

一种森林消防救援机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及一种森林消防救援机器人，属于森林消防机器人技术领域。

背景技术

[0002] 在森林消防救援领域，因为道路甚至很多没有道路，导致现有的轮式的消防车不能进去消防现场，所以现在的技术方案主要是采用人工使用风力灭火器、人工开挖灭火带的方式灭火。

[0003] 但这会造成以下不足：

[0004] 1）、由于火灾范围大，火场里还藏着很多容易复燃的暗火区域，这些暗火区域如果不能及时彻底消灭，对森林灭火作业的推进是一个重大阻碍。

[0005] 2）、人工开挖灭火隔离带效率很慢，以及对已灭火的区域反复无差别覆盖浇水从而保证暗火区域彻底熄灭，效率慢。而灭火救援时间紧迫，越快处理越能减少损失。

[0006] 基于此，设计一种能够快速有效将暗火区域给处理掉的森林消防救援机器人显得很有必要。

发明内容

[0007] 本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种森林消防救援机器人，具体技术方案如下：

[0008] 一种森林消防救援机器人，包括用来灭火的柔性灭火网毯、2n个用来带动柔性灭火网毯移动的履带式机器人，n为整数且n≥2，所述履带式机器人设置在柔性灭火网毯的外部，所述柔性灭火网毯与履带式机器人之间连接有连接绳。

[0009] 上述技术方案的进一步优化，所述履带式机器人包括车身、安装在车身两侧的履带、固定安装在车身上部的云台、安装在云台上部的监测器组件、安装在车身上部的机械臂，所述机械臂的前端设置有电动剪，所述监测器组件包括红外热成像仪、摄像头、温度传感器、风速传感器、风向传感器；所述车身的上部还安装有恒温热源。

[0010] 上述技术方案的进一步优化，所述车身的上部还设置有竖柱，所述车身的上部还嵌设有与竖柱位置相对应的圆环状电磁铁；所述连接绳的首端与柔性灭火网毯的侧边固定连接，所述连接绳的尾端固定连接有与竖柱相适配的圆环状永磁铁；

[0011] 当电磁铁不通电时，所述永磁铁套在竖柱的外部且永磁铁与电磁铁接触；

[0012] 当电磁铁通电时，所述电磁铁产生与永磁铁相斥的磁力并驱动永磁铁脱离竖柱。

[0013] 上述技术方案的进一步优化，所述森林消防救援机器人的工作方法包括如下步骤：

[0014] 步骤1、履带式机器人对无明火的火灾现场进行实时监测，通过摄像头和红外热成像仪进行网格化划区，得到若干块无明火区域；

[0015] 步骤2、当某一块无明火区域中的某处温度超过设定阙值时，该块无明火区域被划归为指定灭火区域，同时发出警报；

[0016] 步骤3、构建履带式机器人至指定灭火区域之间的行驶路径，并将柔性灭火网毯与履带式机器人通过连接绳连接；

[0017] 步骤4、通过履带式机器人将柔性灭火网毯移动至指定灭火区域；通过红外热成像仪观察柔性灭火网毯四周的履带式机器人中恒温热源所对应的热成像图块与指定灭火区域中最高温度所对应的热成像图块之间的位置关系，判断是否到达指定灭火区域；

[0018] 如果判断结果为“是”，那么将柔性灭火网毯与履带式机器人断开，柔性灭火网毯将指定灭火区域完全覆盖进行灭火作业；

[0019] 如果判断结果为“否”，那么履带式机器人继续行驶直至判断结果变为“是”；

[0020] 步骤5、柔性灭火网毯四周的履带式机器人全部重新回归初始位置；

[0021] 步骤6、其中一个履带式机器人实时监控指定灭火区域。

[0022] 上述技术方案的进一步优化，所述柔性灭火网毯包括阻燃网，所述连接绳的首端与阻燃网的侧边固定连接，所述阻燃网的上方连接有阻燃海绵层，所述阻燃网的下方柔性连接有多个灭火球。

[0023] 上述技术方案的进一步优化，所述阻燃海绵层的制备方法包括以下步骤：

[0024] 将海绵原料与内加阻燃剂按照质量比100:（11 15）的比例混合均匀后，置于模具~中发泡，在发泡完成的前10秒，向模具中注入外加阻燃剂进行冷却，模具内的外加阻燃剂将模具内的海绵完全淹没，外加阻燃剂的初始温度为室温，模具及其内的海绵冷却至室温后，脱模即得到所述阻燃海绵层；其中，内加阻燃剂和外加阻燃剂均为磷酸三（2,3‑二溴丙基）酯；

[0025] 所述阻燃海绵层的底部喷涂有疏水剂。

[0026] 上述技术方案的进一步优化，所述灭火球包括阻燃脆性球壳，所述阻燃脆性球壳的中央设置有横截面为正三角形的金属隔杆，所述金属隔杆的上端与阻燃脆性球壳的顶部之间密封连接有上隔板，所述金属隔杆的下端与阻燃脆性球壳的底部之间固定连接有下金属隔板，所述下金属隔板的表面设置有多个通孔；所述下金属隔板的左右两侧分别设置有薄膜，所述薄膜的上端与金属隔杆的侧边密封连接，所述薄膜的边沿与阻燃脆性球壳的内壁密封连接，所述阻燃脆性球壳的内腔被上隔板和薄膜分隔为两个分别位于上隔板两侧的功能腔，所述阻燃脆性球壳的底部嵌设有金属板，所述金属隔杆、两个薄膜和金属板之间构成有膨胀腔，所述下金属隔板设置在膨胀腔的内部；所述阻燃脆性球壳的侧壁设置有与功能腔相连通的进液孔，所述进液孔处密封连接有孔塞；所述阻燃脆性球壳的顶部固定连接有吊耳，所述吊耳设置在阻燃脆性球壳的外部，所述吊耳与阻燃网之间连接有吊绳；

[0027] 第一个功能腔内填充有硫酸铝溶液，第二个功能腔内填充有碳酸氢钠溶液；所述膨胀腔内设置有碳酸氢钠粉末，所述膨胀腔内还填充有氮气；

[0028] 当第一个功能腔内未填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔内未填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜的侧面为锥面结构；

[0029] 当第一个功能腔内填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔内填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜的横截面为弧形结构。

[0030] 上述技术方案的进一步优化，所述阻燃脆性球壳的原料由聚碳酸酯、氢氧化铝、三氯溴甲烷按照质量比100:（40 50）:（33 37）的比例构成，采用注塑或挤塑成型；~ ~

[0031] 所述上隔板由工程塑料制成，所述金属板和下金属隔板由铜合金制成，所述金属隔杆由铝合金构成；

[0032] 所述薄膜为金属化薄膜，所述金属化薄膜包括弹性薄膜层和镀铝层，所述金属化薄膜的上端与金属隔杆的侧边之间通过锡焊密封连接；所述弹性薄膜层位于功能腔内，所述镀铝层位于膨胀腔内。

[0033] 上述技术方案的进一步优化，所述弹性薄膜层为聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯中的一种，所述弹性薄膜层的厚度为2mm，镀铝层的厚度为0.5mm。

[0034] 上述技术方案的进一步优化，所述柔性灭火网毯在被履带式机器人拉到指定灭火区域之前，先用消防水枪对柔性灭火网毯的表面喷水浸湿；当柔性灭火网毯在履带式机器人的带动下运动至指定灭火区域的上方时，连接绳与履带式机器人之间断开，履带式机器人离开，柔性灭火网毯将指定灭火区域完全覆盖。

[0035] 本发明的有益效果：

[0036] 1、本发明通过履带式机器人不但能够远程监控火场，还能快速识别暗火区域。

[0037] 2、相对于现有的轮式消防车，采用履带式机器人能够在各种复杂的森林地面进行行驶，特别适合用于森林消防救援。

[0038] 3、红外热成像仪、摄像头、温度传感器、风速传感器、风向传感器等监测器组件配合使用，不但能够有效识别暗火区域，还可实时监控火场。

[0039] 4、履带式机器人可采用设置远程控制的方式进行远程灭火，提高安全性。

[0040] 5、利用最少四个履带式机器人配合可将柔性灭火网毯覆盖在任一暗火区域，柔性灭火网毯能够有效阻止暗火区域死灰复燃，灭火效果好。

[0041] 6、通过所述森林消防救援机器人能够将火场里隐藏的暗火区域给一一处理，处理效率高，方便后续消防队伍向前推进，从而提高森林消防救援效果。

附图说明

[0042] 图1为本发明所述森林消防救援机器人的结构示意图；

[0043] 图2为本发明所述履带式机器人的结构示意图；

[0044] 图3为本发明所述柔性灭火网毯与连接绳的连接示意图；

[0045] 图4为实施例6所述灭火球的结构示意图；

[0046] 图5为对照例1所述灭火球的结构示意图。

具体实施方式

[0047] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0048] 实施例1

[0049] 如图1所示，所述森林消防救援机器人，包括用来灭火的柔性灭火网毯20、2n个用来带动柔性灭火网毯20移动的履带式机器人10，n为整数且n≥2，所述履带式机器人10设置在柔性灭火网毯20的外部，所述柔性灭火网毯20与履带式机器人10之间连接有连接绳30。

[0050] 柔性灭火网毯20为长方形结构，其长度如果小于或等于6米，n=2即可，四个履带式机器人10分别位于柔性灭火网毯20的四角处，可带动柔性灭火网毯20移动至任意地点。当柔性灭火网毯20的长度过长，可适当增加履带式机器人10的数量。

[0051] 所述森林消防救援机器人的工作方法如下：

[0052] 首先，通过履带式机器人10快速识别暗火区域；其次，利用最少四个履带式机器人10配合可将柔性灭火网毯20覆盖在暗火区域，柔性灭火网毯20能够有效阻止暗火区域死灰复燃，灭火效果好；如此，即可快速有效地将暗火区域给处理掉，实施效果好。

[0053] 通过所述森林消防救援机器人能够将火场里隐藏的暗火区域给一一处理，处理效率高。

[0054] 实施例2

[0055] 基于实施例1，如图2所示，所述履带式机器人10包括车身11、安装在车身11两侧的履带12、固定安装在车身11上部的云台13、安装在云台13上部的监测器组件15、安装在车身11上部的机械臂14，所述机械臂14的前端设置有电动剪，所述监测器组件15包括红外热成像仪、摄像头、温度传感器、风速传感器、风向传感器；所述车身11的上部还安装有恒温热源
17。

[0056] 相对于现有的轮式消防车，采用履带式机器人10能够在各种复杂的森林地面进行行驶，特别适合用于森林消防救援。红外热成像仪、温度传感器配合使用，能够有效识别暗火区域；摄像头可实时监控火场情况以及履带式机器人10的行驶状况。风速传感器、风向传感器能够测量火场附近的风速以及风向，以便后方指挥部了解火场情况。机械臂14能够清除障碍物。恒温热源17优选电加热器，可根据设定加热至指定温度（如100℃）。

[0057] 实施例3

[0058] 基于实施例2，所述森林消防救援机器人的工作方法包括如下步骤：

[0059] 步骤1、履带式机器人10对无明火的火灾现场进行实时监测，通过摄像头和红外热成像仪进行网格化划区，得到若干块无明火区域；其中，无明火区域包括暗火区域。

[0060] 步骤2、当某一块无明火区域中的某处温度超过设定阙值时，该块无明火区域被划归为指定灭火区域，同时发出警报，提示后方消防人员。指定灭火区域是众多暗火区域中的一种，属于最先需要消灭的暗火区域。

[0061] 步骤3、构建履带式机器人10至指定灭火区域之间的行驶路径，行驶路径避开起火区域以及其余一些暗火区域，并将柔性灭火网毯20与履带式机器人10通过连接绳30连接；此时消防人员可通过手动操作，也可通过其余履带式机器人10的机械臂14远程操作。

[0062] 步骤4、通过履带式机器人10将柔性灭火网毯20移动至指定灭火区域；通过红外热成像仪观察柔性灭火网毯20四周的履带式机器人10中恒温热源17所对应的热成像图块与指定灭火区域中最高温度所对应的热成像图块之间的位置关系，判断是否到达指定灭火区域；例如，恒温热源17始终保持在100℃，其所对应的热成像图块早已被标记且被识别，因此，恒温热源17所对应的热成像图块是特定的热成像图块，其所在位置也就代表着与其对应的履带式机器人10所处位置；因此，如果特定的热成像图块正好围在指定灭火区域中最高温度所对应的热成像图块的四周，这说明四个履带式机器人10正好位于指定灭火区域的四周，也就说明柔性灭火网毯20正好将指定灭火区域给覆盖。其中，上述观察可人工观察，也可利用图像识别算法来实现。

[0063] 如果判断结果为“是”，那么将柔性灭火网毯20与履带式机器人10断开，柔性灭火网毯20将指定灭火区域完全覆盖进行灭火作业。

[0064] 如果判断结果为“否”，那么履带式机器人10继续行驶并调整位置直至判断结果变为“是”。

[0065] 步骤5、柔性灭火网毯20四周的履带式机器人10全部重新回归初始位置，从而可开始针对下一处暗火区域进行灭火。

[0066] 步骤6、其中一个履带式机器人10实时监控指定灭火区域，确保指定灭火区域被成功灭火。

[0067] 在一些实施例中，所述柔性灭火网毯20在被履带式机器人10拉到指定灭火区域之前，先用消防水枪对柔性灭火网毯20的表面喷水浸湿；当柔性灭火网毯20在履带式机器人10的带动下运动至指定灭火区域的上方时，连接绳30与履带式机器人10之间断开，履带式机器人10离开，柔性灭火网毯20将指定灭火区域完全覆盖。

[0068] 实施例4

[0069] 基于实施例3，柔性灭火网毯20与履带式机器人10之间远程快速断开的方法，如图2、3所示，所述车身11的上部还设置有竖柱16，所述车身11的上部还嵌设有与竖柱16位置相对应的圆环状电磁铁；所述连接绳30的首端与柔性灭火网毯20的侧边固定连接，所述连接绳30的尾端固定连接有与竖柱16相适配的圆环状永磁铁31。

[0070] 当电磁铁不通电时，此时的电磁铁相当一个铁块，能够被所述永磁铁31给吸附；当所述永磁铁31套在竖柱16的外部且永磁铁31与电磁铁在磁力的作用下吸附并接触；从而完成连接绳30与履带式机器人10之间连接。

[0071] 可通过远程控制使得电磁铁通电，此时，所述电磁铁产生与永磁铁31相斥的磁力并驱动永磁铁31脱离竖柱16。如此，即可使得连接绳30与履带式机器人10之间断开连接，也就使得柔性灭火网毯20与履带式机器人10之间能通过远程快速断开。

[0072] 上述操作方法以及结构简单方便，实用性强。

[0073] 实施例5

[0074] 基于实施例4，如图3所示，所述柔性灭火网毯20包括阻燃网21，所述连接绳30的首端与阻燃网21的侧边固定连接，所述阻燃网21的上方连接有阻燃海绵层22，所述阻燃网21的下方柔性连接有多个灭火球50。

[0075] 首先，阻燃网21的骨架，灭火球50作为支撑，能够有效防止阻燃网21拖地，灭火球50与地面之间为滚动摩擦，摩擦阻力小；并且，灭火球50在爆破后释放大量的灭火剂，从而进一步提高灭火效果。

[0076] 其次，阻燃海绵层22能够吸大量的水，从而形成覆盖面，用来隔绝空气，同时水分蒸发会吸热、降温，如此设计，进一步提高对暗火的灭火效果。

[0077] 实施例6

[0078] 基于实施例5，如图4所示，所述灭火球50包括阻燃脆性球壳501，所述阻燃脆性球壳501的中央设置有横截面为正三角形的金属隔杆51，所述金属隔杆51的上端与阻燃脆性球壳501的顶部之间密封连接有上隔板52，所述金属隔杆51的下端与阻燃脆性球壳501的底部之间固定连接有下金属隔板53，所述下金属隔板53的表面设置有多个通孔531；所述下金属隔板53的左右两侧分别设置有薄膜54，所述薄膜54的上端与金属隔杆51的侧边密封连接，所述薄膜54的边沿与阻燃脆性球壳501的内壁密封连接，所述阻燃脆性球壳501的内腔被上隔板52和薄膜54分隔为两个分别位于上隔板52两侧的功能腔55，所述阻燃脆性球壳501的底部嵌设有金属板56，所述金属隔杆51、两个薄膜54和金属板56之间构成有膨胀腔
57，所述下金属隔板53设置在膨胀腔57的内部；所述阻燃脆性球壳501的侧壁设置有与功能腔55相连通的进液孔，所述进液孔处密封连接有孔塞58；所述阻燃脆性球壳501的顶部固定连接有吊耳59，所述吊耳59设置在阻燃脆性球壳501的外部，所述吊耳59与阻燃网21之间连接有吊绳；

[0079] 第一个功能腔55内填充有硫酸铝溶液，第二个功能腔55内填充有碳酸氢钠溶液；所述膨胀腔57内设置有碳酸氢钠粉末，所述膨胀腔57内还填充有氮气；

[0080] 当第一个功能腔55内未填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔55内未填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜54的侧面为锥面结构；

[0081] 当第一个功能腔55内填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔55内填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜54的横截面为弧形结构。

[0082] 首先，相对于采用常规森林灭火弹，其爆破后释放的灭火剂通常是阻燃型水剂或干粉，在本发明的应用环境中不适用，因为阻燃网21与地面之间的空隙处如果填充有大量的灭火剂，其灭火效果会显著提高，尤其是针对暗火的灭火，水剂或干粉都无法在阻燃网21与地面之间的空隙处长时间存在，也就无法彻底熄灭暗火，或者熄灭的不彻底。

[0083] 其次，如果是常见的填充有高效灭火剂七氟丙烷的灭火弹，七氟丙烷的灭火效果虽然极为优异，但是七氟丙烷易流失，其只适用于明火的灭火，不适用于暗火的灭火。

[0084] 在本发明中，分别盛放的硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液，两种溶液在互不接触时，不发生任何化学反应。当两种溶液在接触并相互混合时，就会产生大量的二氧化碳气体泡沫，它们能粘附在阻燃网21附近并迅速填充在阻燃网21与地面之间的空隙处并能够长时间存在，能使暗火彻底熄灭。

[0085] 所述灭火球50在到达指定灭火区域时，由于阻燃海绵层22在事先被喷射蓄有大量的水，相当于在指定灭火区域的上方覆盖一层“水幕”，降温、隔绝空气；即使，指定灭火区域处有一些温度特别高的地方使得灭火球50发生爆破，灭火球50爆破会释放大量的二氧化碳气体泡沫，进一步降温、隔绝空气，最后彻底熄灭指定灭火区域处的暗火。

[0086] 为保证阻燃脆性球壳501能够膨胀时易爆开，阻燃脆性球壳501需要具有一定的脆性；同时，为避免暗火或火苗导致阻燃脆性球壳501被烧破，因此阻燃脆性球壳501需要具有一定的阻燃性能。由于阻燃脆性球壳501具有一定的脆性，其耐磨性较差；当灭火球50在地面不断的被拖动摩擦时，如果不设置金属板56，灭火球50的底部则有被摩破的风险，导致其未能在指定区域发挥灭火作用；因此，采用金属板56这种设计，可在阻燃脆性球壳501挖洞，然后将金属板56嵌入在被挖的洞处，采用胶接的方式密封连接。通过设置金属板56，能显著提高灭火球50底部的耐磨性。

[0087] 但是，当所述灭火球50在遇到高温时，

[0088] 高温会通过金属板56传递给下金属隔板53以及膨胀腔57，膨胀腔57内存在的碳酸氢钠粉末，碳酸氢钠在常温下性质稳定，但是其受热易分解，在50℃以上迅速分解，270℃时完全失去二氧化碳；这会使得膨胀腔57会急剧膨胀，最终可使得薄膜54与金属隔杆51处断开；当两个薄膜54均与金属隔杆51处断开时，第一个功能腔55内的硫酸铝溶液与第二个功能腔55内的碳酸氢钠溶液会接触并混合，从而产生大量的二氧化碳气体泡沫；当阻燃脆性球壳501内的气压达到阙值时，阻燃脆性球壳501会被爆开，从而使得阻燃脆性球壳501内的二氧化碳气体泡沫流出至阻燃网21与地面之间的空隙处。由于碳酸氢钠在干燥空气中一般不会分解，但在潮湿空气中会缓慢分解，因此采用充氮的方式避免碳酸氢钠粉末在储存过程中发生分解；同时，充氮会使得膨胀腔57内具有一定的气压，有助于在后续将薄膜54与金属隔杆51处断开。

[0089] 上隔板52、金属隔杆51、下金属隔板53构成支撑板，从而能有效避免灭火球50被阻燃网21和含水的阻燃海绵层22压扁、压破。

[0090] 金属隔杆51的横截面为等边三角形，主要是方便安装上隔板52、薄膜54，尤其是薄膜54在被功能腔55内的溶液挤压成横截面为弧形结构，必须得是等边三角形，才方便安装且受力均匀。

[0091] 通过进液孔能够向对应的功能腔55内灌入溶液，然后使用孔塞58密封，采用胶接密封固定。

[0092] 所述吊耳59与阻燃网21之间连接有吊绳，使得灭火球50与阻燃网21之间的连接变得更灵活。

[0093] 实施例7

[0094] 基于实施例6，所述上隔板52由工程塑料制成，其具有一定的弹性。所述金属板56和下金属隔板53由铜合金制成，导热性能优异。所述金属隔杆51由铝合金构成，质地轻，且能够与后续的镀铝层之间可采用锡焊焊接。

[0095] 所述阻燃脆性球壳501的原料由聚碳酸酯、氢氧化铝、三氯溴甲烷按照质量比100:（40 50）:（33 37）的比例构成，优选为质量比100:46:35；采用注塑或挤塑成型。所述阻燃脆~ ~
性球壳501标记为试样M。

[0096] 聚碳酸酯耐热，抗冲击，具有一定的阻燃性能，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94标准中的V2级阻燃性能。但是其耐磨性较差，尤其是与聚合物ABS材料与PC材料相比。

[0097] 氢氧化铝、三氯溴甲烷均为阻燃剂。首先，添加氢氧化铝，即能够提高阻燃性能；氢氧化铝的量越大，阻燃效果越好。过高含量的填料（氢氧化铝）还能够使阻燃脆性球壳501的脆性更好，更易被爆破。

[0098] 《爆破试验》

[0099] 将灭火球50放置在温度为500℃的铁板处，铁板与金属板56接触，从开始接触时即计时，当灭火球50发生爆破时，停止计时；算出爆破时间。

[0100] 第1组试验：所述阻燃脆性球壳501的原料由聚碳酸酯、氢氧化铝按照质量比100:81的比例构成；其余条件不变，最终得到试样1。

[0101] 第2组试验：所述阻燃脆性球壳501的原料由聚碳酸酯、三氯溴甲烷按照质量比100:81的比例构成；其余条件不变，最终得到试样2。

[0102] 第3组试验：所述阻燃脆性球壳501的原料由聚碳酸酯、氢氧化铝、三氯溴甲烷按照质量比100:25:56的比例构成，其余条件不变，最终得到试样3。

[0103] 第4组试验：所述阻燃脆性球壳501的原料由聚碳酸酯、氢氧化铝按照质量比100:46的比例构成；其余条件不变，最终得到试样4。

[0104] 对试样M、试样1 4按照《爆破试验》以及UL94标准进行测试，结果见表1：~

[0105] 表1

[0106]   试样M 试样1 试样2 试样3 试样4爆破时间（s） 7 8 3 4 ≥120 20 23 6 7
~ ~ ~ ~
阻燃性能 V0 V0 V0 V0 V1

[0107] 由表1可知，对阻燃脆性球壳501来说，氢氧化铝对阻燃的提升低于三氯溴甲烷；同时，使用适量的氢氧化铝使得阻燃脆性球壳501的脆性达到设计要求后，其阻燃性能只能达到V1级。因此，通过补加三氯溴甲烷的方式，进一步提升阻燃性能；三氯溴甲烷对脆性无明显影响。过高含量的氢氧化铝，会造成阻燃脆性球壳501的脆性显著提高。

[0108] 在本实施例中，所述薄膜54为金属化薄膜，所述金属化薄膜包括弹性薄膜层和镀铝层，所述金属化薄膜的上端与金属隔杆51的侧边之间通过锡焊密封连接；所述弹性薄膜层位于功能腔55内，所述镀铝层位于膨胀腔57内。

[0109] 如果所述薄膜54为常规聚合物薄膜，其与金属隔杆51只能采用胶接密封连接。而众所周知，胶接不容易断裂，因此，后续薄膜54与金属隔杆51之间不易被增大的气压冲破。如果所述薄膜54选用脆性材料，一旦其自动断裂，在存储时，就可能会发生灭火球50爆破的情况。

[0110] 而金属化薄膜其韧性非常优异，并且镀铝层的存在，其导热性也优异，使得膨胀腔57内的传热效果进一步提高，有助于碳酸氢钠粉末在受高热后快速分解、响应。

[0111] 所述金属化薄膜的上端与金属隔杆51的侧边之间通过锡焊密封连接，电烙铁焊锡的最佳温度为280±10℃，因此，在外界高温通过金属板56、下金属隔板53、金属隔杆51，最后传递至金属化薄膜与金属隔杆51之间的锡焊处，金属隔杆51处尖端散热且上隔板52由导热性较差的工程塑料制成，都会促使热量集中向锡焊处传递，从而快速使得锡焊处受热软化，最终在锡焊处发生断裂。

[0112] 在本实施例中，所述弹性薄膜层为聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯中的一种，优选聚碳酸酯，其韧性最好。所述弹性薄膜层不能太薄，否则易断裂；也不能太厚，不但加工难度大；因此，优选所述弹性薄膜层的厚度为2mm，镀铝层的厚度为0.5mm。

[0113] 实施例8

[0114] 基于实施例7，所述阻燃海绵层22的制备方法包括以下步骤：

[0115] 将海绵原料与内加阻燃剂按照质量比100:（11 15）的比例混合均匀后，置于模具~中发泡，当模具内发生凝胶排汽反应且在凝胶排汽反应开始后的10 12秒时，向模具中注入~
外加阻燃剂进行冷却，模具内的外加阻燃剂将模具内的物料完全淹没（从开始注入外加阻燃剂至结束，总时间不超过15s），外加阻燃剂的初始温度为室温；模具冷却至室温后，脱模即得到所述阻燃海绵层22；其中，内加阻燃剂和外加阻燃剂均为液态的磷酸三2,3‑二溴丙基酯。最终得到的阻燃海绵层22按照UL94标准，其阻燃等级为V0级。

[0116] 所述海绵原料包括发泡树脂、发泡剂、填料、粘合剂等，如乙烯乙酸乙烯酯、非晶态α‑烯烃共聚物、聚丙烯、偶氮二甲酰胺、碳酸钙、过氧化二异丙苯等。海绵发泡的主要反应为成核反应（约3 5s）、增碉反应（约6 12s）、起泡反应（约70 120s）、凝胶排汽反应（约30~ ~ ~ ~70s）、熟化反应（约12 24h）。
~

[0117] 其中，海绵原料与内加阻燃剂按照质量比优选为100:13的比例混合。当模具内发生凝胶排汽反应时，可通过监测气体的产生如气压变化来判断。

[0118] 第5组试验：如果降低内加阻燃剂的添加量，如海绵原料与内加阻燃剂按照质量比100:5的比例混合，其余条件不变，最终的成品（阻燃海绵层）按照UL94标准，其阻燃等级为V1级，成品表面无掉粉现象。

[0119] 第6组试验：如果提高内加阻燃剂的添加量，如海绵原料与内加阻燃剂按照质量比100:30的比例混合，其余条件不变，最终的成品（阻燃海绵层）按照UL94标准，其阻燃等级为V0级，成品表面无掉粉现象。

[0120] 第7组试验：如果提高内加阻燃剂的添加量，如海绵原料与内加阻燃剂按照质量比100:50的比例混合，其余条件不变，最终的成品（阻燃海绵层）按照UL94标准，其阻燃等级为V0级，成品表面出现掉粉现象。

[0121] 第8组试验：如果在模具内发生凝胶排汽反应开始时，即向模具中注入外加阻燃剂进行冷却，其余条件不变，最终出现有超过30%（体积比）的成品不成形的问题。

[0122] 第9组试验：如果在模具内发生凝胶排汽反应结束时，才向模具中注入外加阻燃剂进行冷却，其余条件不变，最终的成品按照UL94标准，其阻燃等级为V1级，成品表面无掉粉现象且全部成形。

[0123] 第10组试验：如果在模具内不添加外加阻燃剂，最终的成品按照UL94标准，其阻燃等级为V2级。

[0124] 第11组试验：如果在模具内不添加外加阻燃剂，在脱模后将其浸泡在外加阻燃剂内超过1h，干燥后，使用清水清洗5 10遍，干燥，得到最终的成品；按照UL94标准，最终的成~品阻燃等级为V2级。

[0125] 所述阻燃海绵层22的底部喷涂有疏水剂，其中，疏水剂优选为山东鑫全生化工科技有限公司的JS型液态疏水剂。

[0126] 如果不喷涂疏水剂，阻燃海绵层22处蓄的大量水会不断向下滴漏，从而会加快阻燃网21与地面之间的泡沫发生消泡。

[0127] 喷涂疏水剂并不会将阻燃海绵层22的底部完全堵住从而形成密封结构，阻燃海绵层22的底部仍然是微孔结构，但是阻燃海绵层22内的水透过向下滴落的难度显著提高，因此在保证阻燃网21与地面之间的泡沫有足够的存储时间的前提下，同时不影响热量通过微孔结构以向上传递，从而保证降温、灭火效果。

[0128] 本实施例所对应的柔性灭火网毯20标记为样品8。如果阻燃海绵层22的底部不喷涂有疏水剂，其对应的柔性灭火网毯20标记为样品8x。

[0129] 《泡沫滞留试验》

[0130] 阻燃海绵层22吸满水后，在阻燃网21与地面之间使用泡沫灭火器充满泡沫，以掀开阻燃网21观看为准；当将掀开工后的阻燃网21重新复位后，计时，当阻燃网21与地面之间的泡沫量少于一半时停止计时；计算泡沫滞留时间。其中，灭火球50的存在，将阻燃网21与地面之间的空间分割成网格状结构，因此能快速观察出泡沫量少于一半时的情况；可通过不断的掀开阻燃网21观察泡沫量，在掀开阻燃网21至阻燃网21复位这段时间可不计入泡沫滞留时间。结果如表2所示：

[0131] 表2

[0132]  泡沫滞留时间（s）
样品8 ≥60
样品8X ≤10

[0133] 对照例1

[0134] 由于实施例6中，当第一个功能腔55内未填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔55内未填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜54的侧面为锥面结构；当第一个功能腔55内填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔55内填充有碳酸氢钠溶液时，所述薄膜54的横截面为弧形结构。

[0135] 在本例中，如图5所示，当第一个功能腔55内未填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔55内未填充有碳酸氢钠溶液时，所述对照薄膜54a的侧面为锥面结构；当第一个功能腔55内填充有硫酸铝溶液且第二个功能腔55内填充有碳酸氢钠溶液时，所述对照薄膜54a的侧面为锥面结构。对照薄膜54a优选韧性非常好的金属薄膜，如锡箔。

[0136] 《爆破试验》

[0137] 将灭火球50放置在温度为500℃的铁板处，铁板与金属板56接触，从开始接触时即计时，当灭火球50发生爆破时，停止计时；算出爆破时间。

[0138] 实施例6中的灭火球50标记为样品6；在本例中，由于对照薄膜54a的设置，对应的灭火球50标记为对照品1。结果见表3：

[0139] 表3

[0140]  爆破时间（s）
样品6 7 8
~
对照品1 12 15
~

[0141] 其中，如果爆破时间小于3s，会使得灭火球50在行驶过程中，一旦遇到一些温度较高的区域，可能会被爆破，致使其未达到目的地即发生爆破，不能达到设计要求；因此，爆破时间须大于3s。但是，爆破时间又不能太大，因为阻燃网21和未被浸水的阻燃海绵层22其阻燃等级在UL94标准中，属于V0级，这就要求爆破时间不能超过10s，否则一旦暗火复燃，燃烧超过10s，可能会烧穿阻燃网21和未被浸水的阻燃海绵层22。

[0142] 由于功能腔55内充满液体，阻燃脆性球壳501也不会大变形，再加上所述薄膜54的横截面为弧形结构时，薄膜54与金属隔杆51之间的这种特殊的“尖锐”结构，使得在膨胀腔57内的气压急剧升高时，薄膜54与金属隔杆51的连接处会优先断裂。这使得样品6的爆破时间比对照品1的爆破时间小的原因。

[0143] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。