CN108313279B - 一种消防专用灭火多旋翼无人机系统 - Google Patents

一种消防专用灭火多旋翼无人机系统 Download PDF

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Abstract

一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，包括机架、旋翼、破窗弹装置、减震装置和高压灭火罐，在机架的顶部四个角分别设置有安装臂，机架采用铝合金材质，旋翼采用碳纤维材料。在每个安装臂的自由端的顶部和底部分别设置有旋翼，且每个安装臂上的两个旋翼共轴设置，在每根安装臂上还安装有涵道圈，安装臂上的两个旋翼位于涵道圈内部。本发明针对以上痛点，能够在短时间内部署完毕，垂直起降的飞行方式对地形环境要求极低。能够在大型灭火设备未能部署完成之前，迅速对初期火灾进行有效扑灭。

Description

一种消防专用灭火多旋翼无人机系统
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种消防专用灭火多旋翼无人机系统。
背景技术
高层建筑消防安全问题是世界性难题。目前国内最高的消防高喷车在靠近高层火灾现场时候，经常因为高层建筑外墙玻璃不能及时打破的原因，不能有效地展开作业。甚至于有些情况下，由于野蛮操作，即使打破了玻璃，也会造成大块玻璃四散，造成次生伤害。所以，目前高层建筑火灾都会不同程度地因为上述原因，迅速蔓延，致使重大人员伤亡和巨大的财产损失。
同时，由于目前国内最高的消防高喷车有效灭火高度仅为100多米，而且部署时间长，对道路环境要求高，很难及时有效扑灭30层以上的高层建筑火灾。载人直升机或其他空中机动力量抛射灭火弹的方式对于空间狭小，高楼林立的复杂环境，也不具备作业条件且灭火弹应用场景较少，灭火效果不理想。所以，目前高层建筑火灾都会不同程度地因为上述原因，迅速蔓延，致使重大人员伤亡和巨大的财产损失。为了解决上述问题，需要提供一种快速灭火设备。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，具体技术方案如下：
一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，其特征在于：包括机架(1)、旋翼(4)、破窗弹装置(2)、减震装置(3)和高压灭火罐(5)，在所述机架(1)的顶部四个角分别设置有安装臂(6)，在每个所述安装臂(6)的自由端的顶部和底部分别设置有旋翼(4)，且每个所述安装臂(6)上的两个所述旋翼(4)共轴设置；
该高压灭火罐(5)安装在所述机架(1)内部，在所述机架(1)两侧分别安装有一组破窗弹装置(2)；
其中，一组所述破窗弹装置(2)中的弹药为高密度金属颗粒物组成，另一组所述破窗弹装置(2)中的弹药为弹性材料组成；
所述减震装置(3)包括喷管座(3-1)、伸缩喷管(3-2)、喷头(3-3)、第一弹簧(3-4)和第二弹簧(3-5)，所述喷管座(3-1)固定在所述机架(1)上，在所述喷管座(3-1)底部开设有进气口，该进气口通过管道与所述高压灭火罐(5)的出气口相连；
所述伸缩喷管(3-2)位于所述喷管座(3-1)内部，所述伸缩喷管(3-2)第一端从所述喷管座(3-1)的开口端伸出，在所述伸缩喷管(3-2)第一端安装有喷头(3-3)；
在所述伸缩喷管(3-2)上设置有环形凸台，该环形凸台位于所述喷管座(3-1)内，所述第一弹簧(3-4)和所述第二弹簧(3-5)套设在所述伸缩喷管(3-2)上，所述第一弹簧(3-4)一端抵接在环形凸台的一侧，另一端抵接在所述喷管座(3-1)开口端，所述第二弹簧(3-5)一端抵接在环形凸台的另一侧，另一端抵接在所述喷管座(3-1)底部。
为更好的实现本发明，可进一步为：在每根所述安装臂(6)上还安装有涵道圈(7)，所述安装臂(6)上的两个旋翼(4)位于所述涵道圈(7)内部。
进一步为：所述机架(1)采用铝合金材质，所述旋翼(4)采用碳纤维材料。
进一步地：在所述机架(1)上安装有热成像摄像头(8)、强光探照灯(9)和高清摄像头(10)。
进一步为：在所述机架(1)上配置有降落伞。
进一步地：所述破窗弹装置(2)包括发射管(2-1)、快装底座(2-2)、发射基台(2-3)、击发机构(2-4)和锁合装置(2-5)；
所述发射管(2-1)一端与所述快装底座(2-2)的开口端相连，所述快装底座(2-2)插入到所述发射基台(2-3)内，所述锁合装置(2-5)将所述快装底座(2-2)锁合在所述发射基台(2-3)上，在所述发射基台(2-3)的底部设置有击发装置；
在所述发射基台(2-3)的外周上安装所述锁合装置(2-5)，所述锁合装置(2-5)包括摆杆(2-51)，该摆杆(2-51)中部铰接在所述发射基台(2-3)的外周上，所述摆杆(2-51)靠近击发装置一端通过弹性装置(2-52)连接在所述发射基台(2-3)的外周上，该摆杆(2-51)另一端设置有卡块(2-53)；
在所述发射基台(2-3)的开口端沿轴向设置有缺口，在所述快装底座(2-2)的插入端设置的外周上设置有条形凸块(2-21)，当所述快装底座(2-2)插入到所述发射基台(2-3)内时，所述条形凸块(2-21)插入到所述缺口中，所述卡块(2-53)卡在所述条形凸块(2-21)的外端。
本发明的有益效果为：第一，本发明针对以上痛点，能够在短时间内部署完毕，垂直起降的飞行方式对地形环境要求极低。能够在大型灭火设备未能部署完成之前，迅速对初期火灾进行有效扑灭。第二，很好地解决高层消防作业中绝大部分设备到不了、靠不上、够不着的痛点问题。
第三，完美解决高层火灾发生初期即能进行有效灭火的世界性难题。设置的快装底座能够快速的进行弹药补给、锁合装置能够稳固的将快装底座发射基台。
第四，该微式破窗弹由高密度金属颗粒物组成，以火药为发射动力。可以瞬间使高层建筑外墙钢化玻璃形成细密的网状破裂，杜绝因野蛮破窗形成大块玻璃碎片，防止因为大块玻璃碎片掉落造成次生伤害。
第五，该点式破窗弹采用弹性材料制作，经过发射机构发射后，会对已经破碎成网状的玻璃进行柔性撞击，使玻璃碎片自然脱落，并向下掉落，不会给屋内受困人员造成伤害。
第六，设置的快装底座能够快速的进行弹药补给、锁合装置能够稳固的将快装底座发射基台。
第七，伸缩喷管在受到冲击力时，在第一弹簧和第二弹簧的作用下在喷管座内来回震荡减缓作用力，使得飞机保持平衡。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为带有旋翼的机架结构示意图；
图3为破窗弹装置具体结构图；
图4为破窗弹装置的剖视图；
图5为减震装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1至图5所示：一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，包括机架1、旋翼4、破窗弹装置2、减震装置3和高压灭火罐5，在机架1的顶部四个角分别设置有安装臂6，机架1采用铝合金材质，旋翼4采用碳纤维材料。
在每个安装臂6的自由端的顶部和底部分别设置有旋翼4，且每个安装臂6上的两个旋翼4共轴设置，在每根安装臂6上还安装有涵道圈7，安装臂6上的两个旋翼4位于涵道圈7内部。
该高压灭火罐5安装在机架1内部，在机架1两侧分别安装有一组破窗弹装置2；
其中，一组破窗弹装置2中的弹药为高密度金属颗粒物组成，另一组破窗弹装置2中的弹药为弹性材料组成；
减震装置3包括喷管座3-1、伸缩喷管3-2、喷头3-3、第一弹簧3-4和第二弹簧3-5，喷管座3-1固定在机架1上，在喷管座3-1底部开设有进气口，该进气口通过管道与高压灭火罐5的出气口相连；
伸缩喷管3-2位于喷管座3-1内部，伸缩喷管3-2第一端从喷管座3-1的开口端伸出，在伸缩喷管3-2第一端安装有喷头3-3；
在伸缩喷管3-2上设置有环形凸台，该环形凸台位于喷管座3-1内，第一弹簧3-4和第二弹簧3-5套设在伸缩喷管3-2上，第一弹簧3-4一端抵接在环形凸台的一侧，另一端抵接在喷管座3-1开口端，第二弹簧3-5一端抵接在环形凸台的另一侧，另一端抵接在喷管座3-1底部。
在机架1上安装有热成像摄像头8、强光探照灯9、高清摄像头10，配置有降落伞。
破窗弹装置2包括发射管2-1、快装底座2-2、发射基台2-3、击发机构2-4和锁合装置2-5；
发射管2-1一端与快装底座2-2的开口端相连，快装底座2-2插入到发射基台2-3内，锁合装置2-5将快装底座2-2锁合在发射基台2-3上，在发射基台2-3的底部设置有击发装置；
在发射基台2-3的外周上安装锁合装置2-5，锁合装置2-5包括摆杆2-51，该摆杆2-51中部铰接在发射基台2-3的外周上，摆杆2-51靠近击发装置一端通过弹性装置2-52连接在发射基台2-3的外周上，该摆杆2-51另一端设置有卡块2-53；
在发射基台2-3的开口端沿轴向设置有缺口，在快装底座2-2的插入端设置的外周上设置有条形凸块2-21，当快装底座2-2插入到发射基台2-3内时，条形凸块2-21插入到缺口中，卡块2-53卡在条形凸块2-21的外端。
本发明工作原理：在遇到高层建筑失火，需要破碎高层的玻璃时，无人机首先通过破窗弹装置发射微式破窗弹，该微式破窗弹由高密度金属颗粒物组成，以火药为发射动力。可以瞬间使高层建筑外墙钢化玻璃形成细密的网状破裂，杜绝因野蛮破窗形成大块玻璃碎片，防止因为大块玻璃碎片掉落造成次生伤害。
接着，破窗弹装置发射点式破窗弹，该点式破窗弹采用弹性材料制作，经过发射机构发射后，会对已经破碎成网状的玻璃进行柔性撞击，使玻璃碎片自然脱落，并向下掉落，不会给屋内受困人员造成伤害。
设置的快装底座能够快速的进行弹药补给、锁合装置能够稳固的将快装底座发射基台。
同时，由于该无人机配备具有实时传输功能的高清以及热成像摄像头、高达4000流明的强光探照灯以及大功率喊话设备，能够提醒屋内人员远离窗边，以免破窗时发生危险的作用。
高压灭火罐通过挂载挂在机架上，重新装备时间≤30秒，在使用时，通过伸缩喷管进行喷射，可持续喷射干粉灭火剂≤60秒，测试有效灭火体积≤100m3，可有效扑灭绝大部分高层房间内的明火。由于喷射灭粉剂时，无人机整体受到巨大的反冲作用力，无人机会出现巨大的晃动，不能有效的保持平衡，本发明设置的减震装置包括喷管座、伸缩喷管第一弹簧和第二弹簧，伸缩喷管在受到冲击力时，在第一弹簧和第二弹簧的作用下在喷管座内来回震荡减缓作用力，使得飞机保持平衡。

Claims (4)

1.一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，其特征在于：包括机架(1)、旋翼(4)、破窗弹装置(2)、减震装置(3)和高压灭火罐(5)，在所述机架(1)的顶部四个角分别设置有安装臂(6)，在每个所述安装臂(6)的自由端的顶部和底部分别设置有旋翼(4)，且每个所述安装臂(6)上的两个所述旋翼(4)共轴设置；
该高压灭火罐(5)安装在所述机架(1)内部，在所述机架(1)两侧分别安装有一组破窗弹装置(2)；
其中，一组所述破窗弹装置(2)中的弹药为高密度金属颗粒物组成，另一组所述破窗弹装置(2)中的弹药为弹性材料组成；
所述减震装置(3)包括喷管座(3-1)、伸缩喷管(3-2)、喷头(3-3)、第一弹簧(3-4)和第二弹簧(3-5)，所述喷管座(3-1)固定在所述机架(1)上；
所述伸缩喷管(3-2)位于所述喷管座(3-1)内部，所述伸缩喷管(3-2)第一端从所述喷管座(3-1)的开口端伸出，在所述伸缩喷管(3-2)第一端安装有喷头(3-3)，所述伸缩喷管(3-2)第二端与管道一端相连，该管道另一端从所述喷管座(3-1)底部穿出与所述高压灭火罐(5)的出气口相连通；
在所述伸缩喷管(3-2)上设置有环形凸台(3-6)，该环形凸台(3-6)位于所述喷管座(3-1)内，所述第一弹簧(3-4)和所述第二弹簧(3-5)套设在所述伸缩喷管(3-2)上，所述第一弹簧(3-4)一端抵接在环形凸台的一侧，另一端抵接在所述喷管座(3-1)开口端，所述第二弹簧(3-5)一端抵接在环形凸台的另一侧，另一端抵接在所述喷管座(3-1)底部；
在每根所述安装臂(6)上还安装有涵道圈(7)，所述安装臂(6)上的两个旋翼(4)位于所述涵道圈(7)内部；
所述机架(1)采用铝合金材质，所述旋翼(4)采用碳纤维材料。
2.根据权利要求1所述一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，其特征在于：在所述机架(1)上安装有热成像摄像头(8)、强光探照灯(9)和高清摄像头(10)。
3.根据权利要求1所述一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，其特征在于：在所述机架(1)上配置有降落伞。
4.根据权利要求1所述一种消防专用灭火多旋翼无人机系统，其特征在于：所述破窗弹装置(2)包括发射管(2-1)、快装底座(2-2)、发射基台(2-3)、击发机构(2-4)和锁合装置(2-5)；
所述发射管(2-1)一端与所述快装底座(2-2)的开口端相连，所述快装底座(2-2)插入到所述发射基台(2-3)内，所述锁合装置(2-5)将所述快装底座(2-2)锁合在所述发射基台(2-3)上，在所述发射基台(2-3)的底部设置有击发装置；
在所述发射基台(2-3)的外周上安装所述锁合装置(2-5)，所述锁合装置(2-5)包括摆杆(2-51)，该摆杆(2-51)中部铰接在所述发射基台(2-3)的外周上，所述摆杆(2-51)靠近击发装置一端通过弹性装置(2-52)连接在所述发射基台(2-3)的外周上，该摆杆(2-51)另一端设置有卡块(2-53)；
在所述发射基台(2-3)的开口端沿轴向设置有缺口，在所述快装底座(2-2)的插入端设置的外周上设置有条形凸块(2-21)，当所述快装底座(2-2)插入到所述发射基台(2-3)内时，所述条形凸块(2-21)插入到所述缺口中，所述卡块(2-53)卡在所述条形凸块(2-21)的外端。
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