CN105129091B - 一种无人机灭火装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机灭火装置，包括灭火弹，挂弹装置，超视距瞄准装置和无人机子系统，所述挂弹装置包括挂弹基架、第一弹簧、第二弹簧、牵引绳、平衡杆、旋转轴，灭火弹挂钩，所述挂弹基架包括水平支架和竖直支架，为高层建筑或高危险性化工品发生火灾时，提供无人机平台上发射或投掷灭火弹，从而实现快速、高效迟滞火焰蔓延的目的。

Description

一种无人机灭火装置

技术领域

本发明涉及一种灭火装置，尤其涉及一种无人机灭火装置，用于高层建筑或危险化工品灭火使用。

背景技术

随着国家经济的迅速发展，人员密集、结构复杂的高层建筑逐渐增多，一旦发生火灾，给消防工作带来极大的危机和困扰，也会使人民的生命安全和财产受到巨大的损失。高层建筑的性质和一般的建筑火灾不同，具有火热蔓延快、群众疏散困难、火灾扑救难度大等特点。但是，与高层建筑的发展相比，现有的消防应急救援装备能力严重失衡。2009年发生的央视新址火灾因火势蔓延快，消防装备达不到起火楼层的高度，造成了重大的经济损失。因此，针对目前被动情况，认真分析国内外相关技术最新发展动向，研究填补我国消防应急救援装备技术的空白，迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对以上弊端提供一种无人机灭火装置，为高层建筑或高危险性化工品发生火灾时，提供无人机平台上发射或投掷灭火弹，从而实现快速、高效迟滞火焰蔓延的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种无人机灭火装置，包括灭火弹，挂弹装置，超视距瞄准装置和无人机子系统，所述挂弹装置包括挂弹基架、第一弹簧、第二弹簧、牵引绳、平衡杆、旋转轴，灭火弹挂钩，所述挂弹基架包括水平支架和竖直支架，竖直支架的数量为两个，分别固定在水平支架的两端，水平支架中部固定有平衡杆固定座，平衡杆通过旋转轴水平的固定在平衡杆固定座上，所述旋转轴与无人机子系统相连接，所述每个竖直支架的内侧壁上设有灭火弹挂钩固定座，所述灭火弹挂钩为L型结构，可旋转的固定在灭火弹挂钩固定座上，所述第一弹簧的数量为两个，第一弹簧固定在灭火弹挂钩的顶端与竖直支架之间，所述第一弹簧位于平衡杆上方，所述第二弹簧的数量为两个，第二弹簧固定在灭火弹挂钩的底端与竖直支架之间，所述平衡杆的两端通过牵引绳分别与两个灭火弹挂钩的顶端相连接；

所述灭火弹包括炮弹式灭火弹和航弹式灭火弹；

所述灭火弹上设有挂载部件，所述挂载部件包括截面为圆弧形结构的挂载连接主体，挂载连接主体两侧设有挂载凸条，所述灭火弹通过挂载部件固定在挂弹装置的两个灭火弹挂钩之间；

所述超视距瞄准装置包括激光测定仪、激光指向器和瞄准摄像头，所述激光测定仪、激光指向器、瞄准摄像头固定在挂弹装置的平衡杆固定座下方，所述激光测定仪、激光指向器、瞄准摄像头与无人机子系统相连接。

上述一种无人机灭火装置，其中，所述炮弹式灭火弹包括第一弹壳、光/热复合引信、抛撒装药机构、发射装药和平衡体，所述第一弹壳为中空的圆柱体结构，第一弹壳上径向设有开裂槽；所述抛撒装药机构包括圆柱形结构的抛撒装药壳体和设置在抛撒装药壳体内的炸药，抛撒装药机构径向设置在第一弹壳的中心，所述第一弹壳内填充有ABC超细干粉灭火剂，所述光/热复合引信设置在第一弹壳前端，与抛撒装药机构相连接；所述发射装药包括发射装药壳体和高效固态双基发射药，发射装药壳体内设有电触发引信，电触发引信与无人机子系统相连接，发射装药壳体固定在第一弹壳的后端，所述平衡体为圆柱体结构，固定在发射装药后端。

上述一种无人机灭火装置，其中，所述航弹式灭火弹包括第二弹壳、光/热复合引信和抛撒装药机构，所述第二弹壳为中空的圆柱体结构，第二弹壳上径向设有开裂槽；所述抛撒装药机构包括抛撒装药壳体和设置在抛撒装药壳体内的炸药，抛撒装药机构径向设置在第一弹壳的中心，所述第一弹壳内填充有ABC超细干粉灭火剂，所述光/热复合引信设置在第一弹壳前端，与抛撒装药机构相连接。

上述一种无人机灭火装置，其中，所述光/热复合引信主要由光敏、热敏传感器、起爆控制电路、及传爆序列依次连接组成。

上述一种无人机灭火装置，其中，所述第一弹壳与第二弹壳采用高强度碳纤维为材料制成。

上述一种无人机灭火装置，其中，所述第一弹壳与第二弹壳采用硬铝为材料制成。

上述一种无人机灭火装置，其中，所述灭火弹挂钩设有限位凹槽。

本发明无人机灭火装置通过挂弹装置的水平支架固定在无人机平台下方，当超视距瞄准装置中的激光测定仪测定所述旋翼式无人机平台与目标位置的距离，激光指向器指向目标，并在目标表面形成激光光斑，瞄准摄像头实时将激光指向器形成的光斑拍摄并传输到无人机子系统上，无人机子系统主要用于控制所述旋翼式无人机飞行、灭火弹发射。

当使用炮弹式灭火弹时，无人机子系统通过瞄准摄像头实时地将无人机观测到的动态视频传输到地面显示屏上，操作人员根据视频信息，调整无人机前进、后退和悬停；在无人机距离火焰约10米处，无人机子系统发出点火指令至电触发引信，电触发引信点燃发射装药，发射装药采用高效固态双基发射药，将炮弹式灭火弹的前端既第一弹壳部分推送到火焰上方区域，光/热复合引信在火焰上方接收到光、热信号，起爆抛撒装药机构，抛出第一弹壳内的ABC超细干粉灭火剂，若光/热复合引信没有感受到光热信号，延期5秒后直接起爆，形成有限空间内的灭火屏障，达到迟滞和阻断火焰的目的；ABC超细干粉灭火剂，既能应用于相对封闭空间全淹没灭火，也可用于开放场所局部保护性灭火；而炮弹式灭火弹的平衡体主要用于消耗掉发射装药向后作用的火焰能，以达到使灭火弹平稳发射的目的，在电触发引信点燃发射装药的瞬间，向后抛出，从而使灭火弹平稳地向前飞行，减少灭火弹发射的瞬间对无人机平台飞行的影响；

当使用航弹式灭火弹时，无人机子系统通过瞄准摄像头实时地将无人机观测到的动态视频传输到地面显示屏上，操作人员根据视频信息，调整无人机前进、后退和悬停；在火焰上方约50米位置，由于航弹式灭火弹没有发射装药，当无人机飞近火源时，无人机子系统控制挂弹装置的旋转轴顺时针旋转90°，旋转轴带动平衡杆顺时针旋转，平衡杆通过牵引绳拉动两个相对设置的灭火弹挂钩的顶端向内侧移动，使灭火弹挂钩的底端相对松开，从而将航弹式灭火弹抛出即可，当航弹式灭火弹内的光/热复合引信在火焰上方接收到光、热信号，起爆抛撒装药机构，抛出第二弹壳内的ABC超细干粉灭火剂，若光/热复合引信没有感受到光热信号，延期5秒后直接起爆，形成有限空间内的灭火屏障，达到迟滞和阻断火焰的目的。

第一弹壳和第二弹壳拟采用高强度碳纤维或硬铝制成，在弹壳径向上预制开裂槽，使其在抛撒装药机构爆炸时沿开裂槽炸开，一方面控制干粉灭火剂抛撒的方向，另一方面控制弹壳的破片数量和范围，尽可能地减少弹壳对周围物体的破坏。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明挂弹装置结构图。

图3为本发明炮弹式灭火弹剖视图。

图4为本发明航弹式灭火弹剖视图。

图5为本发明与无人机的装配图。

图6为本发明光/热复合引信工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

方案一

一种无人机灭火装置，包括灭火弹1，挂弹装置2，超视距瞄准装置3和无人机子系统4，所述挂弹装置2包括挂弹基架5、第一弹簧6、第二弹簧7、牵引绳8、平衡杆9、旋转轴10，灭火弹挂钩11，所述挂弹基架5包括水平支架12和竖直支架13，竖直支架13的数量为两个，分别固定在水平支架12的两端，水平支架12中部固定有平衡杆固定座14，平衡杆9通过旋转轴10水平的固定在平衡杆固定座14上，所述旋转轴10与无人机子系统4相连接，所述每个竖直支架13的内侧壁上设有灭火弹挂钩固定座15，所述灭火弹挂钩11为L型结构，可旋转的固定在灭火弹挂钩固定座15上，所述第一弹簧6的数量为两个，第一弹簧6固定在灭火弹挂钩11的顶端与竖直支架13之间，所述第一弹簧6位于平衡杆9上方，所述第二弹簧7的数量为两个，第二弹簧7固定在灭火弹挂钩11的底端与竖直支架13之间，所述平衡杆9的两端通过牵引绳8分别与两个灭火弹挂钩11的顶端相连接；

所述灭火弹1上设有挂载部件16，所述挂载部件16包括截面为圆弧形结构的挂载连接主体17，挂载连接主体17两侧设有挂载凸条18，所述灭火弹1通过挂载部件16固定在挂弹装置2的两个灭火弹挂钩11之间，所述灭火弹挂钩11设有限位凹槽18；

所述超视距瞄准装置3包括激光测定仪19、激光指向器20和瞄准摄像头21，所述激光测定仪19、激光指向器20、瞄准摄像头21固定在挂弹装置的平衡杆固定座14下方，所述激光测定仪19、激光指向器20、瞄准摄像头21与无人机子系统4相连接。

如图3所示，所述灭火弹1为炮弹式灭火弹，包括第一弹壳22,光/热复合引信23、抛撒装药机构24、发射装药25和平衡体26，所述第一弹壳22为中空的圆柱体结构，第一弹壳22上径向设有开裂槽27；所述抛撒装药机构24包括圆柱形结构的抛撒装药壳体28和设置在抛撒装药壳体内的炸药29，抛撒装药机构24径向设置在第一弹壳的中心，所述第一弹壳22内填充有ABC超细干粉灭火剂30，所述光/热复合引信23设置在第一弹壳22前端，与抛撒装药机构24相连接；所述发射装药25包括发射装药壳体31和高效固态双基发射药32，发射装药壳体31内设有电触发引信33，电触发引信33与无人机子系统4相连接，发射装药壳体31固定在第一弹壳22的后端，所述平衡体26为圆柱体结构，固定在发射装药25后端，第一弹壳22采用高强度碳纤维为材料制成。

所述光/热复合引信23主要由光敏、热敏传感器36、起爆控制电路37、及传爆序列38依次连接组成。

方案二

一种无人机灭火装置，包括灭火弹1，挂弹装置2，超视距瞄准装置3和无人机子系统4，其中，挂弹装置2，超视距瞄准装置3和无人机子系统4与方案一相同；

如图4所示，所述灭火弹1为航弹式灭火弹，包括第二弹壳34、光/热复合引信23、抛撒装药机构24、发射装药25和平衡体26，所述第二弹壳34为中空的圆柱体结构，第二弹壳34上径向设有开裂槽35；所述抛撒装药机构24包括圆柱形结构的抛撒装药壳体28和设置在抛撒装药壳体内的炸药29，抛撒装药机构24径向设置在第二弹壳的中心，所述第二弹壳34内填充有ABC超细干粉灭火剂30，所述光/热复合引信23设置在第二弹壳34前端，与抛撒装药机构24相连接，所述第二弹壳采用硬铝为材料制成，所述光/热复合引信23主要由光敏、热敏传感器36、起爆控制电路37、及传爆序列38依次连接组成。

本发明无人机灭火装置通过挂弹装置的水平支架固定在无人机35平台下方，当超视距瞄准装置中的激光测定仪测定所述旋翼式无人机平台与目标位置的距离，激光指向器指向目标，并在目标表面形成激光光斑，瞄准摄像头实时将激光指向器形成的光斑拍摄并传输到无人机子系统上，无人机子系统主要用于控制所述旋翼式无人机飞行、灭火弹发射。

当使用炮弹式灭火弹时，无人机子系统通过瞄准摄像头实时地将无人机观测到的动态视频传输到地面显示屏上，操作人员根据视频信息，调整无人机前进、后退和悬停；在无人机距离火焰约10米处，无人机子系统发出点火指令至电触发引信，电触发引信点燃发射装药，发射装药采用高效固态双基发射药，将炮弹式灭火弹的前端既第一弹壳部分推送到火焰上方区域，光/热复合引信在火焰上方接收到光、热信号，起爆抛撒装药机构，抛出第一弹壳内的ABC超细干粉灭火剂，若光/热复合引信没有感受到光热信号，延期5秒后直接起爆，形成有限空间内的灭火屏障，达到迟滞和阻断火焰的目的；ABC超细干粉灭火剂，既能应用于相对封闭空间全淹没灭火，也可用于开放场所局部保护性灭火；而炮弹式灭火弹的平衡体主要用于消耗掉发射装药向后作用的火焰能，以达到使灭火弹平稳发射的目的，在电触发引信点燃发射装药的瞬间，向后抛出，从而使灭火弹平稳地向前飞行，减少灭火弹发射的瞬间对无人机平台飞行的影响；

当使用航弹式灭火弹时，无人机子系统通过瞄准摄像头实时地将无人机观测到的动态视频传输到地面显示屏上，操作人员根据视频信息，调整无人机前进、后退和悬停；在火焰上方约50米位置，由于航弹式灭火弹没有发射装药，当无人机飞近火源时，无人机子系统控制挂弹装置的旋转轴顺时针旋转90°，旋转轴带动平衡杆顺时针旋转，平衡杆通过牵引绳拉动两个相对设置的灭火弹挂钩的顶端向内侧移动，使灭火弹挂钩的底端相对松开，从而将航弹式灭火弹抛出即可，当航弹式灭火弹内的光/热复合引信在火焰上方接收到光、热信号，起爆抛撒装药机构，抛出第二弹壳内的ABC超细干粉灭火剂，若光/热复合引信没有感受到光热信号，延期5秒后直接起爆，形成有限空间内的灭火屏障，达到迟滞和阻断火焰的目的。

第一弹壳和第二弹壳拟采用高强度碳纤维或硬铝制成，在弹壳径向上预制开裂槽，使其在抛撒装药机构爆炸时沿开裂槽炸开，一方面控制干粉灭火剂抛撒的方向，另一方面控制弹壳的破片数量和范围，尽可能地减少弹壳对周围物体的破坏。

无人机子系统主要包括控制信息软件和操控终端两部分；控制信息软件主要无人机平台自带的地面指挥控制模块、空中视频监控平台、微波无线实时图像传输模块、GPS导航及自动驾驶模块、高效大容量锂聚合物供电单元、3G图传中继链路等，还包括灭火弹投弹控制模块，用于控制灭火弹的施放、点火发射等功能；操控终端由高清显示屏、工控机、控制开关和辅助装置组成，主要用于无人机平台的控制和灭火弹的发射控制。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。

Claims (6)

1.一种无人机灭火装置，其特征为，包括灭火弹，挂弹装置，超视距瞄准装置和无人机子系统，所述挂弹装置包括挂弹基架、第一弹簧、第二弹簧、牵引绳、平衡杆、旋转轴，灭火弹挂钩，所述挂弹基架包括水平支架和竖直支架，竖直支架的数量为两个，分别固定在水平支架的两端，水平支架中部固定有平衡杆固定座，平衡杆通过旋转轴水平的固定在平衡杆固定座上，所述旋转轴与无人机子系统相连接，所述每个竖直支架的内侧壁上设有灭火弹挂钩固定座，所述灭火弹挂钩为L型结构，可旋转的固定在灭火弹挂钩固定座上，所述第一弹簧的数量为两个，第一弹簧固定在灭火弹挂钩的顶端与竖直支架之间，所述第一弹簧位于平衡杆上方，所述第二弹簧的数量为两个，第二弹簧固定在灭火弹挂钩的底端与竖直支架之间，所述平衡杆的两端通过牵引绳分别与两个灭火弹挂钩的顶端相连接；

所述灭火弹包括炮弹式灭火弹和航弹式灭火弹；

所述灭火弹上设有挂载部件，所述挂载部件包括截面为圆弧形结构的挂载连接主体，挂载连接主体两侧设有挂载凸条，所述灭火弹通过挂载部件固定在挂弹装置的两个灭火弹挂钩之间；

所述超视距瞄准装置包括激光测定仪、激光指向器和瞄准摄像头，所述激光测定仪、激光指向器、瞄准摄像头固定在挂弹装置的平衡杆固定座下方，所述激光测定仪、激光指向器、瞄准摄像头与无人机子系统相连接跑；

所述炮弹式灭火弹包括第一弹壳、光/热复合引信、抛撒装药机构、发射装药和平衡体，所述第一弹壳为中空的圆柱体结构，第一弹壳上径向设有开裂槽；所述抛撒装药机构包括圆柱形结构的抛撒装药壳体和设置在抛撒装药壳体内的炸药，抛撒装药机构径向设置在第一弹壳的中心，所述第一弹壳内填充有ABC超细干粉灭火剂，所述光/热复合引信设置在第一弹壳前端，与抛撒装药机构相连接；所述发射装药包括发射装药壳体和高效固态双基发射药，发射装药壳体内设有电触发引信，电触发引信与无人机子系统相连接，发射装药壳体固定在第一弹壳的后端，所述平衡体为圆柱体结构，固定在发射装药后端。

2.如权利要求1所述的一种无人机灭火装置，其特征为，所述航弹式灭火弹包括第二弹壳、光/热复合引信和抛撒装药机构，所述第二弹壳为中空的圆柱体结构，第二弹壳上径向设有开裂槽；所述抛撒装药机构包括抛撒装药壳体和设置在抛撒装药壳体内的炸药，抛撒装药机构径向设置在第一弹壳的中心，所述第一弹壳内填充有ABC超细干粉灭火剂，所述光/热复合引信设置在第一弹壳前端，与抛撒装药机构相连接。

3.如权利要求1或2所述的一种无人机灭火装置，其特征为，所述光/热复合引信主要由光敏、热敏传感器、起爆控制电路、及传爆序列依次连接组成。

4.如权利要求1或2所述的一种无人机灭火装置，其特征为，所述第一弹壳与第二弹壳采用高强度碳纤维为材料制成。

5.如权利要求1或2所述的一种无人机灭火装置，其特征为，所述第一弹壳与第二弹壳采用硬铝为材料制成。

6.如权利要求1所述的一种无人机灭火装置，其特征为，所述灭火弹挂钩设有限位凹槽。