CN115382128B - 一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置及灭火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置及灭火方法，其中油罐火灾用大载荷无人机灭火装置包括大载荷无人机基体，大载荷无人机基体下部设置有抛投机构，抛投机构与大载荷无人机基体内设置的飞控电连接，抛投机构上悬吊设置有泡沫钩管，泡沫钩管顶部对称设置有两组挂环，两组挂环通过连接绳与抛投机构相连接；泡沫钩管的端部且远离泡沫钩管弯折部向外倾斜设置有两组辅助挂件。利用大载荷无人机悬吊泡沫钩管扑救油罐火灾，不但可以保障消防员不用靠近油罐，远离高温和热辐射，减小消防员的人身安全风险，而且还可以提高泡沫喷入油罐的有效率，且可以喷向油罐罐壁，避免直冲油面，提高灭火效能，发挥泡沫钩管扑救油罐火灾的优势。
Description
技术领域
本发明涉及油罐火灾灭火技术领域，特别是涉及一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置及灭火方法。
背景技术
泡沫钩管是是一种移动式泡沫灭火设备，用以下产生和喷射空气泡沫，扑救油罐火灾。
扑救大型油罐火灾时，需要人工将泡沫钩管的弯形喷管挂在油罐管壁上，由于泡沫钩管长度小，一般3米左右，以前采用沿油罐附属钢梯或架设2节、3节拉梯或在消防车上架设拉梯挂住泡沫钩管，而大型油罐如10000立方米油罐一般直径24-28米，高度20米左右，并且油罐着火后具有温度高，辐射强的特点，极大的增大了消防员的风险，消防员一般无法直接靠近油罐将泡沫钩管挂在油罐罐壁上，在大型油罐火灾中不能有效的应用。
而其他泡沫灭火设备如泡沫炮、泡沫枪、高喷消防车等在喷射过程中，一是受高温热辐射影响，无法靠近油罐，一般在距离油罐30-40米范围外进行喷射，由于距离较远，导致喷射的泡沫一部分喷不到油罐内，打到罐壁外，一部分被罐顶火焰冲散，只有少量的泡沫能够有效喷入油罐，有效喷入的泡沫平均量仅为30%，部分喷射到罐内的泡沫直接冲击油面，影响灭火效能。
发明内容
针对目前油罐着火后，具有温度高，辐射强的特点，极大的增大了消防员的风险，消防员一般无法直接靠近油罐将泡沫钩管挂在油罐罐壁上，并且在利用泡沫灭火时，有效喷入的泡沫平均量仅为30%，部分喷射到罐内的泡沫直接冲击油面，影响灭火效能技术问题，为了解决上述问题而提供一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置及灭火方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提出了一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置，即利用大载荷大载荷无人机悬吊抛投泡沫钩管挂在罐体上用以扑救油罐火灾，包括大载荷无人机基体，所述大载荷无人机基体下部设置有抛投机构，所述抛投机构与所述大载荷无人机基体内设置的飞控电连接，其特征在于，所述抛投机构上悬吊设置有泡沫钩管，所述泡沫钩管顶部对称设置有两组挂环，两组所述挂环通过连接绳与所述抛投机构相连接；所述泡沫钩管的端部且远离所述泡沫钩管弯折部向外倾斜设置有两组用于增大所述泡沫钩管弯折部开口区域宽度及深度的辅助挂件，以便于将所述泡沫钩管快速悬挂在油罐罐壁上，同时避免所述泡沫钩管在喷射过程从油罐罐壁脱落，且两组所述辅助挂件对称设置在所述泡沫钩管两侧。
优选地，所述挂环上间隔设置有第一安装块和第二安装块，所述第一安装块和所述第二安装块之间形成90°夹角， 所述第一安装块和所述第二安装块分别固定安装在所述泡沫钩管相邻两个端面上。
优选地，两组所述挂环处于同一水平直线上。
优选地，所述泡沫钩管轴向延长线与所述辅助挂件轴向延长线之间形成的夹角为10°-30°。
优选地，所述辅助挂件的长度为0.25-0.3m。
优选地，所述连接绳上靠近所述挂环的一端设置有自锁挂钩，所述自锁挂钩与所述挂环可拆卸连接。
本发明还提出了一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，用于扑救爆炸后无顶盖或有一定开口面积利于泡沫钩管应用的油罐火灾，，这是泡沫钩管扑救油罐火灾的类别，火炬型和罐盖塌进油罐火不适用，包括以下步骤：
S1、单机作业：单个大载荷无人机基体下部两根连接绳悬吊泡沫钩管和水带，大载荷无人机沿上风口靠近油罐上方，通过大载荷无人机自带摄像头观察泡沫钩管与油罐之间的相对位置，当泡沫钩管位于油罐罐壁正上方时，通过大载荷无人机控制抛投机构解锁，开始抛投泡沫钩管，将泡沫钩管弯折部悬挂在油罐罐壁上，随后大载荷无人机快速撤离，同时地面人员将泡沫钩管下端的水带接口与泡沫消防车、泡沫栓上连接的水带接口连接，开启泡沫灭火设备供给泡沫混合液灭火；
S2、双机作业：采用两架同步控制的大载荷无人机，两架大载荷无人机分别通过连接绳悬吊泡沫钩管和水带，泡沫钩管和两架大载荷无人机之间整体呈Y字形，两架大载荷无人机悬吊泡沫钩管从低处逐步升高靠近起火油罐罐口，同时通过一架伴飞大载荷无人机远距离观察泡沫钩管和油罐罐壁相对位置，当泡沫钩管弯折部处于油罐罐壁正上方时，通过大载荷无人机控制抛投机构解锁，开始抛投泡沫钩管，将泡沫钩管弯折部悬挂在油罐罐壁上，随后大载荷无人机快速撤离，同时地面人员将泡沫钩管下端的水带接口与泡沫消防车、泡沫栓上连接的水带接口连接，开启泡沫灭火设备供给泡沫混合液灭火。
优选地，所述步骤S1中单机作业应用于在火焰温度不高和辐射热不强适于大载荷无人机靠近作业的场景，所述适合大载荷无人机靠近作业的场景包括有风及消防车冷却罐壁、泡沫炮或高喷消防车能够控制油罐油面火灾局部；所述步骤S2中双机作业应用于在没有冷却和油面火控制或火焰温度、辐射热无法有效控制、大载荷无人机无法贴近作业的场景。
优选地，所述步骤S2中连接绳长度大于油罐直径的2倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明利用大载荷无人机悬吊泡沫钩管扑救油罐火灾，一是可以保障消防员不用靠近油罐，远离高温和热辐射，减小消防员的人身安全风险；二是提高泡沫喷入油罐的有效率，且可以喷射罐壁，避免直冲油面，提高灭火效能，避开前述缺陷，发挥泡沫钩管扑救油罐火灾的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中单机作业悬吊状态示意图。
图2是图1中泡沫钩管主视图。
图3是图1中泡沫钩管侧视图。
图4是图1中泡沫钩管中挂环布置示意图。
图5是本发明中双机作业悬吊状态示意图。
附图标记说明如下：
1为大载荷无人机基体，2为连接绳，3为泡沫钩管，4为挂环，41为第一安装块，42为第二安装块，5为辅助挂件。
具体实施方式
本发明基于结合实际灭火场景及现有大载荷无人机灭火的认知：有效载荷大于100kg的大载荷大载荷无人机（燃油或电动）出现，使大载荷无人机能够挂载泡沫灭火器具进行火灾扑救。可以挂载泡沫钩管连接一盘水带（耐高温），通过遥控控制，将泡沫钩管近距离抛投，将其弯形喷管挂在油罐罐壁上，用以扑救爆炸后固定泡沫装置损坏的无顶盖或有一定开口面积利于泡沫钩管应用的油罐火灾。
以下结合附图1-5，对本发明的技术方案作进一步阐释：
实施例一
如图2-图4所示，本发明公开了一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置，包括大载荷无人机基体1，所述大载荷无人机基体1下部设置有抛投机构，所述抛投机构与所述大载荷无人机基体1内设置的飞控电连接。也就是说，通过在大载荷无人机基体下部设置抛投机构，通过地面控制端向大载荷无人机发送控制指令，大载荷无人机飞控接收并处理控制指令后控制抛投机构中的舵机启动，进而实现抛投机构解锁，完成悬挂在抛投机构上的悬吊物快速抛投。需要注意的是，本发明实施例中抛投机构为现有技术，例如本公司生产研发且已公布的如申请号《2021224060940、储压灭火电动大载荷无人机》中记载的抛投机构。
具体地，所述抛投机构上悬吊设置有泡沫钩管3，所述泡沫钩管3顶部对称设置有两组挂环4，两组所述挂环4通过连接绳2与所述抛投机构相连接。也就是说，在泡沫钩管弯折部的顶端对称设置有两组挂环，通过两组对称布置的挂环，可满足多种大载荷无人机灭火模式悬吊需求。
在一些实施例中，所述连接绳2上靠近所述挂环4的一端设置有自锁挂钩，所述自锁挂钩与所述挂环4可拆卸连接。也就是说，在泡沫钩管顶部焊接两个连接环，在悬吊的细钢丝端部设置自锁挂钩，悬吊后泡沫钩管重心平稳，泡沫钩管保持垂直，泡沫钩管中的弯形喷管前伸，悬吊飞行中保持稳定不打转。
在一些实施例中，所述挂环4上间隔设置有第一安装块41和第二安装块42，所述第一安装块41和所述第二安装块42之间形成90°夹角， 所述第一安装块41和所述第二安装块42分别固定安装在所述泡沫钩管3相邻两个端面上。也就是说，利用挂环上布置的第一安装块和第二安装块，第一安装块和第二安装块分别固定安装在泡沫钩管的相邻两个端面上，以便于在单机灭火时，保证泡沫钩管悬吊时的稳定性；在双机灭火时，第一安装块和第二安装块分散牵引力，整个泡沫钩管保持平衡状态，避免悬吊过程中泡沫钩管出现大幅度晃动。
在一些实施例中，两组所述挂环4处于同一水平直线上。也就是说，为了保证两组挂环受力均衡，使得泡沫钩管在悬吊过程中保持平衡，将两组挂环平行布置在泡沫钩管顶端，并且两组挂环处于同一直线上。
具体地，所述泡沫钩管3的端部且远离所述泡沫钩管3弯折部向外倾斜设置有两组用于增大所述泡沫钩管3弯折部开口区域宽度及深度的辅助挂件5，以便于将所述泡沫钩管快速悬挂在油罐罐壁上，同时避免所述泡沫钩管3在喷射过程从油罐罐壁脱落，且两组所述辅助挂件5对称设置在所述泡沫钩管两侧。也就是说，在泡沫钩管的端部两侧对称设置有两组辅助挂件，并且两组辅助挂件倾斜设置在泡沫钩管上，利用两组倾斜设置泡沫钩管增大泡沫钩管的开口尺寸，利于泡沫钩管挂在罐壁上和在泡沫喷射过程防止泡沫钩管从油罐罐壁脱落。
在一些实施例中，所述辅助挂件5的长度为0.25-0.3m，所述泡沫钩管3轴向延长线与所述辅助挂件5轴向延长线之间形成的夹角为10°-30°。也就是说，在泡沫钩管前段两侧焊接两根钢管，长度0.25-0.3m，角度沿弯管向前且角度在10°-30°之间，通过上述设计，增加开口尺寸，利于泡沫钩管挂在罐壁上和在泡沫喷射过程防止泡沫钩管从油罐罐壁脱落。
实施例二
如图1和图5所示，本发明还公开了一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，用于扑救爆炸后无顶盖或有一定开口面积利于泡沫钩管应用的油罐火灾，，这是泡沫钩管扑救油罐火灾的类别，火炬型和罐盖塌进油罐火不适用，包括以下步骤：
S1、单机作业：单机作业应用于在火焰温度不高和辐射热不强适于大载荷无人机靠近作业的场景，所述适合大载荷无人机靠近作业的场景包括有风及消防车冷却罐壁、泡沫炮或高喷消防车能够控制油罐油面火灾局部，单个大载荷无人机基体下部两根连接绳悬吊泡沫钩管和水带，大载荷无人机沿上风口靠近油罐上方，通过大载荷无人机自带摄像头观察泡沫钩管与油罐之间的相对位置，当泡沫钩管位于油罐罐壁正上方时，通过大载荷无人机控制抛投机构解锁，开始抛投泡沫钩管，将泡沫钩管弯折部悬挂在油罐罐壁上，随后大载荷无人机快速撤离，同时地面人员将泡沫钩管下端的水带接口与泡沫消防车、泡沫栓上连接的水带接口连接，开启泡沫灭火设备供给泡沫混合液灭火。
S2、双机作业：在没有冷却和油面火控制或火焰温度、辐射热无法有效控制、大载荷无人机无法贴近作业的场景，采用两架同步控制的大载荷无人机，两架大载荷无人机分别通过连接绳悬吊泡沫钩管和水带，连接绳长度大于油罐直径的2倍，泡沫钩管和两架大载荷无人机之间整体呈Y字形，两架大载荷无人机悬吊泡沫钩管从低处逐步升高靠近起火油罐罐口，同时通过一架伴飞大载荷无人机远距离观察泡沫钩管和油罐罐壁相对位置，当泡沫钩管弯折部处于油罐罐壁正上方0.5m-1m时，通过大载荷无人机控制抛投机构解锁，开始抛投泡沫钩管，将泡沫钩管弯折部悬挂在油罐罐壁上，随后大载荷无人机快速撤离，同时地面人员将泡沫钩管下端的水带接口与泡沫消防车、泡沫栓上连接的水带接口连接，开启泡沫灭火设备供给泡沫混合液灭火。
需要注意的是，在利用泡沫钩管灭火时，首先计算泡沫供给强度，合理布置泡沫钩管；根据着火油罐的燃烧面积，计算泡沫灭火剂的供给强度以及灭火剂总量和使用的战斗车辆数。泡沫供给强度移动装备按1.0L/（s·m²）估算，泡沫液的准备量通常应达到一次灭火用量的6倍。
扑救油罐火灾泡沫混合液量：Q = Aq，A=πD2/4
公式中：Q——灭火用泡沫混合液量 L/S
A——油罐燃烧面积 m²
q——灭火用泡沫混合液供给强度 L/S·m²
D——油罐直径m
泡沫钩管的流量参数为Q1，灭火所需泡沫钩管的计算值N1=Q/Q1，取整数，灭火所需泡沫钩管的数量N≥N1。按照对称均匀分布的原则，在油罐的罐壁上设置悬挂点。
在人员分工时：实施此项作业，人员应分为三组，第一组为冷却作业组，第二组为大载荷无人机悬吊作业组，第三组为泡沫供给组。
冷却作业组：利用现场配备的消防炮、高喷车、消防水枪对作业面油罐罐壁持续冷却，保障适合的作业温度。
大载荷无人机悬吊作业组: 两名消防员将细钢丝末端套环一端勾住泡沫钩管，一端挂载在大载荷无人机机腹下，一名消防员用安全绳轻拉水带接口，一方面避免水带贴近高温罐壁，另一方面便于快速连接消防车、泡沫栓的接口；两名飞手（单机作业一名飞手）操纵大载荷无人机起飞，保持直立平稳飞行状态后，逐步由低位向高位飞临作业空域，保持泡沫钩管弯形喷管高于油罐管壁约0.5m-1m，时刻监控环境温度报警灯，不得飞入超过大载荷无人机作业温度极限；在伴飞大载荷无人机观察员通过监控摄像头观察泡沫钩管飞至欲挂钩管位置上方时，发出抛投泡沫钩管信号，两架大载荷无人机同步抛投，将悬吊的泡沫钩管弯形喷管挂在管壁上，然后飞离油罐至安全区域，轻拉安全绳的消防员迅速将水带接口拉向对应的泡沫供给水带接口。
泡沫供给组：在大载荷无人机悬吊泡沫钩管同时，消防员迅速建立泡沫输送水带干线，一端接泡沫消防车，一端准备连接泡沫钩管下端的水带接口；带大载荷无人机悬吊的泡沫钩管弯形喷管挂在管壁上后，轻拉安全绳的消防员迅速将水带接口拉向对应的泡沫供给水带接口，泡沫供给组消防员将水带接口连接，并检查牢固后报告指挥员开始供给泡沫混合液，并观察泡沫钩管的喷射情况。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，包括大载荷无人机灭火装置，所述大载荷无人机灭火装置包括大载荷无人机基体，所述大载荷无人机基体下部设置有抛投机构，所述抛投机构与所述大载荷无人机基体内设置的飞控电连接，其特征在于，所述抛投机构上悬吊设置有泡沫钩管，所述泡沫钩管顶部对称设置有两组挂环，两组所述挂环通过连接绳与所述抛投机构相连接；所述泡沫钩管的端部且远离所述泡沫钩管弯折部向外倾斜设置有两组用于增大所述泡沫钩管弯折部开口区域宽度及深度的辅助挂件，以便于将所述泡沫钩管快速悬挂在油罐罐壁上，同时避免所述泡沫钩管在喷射过程从油罐罐壁脱落，且两组所述辅助挂件对称设置在所述泡沫钩管两侧；
所述大载荷无人机灭火装置的灭火方法，包括以下步骤：
S1、单机作业：单个大载荷无人机基体下部两根连接绳悬吊泡沫钩管和水带，大载荷无人机沿上风口靠近油罐上方，通过大载荷无人机自带摄像头观察泡沫钩管与油罐之间的相对位置，当泡沫钩管位于油罐罐壁正上方时，通过大载荷无人机控制抛投机构解锁，开始抛投泡沫钩管，将泡沫钩管弯折部悬挂在油罐罐壁上，随后大载荷无人机快速撤离，同时地面人员将泡沫钩管下端的水带接口与泡沫消防车、泡沫栓上连接的水带接口连接，开启泡沫灭火设备供给泡沫混合液灭火；
S2、双机作业：采用两架同步控制的大载荷无人机，两架大载荷无人机分别通过连接绳悬吊泡沫钩管和水带，泡沫钩管和两架大载荷无人机之间整体呈Y字形，两架大载荷无人机悬吊泡沫钩管从低处逐步升高靠近起火油罐罐口，同时通过一架伴飞大载荷无人机远距离观察泡沫钩管和油罐罐壁相对位置，当泡沫钩管弯折部处于油罐罐壁正上方时，通过大载荷无人机控制抛投机构解锁，开始抛投泡沫钩管，将泡沫钩管弯折部悬挂在油罐罐壁上，随后大载荷无人机快速撤离，同时地面人员将泡沫钩管下端的水带接口与泡沫消防车、泡沫栓上连接的水带接口连接，开启泡沫灭火设备供给泡沫混合液灭火。
2.如权利要求1所述的油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，其特征在于，所述挂环上间隔设置有第一安装块和第二安装块，所述第一安装块和所述第二安装块之间形成90°夹角， 所述第一安装块和所述第二安装块分别固定安装在所述泡沫钩管相邻两个端面上。
3.如权利要求1或2所述的油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，其特征在于，两组所述挂环处于同一水平直线上。
4.如权利要求1所述的油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，其特征在于，所述泡沫钩管轴向延长线与所述辅助挂件轴向延长线之间形成的夹角为10°-30°。
5.如权利要求1或4所述的油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，其特征在于，所述辅助挂件的长度为0.25-0.3m。
6.如权利要求1所述的油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，其特征在于，所述连接绳上靠近所述挂环的一端设置有自锁挂钩，所述自锁挂钩与所述挂环可拆卸连接。
7.如权利要求1所述的油罐火灾用大载荷无人机灭火装置的灭火方法，其特征在于，所述步骤S2中连接绳长度大于油罐直径的2倍。
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