CN208569822U - 一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹，探测弹包括探测弹壳体，探测弹壳体的后端设有火箭发动机，探测弹壳体内设有电池以及分别与电池相连的摄像头、传感器和无线收发装置，摄像头的探头和传感器的感应部均延伸至探测弹壳体的外部，摄像头和传感器均与无线收发装置相连，无线收发装置和火箭发动机均与远程智能监控终端相连。本实用新型探测弹采用无人机携带并投放到指定位置实现火情探测，具有作用距离近、展开时间短、测量数据准确等特点，可以完成对火情的探测，保障工作人员的安全。

Description

一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹

技术领域

本实用新型涉及火情侦察技术领域，具体来说，涉及一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹。

背景技术

随着我国高层建筑数量以及高度的提高，消防探测压力日益增大。尤其是高层楼宇着火或者储备危险品的库房着火，在不了解火情的情况下贸然进入会有巨大风险。

通过专利检索可以发现，具有火情侦查功能的产品目前大多是需要固定安装的，比如授权号为CN 207380868 U的专利，公示了“一种火灾用复合式感烟探测器”；授权号为CN 207397448 U的专利，公示了“一种总线供电的多路组合式电气火灾监控探测器”，这两种探测器都具有火情监控的功能，但都需要固定位置安装，不具备机动功能。授权号为CN207412566 U的专利，公示了“小型消防灭火侦察机器人”，该设备具有一定的机动功能，但显然机动范围有限，无法快速到达高层楼宇的着火地点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种，以克服现有技术中存在的上述不足。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹，所述探测弹包括与无人机连接的探测弹壳体，所述探测弹壳体的后端设有火箭发动机，所述探测弹壳体内设有电池以及分别与所述电池相连的摄像头、传感器和无线收发装置，所述摄像头的探头和传感器的感应部均延伸至探测弹壳体的外部，所述摄像头和传感器均与无线收发装置相连，所述火箭发动机的激发部与无人机上设有的激发控制单元相连，所述火箭发动机与继电器相连，所述无线收发装置和激发控制单元均与远程智能监控终端相连。

进一步的，所述传感器包括有害气体传感器、温度传感器、湿度传感器和压力传感器中的一种或多种。

进一步的，所述电池为低过载激活式热电池，包括激活装置和热电池本体，所述激活装置包括壳体、击针、击针弹簧和限位装置，所述壳体的中心内腔口部设有撞针固定套筒，所述撞针固定套筒内依次设有火工元件和撞针基体，所述撞针基体的一端设有撞针。

进一步的，所述撞针固定套筒与撞针基体内部设有切销。

进一步的，所述限位装置设于壳体的偏心内腔内，所述壳体的偏心内腔与中心内腔由通孔连通，所述通孔内设置有第二限位钢球。

进一步的，所述限位装置包括惯性筒、惯性杆和惯性杆弹簧，所述惯性杆和惯性杆弹簧依次设于惯性筒内部，所述惯性杆弹簧一端设于惯性杆上，另一端设于惯性筒内腔底部。

进一步的，所述限位装置还包括固定套筒、惯性筒弹簧和第一钢球，所述固定套筒设于惯性筒外部，所述惯性筒弹簧一端设于惯性筒上，另一端设于固定套筒内腔底部，所述第一限位钢球设于惯性筒两侧。

进一步的，所述探测弹壳体安装在发射筒内，所述发射筒通过固定支架与无人机相连。

进一步的，所述激发控制单元包括设于无人机上的电源和与所述电源相连的继电器，所述继电器与远程智能监控终端相连。

进一步的，所述激发部包括点火电路，所述点火电路包括：

第一电阻，一端接地，一端连接第一电源，另一端连接第二电阻；

第二电阻，一端连接所述第一电源，另一端分别与电容的正极以及可控硅的正极相连；

第三电阻，一端与电容的负极相连，另一端与点火信号负极输出端相连；

第四电阻，一端与第二电源相连，另一端分别与第五电阻、第七电阻和三极管的集电极相连；

第五电阻，一端与可控硅的负极相连，一端与第七电阻相连，

第六电阻，一端与点火触发信号相连，另一端与三极管的正极相连；

第七电阻，一端与三极管的集电极相连，另一端接地以及与可控硅的负极相连；

电容，负极与点火信号正极输出端相连；

可控硅，负极接地；

三极管，发射极接地。

本实用新型的有益效果：本实用新型探测弹采用无人机携带并投放到指定位置实现火情探测，具有作用距离近、展开时间短、测量数据准确等特点，可以完成对火情的探测，保障工作人员的安全；所述点火电路采用储能器件和可控硅作为点火电路的核心器件，降低对输入电源的要求，同时缩短点火电路的激活时间，在确保可靠触发的同时还设计了放电回路，保证发射的安全性。

附图说明

图1是本实用新型所述的探测弹的结构示意图；

图2是本实用新型所述的电池的激活装置的剖视图；

图3是本实用新型所述的点火电路的电路图。

图中所示：

1-探测弹壳体；2-火箭发动机；3-电池；301-壳体；302-击针；303-击针弹簧；304-撞针固定套筒；305-火工元件；306-撞针基体；307-撞针；308-切销；309-第二限位钢球；310-惯性筒；311-惯性杆；312-惯性杆弹簧；313-固定套筒；314-惯性筒弹簧；315-第一限位钢球；316-端盖；4-摄像头；5-无线收发装置；6-有害气体传感器；7-温度传感器；8-湿度传感器；9-压力传感器。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型的实施例所述的一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹，所述探测弹包括与无人机连接的探测弹壳体1，所述探测弹壳体1的后端设有火箭发动机2，所述探测弹壳体1内设有电池3以及分别与所述电池3相连的摄像头4、传感器和无线收发装置5，所述摄像头4的探头和传感器的感应部均延伸至探测弹壳体1的外部，所述摄像头4和传感器均与无线收发装置5相连，所述火箭发动机2的激发部与无人机上设有的激发控制单元相连，所述无线收发装置5和激发控制单元均与远程智能监控终端相连。

在本实施例中，所述传感器包括有害气体传感器6、温度传感器7、湿度传感器8和压力传感器9。

在本实施例中，所述探测弹壳体1安装在发射筒内，所述发射筒通过固定支架与无人机相连。具体的，所述探测弹在发射筒中处于紧配合状态，在火箭发动机2没有激活的时候，不会滑脱；当火箭发动机2激活的时候，通过火箭发动机2的推力将所述探测弹推出筒外。

在本实施例中，所述激发控制单元包括设于无人机上的电源和与所述电源相连的继电器，所述火箭发动机2与继电器相连，所述继电器与远程智能监控终端相连。具体的，火箭发动机2后端引出两根导线，两根导线分别通过继电器连接无人机上供电电池的正极和负极，在无人机没有收到发射指令的时候，继电器处于开路状态，没有电流经过导线，不会激活发动机；当无人机收到发射指令的时候，继电器处于闭合状态，电流流过导线，激活发动机。

具体操作时，消防人员或者其它火情处理人员在得知高层楼宇或者储备危险品的库房发生火情时，利用无人机携带本实用新型所述探测弹到指定的位置，在收到地面指挥台的发射指令后，无人机激活火箭发动机2，火箭发动机2点火后产生推动力，推动所述探测弹飞向探测点。需要说明的是，本实用新型火箭发动机2仅在发射筒内工作，当所述探测弹运动出筒的时候，火箭发动机2已经完成工作，之后所述探测弹依靠惯性飞行至指定地点，从而保证了本实用新型所述探测弹能够准确的到达待探测地点。电池3给所述探测弹上各设备供电，各设备进入正常工作状态。所述探测弹投放到指定位置后，各传感器开始工作，完成对温度、湿度、压力以及有害气体的测量，同时摄像头4完成周围图像的采集。上述各项数据统一汇集到无线收发装置5，无线收发装置5将这些数据传输到地面指挥台。

在本实施例中，为了节约电池的电量，保证所述探测弹的正常工作，电池3在所述探测弹飞行的过程中采用过载的方式激活。具体的，所述电池3采用低过载激活式热电池。热电池工作原理是通过激活电池内部的加热组件使其迅速点燃，将电堆中不导电的固态盐类电解质加热熔融呈离子型导体激活电池，使其自身进入工作状态。目前常用热电池的激活方法包括电激活、气激活和机械激活。本实用新型公开了一种采用机械激活的热电池，如图2所示，所述电池3包括激活装置和热电池本体，所述激活装置包括壳体301，壳体301加工有一个中心内腔、一个偏心内腔以及连通两个内腔的通孔，中心内腔中设置有击针302，击针302外部设置限位凹槽，击针弹簧303一端设置在壳体301中心内腔底部，另一端设置在击针302上，中心内腔口部设置撞针固定套筒304，撞针固定套筒304内部依次设置有火工元件305、撞针基体306，撞针基体306一端设置有撞针307，撞针基体306通过切销308固定在撞针固定套筒内。

壳体301连通中心内腔与偏心内腔的通孔内设置第二限位钢球309用于限制击针302轴向运动，壳体301偏心内腔设置有触发第二限位钢球309运动的惯性筒310，惯性筒310内部依次设置惯性杆311和惯性杆弹簧312，惯性杆弹簧312一端设置在惯性杆311上，另一端设置在惯性筒310底部，惯性筒310外部设置有固定套筒313、固定套筒313内部设置惯性筒弹簧314，惯性筒弹簧314一端设置在惯性筒310上，另一端设置在固定套筒313内腔底部，惯性筒310两侧设置有第一限位钢球315。

壳体301与端盖316通过螺栓连接将固定套筒313、撞针固定套筒304分别固定于偏心内腔和中心内腔中。

电池3的工作原理为：当激活装置与热电池本体装入所述探测弹发射后，惯性保险机构在持续直线惯性力作用下，惯性杆311压缩惯性杆弹簧312，释放第一限位钢球315，惯性筒310在持续轴向过载作用下压缩惯性筒弹簧314，释放约束击针303的第二限位钢球309，通过惯性杆弹簧312压缩与第一限位钢球315的释放和惯性筒弹簧314的压缩与第二限位钢球309的释放，达到延时作用的效果，击针303在击针弹簧303的作用下戳穿火工元件305，火工元件305释放的能量提供较强轴向载荷作用于撞针基体306剪断切销308驱动撞针307撞击点火器具完成激活装置功能。

击针弹簧303推动击针302撞击火工元件305时，其势能除克服摩擦力而消耗一部分外，其余全部变为击针302的动能。摩擦力能量消耗容易导致击针302卡滞导致击针弹簧303缓慢运动，损失戳击能量，因此为了确保击针302运动灵活性，需加强对壳体301中心内腔及击针302光洁度的检验控制，同时对击针302表面需涂抹二硫化钼，以减小击针302与壳体301中心内腔的摩擦力，保证激活装置可靠激活。

进一步的，如图3所示，所述激发部包括点火电路，所述点火电路主要包括：第一电阻R1，一端接地，一端连接第一电源VCC1，另一端连接第二电阻R2；第二电阻R2，一端连接所述第一电源VCC1，另一端分别与电容C1的正极以及可控硅Q1的正极相连；第三电阻R3，一端与电容C1的负极相连，另一端与点火信号负极输出端OUT-相连；第四电阻R4，一端与第二电源VCC2相连，另一端分别与第五电阻R5、第七电阻R7和三极管Q2的集电极相连；第五电阻R5，一端与可控硅Q1的负极相连，一端与第七电阻R7相连，第六电阻R6，一端与点火触发信号IGN相连，另一端与三极管Q2的正极相连；第七电阻R7，一端与三极管Q2的集电极相连，另一端接地以及与可控硅Q1的负极相连；电容C1，负极与点火信号正极输出端OUT+相连；可控硅Q1，负极接地；三极管Q2，发射极接地。整个电路的点火信号正极输出端OUT+以及点火信号负极输出端OUT-分别与发动机的两根线相连，电路工作的时候，会有点火电流流过这两个点，就会激活发动机。

回路I为充电回路，由第二电阻R2、电容C1以及第三电阻R3组成。回路II为放电回路，由电容C1和可控硅Q1组成。

点火电路工作原理如下：

第一电源VCC1为供电电源，由无人机蓄电池提供。第一电源VCC1接通后，通过第二电阻R2和第三电阻R3给电容C1充电，充电时间约为5秒钟。充电完成后，通路I处于稳定状态，A点电压为第一电源VCC1的电压，B点电压为0V。

D点初始化状态应为高电平，此时三极管Q2导通，C点电压约为1.2V，无法满足可控硅的导通要求，可控硅处于截止状态，点火回路II无法构成回路，也就无法产生点火电流。

在发出点火触发信号IGN后，D点电压由高变为低，三极管Q2截止，C点电压变为VCC2，E点电压同比升高，达到可控硅Q1导通条件，可控硅Q1瞬间导通，点火回路II构成回路，从而产生点火电流。

考虑到存在无人机起飞后但灭火弹不需要发射的情况，点火电路板设计了放电回路，在第一电源VCC1断电后，电容C1中存储的电能会通过第一电阻R1和第二电阻R2进行释放，不存在点火电路板断电后还带电的情况，放电时间约为10秒钟。

综上所述，本实用新型探测弹采用无人机携带并投放到指定位置实现火情探测，具有作用距离近、展开时间短、测量数据准确等特点，可以完成对火情的探测，保障工作人员的安全；所述点火电路不依赖于电源本身的电流大小，即使电源本身的电流无法满足发射要求，也可以通过储能模块进行电能的储存，因此可以降低对电源的需求；同时本实用新型采用可控硅作为放电器件，其反应速度比MOS管要高出1个数量级，并且可以承受大电流通过，因此可以在短时间内产生符合要求的点火电流。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机携带的具有火情侦查功能的探测弹，其特征在于，所述探测弹包括与无人机连接的探测弹壳体（1），所述探测弹壳体（1）的后端设有火箭发动机（2），所述探测弹壳体（1）内设有电池（3）以及分别与所述电池（3）相连的摄像头（4）、传感器和无线收发装置（5），所述摄像头（4）的探头和传感器的感应部均延伸至探测弹壳体（1）的外部，所述摄像头（4）和传感器均与无线收发装置（5）相连，所述火箭发动机（2）的激发部与无人机上设有的激发控制单元相连，所述无线收发装置（5）和激发控制单元均与远程智能监控终端相连。

2.根据权利要求1所述的探测弹，其特征在于，所述传感器包括有害气体传感器（6）、温度传感器（7）、湿度传感器（8）和压力传感器（9）中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的探测弹，其特征在于，所述电池（3）为低过载激活式热电池，包括激活装置和热电池本体，所述激活装置包括壳体（301）、击针（302）、击针弹簧（303）和限位装置，所述壳体（301）的中心内腔口部设有撞针固定套筒（304），所述撞针固定套筒（304）内依次设有火工元件（305）和撞针基体（306），所述撞针基体（306）的一端设有撞针（307）。

4.根据权利要求3所述的探测弹，其特征在于，所述撞针固定套筒（304）与撞针基体（306）内部设有切销（308）。

5.根据权利要求3所述的探测弹，其特征在于，所述限位装置设于壳体（301）的偏心内腔内，所述壳体（301）的偏心内腔与中心内腔由通孔连通，所述通孔内设置有第二限位钢球（309）。

6.根据权利要求5所述的探测弹，其特征在于，所述限位装置包括惯性筒（310）、惯性杆（311）和惯性杆弹簧（312），所述惯性杆（311）和惯性杆弹簧（312）依次设于惯性筒（310）内部，所述惯性杆弹簧（312）一端设于惯性杆（311）上，另一端设于惯性筒（310）内腔底部。

7.根据权利要求6所述的探测弹，其特征在于，所述限位装置还包括固定套筒（313）、惯性筒弹簧（314）和第一限位钢球（315），所述固定套筒（313）设于惯性筒（310）外部，所述惯性筒弹簧（314）一端设于惯性筒（310）上，另一端设于固定套筒（313）内腔底部，所述第一限位钢球（315）设于惯性筒（310）两侧。

8.根据权利要求1所述的探测弹，其特征在于，所述探测弹壳体（1）安装在发射筒内，所述发射筒通过固定支架与无人机相连。

9.根据权利要求1所述的探测弹，其特征在于，所述激发控制单元包括设于无人机上的电源和与所述电源相连的继电器，所述火箭发动机（2）与继电器相连，所述继电器与远程智能监控终端相连。

10.根据权利要求1所述的探测弹，其特征在于，所述激发部包括点火电路，所述点火电路包括：

第一电阻（R1），一端接地，一端连接第一电源（VCC1），另一端连接第二电阻（R2）；

第二电阻（R2），一端连接所述第一电源（VCC1），另一端分别与电容（C1）的正极以及可控硅（Q1）的正极相连；

第三电阻（R3），一端与电容（C1）的负极相连，另一端与点火信号负极输出端（OUT-）相连；

第四电阻（R4），一端与第二电源（VCC2）相连，另一端分别与第五电阻（R5）、第七电阻（R7）和三极管（Q2）的集电极相连；

第五电阻（R5），一端与可控硅（Q1）的负极相连，一端与第七电阻（R7）相连，

第六电阻（R6），一端与点火触发信号（IGN）相连，另一端与三极管（Q2）的正极相连；

第七电阻（R7），一端与三极管（Q2）的集电极相连，另一端接地以及与可控硅（Q1）的负极相连；

电容（C1），负极与点火信号正极输出端（OUT+）相连；

可控硅（Q1），负极接地；

三极管（Q2），发射极接地。