CN114432614B - 一种具有灭火功能的飞行器和灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有灭火功能的飞行器和灭火方法，通过动力气流吹动灭火介质，使动力气流能够吹动灭火介质进行长距离喷射，保证了飞行器可以在距起火区域地面较高的安全高度情况下仍能将灭火介质吹至起火区域，避免灭火介质在空中扩散漂浮无法充分到达地面，实现了精准、高效灭火。

Description

一种具有灭火功能的飞行器和灭火方法

技术领域

本发明属于火灾消防技术领域，具体涉及一种具有灭火功能的飞行器和灭火方法。

背景技术

世界上每年会出现大量的火灾事故，由于消防措施不能及时布置到现场，导致火灾进一步扩大，损失加大；或者消防装置难以抵近火源，火灾难以扑灭。一个典型情形是森林火灾，当森林发生火灾的时候，最大的困难是消防设施难以进入火场，或者是进入火场后，难以靠近火源，导致造成巨大的财产损失和人员损失。与森林火灾情形类似，当储油设备、发电厂或变电站的变压器起火时，灭火介质难以抵近起火区域直接喷射火源，也存在无法有效灭火的问题。

为解决上述问题，现有技术在无人机上搭载装有灭火介质的储备箱，当无人机飞至起火区域上空时，打开储备箱使灭火介质依靠重力自由下落至起火区域进行灭火，然而灭火介质在下落过程中受环境风力和灭火介质自身颗粒重量的影响，在空中易发生漂浮扩散，无法充分落入起火区域实现高效灭火。为解决此问题，现有技术在无人机上搭载灭火弹，灭火弹在距地面一定高度时自动引爆，使灭火介质均匀、充分散入起火区域实现高效灭火，但此方法成本高，对灭火弹的投放精度要求较高，并且灭火弹引爆又产生了破坏性风险。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能够对起火区域实现精准、高效灭火，不会产生破坏风险，且设备制造成本低的具有灭火功能的飞行器和灭火方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种具有灭火功能的飞行器，包括：机架；驱动机构；螺旋桨，设置在所述机架上，被所述驱动机构驱动旋转从而产生由上游侧流入所述螺旋桨、并从所述螺旋桨流出至下游侧的动力气流，所述动力气流为所述飞行器提供动力；储备箱，用于储备灭火介质；整流罩，与至少一个所述螺旋桨对应设置，以适于所述对应的螺旋桨产生的动力气流流经所述整流罩并从所述整流罩的出口流出；喷口，设置在所述对应的螺旋桨产生的动力气流的流路上，并且与所述储备箱相连，以适于所述灭火介质从所述喷口释放后被流经所述整流罩的动力气流吹向起火区域。

本发明通过动力气流吹动灭火介质，由于动力气流本身具有较高的气流速度和气流压力，使动力气流经整流罩汇聚后能够吹动灭火介质进行长距离喷射和精准喷射，保证了飞行器可以在距起火区域地面较高的安全高度情况下仍能将灭火介质吹至起火区域，避免灭火介质在空中扩散漂浮无法充分到达地面，实现了高效灭火。与此同时，本发明的飞行器利用螺旋桨产生的动力气流直接将灭火介质吹至起火区域，无需在飞行器上额外配置单独的高压泵或其它灭火介质喷射动力装置，不仅节约了飞行器制造成本，也大大简化了飞行器的装配结构和尺寸，降低了飞行器的承载重量。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述整流罩与所述螺旋桨数量相同，所述整流罩与所述螺旋桨一一对应设置。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述整流罩包绕设置在所述对应的螺旋桨外围，以适于所述对应的螺旋桨产生的动力气流在所述上游侧通过所述整流罩的入口流入所述整流罩，以及在所述下游侧从所述整流罩的出口流出。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述整流罩呈筒形，所述筒形高度方向与所述对应的螺旋桨旋转轴延伸方向一致。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述喷口设置在所述整流罩的内部。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述喷口设置在所述对应的螺旋桨产生的动力气流的下游侧。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述整流罩内壁轮廓形成为与所述螺旋桨配合的涵道，以适于所述对应的螺旋桨产生的动力气流以高速高压状态从所述出口流出。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述对应的螺旋桨的旋转轴外部设置有支撑筒，所述支撑筒外部与所述整流罩内壁之间延伸有用于连接二者的支撑杆。

进一步地，本发明的具有灭火功能的飞行器，所述整流罩可调节角度地设置在所述机架上，以适于自由调节所述整流罩的出口朝向。

本发明的另一目的是通过如下技术方案来完成的，一种灭火方法，使用具有灭火功能的飞行器，使所述飞行器飞至起火区域附近，将所述整流罩的所述出口对准所述起火区域，利用流经所述整流罩的动力气流将所述喷口释放的灭火介质吹向所述起火区域。

本发明通过上述技术方案，可以实现如下效果：

本发明的具有灭火功能的飞行器，能够对起火区域实现精准、高效灭火，不会产生破坏风险，设备制造成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有灭火功能的飞行器的第一视角示意图；

图2为本发明具有灭火功能的飞行器的第二视角示意图；

图3为本发明具有灭火功能的飞行器的第一使用方法示意图；

图4为本发明具有灭火功能的飞行器的第二使用方法示意图；

图5为本发明具有灭火功能的飞行器的第三使用方法示意图；

图6为本发明具有灭火功能的飞行器的第四使用方法示意图。

附图标记：

1-机架，2-螺旋桨，3-整流罩，31-外壁，32-中空隔层，33-内壁，4-储备箱，5-喷口，6-支撑筒，7-支撑杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为解决现有技术存在的不足，提供一种具有灭火功能的飞行器，如图1和2所示，根据本发明的一个实施例，飞行器为多旋翼飞行器，例如四旋翼飞行器，四个螺旋桨2分布在飞行器的机架1两侧，四个螺旋桨2同时旋转为飞行器提供升力。本领域技术人员能够理解，多旋翼飞行器的旋翼数量还可以是两个、三个、五个或更多，对应的螺旋桨旋转为飞行器提供升力；飞行器也可以是仅包括主旋翼和尾旋翼，主旋翼的螺旋桨为飞行器提供升力，尾旋翼的螺旋桨为飞行器提供克服机架稳定的动力。虽然下面具体描述的实施例中螺旋桨产生的气流均为升力气流，但本领域技术人员能够理解，本发明的构思所涉及的气流包括一切能为飞行器提供动力的动力气流。

如图1和2所示，根据本发明的一个实施例，飞行器包括机架1、螺旋桨2、整流罩3、储备箱4、喷口5、支撑筒6、支撑杆7、驱动机构（图中未示出），其中，驱动机构设置在机架1上，用于驱动螺旋桨2旋转，驱动机构可以是电机，此情况下在机架1上还需设置电池为电机供电；驱动机构还可以是燃油发动机，此情况下在机架1上还需设置燃油储备箱为发动机供给燃油。

本发明通过与螺旋桨2对应设置的整流罩3，对螺旋桨2产生的升力气流进行汇聚，并引导升力气流汇聚并将灭火介质吹向起火区域进行灭火。根据本发明的一个实施例，共设置四个整流罩3，每个整流罩3分别对应一个螺旋桨2，螺旋桨2旋转产生升力气流，升力气流的流动方向如图1和2中示出，位于螺旋桨2上方的气流定义为上游侧，位于螺旋桨2下方的气流定义为下游侧，气流从上游侧流入螺旋桨2，并从螺旋桨2流出至下游侧，从而为飞行器提供升力。

在本发明另一实施例中，不必每个螺旋桨2均对应设置一个整流罩3，可以在其中的一个或多个螺旋桨2外分别包绕设置对应的整流罩3，而至少有一个螺旋桨2没有对应设置整流罩3，此情况下，仅利用对应设置有整流罩3的螺旋桨2产生的升力气流穿过整流罩3进行汇聚后，将灭火介质吹向起火区域进行高效灭火，未对应设置整流罩3的螺旋桨2产生的升力气流仅能自然吹向起火区域，但由于没有获得整流罩3的汇聚过程，也没有对应设置灭火介质，因此灭火效果不佳。

在本发明另一实施例中，可以为两个或两个以上的螺旋桨2设置一个共用的整流罩3（图中未示出），该共用的整流罩3包绕设置在两个或两个以上的螺旋桨2外围，使被包绕的两个或两个以上的螺旋桨2产生的多股升力气流流经相同的整流罩3进行汇聚后，将灭火介质吹向起火区域进行高效灭火。本领域技术人员能够理解，可以其中的几个螺旋桨2共用一个整流罩3，也可以全部螺旋桨2共用一个整流罩3，此情况下，整流罩3包绕设置在全部螺旋桨2的外围，也就是说，整流罩3基本上包绕在整个飞行器外围，全部螺旋桨2产生的升力气流穿过唯一的整流罩3进行汇聚后，将灭火介质吹向起火区域进行高效灭火。

根据本发明的一个实施例，螺旋桨2和整流罩3对应设置时，在图1和2中示出的升力气流流动方向上，定义整流罩3靠近上游侧的端部为上端，靠近下游侧的端部为下端，螺旋桨2的位置基本上低于整流罩3的上端，换句话说螺旋桨2在升力气流流动方向上基本上位于整流罩3的内部，如此设置保证了从螺旋桨2流出的下游侧升力气流可以全部流入整流罩3内部被汇聚，升力气流使用效率高。

在本发明另一实施例中，螺旋桨2的位置可以高于整流罩3的上端，此情况下从螺旋桨2流出的下游侧升力气流的一部分可能会从螺旋桨2与整流罩3上端之间的间隙流至整流罩3外部，从而损失了一部分升力气流对灭火介质的吹动利用率，但本领域技术人员能够理解，即便在这种情况下，流入整流罩3内的下游侧升力气流依然可以将灭火介质吹向起火区域，从而实现本发明的高效灭火功能。在本发明另一实施例中，螺旋桨2的位置可以低于整流罩3上端一定距离，此情况下，不仅从螺旋桨2流出的下游侧升力气流全部穿过整流罩3，流入螺旋桨2的上游侧升力气流也部分的流入整流罩3，使升力气流汇聚情况更佳。

根据本发明的一个实施例，整流罩3呈筒形，筒形高度方向与螺旋桨2旋转轴延伸方向一致，并且位于整流罩3上端的入口和位于下端的出口在旋转轴延伸方向上相对。筒形指从上到下呈中空延伸的形状，筒形可以是任意截面均为与螺旋桨2旋转轴同心圆形的标准圆筒形，也可以是在标准圆筒形基础上中部直径大两端直径小的改性，从而保证流经整流罩3的升力气流更稳定。在本发明另一实施例中，筒形的至少部分截面可以不是圆形，例如当整流罩3同时包绕多个螺旋桨2时，整流罩3的筒形截面基本上为沿多个螺旋桨2轨迹延伸的形状，例如当包绕两个螺旋桨2时，整流罩3的筒形截面呈“8”字形；此外，整流罩3的入口和出口也可以不相对，例如出口可以不朝正下方而朝向一特定角度。

根据本发明的一个实施例，整流罩3的侧壁包括内壁33和外壁31，内壁33和外壁31之间间隔有中空隔层32，内壁33可以设置为特定的轮廓，从而形成与螺旋桨2配合的涵道，进一步提高流过整流罩3的升力气流的流速和气流压力，使从整流罩3的出口流出的升力气流呈高速高压状态，能够将灭火介质快速、准确吹至起火区域。由于内壁33需加工为特定轮廓，因此设置中空隔层32，使外壁31、内壁33可以分别单独加工，简化加工工艺。此外，中空隔层32还可用于容置灭火介质输送管路，提高了灭火介质输送管路的安装稳定性和外观简洁美观。

在本发明另一实施例中，整流罩3的侧壁为实心结构，可以认为仅包括内壁33，将内壁33设置为特定的轮廓，从而形成与螺旋桨2配合的涵道。通过将侧壁设置为实心结构，一方面增强了整流罩3侧壁的强度，同时还降低了整体重量，简化了加工工艺。

根据本发明的一个实施例，机架1上设置有用于储备灭火介质的储备箱4，储备箱4与喷口5之间通过管路相连并将灭火介质输送至喷口5，管路的一部分设置在整流罩3的中空隔层32内，管路可以绕整流罩3布置一周，也可以仅布置在局部位置，喷口5可以为单独的一个喷口设置在管路的端部，也可以是多个喷口直接开设在管路的沿线，并开设在内壁33的相应位置，从而使灭火介质沿内壁33的周向均匀喷出。在一个实施例中，喷口5设置在整流罩3内部的出口附近，使升力气流基本上完全流经整流罩3后再与灭火介质接触，最大程度保证升力气流形成高速高压，从而保证将灭火介质快速准确地吹至起火区域。本领域技术人员能够理解，喷口5也可以开设在整流罩3内部的入口和出口之间的任意位置，也就是说，喷口5可以设置在升力气流的上游侧或下游侧，或是多个喷口5的一部分设置在上游侧，另一部分设置在下游侧，此情况下喷出的灭火介质也同样可以被带入升力气流中并吹向起火区域。本领域技术人员能够理解，喷口5还可以设置在整流罩3外部的出口附近。

在本发明另一实施例中，喷口5也可以不设置在整流罩3上，而是单独设置在整流罩3下端的下方，本领域技术人员能够理解，只要喷口5设置在升力气流的流路上，保证升力气流下游侧流经喷口5能够带走释放的灭火介质即可。

在本发明另一实施例中，用于储备灭火介质的储备箱4也可以不直接设置在机架1上，而是设置在地面，通过管路向空中的飞行器输送灭火介质，此情况下储备箱4不受飞行器承载力和安装空间的限制，可以更多地储备灭火介质。

根据本发明的一个实施例，机架1上设置有若干旋翼臂，旋翼臂上设置有支撑筒6，支撑筒6内部旋转支撑有螺旋桨2的旋转轴，支撑筒6外部与整流罩3的内壁33之间延伸有若干用于连接二者的支撑杆7，从而将整流罩3包绕设置在螺旋桨3外围。

根据本发明的一个实施例，整流罩3可以单独地或与螺旋桨2一并相对于机架1调节角度，例如是悬臂与机架1或与支撑筒6之间进行枢转连接，从而可以自由调节整流罩3的出口或连同升力气流方向一并调节。本领域技术人员能够理解，该角度调节可以通过电机驱动自动完成，也可以在飞行器起飞前通过人工操作完成。

根据本发明的一个实施例，飞行器可以是无人机（UVA），也可以是承载有飞行员的飞机；根据本发明的一个实施例，喷口5可以设置有例如电磁阀等的阀元件，也可以设置例如挡板等的开闭机构，用以控制是否喷出灭火介质，还可以不设置任何开闭控制机构。其中，灭火介质可以是液体灭火介质、粉类灭火介质或水，只要可以作用于起火区域实现灭火即可。

本发明的灭火介质可以是水、水基混合体灭火剂、粉末灭火剂中的任一种或组合。

使用本发明提供的具有灭火功能的飞行器时，一种方式是用于定点灭火的悬浮喷射或摇摆扫射，例如当储油罐、变压器等起火区域范围较小火灾时，如图3所示，使用本发明的飞行器飞至起火区域上空，保持飞行器悬浮静止，开启喷口5喷出灭火介质，升力气流的下游侧将灭火介质吹向正下方的起火区域，完成悬浮喷射式定点灭火，由于升力气流流经整流器3后呈高速高压状态，可以在飞行器距地面较高的安全高度时，仍能将灭火介质集中吹至起火区域，避免了灭火介质在下降过程中向四周扩散漂浮，使灭火介质最大程度覆盖起火区域，实现高效灭火。

当起火区域范围较大时，如图4所示，使用本发明的飞行器飞至起火区域上空，使飞行器在起火区域上空做反复摇摆动作，开启喷口5喷出灭火介质，升力气流的下游侧将灭火介质吹向摇摆对应的范围内的起火区域，由于升力气流流经整流器3后呈高速高压状态，即使飞行器摇摆至一定角度时延长了灭火介质距地面的距离，仍能避免了灭火介质在下降过程中向四周扩散漂浮，使灭火介质最大程度覆盖起火区域，实现高效灭火。

使用本发明提供的具有灭火功能的飞行器时，另一种方式是用于火点分散时的行进中灭火，例如森林、草原或灌木火灾时，如图5所示，使用本发明的飞行器从起火区域上空飞过，与此同时开启喷口5喷出灭火介质，升力气流同时也作为推动飞行器行进的动力气流，气流的下游侧将灭火介质吹向飞行器飞过的起火区域，实现高效灭火。还可以借助辅助手段，在火焰即将到达位置的地表喷洒灭火介质（例如灭火凝胶）形成阻火带阻隔火势蔓延，同时启动本发明的飞行器实现高效灭火。

本发明提供的具有灭火功能的飞行器进行灭火，由于动力气流本身具有较高的气流速度和气流压力，整流罩使动力气流汇聚后能够吹动灭火介质进行长距离喷射，保证了飞行器可以在距起火区域地面较高的安全高度情况下仍能将灭火介质吹至起火区域，避免灭火介质在空中扩散漂浮无法充分到达地面，解决了现有技术中飞行器在灭火介质射程内无法接近起火区域的问题；与此同时，本发明的飞行器利用螺旋桨产生的动力气流直接将灭火介质吹至起火区域，无需在飞行器上额外配置单独的高压泵或其它灭火介质喷射动力装置，不仅节约了飞行器制造成本，也大大简化了飞行器的装配结构和尺寸，降低了飞行器的承载重量。

相比于现有技术中的灭火介质依靠重力自由下落式飞行器，本发明的飞行器通过动力气流的高气流速度和气流压力可以将灭火介质直接吹至起火区域，最大程度避免灭火介质在空中漂浮扩散无法充分覆盖起火区域的问题；相比于现有技术投放灭火弹的飞行器，使用本发明的飞行器也避免了因灭火弹引爆产生的破坏性风险。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有灭火功能的飞行器，其特征在于，包括：机架（1）；驱动机构；

螺旋桨（2），设置在所述机架（1）上，被所述驱动机构驱动旋转从而产生由上游侧流入所述螺旋桨（2）、并从所述螺旋桨（2）流出至下游侧的动力气流，所述动力气流为所述飞行器提供动力；

储备箱（4），用于储备灭火介质；

整流罩（3），与至少一个所述螺旋桨（2）对应设置，以适于所述对应的螺旋桨（2）产生的动力气流流经所述整流罩（3）并从所述整流罩（3）的出口流出；

喷口（5），设置在所述对应的螺旋桨（2）产生的流经所述整流罩（3）的动力气流的流路上，并且与所述储备箱（4）相连，以适于所述灭火介质从所述喷口（5）释放后被流经所述整流罩（3）的动力气流吹向起火区域。

2.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述整流罩（3）与所述螺旋桨（2）数量相同，所述整流罩（3）与所述螺旋桨（2）一一对应设置。

3.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述整流罩（3）包绕设置在所述对应的螺旋桨（2）外围，以适于所述对应的螺旋桨（2）产生的动力气流在所述上游侧通过所述整流罩（3）的入口流入所述整流罩（3），以及在所述下游侧从所述整流罩（3）的出口流出。

4.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述整流罩（3）呈筒形，所述筒形高度方向与所述对应的螺旋桨（2）旋转轴延伸方向一致。

5.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述喷口（5）设置在所述整流罩（3）的内部。

6.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述喷口（5）设置在所述对应的螺旋桨（2）产生的动力气流的下游侧。

7.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述整流罩（3）内壁（33）轮廓形成为与所述螺旋桨（2）配合的涵道，以适于所述对应的螺旋桨（2）产生的动力气流以高速高压状态从所述出口流出。

8.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述对应的螺旋桨（2）的旋转轴外部设置有支撑筒（6），所述支撑筒（6）外部与所述整流罩（3）内壁（33）之间延伸有用于连接二者的支撑杆（7）。

9.如权利要求1所述的具有灭火功能的飞行器，其特征在于：所述整流罩（3）可调节角度地设置在所述机架（1）上，以适于自由调节所述整流罩（3）的出口朝向。

10.一种灭火方法，其特征在于：使用如权利要求1-9中任一项所述的具有灭火功能的飞行器，使所述飞行器飞至起火区域附近，将所述整流罩（3）的所述出口对准所述起火区域，利用流经所述整流罩（3）的动力气流将所述喷口（5）释放的灭火介质吹向所述起火区域。

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