背景技术
伴随着计算机运算能力的不断提高和无线通讯控制技术的长足发展,多旋翼的无线遥控飞行器控制技术已经十分成熟,此类多旋翼飞行器的多个旋翼可以在智能控制系统的统一指挥下协同工作,其各个旋翼均能分别根据智能控制系统所发来的指令调整自身的倾角和转速,从而实现飞行器整体飞行姿态的改变或平稳飞行,甚至实现空中定点悬停。而其智能控制系统则可以通过雷达测距、红外测距、视频图像采集和智能识别算法等功能综合判断自身的空间方位和飞行姿态,并根据这些反馈变量对自身的理想飞行姿态做出实时的重新运算和调整,从而实现智能化稳态飞行。
此外,如今的CDMA、GPRS或3G网络等远程无线通讯网络和以蓝牙、WIFI和ZigBee等低功耗的自组织网络为代表的中短程无线通讯技术不断发展,其各种高效便捷的无线通讯协议推陈出新,兼容性不断拓展,它们所传递的通讯和控制信号甚至可以与GPS导航、北斗导航等全球卫星导航系统对接。这使得智能控制系统不但能以自身为中心与邻近的无线设备进行控制指令和反馈信号的双向通讯,甚至还可以通过多个无线设备彼此作为信号转发的中继节点,将通讯信号放大和中转,以无线网络的形式传递给更广范围内的更多同类设备,以此组成覆盖面较广的智能控制节点网络。基于此类无线远程通讯和远程控制的技术广泛应用于航天航空、航海及远洋测绘等领域,其相关报道和专利技术层出不穷、举不胜举。
而在另一方面,高层楼宇建筑发生火灾时,其楼宇自身的供电、供水、电梯、楼梯甚至固定索道、紧急逃生通道等可以用于救援的资源或途径可能均无法使用或者其承载能力远远无法满足输送人员或运送物资的效率需求。而由地面向高空输送物资的云梯以及高压水枪等输送和营救系统都有其高度上的临界极限,在此高度上限以上的高空建筑往往由于超过营救系统的高度范围而无法抵达。
未解决上述高层楼宇建筑的火灾救援难题,一些基于智能化控制系统的浮空飞行器技术应运而生。飞艇装置依赖密度轻于空气的氢气、氦气或在受热状态下密度变小的热空气、热氮气充入的气囊,依靠密度较轻的气囊排开密度较大的普通空气,从而获得足够强的浮力。因此,飞艇的载重能力主要取决于其气囊大小而非推进动力装置。体积巨大的飞艇可以携带足够多的能源和物资,滞空时间大大优于其它单纯依靠推进动力的飞行器。而飞艇自身的推进装置仅仅是用于控制飞行方向和改变飞行姿态即可,对能源消耗较少。但是,由于飞艇体积巨大,因此所受空气阻力也大,其在空中的机动能力较弱,其适合滞空顶点悬停,而其在快速反复起降、快速往返运送物资、改变调整悬停方位等方面均不具优势。
例如,申请号为CN201410765788.5的中国专利公开了一种智能多用途救援无人飞行器,其自身载有锂电池、超级电容等电能贮存装置或者有机物燃料电池等产生氢气的装置,并且带有太阳能板作为电能收集和补充装置。该飞行器通过带有立体视觉及雷达识别系统的主控系统判断环境状况,并通过综合控制分布在密封舱室周边的多个动力单元以实现飞行器的垂直起降、悬停、原地转向、前进以及紧急推进等姿态的调整和重心稳定,有效增强了其飞行姿态的操控精度和稳定性,能在一定程度上减少飞行器相对于目标建筑的晃动。此外,该飞行器还通过均充有氢气的底座和顶盖共同形成密封舱室,舱室前后端面的开口均设有带折叠式护栏的通道,该通道在折叠收起时还兼做密封舱室的门。如图1和图2所示,该飞艇16可以悬浮停留在高空,并通过抵近高层楼宇的侧壁的方式对受困人员所在房间B中的受困人员进行营救。
授权公布号为CN103612740B的中国专利公开了一种以太阳能发电为供电源的智能运输飞艇,其飞艇通过覆盖在艇体上半部的太阳能薄膜层获取电力,设有可以无线遥控操纵的飞行姿态动力系统和无线通讯系统,多个飞艇可以通过两端均带有无线对接自锁装置的透明管道彼此连接而组成贯通的运输通道;其透明管道中设有依靠重力滑降的导轨,用于输送货物。该飞艇装置的必须采用透明管道,以便于控制人员观察通道内的货物或人员沿管道下滑的位置和速度,但其透明管道中的导轨同时限制了其两端飞艇的水平距离、垂直高度差,且其多段轨道在竖直方向上均共面时才能保证其轨道的连贯时的顺畅性,这使该整体管道系统的角度和方位均不能灵活调整。另外,其轨道装置的末端必须锚定在地面、高塔或其它楼宇上,收到地面道路和建筑的阻碍,其轨道末端的锚点也无法灵活快速地改变位置。
然而,仍如图1和图2所示,虽然位于火点楼层上方的邻近受困人员房间B是高层火灾中受到威胁最为严重的区域,其中的受困人员也本应该是最为迫切被实施紧急救援的营救目标,但一个众所周知的问题是,大火往往伴有浓烟,当位于高层楼宇A的火点楼层会释放大量浓烟时,携带有一定热量的烟气将形成烟柱并上升至很高的高空,位于该冒烟火点楼层C上方的数层建筑将完全处于该烟柱的包裹范围之内,其浓密的黑烟会同时阻断飞行器驾驶员和摄像机等图像获取设备的视线,使得驾驶员主动驾驶甚至地面远程遥控的无人驾驶都面临无法判别飞行器自身姿态以及飞行器与楼宇间距的严重问题。此外,火灾烟气不但含有有毒气体,威胁被救员和营救人员的身体健康,其烟气所携带的高温也对充气悬浮类飞艇的气密性构成威胁。可见,浓烟的阻碍和干扰往往给上述情况下的营救作业造成极大的困难和阻碍,甚至经常迫使人们在万般无奈的情况下做出令人沮丧和遗憾的放弃,转而将火灾救援飞艇16的营救目标改为在救援成功率上更为高效的其它无烟位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图3至图11所示,本发明用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩包括电源14和多飞行器联合控制指挥系统15。该防护罩还包括巨型的飞艇气囊体1、内腔壁板2、隔热密封环3、前端级联对接装置4、后端级联对接装置5、四个前端面风幕吹扫喷气口装置6、下端面隔热风幕引流喷气口装置7、四个主旋翼8、四个探测检测装置9、内腔气压调节系统10、悬浮空气输送系统11、增压鼓风设备12和中央控制系统13;
其中,飞艇气囊体1、内腔壁板2、隔热密封环3、前端级联对接装置4、后端级联对接装置5、四个前端面风幕吹扫喷气口装置6、下端面隔热风幕引流喷气口装置7、四个主旋翼8、内腔气压调节系统10、增压鼓风设备12和中央控制系统13共同构成一个烟气隔离防护罩主体结构。该护罩除本发明创新点之外的主体结构基本功能的实现是基于充气气囊和智能控制系统的悬浮飞艇,可以同样采用由申请号为CN201410765788.5的专利所公开的智能多用途救援无人飞行器技术中的一部分现有技术。比如,本发明的飞艇的烟气隔离送风防护罩的电源14可以依然采用前述已公开专利技术中所记载的锂电池、超级电容等电能贮存装置;类似地,本发明的飞艇的烟气隔离送风防护罩依然采用前述已公开的专利技术或其它类似基于智能主控系统的飞行器动力推进器控制装置的现有技术作为本发明的中央控制系统13,以实现对本发明四个主旋翼8的协调和控制,达到调节飞行高度、方位、转角等空中姿态的控制目的或控制调整充气气囊的浮力大小。
气囊体1为水平放置的椭圆形筒状气囊,其中充满密度小于空气的惰性气体氦气,气囊体1轴向的中部设有贯通的矩形空腔室1-1,其矩形空腔室1-1的短边跨度是其所要容纳的火灾救援飞艇16最大回转半径的至少三倍。气囊体1采用消防水带专用聚氨酯等聚合材料制成,的前端面设有气囊环状凸台1-2,气囊体1外侧壁的上端面设有空气管连接孔1-3;空腔室1-1的内壁均由内腔壁板2覆盖。内腔壁板2是前、后两端均开口的矩形方盒承力结构,其也可以由带有连接板的承力框架代替。四个主旋翼8均固连在气囊体1的外侧壁上或通过延长的柱状梁穿过气囊体1上的梁柱管道,直接与内腔壁板2固连。梁柱管道与空气管连接孔1-3的结构相同。
隔热密封环3是具有一定隔热和弹性缓冲功能的圆环,套在气囊环状凸台1-2的前端外侧并与其固连,隔热密封环3是采用防火苫布或陶瓷纤维布等不易燃烧的柔性材料编织而成的空腔圆环结构,其也可以采用制作消防水带的聚氨酯等聚合材料制成。其内腔充入氦气,形成一个具有一定防火功能和撞击缓冲功能的竖直气囊圆环端平面,以用于低于高温烟气和缓冲撞击。
前端级联对接装置4为中空的圆柱筒状结构,其嵌套并固连于由气囊环状凸台1-2的内侧壁、内腔壁板2前段的外侧壁和气囊体1主体前端面三者共同合围形成的一个气囊环状凹槽1-4内。前端级联对接装置4中空部分的外轮廓与矩形的空腔室1-1的外轮廓重合。在前端级联对接装置4中空部分的周围按相同的圆周角等间隔地均布有四个圆锥定位凹槽4-1,每一个圆锥定位凹槽4-1内均设有一个锁紧气缸4-3,其锁紧气缸的气动阀与中央控制系统13连接并受其控制。
内腔壁板2的前端面与前端级联对接装置4的前端面之间的间隔部分形成一个从前端级联对接装置4的前端面向后方陷入的风幕装置安装环台2-1。
后端级联对接装置5的内、外轮廓线均与气囊体1后端面的内、外轮廓线完全重合,其二者贴合并固连。后端级联对接装置5的外端面上固连有四个圆锥定位柱5-1,它们能分别插入一个与其对应的圆锥定位凹槽4-1内并与其固定连接。圆锥定位凹槽4-1的内侧壁上设有两个横向的第一锁紧定位孔4-2,圆锥定位柱5-1上也设有第二锁紧定位孔5-1-1。第一锁紧定位孔4-2内还设有与锁紧气缸4-3的活塞杆相连接的锁紧插销杆4-2-1。圆锥定位凹槽4-1的顶端设有与锁紧气缸4-3联动的触点开关4-4,锁紧插销杆4-2-1随锁紧气缸4-3的活塞杆伸长时,能同时穿过第一锁紧定位孔4-2和第二锁紧定位孔5-1-1,再插入到内部没有锁紧气缸4-3活塞杆和锁紧插销杆4-2-1的另外一个第一锁紧定位孔4-2内。
内部没有锁紧气缸活塞杆和锁紧插销杆4-2-1的另外一个第一锁紧定位孔4-2内还可以安装基于短距离无线通讯功能的监视摄像头,由操作人员监视第一锁紧定位孔4-2和第二锁紧定位孔5-1-1的配合情况并通过中央控制系统13控制无线遥控锁紧气缸4-3以及锁紧插销杆4-2-1的动作和状态。
前端面风幕吹扫喷气口装置6是带有气流导向板和长条狭缝的喷气吹扫风端口,其可以采用空调吹扫结构或各种能生成定向强风屏障的风幕装置,前端面风幕吹扫喷气口装置6均布并固连在风幕装置安装环台2-1上。
下端面隔热风幕引流喷气口装置7的横截面轮廓与气囊体1外侧壁的下端圆弧面的外形匹配,气囊体1的中下部嵌入下端面隔热风幕引流喷气口装置7的圆弧凹面型腔内并与其贴合固连。下端面隔热风幕引流喷气口装置7的底部是长条狭缝的喷气吹扫风端口阵列。前端面风幕吹扫喷气口装置6和下端面隔热风幕引流喷气口装置7均分别通过带有遥控开度调节阀的送风管道与增压鼓风设备12链接。
四个探测检测装置9均固定在风幕装置安装环台2-1上,每一个探测检测装置9内均包括超声雷达测距探头、红外测距探头、烟雾浓度传感器、摄像头和卫星导航定位收发终端,它们均与中央控制系统13连接。此外探测检测装置9的前端还可以装有探照灯。下端面隔热风幕引流喷气口装置7包括隔热外端面7-1、密封腔室内衬板7-2和隔热层7-3,隔热层7-3是石棉网或玻璃夹层等防火耐高温材料,其内部设有八个个隔热层温度传感器。密封腔室内衬板7-2的轮廓边缘均与隔热外端面7-1的内侧壁固连密封,其二者的结合面共同合围形成密封风冷降温腔室7-4。隔热层7-3的下表面与密封腔室内衬板7-2的内侧壁完全贴合并固连,隔热层7-3的上表面与气囊体1的中下部贴合并固连。
密封腔室内衬板7-2和隔热层7-3的中部均设有衬板法兰通孔,用于同压力管线法兰连接。隔热外端面7-1外侧壁最下端的中线上设有一个长条鼓风口7-1-2。长条鼓风口7-1-2是圆弧弯板,在其最下端的两侧分别设有三个侧向引流喷射端口7-1-1,在隔热外端面7-1上部水平边缘下方的圆弧外侧壁上还左右对称地设有另外四个切线方向引流喷射端口7-1-3。六个侧向引流喷射端口7-1-1和四个切线方向引流喷射端口7-1-3的开口方向均与下端面隔热风幕引流喷气口装置7底部的圆弧侧壁相切并朝向上方。在隔热外端面7-1的前、后端面的边线附近,还分别设有前向引流喷射端口7-1-4和后向引流喷射端口7-1-5,其二者均分别沿着隔热外端面7-1的前、后端面的边线开设。
长条鼓风口7-1-2是一个扁平的小储气室,其外侧壁和下端面上设有十个小排气溢流孔和四个铂热电阻温度探头,隔热层温度传感器和铂热电阻温度探头均与中央控制系统13连接,以便用于对下端面隔热风幕引流喷气口装置7的外部烟气和内部温度分别检测。
密封腔室7-3通过衬板法兰通孔以及带有遥控开度调节阀的送风管道与增压鼓风设备12链接。六个引流喷射端口7-1-1和四个切线方向引流喷射端口7-1-3所喷射的空气速度均大于长条鼓风口7-1-2的空气溢流速度,引流喷射端口7-1-1也可以是文丘里阵列。带有遥控开度调节阀的送风管道与增压鼓风设备12均受中央控制系统13控制。
增压鼓风设备12位于空腔室1-1左侧壁上的压力控制室内,中央控制系统13和电源14位于空腔室1-1右侧壁上的主控制室内,以对空腔室1-1两侧的重量平衡分配。空气管连接孔1-3通过空气管连接孔接口法兰1-3-1与充气浮空软管11-1连接。如图15所示,空气管连接孔接口法兰1-3-1包括通孔法兰盘1-3-1-1、圆筒1-3-1-2、端堵1-3-1-3和多个管线弯头1-3-1-4,通孔法兰盘1-3-1-1、圆筒1-3-1-2和端堵1-3-1-3均同轴固连于空气管连接孔1-3的下端,通孔法兰盘1-3-1-1和端堵1-3-1-3分别与圆筒1-3-1-2的上、下两个端面固连;管线弯头1-3-1-4的一端与通孔法兰盘1-3-1-1上的通孔连接,其另一端穿过圆筒1-3-1-2侧壁上的孔洞,并与对应的管线连接。圆筒1-3-1-2内还装有差压变送器,该差压变送器直接与中央控制系统13连接;增压鼓风设备12通过带有遥控开度调节阀的分支管路与充气浮空软管11-1末端的法兰连接;遥控开度调节阀均通过其自身的无线通讯装置与中央控制系统13连接并受其控制。
空腔室1-1内还包括照明装置和能与旧有的火灾救援飞艇16相匹配的临时充电桩停靠支架等装置,以临时取代火灾救援飞艇16旧有的太阳能供电系统。
内腔气压调节系统10包括第一电动卷帘门10-1和第二电动卷帘门10-2,其二者均位于空腔室1-1的后半段,并分别通过其各自的侧壁滑道与内腔壁板2固连。第一电动卷帘门10-1、第二电动卷帘门10-2和多条带有遥控开度调节阀的空腔室通风管10-3,第一电动卷帘门10-1、第二电动卷帘门10-2均垂直于空腔室1-1的轴线,并对称地分布在空气管连接孔1-3的两侧,其二者均受中央控制系统13控制。多条带有遥控开度调节阀的空腔室通风管10-3的出口均以通气孔的形式分布在风幕装置安装环台2-1后方的内腔壁板2上,并且多个空腔室通风管10-3均位于平行于风幕装置安装环台2-1的同一平面内,空腔室通风管10-3的另一端直接与空气管连接孔1-3下的分支管线法兰连接。带有遥控开度调节阀的空腔室通风管10-3均与中央控制系统13连接并受其控制。
悬浮空气输送系统11包括充气浮空软管11-1和多个浮空悬吊机构,充气浮空软管11-1的夹层内充满氦气,并由多个浮空悬吊机构共同悬吊并悬浮在空中。各个组浮空悬吊机构到飞艇气囊体1的距离顺次增加。
浮空悬吊机构包括小型气浮遥控飞行器11-2和送风电扇机构11-3,小型气浮遥控飞行器11-2可以是小型飞艇或浮空气球,其自身带有基于无线远程遥控装置的动力旋翼、蓄电池、温度传感器、摄像头、风速风向测量仪、烟雾浓度传感器和带有编号的卫星导航定位收发终端。
送风电扇机构11-3包括外环11-3-1、内环11-3-2、电风扇轴座环11-3-3、电风扇11-3-4、两个浮空悬吊机构旋翼11-3-5和吊绳11-3-6,内环11-3-2的外径与充气浮空软管11-1的内径相同,其与充气浮空软管11-1的内侧壁同轴固连。外环11-3-1和内环11-3-2均是由多段圆弧段拼合固连而形成的圆周,外环11-3-1的内径与充气浮空软管11-1的外径相同,其与充气浮空软管11-1的外侧壁同轴固连。电风扇轴座环11-3-3同轴固连于内环11-3-2的内侧壁上,电风扇11-3-4则与电风扇轴座环11-3-3同轴固连。外环11-3-1、内环11-3-2和电风扇轴座环11-3-3的直径所在圆周平面均重合。吊绳11-3-6包括承重缆绳、动力线缆和控制线缆;外环11-3-1通过吊绳11-3-6的承重缆绳吊挂在小型气浮遥控飞行器11-2下方,两个浮空悬吊机构旋翼11-3-5均通过吊绳11-3-6的动力线缆与小型气浮遥控飞行器11-2上的蓄电池连接,并且还均通过吊绳11-3-6的控制线缆与小型气浮遥控飞行器11-2上的无线远程遥控装置连接。
充气浮空软管11-1包括管道内腔11-1-1和充气管腔11-1-2。每一个送风电扇机构11-3中的电风扇11-3-4均通过同一动力电缆总线11-3-7串联或并联,该动力电缆总线11-3-7与管道内腔11-1-1的内壁固连,其沿着充气浮空软管11-1延伸并随其一同接入飞艇气囊体1上的空气管连接孔1-3,并最终与飞艇气囊体1上的电源14连接。电风扇11-3-4还可以直接通过贯穿充气浮空软管11-1的穿壁电缆11-3-8直接与吊绳11-3-6的动力线缆以及小型气浮遥控飞行器11-2上的蓄电池连接。穿壁电缆11-3-8的外壁包裹有密封防护管11-3-9,该密封防护管11-3-9的结构与空气管连接孔1-3的结构相同,但其内壁上设有多层褶皱挡片,密封防护管11-3-9的上、下两端分别与充气浮空软管11-1的内、外侧壁同时连接,形成贯穿隧道。密封防护管11-3-9分别与外环11-3-1和内环11-3-2侧壁上的穿壁电缆通孔相对应,穿壁电缆11-3-8从风扇轴座环11-3-3出发,顺次穿过内环11-3-2侧壁上的穿壁电缆通孔、密封防护管11-3-9以及外环11-3-1侧壁上对应的穿壁电缆通孔,并与吊绳11-3-6的动力线缆以及小型气浮遥控飞行器11-2上的蓄电池连接。外环11-3-1侧壁上的穿壁电缆通孔和内环11-3-2侧壁上的穿壁电缆通孔均为沿圆周方向的长条孔,该长条孔可以允许穿壁电缆11-3-8沿电风扇11-3-4的转动圆周做一定范围内的转动,但密封防护管11-3-9内壁上多层的褶皱挡片依然可以较好地保持充气浮空软管11-1的气密性。
电风扇11-3-4的转速可以通过小型气浮遥控飞行器11-2上的蓄电池输出电压调节,而蓄电池的输出电压则受到小型气浮遥控飞行器11-2上的无线远程遥控装置的控制。充气浮空软管11-1也可以由波纹管等自由度较大、弹性较好的管线代替。
多个浮空悬吊机构均通过其各自的无线远程遥控装置彼此连接,共同构成无线路由节点控制网络,该无线路由节点控制网络还同时与中央控制系统13连接并受其控制。中央控制系统13通过无线路由节点控制网络同时与旧有的火灾救援飞艇16以及多飞行器联合控制指挥系统15连接,其三者可任意双向通讯。
多飞行器联合控制指挥系统15可以设在地面基站内,也可以设置在定点悬停于视野更为开阔的高空总指挥飞艇上,其收集无线路由节点控制网络中的全部执行器状态信息和传感器反馈信息等动态数据,并拥有较高的运算处理能力、控制水平以及最高的决策控制权。本发明中央控制系统13、旧有的火灾救援飞艇16和多飞行器联合控制指挥系统15对各飞行器的控制优先级逐级升高。
多飞行器联合控制指挥系统15通过无线路由节点控制网络实时获取所有本专利涉及到的旧有的火灾救援飞艇16和本发明的一种用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩等浮空飞行器的飞行姿态信息和动力旋翼姿态信息,并通过各浮空飞行器上的各种传感器分别获取该飞行器自身的电池电量、环境温度、卫星定位信息、环境风速风向、烟雾浓度以及故障报警和高温报警等信息。多飞行器联合控制指挥系统15还能通过对各种信息数据的综合运算处理结算出个飞行器的安全高度、间距、理想的姿态调整方向和位置、以及与楼宇建筑的安全距离和抵近程度等数据,并最终据此作出统一的决策部署,再通过无线路由节点网络将控制信号发送或中专到达各个路由节点所代表的实际飞行器上。此部分远程通讯和远程控制方法的内容属于较为成熟的现有技术,并非本专利的讨论重点。
具体应用本发明的一种用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩时,充气浮空软管11-1的总长度变化范围是280至350米,六个彼此相邻浮空悬吊机构的间距范围均为30至50米,并可根据需求进一步调整其数量和间距。
首先将旧有的火灾救援飞艇16和本发明用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩各自独立升向高空并接近高层楼宇A,然后滞空悬停在冒烟火点楼层C安全距离以外的高空位置。在此起飞和缓慢升向高考的过程中,同时开启本发明送风防护罩的第一电动卷帘门10-1和第二电动卷帘门10-2,并启动悬浮空气输送系统11内的各送风电风扇11-3-4,使充气浮空软管11-1开始通过多条带有遥控开度调节阀的空腔室通风管10-3向空腔室1-1内送入新鲜空气。通过位于空气管连接孔1-3的空气管连接孔接口法兰1-3-1上的差压变送器,多飞行器联合控制指挥系统15可以获取并计算出充气浮空软管11-1出口处的空气流速和流量,从而据此调节电风扇11-3-4的转速并重新调整各浮空悬吊机构之间的距离。此后,多飞行器联合控制指挥系统15由根据火灾烟柱的位置和范围以及本发明用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩前端面到悬浮空气输送系统11末端的最大长度距离,计算一个洁净空气的获取半径范围,并控制悬浮空气输送系统11末端的小型气浮遥控飞行器11-2飞向该洁净空气的获取半径范围内的迎风方位。
利用红外温度传感器遥测受困人员房间B附近的温度是否在允许的安全范围之内。当多飞行器联合控制指挥系统15确认条件允许时,由多飞行器联合控制指挥系统15同时管控火灾救援飞艇16、本发明的护罩主体结构及其主旋翼8以及六个浮空悬吊机构等全部浮空飞行器的飞行姿态控制系统。此后,使火灾救援飞艇16缓慢钻入矩形空腔室1-1内部,并位于空腔室通风管10-3所在平面的后方,然后关闭第二电动卷帘门10-2。
顺次启动增压鼓风设备12、四个前端面风幕吹扫喷气口装置6和下端面隔热风幕引流喷气口装置7。逐步增大前端面风幕吹扫喷气口装置6的吹扫风力后,其会在风幕装置安装环台2-1的前端向四个方向喷出前端吹扫风幕,且该四个前端吹扫风幕合围形成一个向外发散的四棱锥空气风幕屏障。于此同时,由空腔室通风管10-3向空腔室1-1内送入的新鲜空气也会从空腔室1-1的前端向外溢出,形成具有一定风力的吹扫风。如图12所示,随着下端面隔热风幕引流喷气口装置7的出风量逐渐增大,其长条鼓风口7-1-2将把中心的烟气向四周推开。前向引流喷射端口7-1-4和后向引流喷射端口7-1-5则将护罩主体下端一部的烟气进一步向前方和后方吹离。此外,六个侧向引流喷射端口7-1-1和四个切线方向引流喷射端口7-1-3将形成沿护罩主体下端圆弧面向两侧上方喷射的高速空气引流风幕,将护罩主体两侧烟气吹开、引走并对其稀释降温。如此,笼罩于护罩主体下方和周边的烟气均将被下端面隔热风幕引流喷气口装置所产生的空气风幕屏障隔绝和吹开,从而使护罩主体处于一层空气屏障的保护之内,并免受烟气温度的影响。在密封风冷降温腔室7-4内部高速流动的空气能起到显著的降温作用,防止密封腔室内衬板7-2和隔热层7-3温度过高。
被保护于矩形空腔室1-1内部的火灾救援飞艇16因其位于空腔室通风管10-3所在平面的后方而仅仅承受很微弱的外溢气流影响。在多飞行器联合控制指挥系统15的协调控制之下,火灾救援飞艇16和本发明的用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩完全可以保持相对静止的同步运动,从而使火灾救援飞艇16始终位于矩形空腔室1-1的内部并受到很好的保护,远离烟气的包围和影响。
将由火灾救援飞艇16和本发明的防护罩共同形成的联合浮空飞行器逐渐靠近困人员房间B所在的大致位置,并由多飞行器联合控制指挥系统15根据高层楼宇A的外墙端面位置和卫星定位信号的反馈判断二者间距,并提前放缓联合浮空飞行器的前进速度。当本发明的防护罩即将接近高层楼宇A的外墙端面时,由前端面风幕吹扫喷气口装置6所向外喷出的四棱锥空气屏障和从空腔室1-1的前端向外溢出的吹扫风会将高层楼宇A外墙端面上的烟气吹散,从而消除浓烟对四个探测检测装置9的遮挡,进而使探测检测装置9内部的超声雷达测距探头、红外测距探头、摄像头等距离和环境判别装置均可以正常工作,多飞行器联合控制指挥系统15也可以通过无线路由节点控制网络同步收到实时的距离检测信号和视频图像信号,从而为更好地控制前述联合浮空飞行器的飞行姿态和方位及其与楼宇之间的间距均提供确切有效的判断依据。探测检测装置(9)前端的探照灯可以在阳光完全被浓烟遮挡或黑夜条件下提供照明。第一电动卷帘门10-1通常仅作为第二电动卷帘门10-2的备用装置,但当其二者同时关闭时,其二者之间的空间可以形成一个完全无风的密闭房间,可用于作为无风环境下紧急医疗处置室。
使本发明的防护罩悬停在距离高层楼宇A的外墙端面3米左右的位置,然后适当减缓前端面风幕吹扫喷气口装置6的出风量,再进一步将本发明的防护罩悬停在距离高层楼宇A的外墙端面1米左右的位置,然后保持静止不动,即可达成一个动态平衡,确保烟气不会沿高层楼宇A的外墙端进入前端面风幕吹扫喷气口装置6的前方。此后,多飞行器联合控制指挥系统15即可将火灾救援飞艇16的飞行控制权交还给火灾救援飞艇16自身掌控,并让火灾救援飞艇16从空腔室1-1的前端放出其救援通道,对受困人员房间B展开救援行动。此外,与火灾救援飞艇16必须严格贴近高层楼宇A并尽量保持静止不同,本发明的防护罩悬停在距离高层楼宇A的外墙端面1米左右的位置时,无需精确控制其静止状态,误差在1米之内的较大波动均属正常范围,并不会对其工作效果造成显著影响。
在遇到烟气超高温预警或其它需要多飞行器联合控制指挥系统15重新掌控火灾救援飞艇16的飞行控制权时,需要预留足够长的警告报警时间,以便工作状态的平稳过度和切换,杜绝意外风险。在前述的整个过程中,多飞行器联合控制指挥系统15需要不断监测和控制悬浮空气输送系统11末端的小型气浮遥控飞行器11-2,使其始终保持在能获取到洁净空气的范围内,并处于迎风方位。当此条件无法满足时,需要预先对火灾救援飞艇16进行预警并使其随本发明的防护罩一起撤离。
另外,多个本发明的防护罩也可以通过级联对接的方式形成贯通的隔烟通道,使火灾救援飞艇16沿该隔烟通道撤离至烟气空域之外,或沿此隔烟通道实现多台火灾救援飞艇16的换岗交替。两个本发明的防护罩进行级联对接时,其前者保持高空悬停静止,后者按照抵近楼宇的方式向前靠近,按此方式甚至可以实现在浓烟区域内的级联对接过程。另外,通过级联对接,也可以延长尾端防护罩上的悬浮空气输送系统11末端的小型气浮遥控飞行器11-2的运动半径范围,从而获取更远空域内的洁净空气。在无风天气下,悬浮空气输送系统11末端的小型气浮遥控飞行器11-2还可以尝试下降到比冒烟火点楼层C更低的位置,以避开烟雾。
本发明用于火灾救援飞艇的烟气隔离送风防护罩是一种辅助保护装置,其主要仅用作隔烟保护和空气输送作业,并不适用于频繁的起降、改变空中姿态、空中位置、快速移动、载重、支撑其它设施、大量运送其它货物资源或直接参与救援,以此确保其核心保护和输送洁净空气的功能不被削弱。