[发明专利]一种用于高层楼宇灭火系统的灭火弹抛射方法

权利要求书

1.一种用于高层楼宇灭火系统的灭火弹抛射方法，其特征在于本方法的具体步骤为：

第一步  搭建灭火弹抛射系统

灭火弹抛射系统，包括：探测装置（1）、指挥控制单元（4）、灭火弹组装架（3）、转塔系统（2）、通讯总线A、通讯总线B、通讯总线C；其中，指挥控制单元（4），包括：指挥控制计算机（5）、时序控制模块（6）、角度解算模块（7）、液晶显示屏（8）、控制手柄（9）；时序控制模块（6）、角度解算模块（7）驻留于指挥控制计算机（5）内，时序控制模块（6）用于控制指挥控制单元（4）的工作流程，该工作流程包括探测装置初始化、发控执行电路自检、通讯总线的配置、与转塔系统（2）通讯；角度解算模块（7）用于解算灭火弹抛射角度；

探测装置（1）置于灭火弹组装架（3）的下方，灭火弹组装架（3）安装在转塔系统（2）上；探测装置（1）通讯接口端与指挥控制单元（4）通讯接口端通过通讯总线A连接；指挥控制单元（4）通讯端与转塔系统（2）通讯接口端通过通讯总线B连接；指挥控制计算机（5）与控制手柄（9）通过通讯总线C连接；

第二步  探测装置（1）对准目标火源

探测装置（1）在控制手柄（9）的控制下，对准目标火源，该对准过程在液晶显示屏（8）上显示，由指挥控制单元（4）通过通信总线A向探测装置（1）发出测距指令，探测装置（1）通过通信总线A向指挥控制计算机（5）回传目标火源到灭火弹的斜线距离                                               ，同时，转塔系统（2）向指挥控制计算机（5）回传目标的俯仰角；

第三步  角度解算模块（7）计算目标火源的位置信息

角度解算模块（7）根据目标的斜线距离、俯仰角求解得到目标火源相对于灭火弹的高度信息和目标距离发射点的水平距离；求解公式如下：

                             （a）

                                 （b）

式中：为灭火弹组装架的俯仰角，为斜线距离，为目标火源相对于灭火弹的高度信息，为目标与发射点的水平距离；

第四步  角度解算模块（7）完成灭火弹抛射角的求解

角度解算模块（7）求解得到灭火弹抛射角度；角度解算模块（7）依据的动力学和运动学方程如下： 

动力学方程

                              （1）

                  （2）

                  （3）

                                     （4）

                                      （5）

运动学方程

   （6）

   （7）

                                     （8）

                                            （9）

                                                  （10）

                                                           （11）

式中：u，v，w弹体坐标系下三个轴向的速度分量； 

X，Y，Z发射坐标系下三个轴向的距离分量；

弹体绕质心转动三个轴向的角速度分量；

φ，ψ，γ弹体的俯仰角，偏航角和滚转角；

q：动压；  参考面积；  气流入射角；  ：压心到质心的距离； 

:全弹长度；   ：偏航阻尼力矩系数；   俯仰阻尼力矩系数；

以目标俯仰角和出筒速度、角速度初值作为求解微分方程的初始条件，结合灭火弹的气动参数，使用常微分方程的四阶龙格-库塔数值解法，推算得到全弹道参数，即，；在计算全弹道参数的过程中，计算在某一俯仰角下达到d的射高H；

                           （12）

                        （13）

利用公式（12）判断H与目标高度h0的大小关系，如满足（12）式则停止迭代，当前俯仰角即为发射角；如不满足（12）式，则用公式（12）更新发射俯仰角，重新计算射高H，其中k为当前迭代步数，直到射高H与目标高度h0之差小于0.01m为止；

第四步  灭火弹组装架（3）执行灭火弹抛射

通过控制手柄（9）将灭火弹组装架（3）调转至角度解算模块（7）求解得到的发射角，灭火弹组装架（3）调转结束后，指挥控制单元（4）通过通信总线C向发射控制系统发出点火指令，发射控制系统输出点火电流，启动灭火弹发射；

至此完成了高层楼宇灭火系统的灭火弹抛射。