CN111821631A - 一种水能控制的节能消防无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水能控制的节能消防无人机，包括多螺旋翼升降机、三轴云台和喷水枪，所述喷水枪包括喷水管和风力装置。本发明中，喷水枪包括喷水管和风力装置，其中风力装置的远端设置风叶轮，喷水管内转动连接内管，内管内靠近出口端设置螺旋叶片，内管的另一端设置传动轴，传动轴和风叶轮的轮轴连接，当内管内流动水流并向外喷水时，内管在水流的作用下高速旋转，进而通过传动轴带动风叶轮旋转，风叶轮上的叶板和空气相互作用产生一个反作用力，此反作用力和内管喷水反作用力方向相反，大小相同或者近似相同，由此可以大大提高无人接在喷水灭火过程中的稳定性和节能效果。

Description

一种水能控制的节能消防无人机
技术领域
本发明涉及消防无人机技术领域，尤其涉及一种水能控制的节能消防无人机。
背景技术
无人机灭火技术逐渐应用于高层建筑火灾，灭火用无人机常见的结构包括多螺旋翼升降架、三轴云台和消防发射装置，消防发射装置通过三轴云台和多螺旋翼升降架底部连接，而消防发射装置分为灭火弹发射装置和喷水枪，其中喷水枪灭火相对灭火弹灭火来说实用性强，效果好，操作方便；
但是，喷水枪在喷水时会产生喷水反作用力，而且喷水反作用力根据喷距离变化，由此需要将多螺旋翼升降架调整至水平飞行状态，来克服上述反作用力，来确保无人机稳定，进而会大大提高无人机的能源消耗，大大降低续航时间。
为此，本发明提供一种水能控制的节能消防无人机。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决背景技术中提到的喷水枪式无人机在消防灭火的过程中因喷水反作用力导致大大降低无人机续航时间的问题，而提出的一种水能控制的节能消防无人机。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水能控制的节能消防无人机，包括多螺旋翼升降机、三轴云台和喷水枪，所述喷水枪包括喷水管和风力装置，所述喷水管包括外管和位于外管内转动配合的内管，所述内管的一端通过连接板连接有同轴心分布的传动轴，所述风力装置的一端固定连接在外管的一端，所述风力装置的另一端转动连接有风叶轮，所述风叶轮的轮轴延伸至外管内并和传动轴上远离连接板的一端固定连接，所述内管的内表壁且靠近出口端固定设置有周向均匀分布的螺旋叶片，所述外管的外表壁且位于底部固定设置有进水管，所述内管的外表壁且位于连接板和螺旋叶片之间开设有和进水管配合使用的进水孔，所述三轴云台上末端的一个转台和外管的外表壁且位于顶部固定连接，所述三轴云台上和多螺旋翼升降机底部连接的悬挂轴上转动连接有位于外管外部的悬挂架，所述悬挂架的底部贯穿连接有和悬挂轴同轴心分布的过渡连接管，所述过渡连接管通过软管和进水管连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述进水孔内位于内管轴向方向的两侧壁固定连接有矩形板，所述进水管的轴线相对外管的轴线为偏心分布。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述喷水枪还包括活塞盘和弹簧，所述活塞盘和弹簧位于外管内且位于内管的一侧，所述活塞盘上远离连接板的一侧固定连接有驱动轴，所述驱动轴的一端贯穿外管的一端并延伸至外部，所述风力装置上转动连接有中间传动机构，所述风叶轮上的叶板为摆动结构，摆动轨迹所在的平面和轮轴轴线重合，位于所述风叶轮上叶板通过中间传动机构和驱动轴配合。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述中间传动机构包括定位管套设在定位管外部且为轴向滑动配合的T型套、套设在T型套外部且为转动配合的连接套和连杆，该连杆的两端与T型套和叶板的一侧铰接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述驱动轴的一端设置有和T型套一端滚动配合的滚珠。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述悬挂架的底部设置有和过渡连接管连接的承载板，所述承载板的底部固定连接有支腿。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，喷水枪包括喷水管和风力装置，其中风力装置的远端设置风叶轮，喷水管内转动连接内管，内管内靠近出口端设置螺旋叶片，内管的另一端设置传动轴，传动轴和风叶轮的轮轴连接，当内管内流动水流并向外喷水时，内管在水流的作用下高速旋转，进而通过传动轴带动风叶轮旋转，风叶轮上的叶板和空气相互作用产生一个反作用力，此反作用力和内管喷水反作用力方向相反，大小相同或者近似相同，由此可以大大提高无人接在喷水灭火过程中的稳定性和节能效果。
2、本发明中，喷水枪还包括活塞盘和弹簧，活塞盘和弹簧位于外管内且位于内管的一侧，活塞盘和外管的内壁滑动并密封配合，弹簧位于活塞盘的一侧并和外管上靠近风力装置的一端接触，活塞盘上远离连接板的一侧固定连接有驱动轴，驱动轴的一端贯穿外管的一端并延伸至外部，风力装置上转动连接有中间传动机构，风叶轮上的叶板为摆动结构，摆动轨迹所在的平面和轮轴轴线重合，位于风叶轮上叶板通过中间传动机构和驱动轴配合，进入内管内的水流压力变化时，可以推动活塞盘轴向运动，活塞盘轴向运动可以控制叶板展开的幅度，进而可以实时自动调节抵消力大小的功能。
3、本发明中，进水孔内位于内管轴向方向的两侧壁固定连接有矩形板，进水管的轴线相对外管的轴线为偏心分布，由于内管和外管转动配合，当水体通过进水管进入外官内是为对内管上边缘位置的部分矩形板产生推力，从而便于控制内管旋转启动，配合螺旋叶片控制内管旋转的结构，提高了风力装置调节的灵敏度。
附图说明
图1为本发明提出的一种水能控制的节能消防无人机的整体装配的结构示意图；
图2为本发明提出的一种水能控制的节能消防无人机的三轴云台和喷水枪连接的结构示意图；
图3为本发明提出的一种水能控制的节能消防无人机的喷水枪的结构示意图；
图4为本发明提出的一种水能控制的节能消防无人机的图3仰视的结构示意图；
图5为本发明提出的一种水能控制的节能消防无人机的外管与活塞盘和弹簧配合配合的结构示意图；
图6为本发明提出的一种水能控制的节能消防无人机的风力装置与活塞盘和弹簧配合的结构示意图。
图例说明：
1、多螺旋翼升降机；2、三轴云台；21、转台；22、悬挂轴；221、悬挂架；2211、过渡连接管；2212、承载板；22121、支腿；3、喷水枪；31、喷水管；311、外管；3111、进水管；312、内管；3121、连接板；3122、传动轴；3123、螺旋叶片；32、风力装置；321、风叶轮；3211、轮轴；3212、叶板；322、中间传动机构；3221、定位管；3222、T型套；3223、连接套；3224、连杆；33、活塞盘；331、驱动轴；3311、滚珠；34、弹簧；4、进水孔；41、矩形板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-3，一种水能控制的节能消防无人机，包括多螺旋翼升降机1、三轴云台2和喷水枪3，多螺旋翼升降机1可以选用常见的四旋翼提升的机构，三轴云台2为常见的多角度旋转控制设备，喷水枪3安装在三轴云台2的底部，通过远程控制三轴云台2可以控制喷水枪3的喷水方位和角度；其中喷水枪3包括喷水管31和风力装置32，喷水管31用于向外喷射水流，风力装置32的作用是产生气流，风力装置32因气流产生的反作用力用于抵消或者部分抵消喷水管31喷水产生的反作用力；具体的连接方式如下喷水管31包括外管311和位于外管311内转动配合的内管312，内管312的一端通过连接板3121连接有同轴心分布的传动轴3122，风力装置32的一端固定连接在外管311的一端，风力装置32的另一端转动连接有风叶轮321，风叶轮321的轮轴3211延伸至外管311内并和传动轴3122上远离连接板3121的一端固定连接，由此内管312转动通过传动轴3122带动风叶轮321转动，风叶轮321转动和外部空气相互作用产生反向推力，内管312的内表壁且靠近出口端固定设置有周向均匀分布的螺旋叶片3123，螺旋叶片3123可以选用半螺旋结构，具体是螺旋叶片3123的圆周角度为180度，由此水流经过螺旋叶片3123向外喷出的过程中，水体和螺旋叶片3123相互作用带动内管312旋转，由此实现水流控制风叶轮321旋转的连接结构；外管311的外表壁且位于底部固定设置有进水管3111，内管312的外表壁且位于连接板3121和螺旋叶片3123之间开设有和进水管3111配合使用的进水孔4，三轴云台2上末端的一个转台21和外管311的外表壁且位于顶部固定连接，三轴云台2上和多螺旋翼升降机1底部连接的悬挂轴22上转动连接有位于外管311外部的悬挂架221，悬挂架221的底部贯穿连接有和悬挂轴22同轴心分布的过渡连接管2211，过渡连接管2211通过软管和进水管3111连接，由此将消防水袋连接过渡连接管2211的底部，通水后水流进入进水管3111，然后穿过进水孔4并进入螺旋叶片3123所在的空间，此时外管311的另一端可以设置一个环形封板用来组阻水流流动，水流只能从出口处排出；由此可以利用消防喷水的水能，通过风力装置32转化成旋转动作，旋转动作产生的气流反作用力和喷水反作用力方向相反，可以大大提高无人机高空停留的稳定性；悬挂架221的底部设置有和过渡连接管2211连接的承载板2212，承载板2212的底部固定连接有支腿22121，此支腿22121充当无人机降落的支撑结构。
实施例2
请参阅图5和图6，和实施例1的区别为喷水枪3还包括活塞盘33和弹簧34，活塞盘33和弹簧34位于外管311内且位于内管312的一侧，活塞盘33和外管311的内壁滑动并密封配合，弹簧34位于活塞盘33的一侧并和外管311上靠近风力装置32的一端接触，活塞盘33上远离连接板3121的一侧固定连接有驱动轴331，驱动轴331的一端贯穿外管311的一端并延伸至外部，风力装置32上转动连接有中间传动机构322，风叶轮321上的叶板3212为摆动结构，摆动轨迹所在的平面和轮轴3211轴线重合，位于风叶轮321上叶板3212通过中间传动机构322和驱动轴331配合，具体的中间传动机构322包括定位管3221套设在定位管3221外部且为轴向滑动配合的T型套3222、套设在T型套3222外部且为转动配合的连接套3223和连杆3224，该连杆3224的两端与T型套3222和叶板3212的一侧铰接，驱动轴331的一端设置有和T型套3222一端滚动配合的滚珠3311，其中定位管3221起到支撑轮轴3211的作用；综上，当进入内管312内的水压增大时，水流推动活塞盘33轴向并压缩弹簧34，驱动轴331向外伸出推动T型套3222沿着定位管3221轴向滑动，连接套3223通过连杆3224推动叶板3212进一步展开，增大和空气的接触面积，由此具有实时自动调节抵消力大小的功能。
实施例3
请参阅图4，相对实施例1的进一步描述为进水孔4内位于内管312轴向方向的两侧壁固定连接有矩形板41，进水管3111的轴线相对外管311的轴线为偏心分布，由于内管312和外管311转动配合，当水体通过进水管3111进入外官311内是为对内管312上边缘位置的部分矩形板41产生推力，从而便于控制内管312旋转启动，配合实施例1中提到的螺旋叶片3123控制内管312旋转的结构，提高了风力装置32调节的灵敏度。
工作原理：使用时，将消防水管连接过渡连接管2211的底部，也可以在过渡连接管2211底部安装电磁阀，然后将电磁阀连接消防水管，然后通过外部的遥控装置控制多螺旋翼升降机1携带消防水管提升，提升到火灾发生高度后，向消防水管内通水，水流通过过渡连接管2211进入进水管3111，然后和矩形板41相互作用带动内管312启动，水流继续流向内管312内并进入螺旋叶片3123所在的空间，最后水流从出口向外喷射出，与此同时，内管312在螺旋叶片3123的作用下旋转并通过传动轴3122带动风叶轮321转动，风叶轮321转动和外部空气相互作用产生反向推力，此反向推力和内管312的喷水反作用力抵消或者部分抵消，由此可以大大提高无人机灭火的稳定性和续航时间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水能控制的节能消防无人机，包括多螺旋翼升降机(1)、三轴云台(2)和喷水枪(3)，其特征在于，所述喷水枪(3)包括喷水管(31)和风力装置(32)，所述喷水管(31)包括外管(311)和位于外管(311)内转动配合的内管(312)，所述内管(312)的一端通过连接板(3121)连接有同轴心分布的传动轴(3122)，所述风力装置(32)的一端固定连接在外管(311)的一端，所述风力装置(32)的另一端转动连接有风叶轮(321)，所述风叶轮(321)的轮轴(3211)延伸至外管(311)内并和传动轴(3122)上远离连接板(3121)的一端固定连接，所述内管(312)的内表壁且靠近出口端固定设置有周向均匀分布的螺旋叶片(3123)，所述外管(311)的外表壁且位于底部固定设置有进水管(3111)，所述内管(312)的外表壁且位于连接板(3121)和螺旋叶片(3123)之间开设有和进水管(3111)配合使用的进水孔(4)，所述三轴云台(2)上末端的一个转台(21)和外管(311)的外表壁且位于顶部固定连接，所述三轴云台(2)上和多螺旋翼升降机(1)底部连接的悬挂轴(22)上转动连接有位于外管(311)外部的悬挂架(221)，所述悬挂架(221)的底部贯穿连接有和悬挂轴(22)同轴心分布的过渡连接管(2211)，所述过渡连接管(2211)通过软管和进水管(3111)连接。
2.根据权利要求1所述的一种水能控制的节能消防无人机，其特征在于，所述进水孔(4)内位于内管(312)轴向方向的两侧壁固定连接有矩形板(41)，所述进水管(3111)的轴线相对外管(311)的轴线为偏心分布。
3.根据权利要求1所述的一种水能控制的节能消防无人机，其特征在于，所述喷水枪(3)还包括活塞盘(33)和弹簧(34)，所述活塞盘(33)和弹簧(34)位于外管(311)内且位于内管(312)的一侧，所述活塞盘(33)上远离连接板(3121)的一侧固定连接有驱动轴(331)，所述驱动轴(331)的一端贯穿外管(311)的一端并延伸至外部，所述风力装置(32)上转动连接有中间传动机构(322)，所述风叶轮(321)上的叶板(3212)为摆动结构，摆动轨迹所在的平面和轮轴(3211)轴线重合，位于所述风叶轮(321)上叶板(3212)通过中间传动机构(322)和驱动轴(331)配合。
4.根据权利要求3所述的一种水能控制的节能消防无人机，其特征在于，所述中间传动机构(322)包括定位管(3221)套设在定位管(3221)外部且为轴向滑动配合的T型套(3222)、套设在T型套(3222)外部且为转动配合的连接套(3223)和连杆(3224)，该连杆(3224)的两端与T型套(3222)和叶板(3212)的一侧铰接。
5.根据权利要求4所述的一种水能控制的节能消防无人机，其特征在于，所述驱动轴(331)的一端设置有和T型套(3222)一端滚动配合的滚珠(3311)。
6.根据权利要求1所述的一种水能控制的节能消防无人机，其特征在于，所述悬挂架(221)的底部设置有和过渡连接管(2211)连接的承载板(2212)，所述承载板(2212)的底部固定连接有支腿(22121)。
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CN114042267A (zh) * 2021-10-14 2022-02-15 李惊蛰 一种多旋翼消防灭火无人机

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